Jokaisen insinöörin on tiedettävä vastaus tähän kysymykseen, koska sitä pidetään tärkeimpänä kysymyksenä insinöörille.
Esijännitetty betoni on yksi rakennuksen tärkeimmistä osista, ja sinun pitäisi ja sinun täytyy olla asianmukainen tieto siitä. Ymmärtäkäämme se yksityiskohtaisesti.
Esijännitetty betonirakenne poikkeaa tavanomaisesta raudoitetusta betonirakenteesta, koska rakennetta on alun perin kuormitettu ennen sen käyttöä. Alustavaa kuormaa tai esijännitystä käytetään siten, että rakenne pystyy torjumaan huoltojakson aikana syntyviä rasituksia. Rakenteiden esijännitys otettiin käyttöön 1800-luvun lopulla. Esijännityksen käsite oli olemassa ennen betonin sovelluksia.
Toimitetaan kaksi esimerkkiä esijännityksestä ennen esijännitetyn betonin kehittämistä
Metallihihnojen kiinnitys puupatkiin Metallihihnat indusoivat alkuperäisen vanteen puristustilan, joka estää nesteen täyttöä tynnyreissä.
Pyöräpyörän pinnojen esijännitys. Pyöränpyörässä puhuvan esijännitystä sovelletaan siinä määrin, että puhuessa on aina jäännösjännitys
Betonissa syntyy sisäisiä jännityksiä (yleensä kiristetyn teräksen avulla) seuraavista syistä. Betonin vetolujuus on vain noin 8% - 14% sen puristuslujuudesta. Halkeamat kehittyvät alkuvaiheessa taivutuselimissä, kuten palkissa ja levyissä. Tällaisten halkeamien estämiseksi puristusvoima voidaan sopivasti levittää kohtisuoraan suuntaan. Esijännitys parantaa taivutus-, leikkaus- ja vääntökapasiteettia taivutuselimissä. Putkissa ja nestesäiliöissä vanteen vetolujuuksia voidaan tehokkaasti torjua pyöreällä esijännityksellä.
Seuraavassa luonnoksessa selitetään esijännityksen soveltaminen.
Aseta ja venytä lieviä terästankoja ennen betonointia
Kuva- Betonipalkkien esijännitys lievillä terästangoilla
Lieviä terästankoja venytetään ja betonia kaadetaan niiden ympärille. Betonin kovettumisen jälkeen sauvojen kireys vapautuu. Tangot yrittävät saada takaisin alkuperäisen pituuden, mutta se estyy ympäröivällä betonilla, johon teräs on kiinnitetty. Täten betoni on nyt tehokkaasti esipuristustilassa. Se pystyy torjumaan vetolujuutta, kuten seurauksena seuraavassa luonnoksessa esitetystä kuormituksesta.
Mutta varhaiset esijännitysyritykset eivät olleet täysin onnistuneita. Havaittiin, että esijännityksen vaikutus pieneni ajan myötä. Jäsenten kuormitusta kestävät kapasiteetit olivat rajalliset. Jatkuvissa kuormissa jäsenten havaittiin epäonnistuvan. Tämä johtui seuraavasta syystä. Betoni kutistuu ajan myötä. Lisäksi jatkuvassa kuormituksessa betonipitoisuus kasvaa ajan myötä. Tätä kutsutaan ryömintäkannaksi. Pyörien ja kutistumisen aiheuttama pituuden väheneminen soveltuu myös upotetulle teräkselle, mikä johtaa merkittävään vetokuormitukseen.
Esijännitetyn teräksen muodot
Johdot - Esijännityslanka on yksi teräsyksikkö.
Suunta-Kaksi, kolme tai seitsemän johtoa kierretään esijännityskanavan muodostamiseksi.
Tendon-ryhmä säikeitä tai lankoja kierretään esijännitetyn jänteen muodostamiseksi.
Kaapeli-ryhmä jänteitä muodostaa esijännityskaapelin.
Palkit-Jänne voidaan muodostaa yhdestä teräspalkista. Palkin halkaisija on paljon suurempi kuin langan.
Betoniteräsliitännän luonne
Sitoutunut jänne - Kun esijännitetyn jänteen ja betonin välillä on riittävä sidos, sitä kutsutaan sidotuksi jänteeksi. Esijännitetyt ja uritetut jälkijännitetyt jänteet ovat sidottuja jänteitä.
Sitoutumaton jänne - Kun esijännitetyn jänteen ja betonin välillä ei ole sidosta, sitä kutsutaan sitomattomaksi jänteeksi. Kun laastia ei käytetä jälkijännityksen jälkeen, jänne on sitomaton jänne. Latauksen vaiheet Esijännitettyjen jäsenten analyysi voi olla erilainen lastauksen eri vaiheissa.
Kuormitusvaiheet ovat seuraavat.
1) Alkuperäinen: Se voidaan jakaa kahteen vaiheeseen.
a) Teräksen kiristämisen aikana
b) Kun esijännitys siirretään betoniin.
2) Välituote: Tämä sisältää esijännitetyn osan kuljetuksen aikana tapahtuvat kuormat.
3) Lopullinen: Se voidaan jakaa kahteen vaiheeseen.
a) Käytössä, käytön aikana.
b) Lopullisessa, äärimmäisissä tapahtumissa
Esijännityksen edut
Betonin esijännityksellä on useita etuja verrattuna perinteiseen raudoitettuun betoniin (RC) ilman esijännitystä. Täysin esijännitetyn betonielementin puristus tapahtuu yleensä käyttöiän aikana. Tämä korjaa useita betonin puutteita. Seuraavassa tekstissä mainitaan laajasti esijännitetyn betonielimen edut, joilla on vastaava RC-jäsen. Jokaisesta vaikutuksesta luetellaan edut.
Kappale jää palamattomaksi huoltokuorman alla.
Teräksen korroosion vähentäminen Kestävyyden lisääntyminen.
Käytetään täyttä osaa
Korkeampi hitausmomentti (suurempi jäykkyys)
Vähemmän muodonmuutoksia (parempi huollettavuus).
Leikkauskyvyn kasvu.
Soveltuu käytettäväksi paineastioissa, nestemäisissä rakenteissa. Parannettu suorituskyky (joustavuus) dynaamisissa ja väsymiskuormituksissa.
Suuret suhteelliset syvyyssuhteet Suuremmat läpiviennit ovat mahdollisia esijännityksellä (sillat, rakennukset, joissa on suuret kolonnittomat tilat) Tyypilliset vertailuluvun arvot levyille on esitetty alla.
Ei esijännitetty laatta 28: 1 Esijännitetty laatta 45: 1 Samalle skaalalle pienempi syvyys kuin RC-jäsenessä.
Itsepainon vähentäminen.
Enemmän esteettistä houkuttelevuutta hoikkajen osien takia
Taloudellisempia osia.
Sopii betonirakenteeseen
Paneelirakenteen edut ovat seuraavat.
Nopea rakentaminen
Parempi laadunvalvonta
Vähentynyt kunnossapito, joka soveltuu toistuvaan rakentamiseen.
Muottien vähentäminen.
Vakiomuotojen saatavuus.
Post jännittämiseen
Esijännitysjärjestelmät ovat kehittyneet vuosien varrella ja eri yritykset ovat patentoineet tuotteitaan. Yksityiskohtaiset tiedot järjestelmistä on yritysten julkaisemissa tuotekategorioissa ja esitteissä. IS 1343: 1980: n 12 §: ssä on yleisiä suuntaviivoja esijännitykseen. Tässä osassa esitetyt tiedot ovat luonteeltaan johdanto-osassa, ja niissä korostetaan järjestelmien peruskäsitteitä. Esijännitysjärjestelmiä ja -laitteita kuvataan erikseen kahdelle esijännityksen, esijännityksen ja jälkijännityksen tyypille. Tämä osa kattaa jälkijännityksen. Esijännitysjärjestelmät ja laitteet kattavat esijännityksen. Jälkijännityksessä jännitys kohdistetaan jänteisiin betonin kovettumisen jälkeen. Jälkijännityksen vaiheet kuvataan seuraavaksi.
Jälkijännityksen vaiheet
Jälkijännitysjärjestelmissä jänteiden (tai säikeiden) kanavat sijoitetaan vahvistuksen kanssa ennen betonin valua. Jänteet sijoitetaan kanaviin betonin valun jälkeen. Kanava estää betonin ja jänteiden välisen kosketuksen kiristystoiminnon aikana. Toisin kuin esijännitys, jänteet vedetään reaktiolla, joka toimii karkaistua betonia vastaan.Jos kanavat täytetään laastilla, se tunnetaan sidotuna jälkijännityksenä. Laasti on siisti sementtipasta tai hiekan sementtilaastia, joka sisältää sopivan seoksen.
Sitoutumattomassa jälkijännityksessä, kuten nimestä käy ilmi, kanavat eivät koskaan upoteta ja jänne pidetään jännitteenä vain pääty- kiinnityspisteiden avulla. Seuraavassa luonnoksessa on esitetty kaavamainen esitys ruostetusta jälkijännitetystä osasta. Kanavan profiili riippuu tuki- olosuhteista. Yksinkertaisesti tuettuun osaan kanavalla on päiden väliin jäävä profiili. Jatkuvalle jäsenelle kanava putoaa laipassa ja hevoset kannattimen päälle.
Jälkijännitysoperaation eri vaiheet on tiivistetty seuraavasti.
Betonin valu.
Jännitysten sijoittaminen.
Kiinnityslohkon ja pistokkeen sijoittaminen.
Kiilojen istuimet.
Jänteiden leikkaus
Vahvistettu betoni (RC) on komposiittimateriaali, jossa betonin suhteellisen alhainen vetolujuus ja sitkeys estetään lisäämällä vahvistus, jolla on suurempi vetolujuus tai sitkeys. Vahvistus on yleensä, vaikkakaan ei välttämättä, teräsvahvisteita (rebar), ja se on yleensä upotettu passiivisesti betoniin ennen betonisarjoja. Vahvistusjärjestelmät on yleensä suunniteltu vastustamaan betonin tiettyjen alueiden vetolujuuksia, jotka saattavat aiheuttaa kohtuuttomia halkeiluja ja / tai rakenteellisia vikoja. Moderni raudoitettu betoni voi sisältää monipuolisia teräs-, polymeeri- tai vaihtoehtoisia komposiittimateriaaleja, jotka on yhdistetty rebariin tai ei. Vahvistettua betonia voidaan myös pysyvästi rasittaa (jännitteessä), jotta lopullisen rakenteen käyttäytymistä voidaan parantaa työskentelykuormituksen aikana. Yhdysvalloissa yleisin tapa tehdä tämä tunnetaan esijännityksenä ja jälkijännityksenä.
Vahvaa, joustavaa ja kestävää rakennetta varten vahvistuksella on oltava vähintään seuraavat ominaisuudet:
Suuri suhteellinen lujuus.
Vetolujuuden korkea sietokyky.
Hyvä sidos betoniin pH: sta, kosteudesta ja vastaavista tekijöistä riippumatta.
Lämpöyhteensopivuus, joka ei aiheuta kohtuuttomia jännityksiä muuttuviin lämpötiloihin.
Kestävyys konkreettisessa ympäristössä korroosiosta tai jatkuvasta stressistä riippumatta.
Käyttö rakentamisessa
Sagrada Famílian katon rakenteet rakentamisessa (2009)
· Rakenteiden monia rakenteita ja osia voidaan rakentaa raudoitettua betonia käyttäen, mukaan lukien laatat, seinät, palkit, pylväät, säätiöt, kehykset ja paljon muuta.
Vahvistettu betoni voidaan luokitella betoniksi tai valettuiksi.
Tehokkaimpien rakennusrakenteiden luomisessa on tehokkaimman lattiajärjestelmän suunnittelu ja toteutus. Pienillä muutoksilla lattiajärjestelmän suunnittelussa voi olla merkittävä vaikutus materiaalikustannuksiin, rakennusaikatauluun, lopulliseen lujuuteen, käyttökustannuksiin, rakennusten käyttöasteeseen ja loppukäyttöön.
Ilman lujitusta modernien rakenteiden rakentaminen betonimateriaalilla ei olisi mahdollista.
Tärkeimmät ominaisuudet
Kolme fyysistä ominaisuutta antavat raudoitetun betonin erityisominaisuuksille:
Betonin lämpölaajenemiskerroin on samanlainen kuin teräksen, jolloin lämpölaajenemisen tai supistumisen aiheuttamat erot johtuvat suurista sisäisistä jännityksistä.
Kun betonikerroksen sisällä oleva sementtiliima kovettuu, se vastaa teräksen pintatietoja, jolloin mahdolliset jännitykset voidaan välittää tehokkaasti eri materiaalien välillä. Yleensä teräspalkit karhennetaan tai aallotetaan betonin ja teräksen välisen sidoksen tai yhteenkuuluvuuden parantamiseksi.
Alkalipitoisuuden (KOH, NaOH) ja kovettuneen sementtipastan sisältämän portlandiitin (kalsiumhydroksidi) aikaansaama alkalinen kemiallinen ympäristö saa aikaan passiivisen kalvon muodostumisen teräksen pinnalle, mikä tekee siitä paljon kestävämmän korroosiolle kuin se olisi oltava neutraaleissa tai happamissa olosuhteissa. Kun sementtipasta altistetaan ilmalle ja meteorinen vesi reagoi ilmakehän CO2: n kanssa, kovettuneen sementtipastan portlandiitti ja kalsiumsilikaattihydraatti (CSH) muuttuvat vähitellen hiilihapotetuksi ja korkea pH väheni vähitellen 13,5 - 12,5: stä 8,5: een, pH: sta. kalsiitin (kalsiumkarbonaatti) kanssa tasapainossa olevan veden ja teräksen ei enää passivoitu.
Nyrkkisääntönä teräs on suojattu pH: n yläpuolella ~ 11, mutta se alkaa korrodoitua alle 10 ° C: ssa riippuen teräksen ominaisuuksista ja paikallisista fysikaalis-kemiallisista olosuhteista, kun betoni hiilihapotetaan. betonin karbonaatio yhdessä kloridin sisäänpääsyn kanssa ovat tärkeimpiä syitä betonipalkkien vikaantumiseen.
Tyypilliselle raudoitetulle betonille tarvittavan teräksen suhteellinen poikkileikkauspinta-ala on yleensä melko pieni ja vaihtelee 1% useimpien palkkien ja laattojen välillä 6%: iin joissakin sarakkeissa. Vahvistustangot ovat yleensä pyöreitä poikkileikkaukseltaan ja vaihtelevat halkaisijaltaan. Vahvistetuilla betonirakenteilla on joskus säännöksiä, kuten ilmastoidut ontotytöt niiden kosteuden ja kosteuden hallitsemiseksi.
Betonin jakautuminen (vahvistuksesta huolimatta) pystysuorien raudoitettujen betonielementtien poikkileikkausta pitkin on inhomogeeninen
Palkkien vahvistaminen ja terminologia
Kaksi leikkauspalkkia, jotka ovat kiinteitä parkkihalliin, jotka sisältävät sekä vahvistavaa terästä että johdotusta, liitäntärasioita ja muita sähkökomponentteja, jotka ovat välttämättömiä sen alla olevan autotallin valaistuksen asentamiseksi.
Palkki kääntyy taivutusmomentin aikana, mikä johtaa pieneen kaarevuuteen. Kaarevuuden ulkopinnalla (vetolujuus) betoni kokee vetolujuutta, kun taas sisäpinnalla (puristuspinnalla) se kärsii puristusjännityksestä.
Yksittäisesti vahvistettu palkki on sellainen, jossa betonielementti on vain vahvistettu vetolujuuden läheisyyteen ja vahvistus, jota kutsutaan kiristysteräkseksi, on suunniteltu vastustamaan jännitystä.
Kaksinkertaisesti vahvistettu palkki on sellainen, jossa vetolujuuden lisäksi betonielementti on myös vahvistettu puristuspinnan lähelle, mikä auttaa betonia vastustamaan puristusta. Jälkimmäistä vahvistusta kutsutaan puristusteräkseksi. Kun betonin puristusvyöhyke ei riitä vastustamaan puristusmomenttia (positiivinen momentti), ylimääräistä vahvistusta on annettava, jos arkkitehti rajoittaa osan mittoja.
Alavahvistettu palkki on sellainen, jossa vetolujuuden kiristyskapasiteetti on pienempi kuin betonin ja puristusteräksen yhdistetty puristuskapasiteetti (vetolujuudessa alivahvistettu). Kun raudoitettu betonielementti on kohonnut taivutusmomentin kasvaessa, kiristys- teräs tuottaa, kun betoni ei saavuta lopullista vikaa. Kun kiristysteräs tuottaa ja venyy, "alikerrostettu" betoni tuottaa myös sitkeästi, ja sillä on suuri muodonmuutos ja varoitus ennen lopullista vikaa. Tällöin teräksen saantojännitys ohjaa suunnittelua.
Ylivahvistettu palkki on sellainen, jossa kiristysteräksen kiristyskapasiteetti on suurempi kuin betonin ja puristusteräksen yhdistetty puristuskapasiteetti (ylivahvistettu vetolujuudella). Niinpä "raudoitettu betonipalkki" epäonnistuu puristamalla puristusvyöhykkeen betonia ja ennen jännitysvyöhykkeen terässaantoja, jotka eivät anna mitään varoitusta ennen vikaantumista, koska vika on hetkellinen.
Tasapainotettu lujitettu palkki on sellainen, jossa sekä puristus- että vetovyöhykkeet saavuttavat saannon samaan aikaansaatuun kuormitukseen säteen suhteen, ja betoni murskaa ja vetolujuus tuottaa samanaikaisesti. Tämä suunnittelukriteeri on kuitenkin yhtä riskialtista kuin ylivahvistettu betoni, koska vika on äkillinen, koska betoni murtaa samanaikaisesti vetolujuuden saannot, mikä antaa hyvin vähän varoitusta jännityksen epäonnistumisesta.
Teräsvahvisteiset betonimomentit on yleensä suunniteltava aliarvostetuksi, jotta rakenteen käyttäjät saavat varoituksen tulevasta romahduksesta.
Ominaisuuslujuus on materiaalin lujuus, jossa alle 5% näytteestä on pienempi.
Suunnittelu- tai nimellislujuus on materiaalin lujuus, mukaan lukien materiaalin turvallisuustekijä. Turvallisuustekijän arvo on yleensä 0,75 - 0,85 sallitussa stressin suunnittelussa.
Lopullinen raja-tila on teoreettinen vikapiste, jolla on tietty todennäköisyys. Se on ilmoitettu kuormitetuilla kuormituksilla ja mitatuilla vastuksilla.
