Толщина защитного слоя цементного раствора для армокаменных конструкций

Вид армированной конструкции	Защитный слой мм, для конструкций, расположенных
	В помещениях с нормальной влажностью	На открытом воздухе	Во влажных и мокрых помещениях, а также в резервуарах, фундаментах и т. п.
Балки и столбы Стены	20 10	25 15	30 20

 

При определении коэффициента продольного изгиба ф по табл. 1 значение упругой характеристики а принимается по табл. 18 приложения III, как для неармированной кладки.

При расчете внецентренно-сжатых элементов различают два случая:

а) случай больших эксцентриситетов, когда соблюдаются условия:

при любой форме сечения: S_c<0,8S₀

при прямоугольной форме сечения: x<0,55h₀

б) случай малых эксцентриситетов, когда указанные условия не соблюдаются.

S₀ – статический момент всего сечения кладки относительно центра тяжести растянутой или менее сжатой арматуры A_a, определяемой по формуле:

при любой форме сечения: S₀=A(h₀-y),

при прямоугольной форме сечения: S₀=0,5b

S_c – статический момент сжатой зоны сечения относительно центра тяжести той же арматуры, определяется по формулам таблицы 2.

Следует отметить, что при наличии продольной арматуры в сжатой зоне для обеспечения полного использования этой арматуры должно быть соблюдено условие:

при любой форме сечения: z≤h₀-a’

при прямоугольной форме сечения: x≥2a’ – это условие следует соблюдать лишь при больших эксцентриситетах.

 

Таблица 2

 

Рис. 3. Расчетная схема при внецентренном сжатии каменной кладки с продольной арматурой:

а — случай больших эксцентриситетов; б — случай малых эксцентриситетов.

Случай больших эксцентриситетов (рис. 3, а). Сумма моментов всех сил относительно точки приложения равнодействующей усилий в растянутой арматуре:

N·e≤φ₁·m_g1·(0,85·ω·R·S_c+R_a·À_a·Z_a)

сумма проекций всех сил на продольную ось элемента:

N≤ φ₁·m_g1·(0,85·ω·R·A_c+R_a·À_a - R_a A_a)

положение нейтральной оси определяется из уравнения моментов относительно точки приложения внешней нагрузки

0,85·ωR·S_cN± R_a·À_a·é–R_a·A_a·e=0

Знак «плюс» в этой формуле принимается при расположении продольной силы N за пределами промежутка между центрами тяжести арматур A_a и À_a,знак «минус» — при расположении N в пределах этого промежутка.

При отсутствии продольной арматуры в сжатой зоне сечения в формулах нужно принять À_a = 0,а коэффициент 0,85заменить единицей. Тогда эти формулы примут вид соответственно:

N·e≤φ₁·m_g1·ω·R·S_c

N≤ φ₁·m_g1·(0,85·ω·R·A_c+R_a·A_a)

ωR·S_cN–R_a·A_a·e=0

Случай малых эксцентриситетов (рис. 3,б). Сумма моментов всех сил относительно точки приложения равнодействующей усилий в менее сжатой арматуре:

N·e≤φ₁·m_g1·(0,85·ω·R·S_c+R_a·À_a·z_a)

в более сжатой арматуре:

N·é ≤φ₁·m_g1·(0,85·ω·R·S_c+R_a·A_a·z_a)

При одиночном армировании эти условия примут вид:

N·e≤φ₁·m_g1·ω·R·S_c

N·é ≤φ₁·m_g1·ω·R·S_c

Вформулах   величины S_c и S_c представляют собой значение статических моментов сжатой зоны сечения относительно соответствующих точек, при которых элемент работает в граничных условиях между случаями больших и малых эксцентриситетов, т. е.

S_c = 0,8S₀

S_c = 0,85 S₀

Здесь S_o - статический момент всего сечения кладки относительно центра тяжести сжатой арматуры À_a, определяемый по формуле:

при любой форме сечения

S'₀ = A(y-a')

при прямоугольной форме сечения

S'₀ = 0,5bh₀

Входящие в формулы величины площади сжатой зоны кладки A _c и статического момента этой зоны относительно точки приложения равнодействующей усилий в растянутой арматуре S_cи продольной силы S_cnприведены в табл. 8.

Для прямоугольных сечений формулы после подстановки в них значений A_c, S_cи S_cn изтабл. 8 примут вид соответственно:

для случая больших эксцентриситетов:

при двойном армировании

N·e≤φ₁·m_g1·(0,85·ω·R·bx(h₀-0,5x)+R_a·À_a·z_a)

N≤ φ₁·m_g1·(0,85·ω·R·bx+ R_a·À_a-R_a·A_a)

0,85·ωR·bx(e-h₀-0,5x)± R_a·À_a·é–R_a·A_a·e=0

при одиночном армировании

N·e≤φ₁·m_g1·ω·R·bx(h₀-0,5x)

N≤ φ₁·m_g1·(ω·R·bx-R_a·A_a)

ωR·bx(e-h₀-0,5x)–R_a·A_a·e=0

для случая малых эксцентриситетов: при двойном армировании

N·e≤φ₁·m_g1·(0,34·ω·R·bh₀+R_a·À_a·z_a)

N·é≤ φ₁·m_g1·(0,34·ω·R·bh₀+ R_a·A_a·z_a)

при одиночном армировании

N≤0,4· φ₁·m_g1· R·bh₀

При проектировании элементов с продольной арматурой встречается два типа задач.

 

4.4. Основные положения проектирования каменных конструкций.

 

1. Здание представляет собой пространственную систему из отдельных элементов, связанных между собой. Наличие связей между этими элементами обусловливает их совместную работу на вертикальные и горизонтальные нагрузки. Обеспечение связей примыкающих или пересекающихся стен между собой осуществляется перевязкой камней (иногда армированием), а перекрытий и покрытий со стенами — анкерами.

На характер восприятия вертикальных нагрузок эти связи существенного влияния не оказывают (кроме повышенной устойчивости). В восприятии горизонтальных нагрузок наличие поперечных конструкций (опор) и расстояние между ними имеет определяющее значение. По степени жесткости горизонтальные опоры делятся на жесткие и упругие.

Жесткие опоры: поперечные устойчивые конструкции — поперечные каменные и бетонные стены толщиной не менее 12 см, железобетонные стены толщиной не менее 6 см, контрфорсы, поперечные рамы с жесткими узлами, отрезки поперечных стен и другие конструкции, рассчитанные на горизонтальные нагрузки; покрытия и междуэтажные перекрытия при расстояниях между поперечными устойчивыми конструкциями не более указанных в табл. 9; ветровые пояса, фермы, ветровые связи и железобетонные обвязки, рассчитанные по прочности и по деформациям на восприятие горизонтальной нагрузки, передающейся от стен.

Упругие опоры: покрытия и междуэтажные перекрытия при расстояниях между поперечными устойчивыми конструкциями, превышающих указанные в табл. 9, и при отсутствии ветровых связей.

Подразделение кладок на группы, указанные в табл. 9, подано в табл. 10.

В зависимости от жесткости опор здания в целом делятся соответственно на здания с жесткой и упругой конструктивной схемой. Жесткая конструктивная схема характерна, как правило, для многоэтажных гражданских зданий, упругая—для одноэтажных промышленных зданий.

2. Расчет стен зданий с жесткой конструктивной схемой.

Расчетная схема стен для многоэтажных зданий с жесткой конструктивной схемой при вертикальных нагрузках может быть принята в виде неразрезной вертикальной многопролетной балки с неподвижными опорами на уровне перекрытий, отстоящими друг от друга на расстоянии, равном высоте этажа (H_эт). Для упрощения расчета неразрезная балка заменяется однопролетными балками с шарнирными опорами на уровне опирания перекрытий (рис. 1).

Рис. 1. Расчетная схема стены и эпюра изгибающих моментов в ней от вертикальных нагрузок.

Расчетная ось стены (балки) принимается совпадающей с ее геометрической осью, проходящей через центр тяжести поперечных сечений стены.

В пределах каждого этажа на стену действует нагрузка Р от вышележащих этажей здания, нагрузка P₁ от перекрытия, расположенного над рассматриваемым этажом, и собственный вес отдельных участков стены Q₁ Q₂, Q₃. Нагрузка Р принимается приложенной на оси вышележащего этажа; P₁ —в центре тяжести треугольной эпюры распределения давления под опиранием перекрытия (рис. 2); остальные нагрузки, действующие в пределах данного этажа, считаются приложенными с фактическими эксцентриситетами относительно расчетной оси.

Таким образом, каждое сечение стены испытывает действие продольной силы, равной сумме всех вышележащих вертикальных нагрузок, и изгибающего момента, изменяющегося по высоте стены по треугольнику (см. рис. 2).

Величина изгибающего момента на уровне низа перекрытия, расположенного под данным этажом, определяется по формуле

M₁=P₁e₁±Pe

В этой формуле знак «+» принимается при уменьшении толщины стены вышележащего этажа за счет уступа с наружной стороны (рис. 3, в), знак «—» — за счет уступа с внутренней стороны (рис. 3, б). При неизменной толщине стены е=0 (рис. 3, а).

Расчет прочности стен производится на внецентренное сжатие, вызванное действием продольной силы N и изгибающего момента М.

Выбор расчетного сечения зависит от наличия и размеров проемов. В глухих стенах за расчетное принимается сечение I—I на уровне низа перекрытия с продольной силой N₁ = Р + Р₁и максимальным изгибающим моментом M₁(см. рис. 2). В стенах с проемами опасным является сечение II—II на уровне низа перемычки, площадь которого значительно уменьшена. Продольная сила в этом сечении

N_II=P+P₁+Q₁

а изгибающий момент

M_II=M₁H₁/H

Часто наиболее опасным может оказаться сечение III—III, расположенное на расстоянии 1/3 от низа верхнего перекрытия, где изгибающий момент имеет значительную величину

M_III=(2/3)M₁

а значение коэффициента φ, учитывающего влияние продольного изгиба, достигает минимума. Продольную силу N_IIIв этом сечении легко определить, прибавив к силе N_IIсобственный вес части простенка.

3. Расчет стен зданий с упругой конструктивной схемой.

Здания с упругой конструктивной схемой рассматриваются как конструкции рамной системы (рис. 4). Стойками таких конструкций являются каменные стены и столбы, жестко заделанные в грунт на уровне пола, а ригелями — покрытия и перекрытия, принимаемые абсолютно жесткими в своей плоскости. Между собой стойки и ригели связаны шарнирно.

Сечение стоек может быть прямоугольным или тавровым (при наличии пилястр). Его ширина принимается в зависимости от характера приложения нагрузки, формы сечения и вида расчета (статический или конструктивный).

Если нагрузка от перекрытия или покрытия распределена равномерно по длине стены (например, при покрытии из железобетонного настила), за ширину сечения (b для прямоугольного или b _п для таврового) при статическом и конструктивном расчете может приниматься вся ширина простенка, а при глухих стенах— вся длина стены между осями примыкающих к пилястре пролетов.

Если нагрузка от перекрытия сосредоточена на отдельных участках (опирание ферм, балок и пр.), то при статическом расчете ширину полки таврового сечения разрешается принимать

b_n=b_пл+(2/3)H ≤ b_пл+12h, но не более ширины простенка.

b_пл – ширина пилястры; H – высота стены; h – толщина стены.

Если толщина стены меньше 0,1 высоты сечения пилястры, сечение рассматривается как прямоугольное, без учета примыкающих к пилястре участков стены.

Ширина прямоугольного сечения b (стены без пилястр) при такой нагрузке в статическом расчете принимается

b_n=b₁+(2/3)H ≤ b₁+12h, но не более ширины простенка.

Здесь b ₁ — ширина площади опирания опорных узлов фермы балок или опорных подушек под этими узлами.

В конструктивном расчете при сосредоточенной нагрузке за ширину сечения принимается величина, переменная по высоте стены:

Длятаврового сечения ширина полки b _п вверху принимается равной ширине пилястры b _пл, а внизу — b _п = b _пл +H; в промежутках между этими крайними точками ширина b _п меняется по линейному закону (см. рис. 5);

для прямоугольного сечения ширина b принимается аналогично с заменой ширины пилястры шириной опорной подушки b ₁.

При этом следует помнить, что ширина сечения стойки на каждом уровне не должна превышать ширины простенка.

Необходимый для статического расчета рамы модуль упругости кладки принимается Е=0,8Е₀.

Изгибающие моменты и нормальные силы в различных характерных сечениях стоек рамы определяются по общим правилам строительной механики. При этом могут быть использованы таблицы, упрощающие этот расчет. По полученным усилиям проверяют несущую способность стен и столбов как работающих на внецентренное сжатие.

Кроме описанного расчета на эксплуатационные нагрузки (расчет в период эксплуатации), стены и столбы необходимо рассчитать и на нагрузки в стадии производства работ, когда покрытия еще не смонтированы (расчет на стадии монтажа). В этой стадии стены и столбы рассматриваются как консоли, заделанные в грунт и загруженные собственным весом и ветром.

Ширина сечения стен-консолей в этом случае принимается равной ширине простенков, а при глухих стенах — расстоянию между осями пилястр.

Если несущая способность стен и столбов на стадии монтажа не обеспечена, размеры сечения не увеличивают, а предусматривают специальные временные крепления.

Рис. 5. К определению расчетной ширины сечения стен с упругой конструктивной схемой

 

Раздел 5. Железобетонные конструкции.

 

5.1. Общие сведения о железобетонных конструкциях.

 

Сущность железобетона

Бетон, приготавливаемый из смеси вяжущего (в основном портландцемента), заполнителей природного и искусственного происхождения, воды затворения, а при необходимости химических и минеральных добавок, является композитным материалом, обладающим в затвердевшем состоянии наперед заданными свойствами. Несмотря на интенсивное развитие современных технологий, позволяющих получить бетон с прочностью при сжатии до 300 МПа (т.н. Ultra High Performance Concrete, см. главу 4), последний по прежнему остается искусственным камнем, для которого прочность и деформативность при растяжении примерно в 10..20 раз меньше, чем при сжатии.

Поэтому из неармированного бетона, как правило, выполняют конструкции, которые при эксплуа­тации работают на восприятие сжимающих усилий: массивные фундаменты, сваи, стены, колонны, подпорные стенки и др. В редких случаях допускается работа бетона в элементах с незначительными растягивающими напряжениями, которые не должны превышать его предела прочности при растяжении (например, балки на упругом основании).

Экспериментальные исследования показали, что разрушение изгибаемой бетонной балки начинается с крайних растянутых волокон бетона, в то время как в сжатой зоне сечения напряжения составляют не более 5..10 % от предела прочности бетона при сжатии. Разрушение балки происходит хрупко по сечению, в котором появилась первая трещина. При этом прочность бетона при сжатии оказывается недоиспользованной (рис. 1.1а).

Если растянутую зону сечения (рис. 1.1б) усилить с помощью стальных стержней, проволоки или прокатного профиля, обеспечив их совместную работу с бетоном, то при неизменных геометрических размерах балки можно значительно (в 15..20 раз) повысить ее несущую способность. Это связано с тем, что сталь имеет в десятки раз большее сопротивление растяжению, чем бетон. Поэтому основная идея объединения названных материалов в едином сечении заключена в том, чтобы максимально использовать бетон для восприятия сжимающих усилий, а арматуру – растягивающих.

Таким образом железобетон представляет собой комплексный строительный материал в виде рационально соединенных для совместной работы в конструкции бетона и стальных стержней.

Название железобетон сохранилось в строительной практике скорее по традиции, так как в современном железобетоне применяют не железо, в общепринятом смысле этого слова, а маркированную сталь, и поэтому вполне возможным было бы использование термина «сталебетон» (как например, в немецком языке «stahlbeton»). В дальнейшем изложении для обозначения стальных стержней, проволоки, канатов, будем пользоваться общепринятым в отечественной технической литературе термином «арматура» (от латинского слова «armatura» – вооружение).

Рис. 1.1.

Характер образования трещин и разрушения бетонной (а) и железобетонной (б) изгибаемых балок

Наиболее эффективным видом армирования является стальная арматура, которая одинаково хорошо сопротивляется растяжению и сжатию. Поэтому, часто, чтобы повысить несущую способность балок не изменяя геометрических размеров ее сечения, стержневую арматуру устанавливают не только в растянутой зоне сечения, но и в сжатой.

Наличие арматуры в растянутой зоне сечения железобетонного изгибаемого или внецентренно сжатого элемента кардинально меняет картину трещинообразования растянутой зоны (рис. 1.1б). В нормально армированном железобетонном элементе раскрытию трещин препятствует арматура, имеющая сцепление с бетоном, количество трещин увеличивается, их распределение становится практически равномерным по длине балки. Кроме того, в приопорных зонах балки, работающих в условиях плоского напряженно-деформированного состояния, при совместном действии изгибающих моментов и поперечных сил возможно образование наклонных трещин (рис. 1.1б). Как правило, в момент образования трещин нагрузка на балку составляет всего 15..20 % от предельной, при которой наступает ее разрушение. В сечениях с трещиной бетон выключается из работы, а растягивающие усилия воспринимает арматура.

Изменяя количество арматуры, располагаемой в растянутой зоне сечения балки (при прочих равных условиях), можно легко изменить характер ее разрушения: добиться разрушения по сжатой зоне сечения при достижении бетоном предельных деформаций (переармированное сечение) или по растянутой зоне при достижении предельных деформаций растянутой арматурой (сечения с низким и нормальным содержанием растянутой арматуры).

Железобетон является эффективным материалом для различных типов конструкций зданий и сооружений, таких как фундаменты, колонны, балочные и рамные системы, пространственные и другие конструкции. В настоящее время железобетон вышел за рамки его применения только в строительстве. Имеется множество примеров его успешного применения в машиностроении, приборостроении, при возведении платформ для добычи нефти и газа, и др. (см. рис. 2.7).

Рассмотрим, какие же преимущества способствовали столь широкому и эффективному применению железобетона.

Работа бетона и арматуры, материалов с различными свойствами и характеристи­ками, стала возможной благодаря хорошему сцеплению арматуры с бетоном, что обес­печивает их совместную деформацию до определенного уровня напряжений. Бетон и сталь при изменении температуры в пределах 100 °С (что отвечает требованиям эксплуатации большинства строительных конструкций) имеют близкие коэффициенты температурного линейного расширения (для стали, приблизительно 0,000012, а для бетона в пределах от 0,000007 до 0,00001 в зависимости от вида бетона). Это позволяет избежать внутренних напряжений, которые могут привести к нарушению сцепления арматуры с бетоном.

Важным преимуществом является и то, что бетон надежно защищает арматуру от воздействия агрессивных сред, которые способны вызвать ее коррозию, предохраняет от воз­действия огня при пожаре. Щелочной характер химической реакции твердения вяжущего, с образованием на поверхности стальной арматуры пассивирующей пленки, уменьшает опас­ность ее коррозии.

К основным недостаткам железобетонных конструкций следует отнести большой собственный вес, т.е. массивность конструкций, по сравнению, например, с металли­ческими конструкциями, раннее образование трещин в растянутой зоне сечения, что способствует быстрому росту прогибов элементов.

К моменту образования трещин в окружающем бетоне напряжения в арматуре составляют всего 20..30 МПа, а при достижении предельно допустимой ширины раскрытия трещин (0,3 ¸ 0,4 мм) – 150..250 МПа. Учитывая то, что модуль упругости арматуры изменяется незначительно, в обычном железобетоне не рационально применять высокопрочную арматурную сталь, так как ее прочностные характеристики будут недоиспользованы и, как правило, предельные усилия, которые способна воспринять конструкция будут оцениваться исходя из предельно допустимых значений ширины раскрытия трещин и прогибов, а не по прочности.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции

Конкуренция с металлическими конструкциями и расширение облас­тей применения железобетона, стремление максимально уменьшить влияние перечис­ленных выше недостатков, привели к созданию предварительного напряжения бетона железобетонных конструкций.

Практически создание и внедрение предварительно напряженных конструкций явилось вторым рождением железобетона на качественно более высоком уровне. Предварительное напряжение позволило повысить трещиностойкость, жесткость и значительно уменьшить собственный вес конструкций, сделав их не только конкурентоспособными с металлическими конструкциями, но и более экономичными при изготовлении и эксплуатации.

Идея предварительно напряженного железобетона заключается в том, что в процессе изготовления конструкции до приложения нагрузки в бетоне создается искусственное напряженное со­стояние, которое можно целенаправленно регулировать. Как правило, предварительное напряжение  элемента выполняют таким образом, чтобы бетон, который в процессе эксплуатации будет работать на растяжение, имел начальные сжимающие напряжения.

Поэтом предварительное напряжение открывает широкую возможность для регулирования напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов, что значительно повышает их эффективность и эксплуатационные качества.

Рис. 2.

Стадии изготовления и работы предварительно напряженной балки: натяжение арматуры на упоры (а); передача усилия и возможные эпюры напряжений в бетоне (б); стадия разрушения (в)

Характер распределения предварительных напряжений в бетоне элементов зави­сит от положения в сечении напрягаемой арматуры, степени ее предварительного на­пряжения, физико-механических свойств бетонa и геометрии сечения элементов.

Например, в изгибаемых элементах, наиболее рационально на­прягаемую арматуру размещать в растянутой зоне сечения балок (рис. 1.2).

После того, как бетон конструкции набирает необходимую прочность, натянутую арматуру освобождают с упоров (см. рис. 1.2б) и она, стремясь возвратиться в начальное состояние, создает обжатие элемента. Такой способ преднапряжения принято называть «с натяжением на упоры». Обжатие может передаваться как силами сцепления арматуры с бетоном, так и с помощью специальных анкеров, закрепляемых по торцам элементов.

Если предварительное напряжение конструкции создают при натяжении арматуры, располагаемой в ранее выполненных каналах, то такой способ принято называть «натяжением на бетон». Усилие обжатия передается на элемент при помощи специальных анкерных устройств, либо посредством сил сцепления, возникающих при последующем инъецировании каналов цементным раствором.

В настоящее время предварительное напряжение можно создавать в элементах, конструкциях и их частях не только при помощи традиционных способов натяжения высокопрочной арматуры, но и путем применения напрягающего бетона [33].

Эффект предварительного напряжения может быть обеспечен только при приме­нении высокопрочной арматурной стали, так как после передачи усилия обжатия и при эксплуатации развиваются потери напряжений в арматуре от упругого обжатия бетона, усадки, ползучести, релаксации стали и т.д. Эффективным становится применение в предварительно напряженных конструкциях высокопрочных бетонов, что позволяет уменьшить геометрические размеры сечения элементов и конструкций, увеличить длину перекрываемых пролетов и эксплуатационные нагрузки, снизить потери предварительного напряжения.

Предварительное напряжение в 2..3 раза повышает трещиностойкость и жест­кость конструкций по сравнению с обычным железобетоном без предварительного на­пряжения.

Прочность предварительно напряженных конструкций практически не зависит от величины предварительного напряжения арматуры. Однако в случае постановки напрягаемой арматуры в сжатой при эксплуатации конструкции зоне сечения (напри­мер, с целью уменьшения выгиба и повышения трещиностойкости при обжатии растя­нутой зоны сечения) предварительное напряжение может отрицательно повлиять на прочность конструкции в случае ее разрушении по бетону сжатой зоны.

Очевидно, что предварительно напряженные конструкции явились следствием совершенствования традиционных железобетонных конструкций. Их создание связано со стремлением к ликвидации недостатков, присущих обычному железобетону, а главным образом, низкой трещиностойкости. Несмотря на то, что как железобетонные, так и предварительно напряженные конструкции предполагают применение одних и тех же материалов (бетона и арматурной стали) их конечные свойства существенно отличаются (табл. 1.1).

Как свидетельствуют результаты экспериментальных исследований в изгибаемых железобетонных элементах сжатая зона составляет примерно 1/3 высоты сечения. Поэтому бетон в растянутой части сечения, составляющей 2/3 ее высоты, является по существу, балластом, имеющим второстепенное значение. В предварительно напряженных изгибаемых элементах сечения внецентренно обжаты, в силу чего на значительной части высоты конструкции действуют сжимающие напряжения. Это позволяет эффективно использовать в таких конструкциях материалы, обладающие высокой прочностью.

Таблица 1

Ориентировочное сравнение свойств обычных железобетонных и предварительно напряженных конструкций

Свойство	Обычная железобетонная конструкция	Предварительно напряженная конструкция
Прочность бетона fc, МПа	от 15 до 40	от 40 до 100 и более
Вид стали	низкоуглеродистая	высокоуглеродистая
Прочность арматурной стали fsy (fpy), МПа	от 190 до 500	от 800 до 1800
Собственный вес конструкции (расход бетона)	100 %	40..70 %
Рабочее армирование (расход арматуры)	100 %	30..50 %
Трещиностойкость	допускается образование и развитие трещин, остаются при эксплуатации	полное отсутствие трещин, либо ограниченное их раскрытие, возможность зажатия при снижении нагрузки
Огнестойкость	очень хорошая или хорошая	хорошая
Сопротивление действию циклических нагружений	хорошее до образования трещин	хорошее
Пролет балок, м	до 30	до 300

Прогресс в металлургии и технологии бетона привел к тому, что в настоящее время при несколько более высоких затратах, получают арматурные стали и бетоны высокой прочности. Так, прочность арматуры достигает 2500 МПа, а бетоны, применяемые на практике, имеют прочность при сжатии до 100 МПа. При этом в лабораторных условиях и при возведении уникальных объектов получают бетоны с прочностью при сжатии более 300 МПа. Безусловно, что такие материалы вообще не могут быть эффективно применены в традиционных железобетонных конструкциях. С одной стороны допущение более высоких напряжений в арматуре железобетонных конструкций в эксплуатационной стадии не оправдано с точки зрения чрезмерного раскрытия трещин и развития прогибов. С другой стороны, применение бетонов высокой прочности в таких конструкциях, как правило, нецелесообразно, т.к. ведет лишь к незначительному уменьшению размеров сечения (исключение составляют короткие сжатые элементы).

Как было показано выше (см. табл. 1.1), предварительно напряженные конструкции позволяют за счет применения высокопрочной арматуры получить экономию стали в среднем до 70 %, особенно при при­менении в качестве напрягаемой арматуры высокопрочной проволоки и канатов, от­далить момент образования трещин, повысить жесткость элементов и уменьшить их прогибы, повысить выносливость и сейсмостойкость конструкций.

Ценным является и то, что в процессе перевозки и монтажа предварительно напря­женные конструкции, обладая повышенной трещиностойкостью и жесткостью, значительно менее чувствительны к динамическим нагрузкам.

Основными недостатками предварительно напряженных конструкций являются повышенная трудоемкость и металлоемкость оснастки для их изготовления. Этот недос­таток, в основном, относится к поточно-агрегатному методу изготовления предвари­тельно напряженных конструкций.

Однако при изготовлении массового сборного железобетона, например многопус­тотных плит, этот недостаток легко преодолевается при применении современных технологий безопалубочного формования конструкций. Несколько понижается, по сравнению с ненапрягаемым железобетоном, огнестойкость конструкций, хотя и этот недостаток может быть практически полностью исключен при применении специальных конструктивных мероприятий, например, путем увеличения защитного слоя бетона. Повышается чувствительность к воздействию агрессивной среды, влияющей на коррозийную стойкость предварительно напряженной конструкции. Однако и этот недостаток можно свести до минимума при помощи расчетно-конструктивных требований. Например, при применении высокопрочной проволочной арматуры и канатов при эксплуатации в конструкциях не допускается длительное раскрытие трещин и ограничивается ширина их раскрытия. Широко применяется и, так называемая, вторичная защита бетона путем пропитки поверхности мономерами и полимерными материалами.

Таким образом, перечисленные недостатки легко преодолеваются как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации предварительно напряженных конст­рукций. С начала массового внедрения (40-е годы XX века) предварительно напряженные железобетонные конструкции эффективно применяются при строительстве любых зданий и сооружений, обеспечивая необходимую их надежность и долговечность.