Rodzaje konstrukcji z betonu
Spis treści
Rodzaje konstrukcji z betonu występujących w budownictwie. Na samym początku naszej przygody z konstrukcjami żelbetowymi warto byłoby zapoznać się z pewnym podstawowym podziałem tych konstrukcji, czym się od siebie różnią oraz czym się charakteryzują.
Beton niezbrojony
Beton bez żadnych dodatków w postaci stali zbrojeniowej, ze względu na swoje właściwości mechaniczne wykorzystywany jest głownie przy wykonywaniu elementów konstrukcyjnych, w których dominują naprężenia ściskające. Beton jest materiałem kruchym, często jest określany jako „sztuczny kamień”, a jego wytrzymałość na ściskanie jest ok. 10 razy większa niż wytrzymałość na rozciąganie. Z tego powodu jego zastosowanie miało sens jedynie przy elementach o małych rozpiętościach, na rysunku poniżej pokazano rozkład naprężeń w przykładowym przekroju prostokątnym od zginania w belce swobodnie podpartej obciążonej równomiernie na całej swojej długości.
Widzimy, że pomimo wyczerpania nośności na rozciąganie przekroju, wytężenie ze względu na ściskanie wynosi tylko 10%, co przyczyniło się do prac nad lepszym wykorzystaniem materiału. Beton niezbrojony wykorzystywany jest do wykonywania m.in. posadzek betonowych, wylewek betonowych i fundamentów.
Beton zbrojony
Wynaleziony przez Josepha Monnier’a, któremu podobno żelazny kosz wpadł do zaprawy betonowej. Gdy ją wyciągnął, powłoka stwardniała, a sam dostrzegł zalety tego połączenia, kiedy kosz nie popękał na mrozie. Beton zbrojony, nazywany też żelbetem, zbrojony jest wkładkami stalowymi w postaci prętów lub siatek, w miejscach występowania naprężeń rozciągających. Pozwala to w większym stopniu wykorzystać właściwości betonu na ściskanie. W przypadku zastosowania zbrojenia, wykres naprężeń nie ulega dużym zmianom, aczkolwiek ważne jest to, że przyjmuje się, że wszelkie naprężenia rozciągające przenoszone są wyłącznie przez wkładki stalowe, natomiast beton przenosi naprężenia ściskające (na rysunku poniżej pokazano rozkład naprężeń w przekroju żelbetowym).
Fazy pracy betonu
W pracy elementów żelbetowych można wyróżnić 3 fazy:
- Faza I – naprężenia w betonie nie przekraczają jego wytrzymałości na rozciąganie. Przekrój jest niezarysowany i pracuje jak pełny przekrój betonowy wraz ze zbrojeniem.
- Faza II – faza druga objawia się pojawieniem zarysowania w strefie rozciąganej, naprężenia rozciągające są przenoszone tylko przez zbrojenie
- Faza III – faza zniszczenia przekroju poprzez uplastycznienie zbrojenia rozciąganego
Beton sprężony
Konstrukcje zespolone
Rozwiązanie materiałowe, które wykorzystuje dobrą pracę na rozciąganie stali i pracę na ściskanie betonu. Ważny jest fakt, że praca i łączenie obu materiałów jest możliwa dzięki podobnym współczynnikom rozszerzalności cieplnej. Zaletą takiego połączenia materiałów jest zmniejszenie zużycia stali oraz zwiększenie sztywności, ponadto odporność ogniowa jak i korozyjna ulega podwyższeniu. Konstrukcje zespolone projektowane są zgodnie z norma EN 1994.
