by SzerkezetépítőMiért kell a betont megerősíteni?
Előző blogposztunkban arról írtunk, hogy miért nagyszerű építőanyag a beton, azonban arról nem beszéltünk, hogy mi a legnagyobb hátránya.
A beton gyengeségének megértéséhez beszélnünk kell az építőanyagok mechanikájáról, vagyis hogyan hogyan viselkednek egyes anyagok és hogy milyen belső erők keletkeznek benne terhelés hatására. Terhelés alatt érthetünk nyomást, húzást, nyírást és hajlítást – minden anyag másképp reagál ezekre az erőkre.
Mint az kiderül, a beton kiválóan bírja a nyomást, de nagyon gyenge a húzással szemben. Minden építménynek bírnia kell mindkét erőhatást, ezért kell a beton is megerősíteni – amit betonacél elhelyezésével teszünk.
Az alábbi ábrán láthatjuk, hogy hajlítás hatására a gerendában (ahogyan lemezszerkezetekben is) más keresztmetszetekben más erőhatás ébred. Példánkban a gerenda alsó “övében” húzás, a felső övben nyomás keletkezik.
A felső övben lévő nyomásnak a beton nagy mértékben ellenáll, ugyanakkor az alsó övben keletkező húzóerőnek nem. Már kis terhelés hatására a szerkezet alja bereped, a betonban lévő adalékanyagok és kötőanyag elválik, a szerkezeti folytonosság megszakad és a gerenda eltörik.
Itt tudjuk bevonni a betonacél szálak azon kedvező tulajdonságát, hogy húzóerőnek kis keresztmetszet esetén is nagymértékben ellenállnak. A betonozás előtt tehát a szerkezet azon részeibe, ahol később húzó igénybevétel keletkezhet, betonacél szálakat helyezünk el. A betonozást követően az acélszálak bordázottsága és a cementkötés hatására gyakorlatilag teljes együttdolgozás jön létre. Ezeket a szerkezetek nevezzük vasbetonnak.
Az anyagfelhasználást továbbá optimalizálhatjuk, ha a betonacél szálakat eleve megfeszítjük (egyik végén befogjuk, a másik végén meghatározott erővel húzzuk). Ezt a feszítőerőt mindaddig fenntartjuk, amíg a beton megköt. A kötés után a külső feszítőerő megszüntetésével a betonacél eredeti állapotába kíván visszatérni, így a szerkezetre egy folyamatos feszültség hat a betonacél mentén. A szerkezetet érő terhelés ezt a feszültséget kiegyenlíti, így ugyanakkora erőhatásra kisebb keresztmetszetű, vékonyabb, így kevesebb anyagszükségletű vasbeton szerkezet építhető.
Kövess minket Facebook oldalunkon is.
*Illusztrációinkat a Practical Engineering csatorna alapján készítettük.
