Předpjatý beton patří do kategorie stavebních materiálů, k jejichž výrobě se používá vysokopevnostní ocelová výztuž a betonová směs. Díky speciální technologii výroby odolává výraznému namáhání v tahu. Předpjatý železobeton se vyznačuje pevností a zvýšenou odolností proti trhlinám.
Definice
Předpjaté železobetonové konstrukce se nazývají stavební materiály, při jejichž výrobě je beton namáhán počátečním návrhovým tlakovým napětím. Při výrobě materiálu vzniká v ocelové výztuži tahové napětí, které se vyznačuje vysokou úrovní pevnosti. Používá se ke stlačení betonu v oblastech, které během provozu podléhají namáhání.
Během stlačení není pozorováno žádné prokluzování výztuže, protože je připevněno k materiálu a na konci má kotvicí upevnění. Železobetonová skladba je vyztužena, což umožňuje vyrovnat napětí. Pokud je stavební materiál během provozu ovlivněn užitečným zatížením, nevede to k tvorbě trhlin, což prodlužuje jeho životnost.
Výhody
Předpjatý beton má ve srovnání s podobnými materiály určité výhody:
- Železobetonové nosníky fungují dobře v tlaku a průhybu vzhledem k těžišti. Vyznačují se vysokou úrovní pevnosti po celé délce, což umožňuje zvětšit délku překrývajících se rozpětí. Tím je zajištěno zmenšení průřezových rozměrů a také snížení hmotnosti a velikosti součástí.
- Beton je chemicky neutrální materiál, který eliminuje možnost koroze a deformace výztuže.
- Výztuž stlačuje beton montážních jednotek, čímž se eliminuje adhezní odpor a snižuje se spotřeba kovu ve spoji.
- Železobetonové konstrukce se mohou skládat ze spojovaných dílů a mít stejný průřez, který zajišťuje odolnost vůči vnějšímu zatížení. Konstrukce se vyznačují zvýšenou odolností, která je zajištěna kompenzací opakovaných dynamických rázů.
- Prizmatická pevnost umožňuje tlumit změny výztuže a betonu, ke kterým dochází při kolísání vnějšího zatížení.
- Při použití stavebních materiálů je vyloučena možnost deformací betonu a výztuže, což zaručuje zvýšenou seismickou odolnost budovy.
Předpjatý typ konstrukce je bezpečný. Díky transcendentálnímu vychýlení, které signalizuje vyčerpání sil, se nezhroutí.
Omezení
Aby bylo zajištěno předpětí železobetonových konstrukcí, je nutné použít speciální zařízení. Produkty vyžadují pečlivé skladování, správnou přepravu a odbornou instalaci. To nepovede k havarijnímu stavu stavebního materiálu ani před jeho provozem.
Výroba vyžaduje přesný výpočet předpjatých železobetonových konstrukcí, který provádějí vysoce kvalifikovaní specialisté. Pokud dojde k chybným výpočtům v návrhu a nepřesnostem ve výrobě, může se vytvářená železobetonová konstrukce zcela zhroutit.
Podélná tahová síla způsobí trhliny, které sníží únosnost.
Pro zajištění osové pevnosti v tahu je třeba použít bednění náročné na kov. To zvyšuje spotřebu oceli.
Pro zajištění tepelné a zvukové vodivosti je nutné použít kompenzační materiály. Takové konstrukce se vyznačují nižším prahem požární odolnosti.
V souladu s podstatou předpjatého železobetonu lze usuzovat, že nesnáší působení louhů, solí, kyselin atp. V tomto případě dochází ke snížení nosnosti výrobků a také k jejich destrukci. Nevýhodou provedení je jejich působivá hmotnost.
Konstrukční materiály
Železobeton patří do kategorie vícesložkových stavebních materiálů. Skládá se z betonové a ocelové výztuže. Při navrhování železobetonu jsou kvalitativní parametry materiálů stanoveny v souladu s normami GOST.
Beton
Pro zajištění předpětí a odolnosti betonu se používají pouze těžké směsi, jejichž hustota je 220-2500 kilogramů na metr čtvereční.
Směs se louhuje minimálně 28 dní, což umožní získat předpětí materiálu. V počáteční fázi provozu lze pozorovat částečnou ztrátu namáhané kvality betonu, která se vysvětluje snížením napětí ocelových prvků. Stanovení normálního řezu železobetonového prvku se provádí v souladu s projektem a požadavky dalšího provozu.
Armatura
Ocelová výztuž musí být po celou dobu životnosti namáhána a odolná v tahu. Je schopen odolat zatížení po dlouhou dobu, což eliminuje možnost otevření trhlin v betonu. Pro výrobu stavebních materiálů se používá vysokopevnostní ocel, která má nízkou tekutost. Návrhové charakteristiky oceli musí plně odpovídat dotvarování betonu.
Aby se vyrovnala provozní ztráta určité hodnoty předpětí, je při výrobě nastavena hodnota mírně vyšší, než je uvedeno v projektové dokumentaci a požadavcích na hotový materiál.
Výroba železobetonových konstrukcí se provádí pomocí výztužného drátu:
Železobetonové konstrukce jsou vyráběny pomocí za studena tvářené, za tepla válcované armované výztuže, svařovaných rámů, lan. Plocha průřezu výztuže přímo závisí na rozměrech hotového železobetonového výrobku. Drát a lana mají srpkovitý a prstencový průřez, přičemž vyztužení je hladké a periodické. Ocel musí mít vhodnou smykovou sílu. Výtěžnost kovu ve vztahu k prodloužení by měla být 0,2 procenta.
V souladu s parametry taženého vlákna by pevnostní třída výztuže měla být 0,95 nebo více. Musí se vyznačovat mrazuvzdorností a plasticitou. Optimální síla v předpínací výztuži je zajištěna vytvořením složité prostorové plochy. Proto musí být materiál svařitelný.
Napětí výztuže při výrobě je zajištěno mechanickými nebo elektrotermickými metodami. V prvním případě je toho dosaženo pomocí závaží, zvedáků a pák. Elektrotermická metoda vyžaduje přípravu tyčí požadované délky, na jejichž koncích jsou umístěny kotvy. Zahřívají se na 400 stupňů, což vede k jejich prodloužení. V tomto stavu je výztuž upevněna na podpěrách. Při chlazení se tyče zkracují, ale kotvy to neumožňují, což vede k namáhání.
Oblasti použití konstrukcí
Použití předpjatých konstrukcí se doporučuje, když není vhodné použít klasický železobeton. Jsou ideální tam, kde je vyžadována nosnost. Použití namáhaných železobetonových konstrukcí se provádí v různých oblastech stavebnictví – průmyslové, občanské, speciální, vodní stavby.
Železobetonové konstrukce se používají pro stavbu mostů, které mají velká rozpětí. Doporučují se používat pro stavbu tlakových potrubí a přehrad. Pomocí železobetonových výrobků jsou instalovány vodotěsné nádoby.
Konstrukce jsou široce používány k vytváření opěrných zdí a obvodových panelů. Pokud je potřeba postavit základ nebo schodiště, použijí se železobetonové konstrukce. Používají se pro výstavbu objektů v seismických a výbušných oblastech. Pomocí betonových výrobků vznikají prefabrikované monolitické konstrukce. Spočívají ve spojení jednotlivých předpjatých prefabrikátů výztuží. S použitím železobetonových konstrukcí se staví sloupy a také sloupy elektrického vedení. S jejich použitím vznikají tunelové rámy.
Výkon
Výrobky z předpjatého betonu se vyznačují velkým množstvím výhod, proto jsou široce používány ve stavebnictví. Přítomnost nedostatků je vysvětlena nedostatečnou kvalitou návrhu, výroby a instalace. Vzhledem k pozitivním vlastnostem konstrukcí jsou široce používány při stavbě různých konstrukcí.
