Her inşaat mühendisi bu sorunun cevabını bilmek zorundadır, çünkü inşaat mühendisi için en önemli soru olarak kabul edilir.
Öngerilmeli Beton , yapının en önemli parçalarından biridir ve bu konuda uygun bilgiye sahip olmanız gerekir. Ayrıntılı olarak anlayalım.
Öngerilmeli beton yapı, kullanımdan önce yapıya ilk yük uygulanmasından dolayı geleneksel betonarme yapıdan farklıdır. İlk yük veya ön gerilim, yapının hizmet süresi boyunca ortaya çıkan gerilmelere karşı koyabilmesi için uygulanır. Yapıların ön gerilimi on dokuzuncu yüzyılın sonlarında tanıtıldı. Betonda uygulamalardan önce öngerilme kavramı vardı.
Öngerilmeli betonun geliştirilmesinden önce iki ön baskı örneği verilmiştir.
Metal bantların ahşap varillere zorla yerleştirilmesi Metal bantlar, varillerde sıvının doldurulmasından kaynaklanan kasnak gerginliğini gidermek için ilk kasnak sıkıştırma durumuna neden olur
Tekerleklerin bisiklet tekerleğinde ön gerilmesi. Bir bisiklet tekerleğindeki bir gerginin ön gerilimi, her iki gerilmede artık bir gerginlik olacak şekilde uygulanır.
Beton için, aşağıdaki nedenlerden dolayı iç gerilmeler (genellikle gerilmiş çelik vasıtasıyla) uyarılır. Betonun çekme dayanımı, basınç dayanımının sadece% 8 ila% 14'üdür. Çatlaklar ve döşemeler gibi bükülme elemanlarında yüklemenin erken aşamalarında çatlaklar gelişme eğilimindedir. Bu gibi çatlakları önlemek için, sıkıştırma kuvveti dik yönde uygun şekilde uygulanabilir. Ön baskı, eğilme elemanlarının eğilme, kayma ve burulma kapasitelerini arttırır. Borularda ve sıvı depolama tanklarında, halka gerilme gerilmeleri dairesel ön gerilim ile etkin bir şekilde karşılanabilir.
Aşağıdaki çizim, ön gerilimin uygulanmasını açıklamaktadır.
Betonlamadan önce hafif çelik çubuklar yerleştirin ve gerin
Şekil- Beton kirişlerin hafif çelik çubuklarla ön gerilmesi
Hafif çelik çubuklar gerilir ve etraflarına beton dökülür. Betonun sertleşmesinden sonra çubuklardaki gerilim serbest bırakılır. Çubuklar orijinal uzunluklarını yeniden kazanmaya çalışacaklar, ancak bu, çeliğin bağlandığı çevreleyen beton tarafından engelleniyor. Dolayısıyla, beton şimdi etkili bir ön sıkıştırma durumundadır. Aşağıdaki çizimde gösterilen yükten kaynaklanan çekme gerilimini önleme yeteneğine sahiptir.
Ancak, ön gerilimin erken girişimleri tamamen başarılı değildi. Öngerilme etkisinin zamanla azaldığı gözlendi. Üyelerin yüke dayanma kapasiteleri sınırlıydı. Devam eden yükler altında, üyelerin başarısız olduğu bulundu. Bu, aşağıdaki nedenden dolayı oldu. Beton zamanla küçülür. Üstelik sürekli yük altında betondaki gerilme, zamanla arttıkça artar. Bu sürünme suşu olarak bilinir. Sürünme ve büzülmeden dolayı uzunluktaki azalma, gömme çeliğe de uygulanabilir ve bu da gerilme geriliminde önemli bir kayıp sağlar.
Ön Gerdirme Çelik Formları
Teller - Ön gerdirme teli, çelikten yapılmış tek bir ünitedir.
Teller - Öngerilmeli bir tel oluşturmak için iki, üç veya yedi tel sarılır.
Tendon - Ön gerilim tendonu oluşturmak için bir grup tel veya tel sarılır.
Kablo - Bir tendon grubu ön gerilim kablosu oluşturur.
Çubuklar - Bir tendon, tek bir çelik çubuktan yapılabilir. Bir çubuğun çapı, bir telin çapından çok daha büyüktür.
Beton-Çelik Arayüzünün Yapısı
Gümrüklü tendon - Öngerilme tendonu ve beton arasında yeterli bir bağ olduğunda buna bağlı tendon denir. Ön gerilmiş ve gerilmiş post-gerilmiş tendonlar bağlanmış tendonlardır.
Bağlanmamış tendon - Öngerilme tendonu ile beton arasında bir bağ olmadığında, buna bağlanmamış tendon denir. Gerilim sonrası gerilme uygulanmadığında, tendon bağlanmamış bir tendondur. Yükleme Aşamaları Öngerilmeli elemanların analizi yükleme farklı aşamalarında farklı olabilir.
Yükleme aşamaları aşağıdaki gibidir.
1) İlk: İki aşamaya ayrılabilir.
a) Çeliğin gerilmesi sırasında
b) Öngerilmenin betona aktarılması sırasında.
2) Orta seviye: Bu, öngerilmeli elemanların taşınması sırasındaki yükleri içerir.
3) Final: İki aşamaya ayrılabilir.
a) Hizmet sırasında, işletim sırasında.
b) Sonunda, aşırı olaylar sırasında
Ön Gerilmenin Avantajları
Betonun ön geriliminin, öngerilmeden geleneksel betonarme (RC) ile karşılaştırıldığında birçok avantajı vardır. Tamamen ön gerilimli bir beton eleman genellikle hizmet ömrü boyunca sıkıştırmaya maruz kalır. Bu, betonun birkaç eksikliğini giderir. Aşağıdaki metin, eşdeğer bir RC elemanına sahip öngerilmeli bir beton elemanın avantajlarından geniş bir şekilde bahsetmektedir. Her efekt için, faydalar listelenmiştir.
Servis yükleri altında kesit kırılmış kalır.
Çelik korozyonunun azaltılması Dayanıklılıkta artış.
Tam bir bölüm kullanılır
Daha yüksek atalet momenti (daha yüksek sertlik)
Daha az deformasyon (geliştirilmiş servis kolaylığı).
Kesme kapasitesinde artış.
Basınçlı kaplarda, sıvı tutucu yapılarda kullanıma uygundur. Dinamik ve yorulma yükü altında iyileştirilmiş performans (esneklik).
Yüksek derinlik-derinliği oranları Öngerilmeyle daha büyük açıklıklar mümkündür (köprüler, geniş kolonsuz alanlara sahip binalar) Döşemelerdeki derinlik-genişlik oranlarının tipik değerleri aşağıda verilmiştir.
Öngerilmesiz döşeme 28: 1 Öngerilmeli döşeme 45: 1 Aynı aralık için, RC üyesine göre daha az derinlik.
Kendi ağırlığında azalma.
İnce kesitlerden dolayı daha estetik çekicilik
Daha ekonomik bölümler.
Prekast inşaat için uygun
Prekast konstrüksiyonun avantajları aşağıdaki gibidir.
Hızlı inşaat
Daha iyi kalite kontrolü
Tekrarlayan yapılara uygun bakım masrafı azalır.
Kalıp azaltılması.
Standart şekillerin mevcudiyeti.
Post-germe
Ön baskı sistemleri yıllar içinde gelişti ve çeşitli şirketler ürünlerinin patentini aldı. Sistemlerin detaylı bilgileri firmalar tarafından yayınlanan ürün kataloglarında ve broşürlerde verilmektedir. IS 1343: 1980'in 12. Bölümünde genel baskı öncelikleri vardır. Bu bölümde verilen bilgiler, sistemlerin temel kavramlarına vurgu yaparak, doğada tanıtılmıştır. Ön gerilim sistemleri ve cihazları, iki ön gerilim türü, ön gerdirme ve gerdirme sonrası için ayrı ayrı tanımlanmıştır. Bu bölüm gerdirmeyi kapsar. Ön Germe Sistemleri ve Cihazlar, ön gerdirmeyi kapsar. Germe sonrası gerdirme, betonun sertleşmesinden sonra tendonlara uygulanır. Sonradan gerdirme aşamaları açıklanmaktadır.
Germe Sonrası Aşamaları
Germe sonrası sistemlerde, tendonların (veya tellerin) kanalları beton dökülmeden önce donatı ile birlikte yerleştirilir. Tendonlar beton dökümünden sonra kanallara yerleştirilir. Kanal, germe işlemi sırasında beton ve tendonlar arasındaki teması önler. Ön gerilmeden farklı olarak, tendonlar sertleşmiş betona karşı etkili olan tepkimeyle çekilir. Kanallar harçla doldurulursa, gerdirme işleminden sonra bağlanmış olarak bilinir. Harç temiz bir çimento macunu veya uygun karışım içeren bir kum-çimento harcıdır .
Bağlanmamış post-gergilerde, adından da anlaşılacağı gibi, kanallar asla dolguyu almaz ve tendonlar yalnızca son ankrajlar tarafından gerginlikte tutulur. Aşağıdaki çizim, gergin bir post-gerilmiş elemanın şematik bir gösterimini göstermektedir. Kanal profili, destek koşullarına bağlıdır. Basit bir şekilde desteklenen bir üye için, kanal uçlar arasında sarkma profiline sahiptir. Sürekli bir üye için, kanal açıklıkta sarkar ve desteğin üzerinde sallanır.
Germe sonrası işlemin çeşitli aşamaları aşağıdaki gibi özetlenmiştir.
Beton dökümü.
Tendonların yerleşimi.
Ankraj bloğu ve krikonun yerleştirilmesi. Tendonlara gerilme uygulanması.
Takozların oturması.
Tendonların kesilmesi
Betonarme (RC) , betonun nispeten düşük çekme dayanımı ve sünekliğinin, daha yüksek çekme dayanımı veya sünekliği olan donatıma dahil edilmesi ile telafi edildiği kompozit bir malzemedir. Donatı, genellikle zorunlu olmamakla birlikte çelik donatı çubuklarıdır (inşaat demiri) ve genellikle beton sertleşmeden betona pasif olarak gömülür. Takviye şemaları genellikle betonun belirli bölgelerinde kabul edilemez çatlama ve / veya yapısal arızaya neden olabilecek gerilme gerilmelerine dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Modern betonarme demir, çelikten, polimerden veya alternatif kompozit malzemeden inşaat demiri ile birlikte olsun veya olmasın çeşitli takviye malzemeleri içerebilir. Betonarme beton da, nihai yapının çalışma yükleri altındaki davranışını geliştirmek için kalıcı olarak gerilebilir. Amerika Birleşik Devletleri'nde, bunu yapmanın en yaygın yöntemleri ön germe ve germe sonrası olarak bilinir.
Güçlü, sünek ve dayanıklı bir yapı için, donatı en azından aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:
Yüksek bağıl dayanım
Çekme geriniminde yüksek tolerans.
PH, nem ve benzeri faktörlerden bağımsız olarak betona iyi yapışır.
Isıl uyumluluk, değişen sıcaklıklara cevap olarak kabul edilemez baskılara neden olmaz.
Beton ortamında korozyon veya sürekli strese bakılmaksızın dayanıklılık.
Yapımında kullanın
Sagrada Familia'nın inşaatı sırasında inşaat demiri (2009)
· Döşemeler, duvarlar, kirişler, sütunlar, temeller, çerçeveler ve daha fazlası dahil olmak üzere betonarme kullanılarak birçok farklı yapı tipi ve yapı bileşeni inşa edilebilir.
Betonarme, prekast veya yerinde beton olarak sınıflandırılabilir.
En verimli zemin sistemini tasarlamak ve uygulamak, optimum yapı yapıları oluşturmanın anahtarıdır. Bir döşeme sisteminin tasarımındaki küçük değişiklikler, malzeme maliyetleri, inşaat programı, nihai güç, işletme maliyetleri, doluluk seviyeleri ve bir binanın son kullanımında önemli bir etkiye sahip olabilir.
Takviye olmadan, betonarme yapıyla modern yapılar inşa etmek mümkün olmaz.
Temel özellikler
Üç fiziksel özellik betonarme özel özelliklerini verir:
Betonun ısıl genleşme katsayısı, çeliğe benzerdir ve ısıl genleşme veya daralmadaki farklılıklar nedeniyle büyük iç gerilimleri ortadan kaldırır.
Betonun içindeki çimento macunu sertleştiğinde, bu, çeliğin yüzey detaylarına uygundur ve herhangi bir gerilmenin farklı malzemeler arasında verimli bir şekilde iletilmesine izin verir. Genellikle çelik çubuklar, beton ile çelik arasındaki bağı veya uyumu daha da geliştirmek için pürüzlendirilir veya oluklu yapılır.
Sertleştirilmiş çimento hamurunda bulunan alkali rezervi (KOH, NaOH) ve portlandit (kalsiyum hidroksit) tarafından sağlanan alkalin kimyasal ortam, pasifleştirici bir filmin çelik yüzeyinde oluşmasına neden olarak korozyona karşı daha dayanıklı olmasını sağlar. nötr veya asidik koşullarda. Çimento macunu havaya maruz kaldığında ve meteorik su atmosferik CO2 ile reaksiyona girdiğinde, portlandite ve sertleşmiş çimento macununun kalsiyum silikat hidratı (CSH) kademeli olarak karbonatlanır ve yüksek pH kademeli olarak 13.5 - 12.5'ten 8.5'e düşer. Kalsit (kalsiyum karbonat) ile dengede olan su ve çelik artık pasifleştirilmez.
Genel bir kural olarak, yalnızca büyüklük dereceleri hakkında bir fikir vermek için çelik, pH ~ 11'in üzerinde korunur, ancak betonun karbona dönmesi durumunda çelik özelliklerine ve yerel fiziko-kimyasal koşullara bağlı olarak ~ 10'un altında aşınmaya başlar. betonun klorür girişi ile birlikte karbonatasyonu betonda donatı çubuklarının yetersiz kalmasının temel nedenleri arasındadır.
Tipik betonarme için gerekli olan göreceli kesit alanı genellikle oldukça küçüktür ve çoğu kiriş ve döşeme için% 1 ila bazı sütunlar için% 6 arasında değişmektedir. Takviye çubukları normalde enine kesitte yuvarlaktır ve çapları değişir. Betonarme yapılar bazen nemlerini ve nemlerini kontrol etmek için havalandırılmış oyuk maçalar gibi malzemelere sahiptir.
Betonun (donatıya rağmen) mukavemet özelliklerinin dikey betonarme elemanların kesiti boyunca dağılması homojen değildir.
Kirişlerin takviye ve terminolojisi
Kesişen iki kiriş, hem takviye çeliğini hem de kabloları, bağlantı kutularını ve altındaki garaj seviyesini yükseltmek için gerekli diğer elektrikli bileşenleri içerecek olan park garaj döşemesine entegredir.
Bir kiriş bükülme momenti altında bükülür ve küçük bir eğrilik ortaya çıkar. Eğriliklerin dış yüzünde (gerilme yüzünde) beton gerilme gerginliği yaşarken, iç yüzünde (sıkıştırma yüzünde) basınç gerginliği yaşar.
Tek bir takviyeli kiriş, beton elemanın sadece gerilme yüzünün yanında takviye edildiği ve gerdirme çeliği adı verilen takviyenin gerilime dayanacak şekilde tasarlandığı kiriştir.
İki kat takviyeli kiriş, gerilme takviyesinin yanı sıra beton elemanın ayrıca betonun sıkıştırmaya direnç göstermesine yardımcı olmak için sıkıştırma yüzünün yanında takviye edildiği kiriştir. İkinci donatıya sıkıştırma çeliği denir. Bir betonun sıkıştırma bölgesi, sıkıştırma momentine (pozitif an) dayanmak için yetersiz olduğunda, mimar bölümün boyutlarını sınırlarsa, ilave takviye sağlanmalıdır.
Düşük takviyeli kiriş, gerdirme takviyesinin gerdirme kapasitesinin beton ve sıkıştırma çeliğinin (gerdirme yüzeyinde takviye edilmiş) birleştirilmiş sıkıştırma kapasitesinden daha küçük olduğu bir kiriştir. Betonarme eleman artan eğilme momentine maruz kaldığında, gerilme çeliği betonun nihai arıza durumuna ulaşmadığı halde verir. Gerilim çeliği verim ve gerilme gibi, "az takviyeli" bir beton da sünek bir şekilde verim gösterir ve nihai bozulmasından önce büyük bir deformasyon ve uyarı sergiler. Bu durumda çeliğin verim gerilmesi tasarımı yönetir.
Aşırı takviyeli kiriş, gerdirme çeliğinin gerdirme kapasitesinin betonun ve sıkıştırma çeliğinin (çekme yüzeyinde aşırı takviyeli) birleştirilmiş sıkıştırma kapasitesinden daha büyük olduğu bir kiriştir. Bu nedenle, "aşırı güçlendirilmiş beton" kirişi, sıkıştırma bölgesi betonunun ezilmesiyle ve gerilim bölgesi çeliklerinin veriminden önce, başarısızlık anında olduğu için başarısızlıktan önce herhangi bir uyarı sağlamayan başarısız olur.
Dengeyle güçlendirilmiş bir kiriş, hem sıkıştırma hem de gerilebilir bölgelerin kiriş üzerinde aynı yüke neden olduğu bir kiriştir ve beton ezilir ve gerilme çeliği aynı anda üretilir. Bununla birlikte, bu tasarım kriteri aşırı güçlendirilmiş beton kadar risklidir, çünkü beton, gerilme çelik verimlerinin aynı anda ezilmesiyle aniden kırılır, bu da gerilme yetersizliğinde çok az bir sıkıntı uyarısı verir.
Çelikle güçlendirilmiş beton momenti taşıyan elemanlar normal olarak, donatıların çökme uyarısı alacağı şekilde normal olarak donatı altı olarak tasarlanmalıdır.
Karakteristik mukavemet, numunenin% 5'inden daha azının daha düşük mukavemet gösterdiği bir malzemenin kuvvetidir.
Tasarım kuvveti veya nominal kuvvet, bir malzeme güvenliği faktörü de dahil olmak üzere bir malzemenin gücüdür. İzin verilen gerilme tasarımında güvenlik faktörünün değeri genellikle 0,75 ile 0,85 arasındadır.
Nihai sınır durumu, kesin bir olasılık olan teorik başarısızlık noktasıdır. Faktoring yükleri ve faktoring dirençleri altında belirtilmiştir.
