Предварительно напряженные железобетонные сваи и шпунт за последние годы все шире применяются в строительстве. Основная идея предварительно напряженных конструкций состоит в том, что предварительно обжатый бетон получает возможность работать на растяжение и изгиб без образования в нем трещин.
Обжатие бетона достигается предварительным натяжением арматуры, которое может осуществляться двумя способами: до бетонирования сваи и после бетонирования.
В первом случае арматуру натягивают домкратами или электротермическим способом (нагревая арматуру, увеличивают ее длину) и закрепляют ее концы на специальном стенде или в опалубке.
В таком положении свая бетонируется; после того как она наберет 70% проектной прочности, домкраты снимаются и бетон сваи обжимается предварительно натянутой арматурой. Во втором случае бетонируют сваи или шпунт обычным способом, оставляя в теле сваи или шпунта каналы.
После приобретения конструкцией не менее 70% прочности в каналы закладывают арматурные стержни (пучки) и домкратами натягивают арматуру. В каналы нагнетают цементный раствор (процесс этот называется инъекцией).
Рис. 1. Предварительно напряженные сваи
а — с арматурой марки 35ГС и Ст. 5; б — с арматурой из высокопрочной проволоки
После затвердения раствора домкраты снимают и бетон получает обжатие.
Наибольшее распространение имеет первый случай натяжения арматуры, причем обычно применяют высокопрочную проволоку диаметром 5 мм.
Институтом Фундаментпроект разработаны типовые рабочие чертежи (рис. 1) предварительно напряженных свай квадратного сечения от 25X25 до 40X40 см, длиной от 5 до 25 м с арматурой периодического профиля из упрочненной стали марки 35ГС, Ст. 5 и из высокопрочной проволоки.
Предварительно напряженные сваи дают экономию по сравнению с не напряженными сваями в среднем стали на 36% и бетона — на 18%.
Предварительно напряженный шпунт сравнительно мало применялся в строительстве, но в последние годы появились опытные образцы шпунта, которые начали внедряться в производство. Примерами таких предварительно напряженных шпунтов являются плоский шпунт и двутавровый шпунт с полуциркульными очертаниями стенки конструкции ВНИИГС.
Плоский шпунт толщиной от 16 до 35 см и длиной от 5 до 15 м предназначен для промышленного, гражданского и гидротехнического строительства. Шпунт имеет специальную форму гребня и паза, при которой зазор между шпунтами клиновидно сужается от 10—20 мм в плоскости лицевой и тыловой граней до нуля в срединной плоскости, где гребень соприкасается с пазом. Этим достигается грунтонепроницаемость. Шпунт армируется высокопрочной проволокой диаметром 5 мм.
Двутавровый шпунт с полуциркульными очертаниями стенки толщиной oт до 70 см и длиной от 12 до 24 м предназначен для гидротехнического строительства.
Соединение шпунтин между собой осуществляется при помощи стальных труб, которые извлекаются, а образовавшийся канал заполняется бетонной смесью.