A vasbeton egy kompozit anyagból álló beton és a bar acél kombinálásával komplementer mechanikus ezen anyagok tulajdonságait (a jó beton nyomószilárdsága és jó szakítószilárdságú acélból). Arra használják, mint egy épület anyag , különösen építési és mélyépítési .
A beton olyan anyag, amely képes ellenállni a nagy nyomási igénybevételnek (10–100 MPa), miközben a húzóerőkkel szembeni ellenállása nagyon alacsony (nyomószilárdságának tizede nagyságrendű). Ezért ennek az elégtelenségnek a leküzdésére született az ötlet, hogy húzóerőnek kitett területeken olyan acélrudakat (megerősítéseket) helyezzen el, amelyek a maguk részéről mind nyomás, mind tapadás szempontjából ellenállóak. A beton és az acél kombinációjából származó anyagot "vasbetonnak" nevezik.
Vasbeton szerkezetben a főacélok a beton megfeszített részeiben vannak elhelyezve, hogy ellensúlyozzák a beton vontatási gyenge ellenállását. Például egy vasbeton födém esetében a fő megerősítéseket a födémek alsó részében és a felső részben a támaszok szintjén helyezik el.
Az első vasbeton szerkezetek sima, enyhe acélrudakat használtak, később a rudak nagy tapadású acélból (HA) készültek, érdességgel és jobb ellenállással.
A számítási elvek első meghatározása a megerősített cementbizottság munkája nyomán történt, amelynek eredményeként elkészült a1906. október 20a vasbeton használatára vonatkozó utasításokról. A porosz szakbizottság meghatározza a vasbetonra vonatkozó első utasításokat1904. április 16, amelyet a porosz közmunkaügyi miniszter a 1907. május 24.
A betonmérnökökre vonatkozó előírások fő dátumai Franciaországban a következők:
Mielőtt a modern félig-valószínűségi számítási módszerek általános szabálygá váltak, a szerkezeti számítások a biztonsági tényezők determinisztikus elvén alapultak. A biztonsági együtthatót a megengedett feszültség és a tervezési igénybevétel arányaként határozták meg, a megengedett feszültségeket az anyagok jellege adta meg, valamint az anyagok ellenállása alapján levezetett tervezési feszültségeket (RDM) .
Ha az anyagokat erőkombinációknak vetik alá, ez a biztonsági együtthatón alapuló számítási elv megmutatta a határait és hiányosságait. Jelentős példa a saját súlyának és a szélnek kitett kémény. 2-vel megegyező biztonsági együtthatóval el lehet hinni, hogy a szerkezetet igénylő minden elemi erő megduplázható anélkül, hogy elérné a romot. Megmutatjuk azonban, hogy ez az érvelés hamis, és hogy a szél 10% -os megnövekedése a kémény repedését okozhatja.
Szembesülve a biztonsági együttható determinisztikus elvének elégtelenségével, a szerkezetek biztonságát másképpen kellett meghatározni: a feszültségeket két típusra osztották, amelyek aztán a határállapotok meghatározásává fejlődtek.
Így a szerkezetek biztonságának elve ma a valószínűségi megbízhatósági elemzés koncepcióin alapszik, és már nem a biztonsági együtthatókon. Ez a valószínűségi meghatározás magában foglalja a stressz és az ellenállás spektrumának fogalmait. Ezután bebizonyítjuk, hogy matematikailag az abszolút biztonság (nulla romlási valószínűség vagy nulla kockázat) nem létezhet, a számításokban alkalmazott súlyozási együtthatók csökkentik a spektrumok átfedéseit és ezért a tönkremenetel valószínűségét, de soha nem szüntetik meg ...
Annak érdekében, hogy a számítási szokások ne merüljenek fel teljesen, és a teljesen eltérő mögöttes fogalmak ellenére a biztonság új valószínűségi megközelítése szerinti számítások formalizmusát nagyon közel tartották a régi determinisztikus számítási módszerek formalizmusához; ezt akkor fél-valószínűségi számítási módszernek nevezik.
Noha a biztonság fogalmát teljesen újradefiniálták, a modern számítási szabályok ( BAEL és Eurocode 2) továbbra is a biztonsági együttható kifejezést használják, súlyozási együtthatóként kell érteni, és már nem a régi determinisztikus szabályok szerint.
Az anyagok és a fizikai jelenségek viselkedésének megértésének tudományos előrelépései a számítás szabályainak fejlődéséhez vezettek.
Az 1970-es évekig csak az anyagok lineáris viselkedésének modelljét (a törzsekkel arányos feszültségek: Hooke-törvény ) alkalmazták, ideértve a második típusú feszültségeket is, ahol egy hagyományos rugalmas határt alkalmaztak.
A biztonság és a tudományos fejlődés fejlődésével a számítási modellek közelebb kerültek az anyagok valódi, nem lineáris viselkedéséhez. A vasbeton számításának szabályai 1980-ban a határállapotokban (BAEL80) elsőként integrálták teljes mértékben az anyagok nemlineáris viselkedésének modelljét. Ezek a szabályok aztán a BAEL83-ra, a BAEL91-re és a 99-re módosított BAEL91-re fejlődtek.
Az Eurocode 2, amely 2010 óta váltja fel a BAEL szabályokat, összhangban van a modern számítási szabályokkal, amelyek integrálják az anyagok biztonságosságának és nemlineáris viselkedésének valószínűségi fogalmait.
Ez a „mindennapi” stressz mód, a szerkezet nem szenvedhet visszafordíthatatlan deformációt. Az anyagokat a rugalmas viselkedés területén használják. Természetesen a „lineáris rugalmas modellt” használják az SLS-szel végzett számításokhoz.
Általánosságban elmondható, hogy a szokásos építési munkáknál az elemeket nem az SLS-nek való ellenállással számolják, hanem elsősorban agresszív környezetekre, vagy amikor a repedés vagy deformáció körülményei károsak a méretezett szerkezet tartósságára. A megengedett határértékek túllépésének biztosítása érdekében azonban célszerű ellenőrizni a szerkezet deformációját az SLS-nél.
Végső határállapot, ULSEbben a stressz-módban a szerkezet a tönkremenés szélén áll, ellen kell állnia a terheléseknek, de visszafordíthatatlan alakváltozásokon megy keresztül, és sérülten jön ki. Ennél az állapotnál felesleges az anyagok rugalmas viselkedésének területén maradni, azután „nemlineáris plaszticitási modelleket” alkalmazunk, amelyek megközelítik az anyagok valós viselkedését. Egy is használja a „számítási modelleket, a stabilitás a forma” amelyek a kihajlási és kihajlási a tömörített elemek (oszlop, rugóstag, fátyol vagy a Shell), valamint a kisülési karcsú hajlított elemeket.
A beton esetében a feszültség-alakváltozás diagram általában téglalap alakú parabola görbe, egyszerűsített téglalap vagy bilinear diagram. Bizonyos kivételes struktúrák esetében kidolgozottabb alkotmányos törvények is alkalmazhatók, amelyek jobban modellezik a beton valódi és összetett reológiáját.
Az acél esetében a feszültség-alakváltozás diagram általában bilinear diagram, egyenes vonal, amelynek meredeksége rugalmassági modulust tartalmaz, korlátozza a vízszintes vagy ívelt műanyag zóna.
A beton alakstabilitási modelljei összetettebbek, mint a vasbeton ezen "tervezési alapelvei".
Általánosságban a közös építési munkálatok esetében az elemeket csak az ULS-nél számolják, egyszerű alkotmányos törvényekkel.
A vasbeton szerkezet számítása nem korlátozódik csupán a vasbeton számításának elsajátítására. A folyamatos közegek mechanikájának és az anyagok ellenállásának megfelelő elsajátítása mellett ehhez meg kell érteni azokat a fizikai jelenségeket is, amelyek a szerkezetre ható erőket generálják (hidrosztatika, talajmechanika, a szél szerkezetekre gyakorolt hatása, vibrációs jelenségek, stb. reológia, számítási modellek korlátai stb.): ez egy vasbeton mérnök feladata.
Az eredetileg a beton méretezéséhez használt egyszerű lineáris viselkedési modellek most sokkal összetettebb, de az anyagok valódi viselkedéséhez közelebb álló reológiai modellek számára adtak helyet. Ezek a tudományos és műszaki fejlődés lehetővé tette az építmények építéséhez szükséges anyagmennyiség csökkentését, és ezáltal jelentős megtakarítások elérését.
A vasbeton számítása túl bonyolult ahhoz, hogy ebben a cikkben néhány sorban elmagyarázzuk. A vasbeton méretezése iránt érdeklődő olvasó hivatkozhat a szakművekre és a vasbeton számítási szabályaira. A külső linkekben hivatkozott tanfolyamok a vasbeton számításának első bevezetését jelentik.
Egy erősítésben többféle megerősítés létezik:
Az acélokat általában csak azokon a részeken számítják ki és hajtják végre, ahol a beton feszült. Bizonyos esetekben, amikor a beton erősen összenyomódik, például erősen hajlított gerendák vagy bizonyos oszlopok, amelyek geometriáját a szerkezet felépítése rögzíti, előfordul, hogy a beton önmagában nem elegendő a nyomóerők ellenállására. Ezután a préselt acélokat használják fel ezen erőfeszítések egy részének felvállalására.
Az alábbiakban feltüntetett rendelkezések csak a főacélokra vonatkoznak.
A gerendákat hosszanti főacélok erősítik meg, amelyek a hajlításból eredő húzóerőket veszik fel, és a nyíróerő felvételére szolgáló keresztirányú acélokat, kereteket és csapokat (vagy kengyeleket).
A keretek közötti terek a nyíróerő függvényében változnak, meghúzva, ha a nyíróerő fontos, általában a támaszok közelében vagy a koncentrált erők alkalmazásának helyén, és nagyobb távolságra, ha a nyíróerő alacsony, általában a közepe felé. a gerendák fesztávolsága .
Az oszlopokat hosszanti acélokkal és keresztirányú keretekkel erősítik meg, amelyek célja a kihajlás korlátozása.
A keresztirányú keretek rendszeresen vannak elhelyezve és meghúzva az átfedési zónákban a várakozó acélokkal.
A födémeket általában két-négy keresztezett megerősítésű ággyal (vagy "réteggel") erősítik , amelyeket egyedi rudak vagy hegesztett háló alkotnak . Beszélünk „alsó ágyról” („alsó réteg”) a födém intradóihoz közeli két acélréteghez (alsó felület) és bármely réteghez a „felső ágy” -ról („felső réteg”, „magas réteg”). acélból, a födém felső felületéhez (felső oldal) közel.
A takarékosság érdekében el lehet tekinteni a felső megerősítéstől a fesztávon, és az acélokat csak a tartóelemek szintjén lehet a magas rétegben tartani; akkor "kalapnak" hívják őket.
A keresztirányú (függőleges) megerősítések meglehetősen ritkák, de jelentős lokalizált nyírás (szúrásveszély) vagy a betonozás, például egy előréteg (az előregyártott födém alsó része és a felső rész zsaluzataként történő) folytatása esetén alkalmazhatók. rész).
A vitorlák betonfalak, esettől függően lehetnek "megerősítetlenek" vagy "megerősítettek".
A falgerenda vagy a hajlított fal olyan távolsági fénysugár, amelynek magassága és hossza aránya nagyobb, mint 0,5, amelyben "boltozati hatás" alakul ki.
A falgerendákat alul egy kötélrúd erősíti meg, amely felveszi az ívhatás által generált tapadást, valamint vízszintes és függőleges megerősítések, amelyek felveszik a nyírás hatásait.
Ezek a föld megtartására szolgáló szerkezetek, amelyeket a hajlító erők felvételére szolgáló hosszanti acélok erősítenek meg.
Az alapok kifejezés magában foglalja az összes szerkezeti elemet, amely a szerkezet erejét a földre továbbítja. Kétféle alapítvány létezik:
Ezek mind egyenetlen felületű betonszerkezetek, például silók, tartályok, tetők.
A héjak élesíthetők egyetlen erősítésréteggel, amely középen helyezkedik el, vagy két réteggel, egy-egy mindkét oldalon.
Az alábbiakban említett számítási szabályok és szabványok nem szabadon elérhetők az interneten, de a megfelelő kiadók értékesítik őket.