Iga ehitusinsener peab vastama sellele küsimusele, sest seda peetakse ehitusinsenerile kõige olulisemaks küsimuseks.
Eelpingestatud betoon on ehituse üks tähtsamaid osi ja te peaksite ja te peate sellest teadma. Mõelgem seda üksikasjalikult.
Eelpingestatud betoonkonstruktsioon erineb tavapärasest raudbetoonkonstruktsioonist, kuna struktuurile rakendatakse enne selle kasutamist koormust. Esialgset koormust või eelpinget rakendatakse selleks, et konstruktsioon oleks võimeline vastu võtma teenindusperioodi jooksul tekkinud pingeid. Struktuuride eelpingestamine võeti kasutusele 19. sajandi lõpus. Eelpingestamise kontseptsioon esines enne betooni rakendamist.
Esitatakse kaks eelpingestamise näidet enne eelpingestatud betooni väljatöötamist
Metallist lintide paigaldamine puidust tünnidele Metallribad tekitavad esialgse rõnga kokkusurumise, et neutraliseerida varbade pinget, mis on tingitud vedeliku täitmisest tünnides
Jalgrataste rataste eelpinged. Rattaratta kõneleja eelpinget rakendatakse sellisel määral, et kõneluses on alati jäänud pinge.
Betooni puhul tekitatakse sisemised pinged (tavaliselt pingestatud terase abil) järgmistel põhjustel. Betooni tõmbetugevus on ainult umbes 8% kuni 14% selle survetugevusest. Pragud kipuvad arenema varasemates koormusastmetes, nagu näiteks talad ja plaadid. Selliste pragude vältimiseks saab survetugevust rakendada sobivalt risti. Eelpingestamine suurendab painutuselementide painutus-, nihke- ja väändevõimet. Torude ja vedelate mahutite korral saab rõngaste tõmbetugevusi tõhusalt tõkestada ümmarguse eelpingestamisega.
Järgnev joonis selgitab eelpinget.
Enne betoneerimist asetage ja venitage kergeid terasvarraste
Joonis- Betoonkiirte eelpingestamine kergetest terasvarrastest
Kerged terasest vardad on venitatud ja nende ümber valatakse betoon. Pärast betooni kõvenemist vabaneb vardade pinged. Vardad püüavad taastada oma esialgse pikkuse, kuid seda takistab ümbritsev betoon, millele teras on seotud. Seega on betoon nüüd tõhusalt eelkompressioonis. See on võimeline tõkestama tõmbepinget, mis tuleneb järgmises joonises näidatud koormusest.
Kuid eelpingestamise varasemad katsed ei olnud täiesti edukad. Täheldati, et eelpingestamise mõju vähenes aja jooksul. Liikmete koormuskindlus oli piiratud. Püsivate koormuste korral leiti, et liikmed ebaõnnestusid. See oli tingitud järgmisest põhjusest. Betoon kahaneb aja jooksul. Veelgi enam, pideva koormuse korral suureneb betoonitüve aja jooksul. Seda nimetatakse kaevu tüveks. Pikkuse vähenemine kaevamise ja kokkutõmbumise tõttu on rakendatav ka sisseehitatud terasele, mis põhjustab tõmbetüve märkimisväärset kadu.
Eelpingestamise terasevormid
Juhtmed - eelpingestustraat on üks terasest üksus.
Suunad - kaks, kolm või seitse traati on keritud, et moodustada eelpingestusriba.
Tendon-rühm ahelaid või traate haavatakse, et moodustada eelpingestatav kõõlus.
Kaabel - rida kõõluseid moodustab eelpingestuskaabli.
Baarid - kõõlus võib koosneda ühest terasvardast. Baari läbimõõt on palju suurem kui traadi läbimõõt.
Betooni-terase liidese olemus
Sidunud kõõlus - kui eelpingestuse kõõluse ja betooni vahel on piisav side, nimetatakse seda sidestatud kõõluseks. Eelpingestatud ja soojendatud pingestatud kõõlused on seotud kõõlustega.
Sidumata kõõlus - Kui eelpingestuse kõõluse ja betooni vahel pole sidet, siis seda nimetatakse sidumata kõõluseks. Kui pärast järelpingestamist ei kasutata mördit, on kõõlus liimimata kõõlus. Laadimise etapid Eelpingestatud liikmete analüüs võib erineda laadimise eri etappidel.
Laadimise etapid on järgmised.
1) Esialgne: Seda saab jagada kaheks etapiks.
a) Terase pingutamisel
b) Eelpingestamisel betoonile.
2) Vahesaadus: See hõlmab eelpingestatud liikmete transportimise ajal tekkinud koormusi.
3) Lõplik: Seda võib jagada kaheks etapiks.
a) Kasutusel töötamise ajal.
b) ülimalt, äärmuslike sündmuste ajal
Eelpingestamise eelised
Betooni eelpingestamisel on traditsioonilise raudbetooniga (RC) võrreldes eelpingestus mitmeid eeliseid. Täielikult eelpingestatud betoonelementi töödeldakse tööea jooksul tavaliselt kokku. See parandab mitmeid betooni puudusi. Järgnevas tekstis mainitakse üldjoontes eelpingestatud betoonelemendi eeliseid, millel on samaväärne RC-liige. Iga efekti puhul on kasu loetletud.
Sektsioon jääb kasutuskoormuste all koormatuks.
Terasest korrosiooni vähendamine Vastupidavuse suurenemine.
Kasutatakse täisosa
Kõrgem inertsimoment (suurem jäikus)
Vähem deformatsioone (parandatud kasutatavus).
Nihkejõu suurenemine.
Sobib kasutamiseks surveanumates, vedelikukindlates konstruktsioonides. Parem jõudlus (vastupidavus) dünaamilise ja väsimuskoormuse korral.
Suured võrdlus- ja sügavuse suhted Suuremad võimalikud pinged eelpingestusega (sillad, suurte kolonnivabade ruumidega hooned) Tüüpilised väärtused, mis on esitatud võrdlussügavuse suhe plaatides, on toodud allpool.
Eelpingestatud plaat 28: 1 Eelpingestatud plaat 45: 1 Sama laiuse jaoks on sügavam võrreldes RC-liikmega väiksem.
Isekaalu vähendamine.
Rohkem esteetilist apellatsiooni, mis on tingitud sihvade osade tõttu
Majanduslikumad osad.
Sobib ehituskonstruktsioonidele
Valmistatud konstruktsiooni eelised on järgmised.
Kiire konstruktsioon
Parem kvaliteedikontroll
Vähendatud hooldus, mis sobib korduvaks ehitamiseksVormikonstruktsioonide mitmekordne kasutamine.
Raketise vähendamine.
Standardvormide kättesaadavus.
Pärast pinget
Eelpingestussüsteemid on aastate jooksul arenenud ja erinevad ettevõtted on oma tooteid patenteerinud. Süsteemide üksikasjalik teave on esitatud ettevõtete avaldatud tootekataloogides ja brošüürides. IS 1343: 1980 jaotises 12 on olemas eelpingestamise üldsuunised. Selles jaotises esitatud teave on looduses sissejuhatav, rõhutades süsteemide põhimõisteid. Eelpingestussüsteeme ja -vahendeid kirjeldatakse kahe eelpingestamise, eelpingestamise ja järelpingestuse puhul eraldi. See osa hõlmab pingutamist. Eelpingestussüsteemid ja seadmed hõlmavad eelpingestamist. Pärast pingutamist rakendatakse pingeid kõõlustele pärast betooni kõvenemist. Järgnevalt kirjeldatakse järelpingestamise etappe.
Pingutusjärgsed etapid
Pingutusjärgsetes süsteemides asetatakse kõõluste (või kiudude) kanalid koos betooniga enne betooni valamist. Hõõrdkehad pannakse kanalisse pärast betooni valamist. Kanal takistab pingutamise ajal betooni ja kõõluste kokkupuudet. Erinevalt eelpingestust tõmmatakse kõõlused reaktsiooniga, mis toimib karastatud betooni vastu. Kui kanalid on täidetud mördiga, siis on see tuntud kui pingestatud pingutus. Mördiks on puhas tsemendipasta või liiva-tsementmörd, mis sisaldab sobivaid segusid.
Seondumata järelpingutamisel, nagu nimigi ütleb, ei ole kanalid kunagi soojendatud ja kõõlust hoitakse pingutatult ainult otsade kinnituspunktide poolt. Järgnev joonis kujutab skemaatiliselt kujutatud pingestatud pingestatud detaili. Kanali profiil sõltub tugitingimustest. Lihtsalt toetatud elemendi jaoks on kanalis otsade vahele jääv profiil. Pideva elemendi jaoks langeb kanali pikkus ja rattad üle tugi.
Pingutusjärgse töö erinevad etapid on kokku võetud järgmiselt.
Betooni valamine.
Jänte paigutamine.
Kinnitusploki ja pistikupesa paigutamine. Jõuliste pinged.
Kiilude istmed.
Kõõluste lõikamine
Raudbetoon (RC) on komposiitmaterjal, milles betooni suhteliselt madal tõmbetugevus ja plastsus on vastukaaluks tugevamale tugevusele või painduvusele. Tugevdamine on tavaliselt, kuid mitte tingimata, terasest tugevdavad vardad (rebar) ja on tavaliselt betoonile enne betoonikomplekti passiivselt kinnitatud. Tugevdamise skeemid on üldiselt konstrueeritud selliselt, et need takistaksid betooni teatud piirkondade tõmbepingeid, mis võivad põhjustada vastuvõetamatuid pragusid ja / või struktuurset rike. Kaasaegne raudbetoon võib sisaldada mitmesuguseid terasest, polümeeridest või alternatiivsest komposiitmaterjalist koosnevaid tugevdavaid materjale koos rebariga või mitte. Raudbetooni võib ka pidevalt pingutada (pinges), et parandada lõpliku konstruktsiooni käitumist töökoormuse all. Ameerika Ühendriikides nimetatakse kõige tavalisemaid meetodeid eelpingutamiseks ja pingutamiseks.
Tugeva, plastilise ja vastupidava konstruktsiooni puhul peab tugevdamisel olema vähemalt järgmised omadused:
Suur suhteline tugevus.
Tõmbetüve kõrge taluvus.
Hea side betooniga, sõltumata pH-st, niiskusest ja sarnastest teguritest.
Termiline ühilduvus, mis ei põhjusta vastuvõetamatuid pingeid vastuseks muutuvatele temperatuuridele.
Vastupidavus betoonikeskkonnas, sõltumata korrosioonist või püsivast stressist.
Kasutamine ehituses
Sagrada Família katuse ehitised (2009)
· Raudbetooni, sealhulgas tahvlite, seinte, talade, veergude, vundamentide, raamide jms abil saab ehitada palju erinevaid konstruktsioonitüüpe ja konstruktsioonielemente.
Raudbetooni võib liigitada betooniks või valatud betooniks.
Optimaalsete ehitusstruktuuride loomiseks on kõige tõhusama põrandasüsteemi projekteerimine ja rakendamine. Väikesed muudatused põrandasüsteemi konstruktsioonis võivad oluliselt mõjutada materjali kulusid, ehitusgraafikut, lõplikku tugevust, tegevuskulusid, hõivatuse taset ja hoone lõppkasutust.
Ilma tugevdusteta ei oleks võimalik moodustada kaasaegseid konstruktsioone betoonmaterjaliga.
Peamised omadused
Kolm füüsikalist omadust annavad raudbetoonile erilised omadused:
Betooni soojuspaisumistegur on sarnane terase soojuspaisumisega, kõrvaldades suured sisemised pinged, mis tulenevad soojuspaisumise või kokkutõmbumise erinevustest.
Kui tsemendipasta betooni sees kõveneb, vastab see terase pinna detailidele, võimaldades erinevate materjalide vahel tõhusalt edastada stressi. Tavaliselt on teraskangid karedad või lainelised, et parandada betooni ja terase sidet või sidusust.
Leeliselise reservi (KOH, NaOH) ja karastatud tsemendipastas sisalduva portlandiidi (kaltsiumhüdroksiidi) leeliseline keemiline keskkond põhjustab terasest pinnale passiivse kile, mis muudab selle korrosioonile palju vastupidavamaks, kui see oleks olema neutraalsetes või happelistes tingimustes. Kui tsemendipasta puutub kokku õhuga ja meteoorne vesi reageerib atmosfääri CO2-ga, muutuvad portlandiit ja kõvastunud tsemendipasta kaltsiumsilikaadi hüdraat (CSH) järk-järgult karboniseerunuks ja kõrge pH väheneb järk-järgult 13,5-lt 12,5-lt 8,5-le, pH-tase kaltsiidi (kaltsiumkarbonaat) tasakaalus oleva veega ja teras ei ole enam passiivne.
Tavaliselt kaitseb teras ainult suuruse järgi, kaitstes pH üle 11, kuid hakkab korrodeeruma alla ~ 10 sõltuvalt terase omadustest ja kohalikest füüsikalis-keemilistest tingimustest, kui betoon muutub gaseeritud. betooni karboniseerimine koos kloriidi sissetungimisega on üheks peamiseks põhjuseks, miks betoonplaadid on betoonis.
Tüüpilise raudbetooni jaoks vajaliku terase suhteline ristlõikepind on tavaliselt üsna väike ja varieerub 1% enamiku talade ja plaatide puhul kuni 6% -ni mõnede veergude puhul. Tugevdavad vardad on tavaliselt ümmargused ja läbimõõduga erinevad. Raudbetoonkonstruktsioonidel on mõnikord sätteid, nagu ventileeritud õõnsad südamikud, et kontrollida nende niiskust ja niiskust.
Betooni (hoolimata tugevdusest) tugevusomaduste jaotus vertikaalsete raudbetoonelementide ristlõike ulatuses on ebamugav
Kiirte tugevdamine ja terminoloogia
Kaks ristuvat tala, mis on parkimiskoha plaadi lahutamatu osa ja mis sisaldavad nii tugevdavat terast kui ka juhtmeid, ühenduskarbisid ja muid elektrilisi komponente, mis on vajalikud selle all asuva garaaži taseme valgusti paigaldamiseks.
Painduvusmomendi ajal kõverdub tala, mille tulemuseks on väike kõverus. Kumeruse välispinnal (tõmbepinnal) kogeb betoon tõmbepinget, samas kui sisepinnal (survetöötluspinnal) tekib survetugevus.
Üksikult tugevdatud tala on selline, kus betoonelement tugevdatakse ainult tõmbepinna lähedal ja tugevdus, mida nimetatakse pingutamiseks, on konstrueeritud vastupanuks pingele.
Kahekordselt tugevdatud tala on selline, kus lisaks tõmbetugevusele tugevdatakse betoonelementi ka survetava näo lähedal, et aidata betoonil kompressiooni vastu. Viimast tugevdust nimetatakse tihendus teraseks. Kui betooni survetsoon ei ole survetegurile (positiivsele momendile) vastupanuvõimeline, tuleb arsti mõõtmetega piirata täiendavat tugevdamist.
Alumine tugevdatud tala on selline, kus tõmbetugevuse pingutusvõime on väiksem kui betooni ja pressterase kombineeritud survetugevus (tõmbepinnal alarõhuga). Kui raudbetoonelement on painduva momendi tõttu suurenenud, siis tõmbab terase tera, samas kui betoon ei saavuta oma lõplikku rikkeolukorda. Pingetööstuse saagikuse ja venivuse korral annab "alatugevdatud" betoon ka kõrgtugevuse, millel on suur deformatsioon ja hoiatus enne lõplikku rike. Sellisel juhul reguleerib konstruktsiooni terase saagikuspinge.
Tugevdatud tala on selline, milles pingutusterase pingutusvõime on suurem kui betooni ja pressterase kombineeritud survevõimsus (tõmbepinnal üle tugevdatud). Niisiis ebaõnnestub "üle raudbetoon" tala survetsooni betooni purustamisel ja enne tsooni terastugevuse teket, mis ei anna enne hoiatust hoiatust, kuna rike on hetkeline.
Tasakaalustatud tugevdatud tala on selline, kus nii survet kui ka tõmbetsoone jõuavad saagile samale kehtestatud koormusele talale ning betoon puruneb ja tõmbet teras annab samal ajal. See konstruktsioonikriteerium on siiski nii riskantne kui üle raudbetoon, sest rike on äkiline, sest betoon purustab samal ajal tõmbeterase saagiseid, mis annab väga vähe hoiatusi pingete rikke korral.
Teraskonstruktsiooniga betoonmomentide kandjad peaksid tavaliselt olema konstrueeritud nii, et need oleksid alatugevdatud, nii et struktuuri kasutajad saavad hoiatuse eelseisva kokkuvarisemise kohta.
Tüüpiline tugevus on materjali tugevus, kus vähem kui 5% proovist on väiksem.
Konstruktsiooni tugevus või nimitugevus on materjali tugevus, sealhulgas materjali-ohutustegur. Ohutusteguri väärtus on lubatud stressi kujundamisel üldiselt vahemikus 0,75 kuni 0,85.
Lõplik piirväärtus on teatud tõenäosusega teoreetiline rike. See on esitatud koormatud koormuste ja kinnitatud takistuste all.
