Předpjatý beton
Předpjatý beton je materiál, který na rozdíl od tradičního železobetonu využívá aktivní formu výztuže. Použití předpjatého betonu umožňuje zmenšit rozměry průřezu konstrukčních prvků a zvětšit jejich rozpětí. Podlahové desky ze železobetonu umožňují stavbu mezipodlažních příček s velkými rozpony bez dalších podpěr. Na druhou stranu betonové překlady urychlují stavbu stěn.
Co je to předpjatý beton?
Každý železobetonový prvek se skládá z betonu přenášejícího tlakové napětí a ocelových tyčí. V tradičním železobetonu je ocel pasivně tvarována, což znamená, že tyče jsou po uložení naplněny betonovou směsí, aniž by byly vystaveny vnějším silám. Na druhé straně je předpjatý beton stavební materiál, ve kterém je ocelová výztuž v aktivní formě. To znamená, že každá konstrukce z předpjatého betonu je vystavena přísně kontrolovaným vnitřním silám, aby se zabránilo pohybu a poškrábání. Během výrobního procesu jsou ocelová lana napínána přiměřenou silou. Po zabetonování oceli se napětí uvolní a síly se přenesou na prvek.
Mezi výhody použití předpjatého betonu patří mimo jiné možnost snížení tloušťky konstrukčních prvků bez ztráty nosných parametrů, snížení průhybu konstrukcí pracujících v ohybu, schopnost odolávat značnému zatížení a odolnost vůči vnějším faktorům. Předpjatý beton je navzdory svému vzhledu relativně levný ve srovnání s železobetonovými prvky, které musí přenášet podobné zatížení.
Podlahové desky z předpjatého betonu
Předpjatý beton má velmi vysoké pevnostní parametry, díky čemuž mohou mít podlahové desky vyrobené touto technologií velmi velké plochy (vzdálenost mezi podpěrami). Mezipodlahové desky z předpjatého betonu mají často dvakrát delší rozpětí než typické podlahové příčky vyrobené z prefabrikovaných žebrových prvků. Hotové desky z předpjatého betonu se instalují rychle, bez nutnosti pracného a drahého bednění nebo dalších opěrných bodů. Jedna namáhaná betonová podlahová deska má velkou plochu – šířka takového prvku je obvykle 1,2 metru a délka se pohybuje od 3 do 16 metrů. Snížení hmotnosti jednotlivých modulů bez ztráty nosnosti je možné díky speciálním kanálovým otvorům v deskách. Tato technologie také snižuje spotřebu betonové směsi.
Montáž stropu z předpjatého betonu se provádí za jeden den. Jednotlivé prvky jsou na místo instalace dodávány pomocí jeřábu. Sousední moduly jsou spojeny pomocí továrních zámků na jejich bočních plochách. V případě potřeby lze desky z předpjatého betonu řezat. V takové situaci byste měli striktně dodržovat pokyny obsažené v projektu a doporučení výrobce systému. Aby nedocházelo k prohýbání povrchu stropu vlivem užitného zatížení, jsou horní spoje prvků po instalaci vyplněny cementovou maltou vysoké pružnosti a pevnosti.
Překlady z předpjatého betonu
Charakteristickým znakem překladů z předpjatého betonu je jejich vysoká únosnost při relativně malých rozměrech průřezu. Úlohou překladů je uzavření okenních a dveřních otvorů při konstrukci stěnových příček různých tlouštěk. Délka typických překladů z předpjatého betonu se pohybuje od 100 do 360 cm Použití předpjatých nosníků s monolitickým uzavřeným průřezem eliminuje potřebu další betonové směsi. Propojky tohoto typu se snadno montují a mají vysokou funkčnost. Mohou být také instalovány tam, kde se dveře setkávají s přepážkami. Předpjaté betonové prvky překladu jsou vyrobeny z vysoce kvalitního betonu. Každý nosník má před zatížením (zapuštěním) šipku zpětného vychýlení směřující nahoru (po postavení celé stěny dojde vlivem zatěžovacích sil k vyrovnání překladu). Prefabrikované předpjaté betonové prvky mají drsný povrch, což usnadňuje jejich napojení na korunky. Hlavní výhodou použití překladů z předpjatého betonu je možnost ihned po utěsnění prvků nad otvorem pokračovat ve zdění. Navíc je každý nosník z předpjatého betonu schopen unést větší zatížení než železobetonový prvek stejného průřezu.
Kokhno, V. O. Předpínání výztuže. Metody vytváření předpětí v železobetonových konstrukcích / V. O. Kokhno. — Text: přímý // Mladý vědec. — 2022. — Č. 3 (398). — S. 18-21. — URL: https://moluch.ru/archive/398/88120/ (datum přístupu: 01.01.2025).
Zvýšení odolnosti proti trhlinám a zlepšení vlastností železobetonových výrobků pomocí technologie předpínání za použití různých metod.
Klíčová slova: předpětí, konstrukce, napětí výztuže, beton, předpínací výztuž, výztuž lan, otevírání trhlin, stav napětí-deformace, tvorba trhlin
Beton je anizotropní materiál, tato vlastnost se projevuje vysokou pevností v tlaku a nízkou pevností v tahu. Betonová výztuž tento nedostatek vyrovnává, ale zcela neodstraňuje. Návrhová pevnost betonu v tahu je výrazně menší než pevnost v tlaku, pohybuje se od 1/20 jeho únosnosti pro beton před sadou pevnosti značky a až do 1/8 po jejím tuhnutí. Hlavním nebezpečím nedostatečné pevnosti v tahu je náchylnost k praskání, což vytváří potřebu zvýšit odolnost materiálu proti praskání.
Odolnost proti trhlinám železobetonové konstrukce je její odolnost vůči tvorbě trhlin ve fázi I napěťově-deformačního stavu nebo její odolnost proti otevření trhliny ve fázi II napěťově-deformačního stavu [1]. Trhliny v betonu jsou koncentrátory napětí a mohou významně ovlivnit životnost výrobku. Velké otevírání trhlin je nebezpečné z hlediska koroze výztuže a voda, která se do trhlin dostane při zamrznutí vody v zimě, zvyšuje defekt a vede k odlupování přilehlého betonu a ještě většímu obnažení výztuže. Periodický profil použité výztuže umožňuje omezit otevírání trhlin, ale problém to zcela neodstraní.
Dalším krokem při řešení otázky zvýšení odolnosti proti trhlinám bylo použití vysokopevnostních betonů jako je 400–600 a vyšších, jakož i vysoce kvalitních betonářských ocelí s pevností v tahu až 20 tisíc kgf/cm2 a více. . To je ekonomicky odůvodněné, protože poměr nákladů k pevnosti u vysokopevnostních materiálů používaných pro železobeton je výrazně nižší než u méně odolných materiálů.
Jedním z nejúčinnějších způsobů, jak zvýšit odolnost železobetonových konstrukcí proti vzniku trhlin, je jejich předpětí (před aplikací hlavního zatížení). Vyrábí se tak, že k předběžnému stlačení dochází v těch oblastech betonu, ve kterých se při hlavním zatížení očekávají tahová napětí.
Předpjatý beton není speciálním druhem materiálu. Svým složením je identický s železobetonem bez předpětí, má však další vlastnosti, které lze efektivně využít a zvýšit efektivní životnost konstrukcí.
Je třeba poznamenat: v doslovném smyslu má předpětí malý vliv na velikost lomového zatížení. Díky zlepšení kvality železobetonu však předpínání umožňuje efektivně využívat vysokopevnostní materiály, šetřit ocel a napomáhat snížení celkové hmotnosti konstrukcí. To znamená, že nepřímo zvyšuje odolnost proti opakovaným dynamickým nárazům. Snížení celkové hmotnosti také snižuje zatížení svislých konstrukcí a základů
Kromě výše uvedených výhod je pomocí předpětí v monolitických konstrukcích možné vytvářet také velká rozpětí, včetně více než 12 metrů. Vzhledem k možnosti snížení tloušťky podlahy nebo trámu může být čistá výška místnosti vyšší.
Předpínání železobetonových prvků se provádí napínáním výztuže a přenášením jejího reaktivního tlaku na beton za účelem jejího stlačení. Existují dva způsoby, jak dosáhnout předpětí: s adhezí k betonu a bez něj (obr. 2). Volba metody vytváření předpětí v betonu ovlivňuje návrhová řešení železobetonových prvků, kotvení výztuže, výpočty ve fázi tlaku a stanovení ztrát předpětí v předpjaté výztuži. Dále se podíváme na každou z nich samostatně.
Technologie předpínání bez adheze k betonu (obr. 1) spočívá ve zpevňování betonových konstrukcí ocelovými výztužnými lany obalenými spojitým polymerovým pláštěm s vrstvou speciální antikorozní kompozice.
Rýže. 1. Schéma vyztužení předpínacího lana bez adheze k betonu
Rozložení výztuže je následující: v rozpětí se výztuž lana ohýbá dolů a nad podpěrami nahoru, jinými slovy, rozložení se provádí přesně podle momentového diagramu v příčném a podélném směru. K přenosu sil z lana do betonu dochází prostřednictvím kotevních zařízení instalovaných na koncích konstrukce. Kotvy se dělí na slepé a těžké. K upevnění konce lana na konci konstrukce je potřeba slepá kotva (obr. 2), napínací kotva zajišťuje lano po napnutí (obr. 3).
Rýže. 2. Slepá kotva pro systémy bez přilnavosti k betonu
Rýže. 3. Napínací kotva pro systémy bez adheze k betonu
Napínání každého lana lze provádět odděleně od ostatních, proto se používají jednopramenná lehká lana. Po napnutí ve ztvrdlém betonu zůstává vysokopevnostní výztužný kabel uzavřen v polymerovém plášti. Izoluje ocelové lano od vlivu betonu při jeho napínání. Mazání lana vede k minimálnímu koeficientu tření mezi lanem a opletem, což znamená nejmenší ztráty třením. S dvojitou antikorozní ochranou s opletem a mazivem je lano po celou dobu životnosti chráněno před účinky elektrických proudů a solí. Návrh systému bez přilnavosti k betonu je malých rozměrů, což znamená, že jej lze použít pro tenké konstrukce, poskytující maximální excentricity předpínací výztuže v betonu, tlakové a odlehčovací momenty. Dále se budeme zabývat druhou možností předpětí.
Při předpínání adhezí k betonu je hlavním úkolem vytvoření tlakových sil v hotové železobetonové konstrukci vlivem tahu ocelových lan, na jejichž koncích jsou umístěna kotevní zařízení zajišťující přenos síly do betonu (obr. 4). U této metody není na lanech žádný plášť.
Rýže. 4. Schéma vyztužení předpínacího lana s adhezí k betonu
Hlavní rozdíl mezi předpínacím systémem a přilnavostí předpínací výztuže k betonu je v tom, že tvarovač kanálu se po napnutí lan v něm umístěných vyplní nesmršťující se cementovou maltou. Tvarovač kanálu poskytuje další ochranu a přenos síly z lan na beton konstrukce po celé délce lana. Zpravidla se používají formovače kanálů s oválným nebo kulatým průřezem. Jsou součástí předpínacího systému. Průměr se vypočítává podle počtu lan, jejich počet může být od 1 do 31. Často se ve spojení s ohřevem betonu používá předpětí s adhezí k betonu, což jej činí mnohem pevnějším a zkracuje dobu stavebních prací. Předpínací výztuž s adhezí k betonu má větší konstrukční rozměry než výše popsaný systém bez adheze k betonu. Je vhodnější použít takové systémy při výstavbě velkých objektů nebo s vysokou třídou odpovědnosti, jako jsou jaderné elektrárny, státní okresní elektrárny a další.
1. Litvinov R. G. Odolnost vůči trhlinám železobetonových prvků při ohýbání // Beton a železobeton. 1992.
2. SP 63.13330.2018 Betonové a železobetonové konstrukce.
3. Technologie předpínání železobetonových konstrukcí ve stavebních podmínkách / S. N. Leonovich, I. I. Peredkov, A. I. Sidorova. – Minsk: BNTU, 2018.
4. Metodická příručka „Monolitické železobetonové konstrukce s předpjatou výztuží bez adheze k betonu“ – M.: NIIZhB im. A. A. Gvozdeva, 2017.
Základní pojmy (vygenerováno automaticky): předpětí, beton, výztuž lan, předpínací výztuž, otevření trhlin, adheze, lano, stav napětí-deformace, tvorba trhlin, slepá kotva.
Klíčová slova
předpětí, konstrukce, napětí výztuže, beton, předpínací výztuž, výztuž lan, otevírání trhlin, stav napětí-deformace, tvorba trhlin
Související články
Faktory pro zvýšení účinnosti železobetonových trubek
Nejdůležitější faktory pro zvýšení účinnosti železobetonových trubek. Technologie výroby železobetonových trub a potřeba jejich vyztužení. Charakteristiky jakosti železobetonových výrobků včetně trubek. Jejich obrana při jednání je agresivní.
Význam použití předpjatých železobetonových konstrukcí v ruském stavebnictví
Provádění provozních nedestruktivních zkoušek zařízení ústí vrtu
Článek pojednává o výhodách provádění provozních nedestruktivních zkoušek zařízení ústí vrtu v ropných a plynových polích za podmínek nepřetržitého provozu.
Vliv vláknité výztuže na vlastnosti samozhutnitelné betonové směsi a betonu
Tento článek je věnován studiu stanovení možnosti zvýšení dávkování kovových vláken v samozhutnitelném betonu za účelem zvýšení užitných vlastností betonu.
Zdůvodnění použití „silové“ pružinové jednotky při montáži stěnových konstrukcí nízkopodlažních dřevostaveb
Vibrační zpracování svařovaných konstrukcí
Byly vyvinuty metody pro efektivní vibrační zpracování svarových spojů z jednoduchých nízkouhlíkových ocelí. Je prezentován vliv vibrací a tepelného zpracování na kritickou teplotu křehkosti svarových spojů.
Vliv částečného nebo úplného nedostatku adheze mezi výztuží a betonem na tvorbu trhlin v konstrukcích
Tento článek pojednává o vlivu parametrů adheze prutové výztuže k betonu na tvorbu trhlin v železobetonových prvcích.
Nosnost a hloubka kotvení protismykových dorazů na styku kovových sloupů a železobetonových základů
Jedním z rysů provozu rámové konstrukce je vznik smykové síly na styku kovového sloupu a železobetonového základu. Přítlačná síla je přenášena z rámových stojanů do základů pomocí kotevních šroubů, které odolávají smyku.
Kavitace a kavitační opotřebení regulačních ventilů
Článek pojednává o kavitačním opotřebení, jednom z problémů, se kterými se setkáváme při provozu potrubních armatur v oblastech s vysokým poklesem tlaku způsobeným vysokými rychlostmi. Tento typ opotřebení vede ke zničení materiálu.
Srovnávací analýza změn únosnosti podlah při výměně ochranných vrstev pracovní výztuže
Článek pojednává o zdůvodnění výpočtu a srovnávací analýze mezních momentů v železobetonových podlahách při výměně ochranných vrstev pracovní výztuže.