Konstrukcje betonowe i żelbetowe

Konstrukcje betonowe to konstrukcje z betonu bez zbrojenia lub ze zbrojeniem mniejszym od przyjmowanego jako minimalne w elementach żelbetowych.

Wśród konstrukcji betonowych można wymienić podpory mostów, fundamenty, ściany oporowe masywne, zapory, mosty łukowe, nawierzchnie dróg itp.

Konstrukcje żelbetowe składają się z betonu i celowo ułożonych w nim prętów ze stali zwykłej zbrojeniowej. Wymienione materiały, dzięki przyczepności, współpracują ze sobą w tych konstrukcjach i stanowią monolityczną całość. Stal przejmuje naprężenia rozciągające, a beton naprężenia ściskające. Ponadto beton nadaje konstrukcjom określony kształt, zapewnia im odpowiednią sztywność oraz chroni stal przed szkodliwymi wpływami środowiska, w jakim pracuje konstrukcja, a także przed działaniem wysokiej temperatury, np. podczas pożaru.

tmpd283-1Belka swobodnie podparta: a) betonowa, b) żelbetowa.

Istotę konstrukcji betonowych i żelbetowych zilustrowano niżej na przykładzie belki zginanej swobodnie podpartej. Przy niewielkich wartościach sił obciążających belkę w jej przekrojach poprzecznych wystąpią naprężenia normalne o rozkładzie liniowym, przy czym w strefie górnej będą to naprężenia ściskające, a w strefie dolnej — rozciągające. Jeżeli podczas zwiększania obciążenia naprężenia w strefie rozciąganej (dolnej) osiągną wartość równą wytrzymałości betonu na rozciąganie, to w belce betonowej powstanie rysa i nastąpi nagłe (kruche) zniszczenie (złamanie) belki. Ze względu na to, że wytrzymałość betonu na rozciąganie jest 10-15-krotnie mniejsza niż na ściskanie, wytrzymałość strefy ściskanej w belce betonowej może być wykorzystywana jedynie w 7- 10%.

Jeżeli w rozciąganej strefie belki zostaną umieszczone pręty stalowe, to po osiągnięciu przez naprężenia w tej strefie wartości równej wytrzymałości betonu na rozciąganie również powstaną pierwsze rysy, ale belka nie ulegnie zniszczeniu (złamaniu). Naprężenia rozciągające po zarysowaniu strefy rozciąganej będą przejmować współpracujące z betonem pręty stalowe. Taka belka może być dalej obciążana, choć będzie następowało zwiększanie rozwarcia rys, a ponadto będą pojawiały się nowe rysy: prostopadle do osi w strefie największych momentów zginających oraz ukośne w strefach przypodporowych, w których występują największe siły poprzeczne. Ocenia się, że w chwili powstania pierwszych rys w belce żelbetowej obciążenie wynosi 15 -25% obciążenia powodującego jej zniszczenie.

tmp3fa9-1Słup żelbetowy: a) ściskany osiowo, b) ściskany mimośrodowo.

Zbrojenie stosuje się nie tylko w elementach zginanych i rozciąganych, ale także w ściskanych, skręcanych itp. Umożliwia ono zmniejszenie ich przekrojów oraz zwiększenie sztywności w porównaniu z elementami betonowymi.
Zbrojenie w konstrukcjach żelbetowych zaczyna pracować dopiero w chwili ich obciążenia, laką rolę zbrojenia określa się jako bierną.
Konstrukcje żelbetowe mają liczne zalety: dość dużą trwałość i odporność na działanie wpływów atmosferycznych, wilgoci, ognia (ognioodporność) oraz obciążeń statycznych i dynamicznych, a także niewielki koszt eksploatacji. Do wad tych konstrukcji zalicza się duży ciężar własny, pracochłonność wykonania (zwłaszcza metodami tradycyjnymi), złą izolacyjność termiczną i akustyczną, możliwość pojawienia się rys (zwiększają one niebezpieczeństwo korozji zbrojenia), a także trudności naprawy, przebudowy bądź wzmocnienia konstrukcji istniejących.
Wady konstrukcji żelbetowych można ograniczyć dzięki racjonalnemu projektowaniu oraz stosowaniu odpowiednich technologii ich wykonania. Dzięki temu, a także ze względu na liczne zalety, konstrukcje żelbetowe są stosowane we wszystkich rodzajach budownictwa. Można tu wymienić: budynki mieszkalne, przemysłowe i rolnicze, mosty, zapory, zbiorniki, ściany oporowe, wieże wyciągowe w kopalniach, chłodnie kominowe, słupy elektroenergetyczne, kominy przemysłowe i inne.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *