Żelbet to beton zbrojony wkładkami stalowymi (prętami, linami, siatką itp.) w miejscach występowania naprężeń rozciągających, przekraczających wytrzymałość samego betonu. Żelbet powstaje przez zalanie mieszanką betonową szkieletu zbrojenia zmontowanego w deskowaniach. Po stężeniu, beton ze zbrojeniem tworzy konstrukcję żelbetową lub element budowlany.
Do zalet żelbetu zalicza się: ogniotrwałość, znaczną odporność na obciążenia stałe i zmienne, dużą trwałość, możliwość wykonania konstrukcji o dowolnym kształcie. Za główne wady uważa się duży ciężar i trudności w zmienianiu kształtów wykonanej konstrukcji.
Beton jest materiałem przenoszącym naprężenia ściskające, jednak jego wytrzymałość na rozciąganie jest bardzo mała. Stal w elemencie żelbetowym przenosi głównie naprężenia rozciągające. W strefach rozciąganych umieszcza się zbrojenie. Dzięki temu elementy z żelbetu przenoszą znacznie większe obciążenia. Beton odpowiada więc za przenoszenie ściskania, z kolei stal za przenoszenie rozciągania. Żelbet jest silnym i trwałym materiałem budowlanym, który umożliwia wznoszenie obiektów budowlanych o złożonych kształtach i rozmiarach. Do zbrojenia stosuje się wkładki w postaci prętów, lin, strun, kabli i siatek. Główną wadą żelbetu są zarysowania w strefie rozciąganej zginanego elementu.
Zalety połączenia betonu i stali
Komplementarność betonu i stali jest możliwa dzięki:
- dobrej przyczepności między zbrojeniem i betonem,
- ochronie antykorozyjnej stali przez beton,
- ochronie stali przez beton przed działaniem ognia,
- podobnym współczynnikom rozszerzalności termicznej,
- ochronie ściskanych prętów przed wyboczeniem.
Podział ze względu na sposób współpracy
Ze względu na sposób współpracy wkładek stalowych z betonem rozróżnia się:
żelbet (szkielet z prętów stalowych układa się w deskowaniu na miejscu wbudowania elementu – na budowie, lub formie – w wytwórni prefabrykatów, i zalewa mieszanką betonową. Po uzyskaniu przez beton wymaganej wytrzymałości otrzymuje się element, w którym stal przenosi naprężenia rozciągające a beton ściskające. Współpraca tych materiałów opiera się na przyczepności betonu do stali i zbliżonej wartości współczynników rozszerzalności termicznej),
siatkobeton ( wówczas zbrojenie ma postać siatek – tkanych lub zgrzewanych, o kwadratowych oczkach o wymiarach 6-12mm. Charakteryzuje się zwiększoną odpornością na obciążenie dynamiczne, dużą jednorodnością, zwiększonym wydłużeniem względnym i wytrzymałością na rozciąganie, dobrą szczelnością i odpornością na powstawanie rys),
beton sprężony (zbrojenie wykonuje się z stali o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie – stale wysokogatunkowe. Do elementu betonowego wprowadza się wstępne naprężania ściskające przez rozciągnięcie zbrojenia przed zabetonowaniem. Wprowadzone naprężenia są przeciwne do naprężeń powstających od naprężeń użytkowych, część obciążeń równoważy naprężenia wstępne). Wyróżniamy 2 rodzaje: strunobeton i kablobeton.
Cechy konstrukcji żelbetowych
W konstrukcjach strunobetonowych elementy są betonowane wokół cięgien, cechy charakterystyczne to:
- dobra przyczepność między betonem i cięgnami,
- dobra ochrona antykorozyjna cięgien,
- większość elementów strunobetonowych produkowana jest w warunkach fabrycznych jako prefabrykaty,
- ograniczony rozmiar elementów (transport na budowę),
- cięgna są naprężane przed betonowaniem i zwalniane po paru dniach.
W konstrukcjach kablobetonowych elementy są betonowane na placu budowy:
- siła sprężająca jest przykładana po zabetonowaniu i stwardnieniu betonu,
- cięgna wkładane do kanałów kablowych po osiągnięciu odpowiedniej wytrzymałości przez beton,
- cięgna są sprężane za pomocą pras hydraulicznych,
- kanały kablowe są wypełniane zaczynem cementowym (ochrona antykorozyjna cięgien)
- cięgna bez przyczepności mają pełną swobodę przemieszczeń względem betonu.
- drutobeton (beton zbrojony krótkimi kawałkami cienkich drutów stalowych rozmieszczonych równomiernie w masie)
Do głównych zalet żelbetu można zaliczyć:
- monolityczność – konstrukcja pracuje w sposób „naturalny”,
- sztywność – małe ugięcia,
- dowolność formowania złożonych elementów i konstrukcji – nowoczesne deskowania,
- dobra ognioodporność,
- trwałość, wynosząca od 60-150 lat,
- duża odporność dynamiczna,
- niskie koszty utrzymania,
- bezpieczeństwo – zniszczenie poprzedzone silnym zarysowaniem.
Wadami żelbetu są:
- duży ciężar,
- duża pracochłonność,
- kłopoty z betonowaniem w niskich temperaturach,
- czasochłonność,
- kłopoty z adaptacją, wzmacnianiem, wyburzaniem,
- zarysowanie,
- wysokie przewodnictwo cieplne i akustyczne,
- czułość na agresywne środowisko.
Do zbrojenia konstrukcji żelbetowych stosuje się zazwyczaj stale niskowęglowe (do 0,25%) i niskostopowe (do 1,5% dodatkowych pierwiastków uszlachetniających). Standardowe zbrojenie wykonuje się w postaci prętów walcowych (pręty w kręgach i proste).
Do cech fizycznych stali można zaliczyć przede wszystkim odkształcalność, która decyduje o zachowaniu stali w elementach żelbetowych i ma wpływ na wybór gatunku stali w zależności od oczekiwanych własności, opisywana jest parametrami:
- moduł sprężystości Es – dla wszystkich klas Es=200MPa,
- współczynnik rozszerzalności termicznej,
- wydłużalność (ciągliwość) – stale A-0 do A-III duża ciągliwość, stal A-IIIN średnia rozciągliwość,
- spajalność – zdolność do łączenia prętów poprzez spawanie,
- możliwość gięcia prętów,
- odporność na: korozję i agresywne środowisko, wpływy termiczne, wpływy dynamiczne, oraz odporność zmęczeniowa stali.
W konstrukcjach żelbetowych stosuje się stal zbrojeniową. W zależności od klasy rozróżnia się stale wyższych klas ( silniej obciążone elementy konstrukcyjne) oraz stale niższych klas (elementy drugorzędne – płyty, strzemiona, zbrojenie rozdzielcze). Powierzchnię prętów zbrojeniowych również dzieli się ze względu na klasy: pręty gładkie ( klasy A-0 i A-I – wymagane haki), pręty żebrowane ( klasy A-II – żebrowane jednoskośnie, A-III, A-IIIN żebrowane dwuskośnie)
Rodzaje zbrojeń
Pręty zbrojeniowe stosowane w konstrukcjach żelbetowych można również podzielić ze względu na ich funkcjonalność, na przykład:zbrojenie nośne – pręty odpowiedzialne za przenoszenie naprężeń:
- zbrojenie główne podłużne,
- zbrojenie poprzeczne (na przykład strzemiona, zbrojenie odgięte),
- zbrojenie rozdzielcze (prostopadłe do zbrojenia głównego na przykład w elementach płytowych),
- zbrojenie montażowe – zapewnia sztywność szkieletu zbrojenia,
- zbrojenie przeciwskurczowe – ogranicza szerokość rozwarcia rys,
- zbrojenie konstrukcyjne – ilość wynika z zapewnienia odpowiedniej współpracy z betonem, zabezpiecza przed kruchym zniszczeniem.
Źródło: www.jak-budowac.pl
