Předpjatý beton je typ betonu, který byl strategicky předem zatížen tlakovými silami, aby se zlepšila jeho strukturální pevnost a výkon. Předpjatý beton je jedním z nejinovativnějších stavebních materiálů posledních let a způsobil revoluci v moderní stavební a konstrukční technologii.
Techniky používané při vytváření předpjatého betonu zahrnují použití vysokopevnostních ocelových výztuží, které jsou napnuty v betonu. Tato metoda zvyšuje únosnost betonu a zlepšuje jeho odolnost proti praskání a průhybu, což z něj činí všestranné a oblíbené řešení v moderní výstavbě a designu.
Co je předpjatý beton?
Vytvoření předpjatého betonu zahrnuje jeho stlačení nebo „předepnutí“ během výroby, aby lépe čelil vnějším silám při ukládání. Ke stlačení betonu dochází pomocí ocelových předpínacích výztuží, které výrobci umísťují do betonu nebo vedle něj, aby zlepšili jeho vlastnosti. Výrobci používají dva hlavní typy ocelových předpínacích výztuží: předepjaté předpínací výztuže a dodatečně předepnuté předpínací výztuže.
U předpjatých předpínacích výztuží jsou ocelové prameny nebo dráty používané jako předpínací výztuže namáhány před litím betonu. Výrobci napínají šlachy mezi kotveními a poté na ně působí napětím. Jakmile použijí sílu na šlachy, nalijí kolem nich beton. Jak beton schne, přilne ke šlachám. Předpjatý beton je běžný pro prefabrikované betonové prvky, jako jsou nosníky, stěny a desky.
Dodatečně předpjaté výztuže jsou namáhány po vytvrdnutí betonu. Po zaschnutí betonu se výztuže přidají do potrubí v betonu a napnou se hydraulickými zvedáky. Šlachy jsou ukotveny pro udržení napětí. Dodatečně předpínané předpínací výztuže jsou běžnější pro betonové konstrukce lité na místě a nabízejí větší flexibilitu návrhu.
Inovace v předpjatém betonu
Časné techniky zpevňování betonu ocelí se objevovaly na konci 19. a na počátku 20. století. Některé z prvních předpjatých návrhů pocházejí z práce francouzského stavebního inženýra Eugena Freysinneta, který hodně přispěl k prosazení myšlenek předpínacího betonu. Belgický inženýr Gustave Magnel a německý inženýr Eugen Morsch později samostatně představili a vyvinuli koncept předpjatého betonu ve 30. letech 20. století.
The Prestressed Concrete Institute byl založen ve Spojených státech v roce 1954. Tato organizace hrála důležitou roli při prosazování znalostí a technik v průmyslu předpjatého betonu. Dnes podobné organizace existují po celém světě v Kanadě, Velké Británii, Austrálii, Jižní Africe a Evropě.
V průběhu let významný pokrok v materiálech a výrobě vytvořil nové inovace v technologii předpjatého betonu. Vývoj vysokopevnostních ocelových výztuží a zdokonalených kotevních systémů zvýšily pevnost předpjatého betonu. Počítačem podporovaný návrh a vylepšená technologie také zlepšily přesnost a optimalizaci předpjatých konstrukcí.
Použití předpjatého betonu
Pro předpjatý beton existují četné a široké aplikace pro jeho výhody.
Mosty
Předpjatý beton je oblíbený při stavbě mostů pro svou schopnost překlenout dlouhé vzdálenosti a svou nesmírnou pevnost. Předpjaté mosty mohou překlenout dlouhé vzdálenosti při zachování strukturální integrity a minimalizaci počtu potřebných opěrných pilířů.
Budovy
Architekti ve velké míře používají předpjatý beton při navrhování výškových budov, zejména v prvcích, jako jsou podlahové desky, sloupy a nosníky. Zvýšené nosné zatížení předpjatého betonu znamená, že umožňuje delší rozpětí a snižuje potřebu mezilehlé podpory, což také představuje významnou úsporu nákladů. Je oblíbený jak pro obytné, tak pro komerční budovy.
Jaderná a výbuchová zařízení
Inženýři se začali spoléhat na pevnost předpjatého betonu ve vysokotlakých kontejnmentech, jako jsou jaderné elektrárny a konstrukce petrochemických tlakových nádrží. Pro tato použití výrobci vytvářejí specializované předpjaté součásti, aby zvýšili jejich odolnost proti praskání a úniku.
Parkovací konstrukce a chodníky
Parkovací garáže a chodníky jsou vystaveny stálému zatížení, takže inženýři pravidelně používají předpjatý beton, aby minimalizovali praskání a zajistili dlouhodobý výkon. Tato odolnost proti praskání umožňuje stavitelům nalévat větší desky, než by mohli s běžným železobetonem. To umožňuje širší rozteč spojů pro snížení nákladů na spojování a údržbu spojů.
Struktury související s vodou
Voda vyvíjí obrovský tlak a tření, takže aplikace vody jsou ideální pro předpjatý beton. Předpjatý beton se běžně používá v přehradách a konstrukcích na moři, jako jsou ropné plošiny, větrné farmy a infrastruktura na moři. V těchto aplikacích je životně důležité, aby byla na všechny exponované ocelové výztuhy aplikována ochrana proti korozi, aby byla zajištěna dlouhodobá životnost.
Stadiony a sportovní zařízení
Díky dlouhému rozpětí a vysoké pevnosti předpjatého betonu je ideální pro arény, stadiony a další sportovní zařízení. Protože předpjatý beton nevyžaduje tolik podpory, mohou architekti umožnit více otevřeného prostoru pro nerušený výhled a otevřené rozvržení pro flexibilní uspořádání sedadel.
Vlastnosti předpjatého betonu
Předpjatý beton má mnoho cenných vlastností, které z něj dělají ideální stavební materiál pro konkrétní návrhy, ale existují také nevýhody, které musí stavebníci také zvážit při rozhodování o optimálním stavebním materiálu pro použití.
Síla
Předpjatý beton nabízí zvýšenou pevnost ve srovnání s jinými typy železobetonu. Předpětí zavádí stlačené síly, které působí proti vnějším silám, což umožňuje konstrukci s delším rozpětím a vyšší nosností.
Vylepšená odolnost
Předpětí tohoto typu betonu pomáhá minimalizovat praskání, vyboulení a deformaci v důsledku velkého zatížení. To znamená zvýšenou životnost a odolnost vůči vnějším faktorům, které by zhoršovaly integritu její struktury, včetně smršťování, tečení a únavy. Správně udržovaný předpjatý beton má delší životnost než ostatní betony.
Strukturální účinnost
Pevnost předpjatého betonu znamená, že stavitelé mohou použít méně tohoto materiálu ke splnění stejných úkolů jako ostatní betony. Pevnost předpjatého betonu také umožňuje menší konstrukční podporu. Tato kvalita šetří stavebníkům čas i peníze a umožňuje architektům větší flexibilitu v jejich návrzích.
Všestrannost designu
Architekti a stavitelé používají předpjatý beton v široké škále aplikací. Je dostatečně univerzální, aby jej mohli projektanti použít při stavbě mostů, budov, parkovacích staveb, aplikací souvisejících s vodou a průmyslových zařízení. Přizpůsobuje se mnoha stylům designu a umožňuje kreativní a inovativní návrhy.
Udržitelnost
Výroba betonu nepřímo souvisí s hromaděním skleníkových plynů, protože výroba slínku v cementu je energeticky náročná, ale ze všech typů betonu je předpjatý beton jedním z nejudržitelnějších. Stavebníci mohou tohoto materiálu používat méně a jeho trvanlivost znamená, že tyto konstrukce nemusí přestavovat tak často jako u běžného betonu.
Ohnivzdornost
Beton je obecně ohnivzdorný materiál, ale ocelové výztuže v předpjatém betonu mohou být náchylné k požáru, pokud je beton nechrání. Oheň nebo dokonce zvýšené teploty mohou oslabit předpětí ve šlachách a ohrozit jejich pevnost. Ohnivzdorné nátěry nebo kryty mohou pomoci zlepšit odolnost proti ohni.
Komplexní design a konstrukce
Návrhy využívající předpjatý beton jsou složitější než jiné návrhy betonu. Tento typ betonu vyžaduje specializované znalosti pro navrhování a stavbu, aby bylo zajištěno správné umístění, napínání a kotvení předpínací výztuže.
Ochrana šlach
Klíčem k trvanlivosti a pevnosti předpjatého betonu jsou ocelové výztuže. Betonářské společnosti neustále zlepšují způsoby ochrany ocelových předpínacích výztuží, včetně injektáže předpínací výztuže, nátěru předpínací výztuže, dvouvrstvého zapouzdření a ochrany ukotvení.
Omezená úprava designu
Návrhy předpjatého betonu jsou složité. Jakmile jsou šlachy napnuty a ukotveny, existuje jen malá možnost změn. Jakékoli úpravy musí být konstrukčně analyzovány a provedeny vyškolenými inženýry a vysoce kvalifikovanými staviteli.
Pokud se vám naše stránka líbí, sdílejte ji se svými přáteli & Facebook
