logoweb
Pavlův web

Princip předpjatého betonu

Materiál beton prošel určitým historickým vývojem, při kterém se postupně inovoval a vyvíjel. Vynález předpjatého betonu se připisuje francouzskému inženýrovi Eugenovi Freyssinetovi, který bádal ve dvacátém století. Od té doby se předpjatý beton stal běžnou součástí stavebnictví. Používá se nejen v mostním stavitelství. Např. předpjaté stropní panely Spiroll se často realizují u pozemních staveb.

Prostý beton je po staletí lidstvu známý vynález. První použití se připisuje starým Řekům a Římanům. Jejich původní beton byl použit ve druhu zdiva zvaného emplekton. Hlavním problémem tehdejšího betonu byla prakticky nepatrná pevnost v tahu, což je komplikace, kterou řeší i dnes statici s modernějšími variantami betonu. Tah vzniká protahováním nebo např. jako součást ohybově namáhaných prvků. Můžeme si představit běžný překlad nebo nosník. Při ohybu je horní část nosníku tlačená a spodní tažená.
foto1
Pokud nosník z prostého betonu začnete ohýbat, začne vám praskat právě v oblasti tažených vláken, popř. úplně zkolabuje. Na počátku průmyslové revoluce výzkumníci zjistili, jak tento problém odstranit. Do tažených míst vložili výztuž z oceli, která má v tahu oproti betonu mnohem vyšší pevnost. Tehdy vznikl pojem železobeton a používá se dodnes.
Materiálem, jaký má problémy s přenesením tahu, není pouze beton. Typický představitel je mimo jiné cihla nebo kámen. Naši předci dříve řešili překlenutí větších rozpětí použitím kleneb. Při správně provedeném tvaru klenby totiž dochází k eliminaci tahových napětí (geometrický tvar paraboly druhého stupně). Tento princip byl dobře znám tehdejším architektům a uplatňovali ho nejen při stavbách obrovských katedrál.
Ve dvacátém století si pan Freyssinet uvědomil první principy předpjatého betonu. Pokud by se stavebník rozhodnul udělat rovný nosník z obyčejných cihel, mohl by si docela jistě vsadit, že mu spadne. Přesto i tenkrát byli jistě k vidění zedníci, jak nesou v rozpažených rukou na vodorovno řadu několika cihel, aniž by jim spadly. Bylo to tím, že zedníci tlačili onu řadu cihel k sobě takovou silou, aby cihly mohli bez problémů přenést kam potřebovali. Princip byl jasný. Pokud do tažených částí nosníku vložím tlakové napětí, nepřípustné tahové namáhání se tím eliminuje. Vznikl předpjatý beton.
Ona potřebná tlaková síla, vyvozovaná rukama zedníků z předchozího příkladu, se nahradila speciální předpínací výztuží. Pomocí ní se většinou spodní tažená část nosníku sevřela a tímto způsobem upravený nosník mohl najednou dosahovat mnohem větších délek než běžný železobetonový. Předepnutí se dělalo pomocí jednoduchého principu. Výztuž se pomocí, většinou hydraulických přístrojů, natáhla a pak se jí vloženými podložkami zabránilo se vrátit do původního stavu. Je to podobné jako když prsty natáhnete obyčejnou gumičku. Pokud ji stále držíte nataženou tlačí vám prsty určitou silou k sobě, jak se snaží opět smrštit.
Předpjaté betonové konstrukce obecně dokáží přenést větší zatížení a díky větší pevnosti dochází k menšímu průhybu a tím i k menšímu vzniku trhlin. Problém, s jakým se tato technologie potýká je částečná ztráta předpjetí kvůli dotvarování a jiným důvodům. Přesto předpjaté konstrukce mají své nezastupitelné místo ve stavebnictví. Navíc, díky svým velkým možnostem rozpětí posouvá možnosti architektů a stavitelů zase o kousek dál.

Pozn.: Obrázky z katedry betonových a zděných konstrukcí ČVUT.

Vložit komentář.

TOPlist