Pn-01 1q3b21

PREGNAPREGNUTI BETON [email protected]

UVOD Beton je građevinski materijal koji ima veliku pritisnu a skoro nikikakvu zateznu čvrstoću. Na metu pojave zateznih sila u betonu se pjavljuju prsline.

Zatezne sile u betonu se prihvataju armaturom.

Cilj prednaprezanja je eliminirati ili barem smanjiti zatezna normalna naprezanja u svim presjecima to delovanjem veštački izazvanim silama. Te sile nazivamo silama prednaprezanja. Tako dobivena naprezanja moraju biti manja od dopuštenih vrednosti u svima fazama izvedbe i uporabe građevine.

Istorija prenapregnutog beton

1890. god. prvi put je zabeležen patent za pregnapregnuti beton. Registrirao ga je američki inženjer iz San Francisca, Henry Jackson izgradivši betonski nadvoj s prednapetim zategama. Nakon godinu dana nadvoj se srušio. H. Jackson nije znao za fenomen puzanja betona i opuštanja mekog čelika, što je rezultiralo “nestankom” prednaprezanja.

  





1928. Eugene Freyssinet patentira prethodno prednapeti betona čelikom velike čvrstoće Mörsch, prva knjiga o prednapregnutom betonu Osnovana Međunarodna federacija za prednarezanje (FIP – Fédération Internationale de la Précontrainte) Osnovan Europski odbor za beton (CEB - Comité Européen du Béton) Udruživanjem CEB i FIP nastaje organizacija FIB.

Prednosti prednapregnutih konstrukcija • savladavanje velikih raspona uz veću vitkost i manju masu, • povećana trajnost zbog izostanka pukotina, • smanjeni ugibi, • velika otpornost na zamor (posledica male promene naprezanja u čeliku za prednaprezanje, • sposobnost zatvaranja pukotina nakon delovanja promenljivih i izvanrednih uticaja, • ubrzanje i racionalizacija montažnog građenja.

Nedostaci prednapregnutih konstrukcija • potrebna je stručna radna snaga zbog složenosti zahteva radova, • potrebna je posebna oprema, • velika preciznost u projektovanju i izvođenju • skuplja oplata. 

Prednapregnute konstrukcije upotrebljavaju se kod objekata s elementima velikih raspona, mostovi, montažne građevine, hale, krovne konstrukcije, silosi, bunkeri, te za potrebe sanacije postojećih građevina...



Ideja da se zatezanjem armature u beton unese pritisnuto naprezanje kako bi se sva naprezanja u eksploataciji mogli preuzeti sudelovanjem čitavog presjeka dovela je do potpunog prednaprezanje.



Nedostaci ovakvih konstrukcija su: - velika potrošnja čelika za prednaprezanje - pojava nepredviđenih pukotina - nepotrebna velika sigurnost - nemogućnost korištenja duktilnosti.

Između delomičnog i potpunog prednaprezanja betona nalazi se ograničeno prednapeti beton. Kod kojeg se za najnepovoljnije kombinacije opterećenja u toku građenja i eksploatacije dopuštaju zatezanje naprezanja ograničenih veličina, odnosno manjih od dopuštenih.

Prema načinu prednaprezanja razlikujemo • prethodno ili adhezijsko prednaprezanje ( prednaprezanje pre stvrdnjavanja betona)

•

naknadno ili kablovsko prednaprezanje ( prednaprezanje nakon stvrdnjavanja betona)





Prema stupnju prednaprezanja razlikujemo: • potpuno prednapregnuti beton k=1 • armirani beton k=0 • ograničeno i delomično prednapregnutibeton 0 <1 gdje je k odnos momenta dekompresije i ukupnog momenta:



Moment dekompresije je moment savijanja izazvan vanjskim opterećenjem koji je po veličini i smeru takav da na zateznom rubu poništi naprezanja izazvana silom prednaprezanje.







Potpuno prednapregnuti elementi su oni u kojima pri najnepovoljnijoj kombinaciji delovanja u betonu nema zateznih naprezanja. Za njih je stupanj prednaprezanja 1.0. U ograničeno prednapregnutim elementima mogu nastati zatezna naprezanja, ali manja od dopuštenih. Kod njih je stepen prednaprezanje manji od 1.0. Kod delomičnog prednaprezanja elemenata pri određenoj kombinaciji delovanja mogu se pojaviti pukotine, ali njihove karakteristične širine moraju biti manje od propisanih. Stepen prednaprezanja je između 0.4 i 0.7.



Naknadno kablovsko prednaprezanje može biti : • unutarnje (kabel se nalazi u presjeku) ili • vanjsko (kabel se nalazi izvan presjeka).

SVOJSTVA MATERIJALA 

Čelik za predaprezanje Kvalitet čelika može se opisati preko karakteristične zatezne čvrstoće fpk i karakteristične granice naprezanja fp0.1,k koja odgovara naprezanju s nepovratnom deformacijom 0.1%. Diagram naprezanje - deformacije. Duktilnost čelika ocjenjuje se preko minimalne postignute ukupne deformacije εpu,k i odnosa (fp/fp0.1)k.



Računski dijagram čelika za prednaprezanje

Radni dijagrami armature čelika za prednaprezanje 





Vrijednosti fp0.1,k, fpk i εpu,k za pojedine vrste čelika (žice, užad, šipke), koje se koriste u europskoj uniji, date su tablično. Traži se da čelik za prednaprezanje bude zavarljiv. Maksimalni dopušteno naprezanje registrirano na preši σpo za postizanje početne sile prednaprezanja Po ne sme preći:



Neposredno nakon uklanjanja preše i unošenja sile u beton maksimalno dopušteno naprezanje, kod prednaprezanja posle stvrdnjavanja, odnosno kod prednaprezanja pre stvrdnjavanja nakon gubitaka sidrenjem, ne sme preći:



Sila unošenja proračunava se po izrazu: gdje je Ap nazivna površina kabla.



Čelik za prednaprezanje deli se, zavisno o veličini relaksacije, na 3 klase: • Klasa 1: žice i užad s visokom relaksacijom • Klasa 2: žice i užad s niskom relaksacijom • Klasa 3: šipke.



Zavisno o naprezanju u čeliku i klasama relaksacije može se na dijagramu naprezanje – relaksacija pronaći relaksacija čelika nakon 1000 h.



Ako nema drugih podataka za modul elastičnosti čelika uzima se 195000 N/mm2.

Relaksacija čelika prema EC2 nakon 1000 h kod 20oC u funkciji naprezanja σp



Zahtjevi na čelik za prednapinjanje: • Visoka čvrstoća • Niska relaksacija • Mogućnost oblikovanja savijanjem na hladno • Zavarljivost • Niska osjetljivost na koroziju • Geometrijska pravilnost • Velike dužine pri isporuci • Ponekad dobra prionjivost • Ponekad otpornost na zamor

BETON Zahtjevi na beton u prednapetim konstrukcijama: • Visoka pritisnuta čvrstoća, • Mali iznos skupljanja i puzanja, • Trajnost  Njniži razredi betona za prednapregnuti beton.



Dopušteni pritisnuti i zateznuti naponi u betonu.