Предварительно напряжённые конструкции

Предварительно напряжённые конструкции, строительные конструкции, в которых предварительно (в процессе изготовления, укрупнительной сборки или монтажа) создаются напряжения, оптимальным образом распределённые в элементах конструкции. В современном строительстве предварительное напряжение наиболее широко применяется в железобетонных конструкциях и изделиях различного назначения; оно получает распространение также и в металлических конструкциях. П. н. к. весьма эффективны благодаря применению высокопрочных материалов и более полному использованию их физико-механических свойств.

В железобетонных П. н. к., как правило, предварительно создаются напряжения сжатия в бетоне и растяжения в арматуре. В них достигается значительная экономия (до 70%) арматурной стали (в виде канатов, проволоки или стержней периодического профиля) за счёт использования её высокопрочных марок; обеспечивается высокое сопротивление П. н. к. образованию и раскрытию трещин (трещиностойкость); существенно повышается жёсткость конструкций (по сравнению с обычными, выполняемыми без предварительного напряжения); увеличивается выносливость конструкций, испытывающих воздействия многократно повторяющихся нагрузок. Железобетонные П. н. к. наиболее рациональны для зданий и инженерных сооружений (например, мостов) с такими пролётами, нагрузками и условиями работы, при которых использование конструкций с ненапрягаемой арматурой сопряжено со значительными техническими трудностями или с большим расходом бетона и стали. Целесообразно также применение железобетонных П. н. к. для изготовления напорных трубопроводов, резервуаров, силосов и др. ёмкостей, где требуется обеспечение непроницаемости.

Металлические П. н. к. применяют в пролётных строениях мостов, подкрановых балках, мачтах, башнях, опорах линий электропередачи и др.

Расчёт П. н. к. ведётся по методу предельных состояний с учётом реальных физико-механических свойств бетона и стали. При этом исходят из того, что создаваемые напряжения не сохраняются постоянными до приложения эксплуатационных нагрузок. Потери предварительного напряжения могут быть обусловлены технологическими факторами (например, термообработкой изделий и конструкций), физико-механическими свойствами бетона и стали (усадкой и ползучестью бетона, релаксацией напряжений в стали), особенностями конструктивных решений П. н. к. и оборудования для натяжения арматуры (деформацией анкеров, трением арматуры о поверхность бетона в каналах или пазах и др.).
Предварительное напряжение в арматуре железобетонных П. н. к. может быть создано до отвердения бетона (с натяжением арматуры на форму или на упоры стенда), после отвердения (с натяжением арматуры на затвердевший бетон, причём арматура располагается в каналах, пронизывающих конструкцию, или во внешних пазах), в процессе твердения бетона (с помощью напрягающего цемента). Для натяжения арматуры используют механические (с помощью специальных домкратов или др. устройств), электротермические и др. способы. Для создания предварительного напряжения в металлических П. н. к. используют упругий выгиб отдельных элементов, свариваемых в целую балку, обжатие отдельных стержней и стержневых систем затяжками из высокопрочных сталей, принудительное смещение опор неразрезных балок, арок, рам и др. способы.
Лит.: Михайлов В. В., Предварительно напряженные железобетонные конструкции, М., 1963; Беленя Е. И., Предварительно напряженные металлические несущие конструкции, М., 1963; Дмитриев С. А., Калатуров Б. А., Расчет предварительно напряженных железобетонных конструкций, М., 1965; Leonhardt F., Spannbeton für die Praxis, 2 Aufl., В., 1962; Guyon I., Constructions en béton précontraint, t. 1-2, P., 1966-68.
? Г. И. Бердичевский.