ГлавнаяВ России строятся мачты, имеющие шпренгельную предварительно напряженную конструкцию ствола (предложение А. А. Воеводина (рис. 10, в и г). Отдельные ярусы ствола между оттяжками состоят из трубы, укрепленной четырьмя шпренгелями из высокопрочной проволоки. Оттяжки имеют предварительное натяжение, благодаря чему воспринимают сжимающие усилия при изгибе ствола от действия ветровых нагрузок и в момент потери устойчивости.
Современные радиобашни высотой 150—200 м и более имеют предварительно напряженную крестовую решетку (рис. 11). Раскосы выполняются из круглой стали и натягиваются муфтами с двойной нарезкой, входящими в состав раскосов. В результате раскосы приобретают способность воспринимать сжимающие усилия, и при действии горизонтальной ветровой нагрузки поперечную силу воспринимают обе системы раскосов, что повышает жесткость башни.
Хорошие показатели по расходу металла и эксплуатационным качествам (жесткости) имеют опоры линий электропередач с предварительно напряженными оттяжками (рис. 12).
Благодаря предварительному напряжению оттяжки могут работать не только на растяжение, но и на сжатие, что существенно повышает жесткость опор.
На рис. 16 показан построенный в Бельгии по проекту проф. Г. Маньеля ангар с двухпролетной предварительно напряженной фермой (рис. 16), поддерживающей консольные стропильные фермы продольного направления. Ферма предварительно напряжена четырьмя наклонными затяжками, подтягивающими узлы в пролетах фермы к средней опоре. Каждая затяжка состоит из двух пучков высокопрочной проволоки диаметром 7 мм по 64 проволоки в пучке.
Постановкой предварительно напряженной затяжки были усилены рамы ангара пролетом около 28 м.
По проекту ГПИ Проектстальконструкция строится ангар, перекрываемый сегментной фермой с предварительно напряженной затяжкой (рис. 17). Затяжка имеет сечение из двух швеллеров с расположенными внутри сечения четырьмя пучками высокопрочной проволоки — по 24 проволоки диаметром 5 мм в каждом пучке.
В г. Меммингене (ФРГ) возведено здание ангара, перекрытое сплошными рамами пролетом 60 м (рис. 18). Рамы имеют предварительно напряженную затяжку из двух пучков высокопрочной проволоки, расположенную на расстоянии 2,8 м ниже оси ригеля.
В КНР построены две наклонные галереи для транспортирования угля пролетом 25 и 53 -и с предварительно напряженными шпренгельными затяжками.
Мосты. Наибольшее распространение предварительное напряжение получило в мостах.
Пятипролетный мост через р. Томь имеет петлевидные затяжки над опорами, где сосредоточены большие опорные моменты, разгружающие пролеты (рис. 19).
Аналогичный мост с предварительно напряженными металлическими балками строится через р. Дон. Над каждой опорой установлено по 8 затяжек, расположенных уступами.
Интересным является мостовой переход на строительстве Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС (рис. 20). Несущие фермы конструкции выполнены только из гибких стальных канатов. Предварительное растяжение всей системы тросов делает ферму жесткой и позволяет стержням воспринимать сжимающие усилия от действия временной нагрузки. Предварительное напряжение затяжками неоднократно применялось при усилении мостов (рис. 21).
Имеются проектные предложения по замене обычных опор мостовых переходов подводными понтонами, притянутыми ко дну стальными канатами (рис. 22). На понтоны устанавливаются жесткие опоры, на которые опираются пролетные строения. Плавучесть понтонов создаст в канатах предварительное натяжение. При загружении опор собственным весом моста и временной нагрузкой в канатах снимается лишь часть предварительного натяжения, так что они работают как жесткие опоры. Осадки опор под временной нагрузкой получаются незначительной величины, в пределах упругих деформаций стальных канатов.
Широкое применение в балочных мостах имеет метод регулирования моментов путем создания предварительного напряжения поддомкрачиванием опор.
В ГПИ Проектстальконструкция разработана балочно-рамная система пролетных строений мостов, неоднократно применявшаяся при пролетах до 150 м (рис. 23). Двухконсольная балочная система 1 воспринимает постоянную нагрузку. После монтажа конструкций предварительное напряжение в системе создается постановкой натянутых наклонных тяжей 2, соединяющих консоли с низом опорных стоек. Натяжение тяжей создается постановкой их при временно пригруженных консолях. После постановки тяжей система из балочной превращается в рамную, выгодно работающую на временную нагрузку.
Постановкой над опорами предварительно напряженных затяжек 3 можно уменьшить сечение балки над опорами, где сосредоточены большие изгибающие моменты, и тем самым повысить эффективность системы (предложение Г. Д. Попова).
Несколько балочных шоссейных мостов, предварительно напряженных затяжками, расположенными в растянутых зонах сечения, построено в ФРГ. Мост в Неккаре имеет вдоль нижнего пояса балок по всей длине пролета затяжку из четырех кабелей (рис. 24). Неразрезной трехпролетный мост у Монтабауэра имеет криволинейную затяжку, переходящую из растянутой зоны нижнего пояса в растянутую зону надопорных сечений (рис. 25).
Подкрановые балки. Подкрановые балки, предварительно напряженные затяжками, были применены в опытном порядке на московском заводе «Серп и Молот» и в цехах электролиза алюминиевого завода.
Двухпролетные предварительно напряженные подкрановые балки применены в одном из проектов здания тяжелого машиностроения (предложение И. В. Серебренникова). В них предварительное напряжение создается путем подтяжки концов балки к крайним опорам на заданную расчетом величину.
ГПИ Проектстальконструкция и Гипромезом разработаны проекты предварительно напряженных затяжками подкрановых балок пролетами 12—18 м для кранов различной грузоподъемности.
В США предложены прокатные двутавровые балки «Грэт» несимметричного профиля, в нижние полки которых укладывается в специально сделанные при прокатке канавки высокопрочная проволока и завальцовывается с помощью специального порошка, что обеспечивает связь проволоки с балкой по всей длине. После изготовления балку можно разрезать на отдельные части, в сечении которых сохраняется эпюра предварительных напряжений, создаваемая натянутой проволокой. По данным фирмы, несущая способность таких балок повышается на 34%.
Листовые конструкции. Как показало опытное проектирование (Западно-Сибирское отделение АСиА России), в листовых конструкциях-резервуарах, газгольдерах, бункерах, особенно в сосудах с высоким внутренним давлением (р≥15 кг/см2) возможно создание предварительного напряжения обмоткой их высокопрочной проволокой. Предварительное напряжение листовых конструкции позволяет снизить их вес до 25%.
При изготовлении вертикальных цилиндрических резервуаров применяется метод рулонирования, наиболее индустриальный и скоростной. Однако при толщинах листов более 12 мм метод рулонирования неприменим. ГПИ Проект-стальконструкция предложил усиливать нижние листы резервуаров намоткой высокопрочной проволоки (рис. 26) с предварительным натяжением ее. Натяжение может осуществляться намоточной машиной с последующим торкретированием проволоки. Этот способ позволяет применить метод рулонирования при изготовлении крупных резервуаров и получить экономию металла.
На одном из металлургических заводов Советского Союза при монтаже трубопроводов диаметром 1400 мм применено предварительное напряжение, позволившее уменьшить расчетные усилия в трубопроводе. Трубопровод имеет в плане Z-образную форму и работает при внутреннем давлении газа 2,8 атм и его температуре до +200° С. По концам и в середине трубопровод имеет неподвижные опоры, концы которых упруго защемлены (рис. 27).
Путем создания «натяга» обоих концов трубопровода в процессе монтажа создано предварительное напряжение, вызвавшее изгибающие моменты в трубопроводе, обратные по знаку моментам от расчетных усилий. В результате расчетные моменты на крайних опорах уменьшились в 2 раза.
