BETON Beton Beton ton je je veštač veštačkkii građ gra građevinski evinski mater ma materi matterij erijal ijal jal al kkoga ko og ga a je je stvorio čovek ovek sa sa želj željom om da ubra u ub brraza azza a i olak ol ola lakš akša kša ša a građ gra građenje, enj enje, a da, pri pri tome, tome tome,, sa saččuva svojstava svojstava koja koja ima ima prirodni prirodni kamen kamen..
MATERIJALI U GRAĐEVINARSTVU II
Korišć Korišćen en je je za građ građenje enje pre vviše iše od 2 000 000 godina. godina godina.
XVII XVII p r e d a v a nj nj nj e
Smatra Smatra se da su su beton beto beton n prvi prvi kori koristili koristi stili li stari star starii R Riml Riim mlj ljaani an ni za za građ građenje akvadukta, akvaduk akva dukta, ta, puteva, puteva puteva,, kupola, kupola, zidov zidova zidovaa ...
Prof. Prof . dr Vlastimir RADONJANIN Prof Prof.. dr Mirjana MALEŠEV
1
BETON KROZ ISTORIJU
2
BETON KROZ ISTORIJU
Rimljani Rimlja Rimljani ni su beton bet beto beton on n pravi pra pravili prav vili ili li od negaše neg nega negaše ašenog šenog nog kreč kreča, peska, pesk peska, a, krupnih krupnih komada komada drobljen drob drobljenog drobljeno ljenog og g kkamena kam ameena na i vode. vode ode. Često esto su, su, radi poboljša poboljšanja nja mehanič mehani mehaniččkih karakteristik karakt karakteristika eristika, a,, otpornosti otpornosti na na dejstvo vode i traj tr trajno ajnost nosti sti doda dodava vali li usitnjene usit usitnj njen enee pucolane. pucolane.
1000 godina kupola najve ćeg prečnika!
Rimljani Rimljani Rimljani su koris kor koristi koriisti stili tili li i mikroarm mikroarmatu aturu ru i aditiv aditivee za beton. beton beton. U cilju ci cilju lju smanjen sma sman smanjen njenja jenja ja skuplja skupljanja nja doda do dodaval dava vali lii su beto be betonskoj tons nsko kojj masi masi konjs onjsku jsk ku ku d dlak dllaaku, ku u,, a radi poveć pove povećanja anja trajnosti traj trajno nost stii životinjsku živo životi tinj njsk sku u kkrv krrv, koja je je prav pr pravila avil ilaa sit si sitn ttne ne e mehurić mehuri mehu mehuri rićće u strukturi strukturi betona. betona. Znali Znali ssu u da “težina” “težina” agregat agre agregata agrega gata ta a utič utiče na “težinu “težinu”” betona, betona betona,, pa pa su su korist kor kori korist istili stil ilii ttufov tuf ufove ove i plovuć plovu plovućaacc zza a dobija dob dobi dobija ijanj janj nje e lakih lakih lakih betona. betona. 3
BETON KROZ ISTORIJU
Hram – – crkva PANTEON PANTEON - RIM RIM (kupola – – beton, agregat: bazalt, tuf, tuf, plovuć plovućac)
4
BETON KROZ ISTORIJU
Hadria Hadrianov novaa vila vila , Rim 125 A.D.
Segovia Aqvadukt, Segovia, Španija 200 A.D. Betonsko jezgro obloženo elementima za zidanje
Panteon, Rim 125AD Unutrašnjost kupole je je od “natur” betona.
Nakon pada Rimskog carstva, carstva , tajna betona je izgubljena u narednih 1300 godina godina sve do do 1756, kada je Britanski Britanski Britanski inženjer inženjer John Smeaton Smeaton upotrebio hidraulič hidrauli čni kreč kreč u betonu, betonu, koristeć koristeći šljunak i usitnjenu opeku kao agregat. agregat.
1
BETON KROZ ISTORIJU
BETON KROZ ISTORIJU Švajcarski inženjer inženjer Robert Maillart (18721872-1940) 1940) gradio je je mostove i industrijske zgrade neverovatne originalnosti. originalnosti. Njegova inovativna upotreba betona ogledala se u primeni tankih lučnih konstrukcija, kao i potpuno novih inženjerskih formi. formi.
Pronalazak portland cementa → 1850 g. Masovna primena nakon otkrića AB
LAMBO – – 1855 (pravio je saksije i izložio je čamac na MONIER –– 1867 (patentirao proizvodnju saksija, cevi i ploča od betona i čeličnih mreža) Beton, AB i PNB su gra đ evinski materijali od kojih se danas izvodi najveći deo konstrukcija u visokogradnji i u inženjerskim objektima.
Most “Salginatobel”, Švajcarska, 1930 7
Armiranobetonski luk, sandu častog preseka, raspona oko 100m.
BETON KROZ ISTORIJU
BETON KROZ ISTORIJU
Auguste Perret je bio drugi inovator u primeni betona. On je koristio beton za ramovsku konstrukciju u jednostavnim pravougaonim formama. Prostor između betonskih elemenata popunjavao je drugim materijalima.
Objekat “Notre Dame du Raincy”, 1922 Pariz, Francuska, 1903, Architekti Auguste i Gustave Perret
BETON KROZ ISTORIJU Pier Luigi Nervi je koristio beton za mnoge od njegovih inovativnih konstrukcija .
Auguste Perret
BETON KROZ ISTORIJU Pier Luigi Nervi
Airport Hanger, Italy,1938
Zgrada sajma u Turinu (1948). Rebrasta konstrukcija u kombinaciji sa staklom.
2
BETON KROZ ISTORIJU
BETON KROZ ISTORIJU
Hram jedinstva, Frank Lloyd Wright, Oak Park, Illinois, 1937–39
1931--36, Brana “Hoover 1931 “Hoover””. Prva velika betonska brana. brana.
BETON KROZ ISTORIJU
Guggenheim Muzej
Frank Lloyd Wright 1959
BETON KROZ ISTORIJU
Prva monolitno izvedena betonska konstrukcija u SAD gde je spoljna površina zgrade ustvari deo konstrukcije .
BETON KROZ ISTORIJU
Transamerica Tower, San Francisco, William Pereira , 1969
BETON KROZ ISTORIJU
Isticanje teksture i boje betona
3
BETON
OSNOVNE KOMPONENTE BETONA
BETON je je kompozitni građevinski materijal koji se dobija dobija homogenizacijom osnovnih strukturnih komponenata: komponenata: Veziva, Punioca i praškasta).. Vode (ukoliko su veziva praškasta)
VEZIVA Neorganski materjali materjali - fino samleveni, praškasti materijali, koji pomešani sa vodom obrazuju testa , koja posle izvesnog vremena usled različitih fizi fiziččkoko-hemijskih hemijskih procesa očvrsnu i prime svojstva kamena. kamena. U ovu grupu veziva spadaju
Nakon očvršćavanja beton predstavlja veštački kameni materijal, koji ima visoku čvrstoću pri pritisku i relativno malu čvrstoću na zatezanje, a prema obliku radnog dijagrama svrstava se u krte materijale materijale..
Građevinski kreč
Građevinski gips
Cementi
Mala čvrstoća na zatezanje i krtost onemogućavaju širu primenu običnog (nearmiranog) betona, betona, naročito u elementima konstrukcija izloženih savijanju i zatezanju. zatezanju19.
OSNOVNE KOMPONENTE BETONA
20
OSNOVNE KOMPONENTE BETONA
VEZIVA
PUNILAC - AGREGAT
Organski materjali materjali - Prirodne i veštačke smole koje omekšavaju zagrevanjem i očvštavaju hlađenjem ili očvršćavaju pomoću inicijatora očvršćavanja (katalizatora).
Pod puniocem - AGREGATOM se podrazumeva inertni zrnasti materijal koji imaju ulogu da smanji udeo veziva u betonu, pojeftini proizvodnju betona i poboljša fizička i mehanička svojstva betona. ma u mnogo ru pr menu
Prirodni i veštački bitumen,
Prirodni i veštački polimeri
u građevinarstvu.
21
BETON
OSNOVNE KOMPONENTE BETONA
Danas se u svetu proizvodi na stotine različ različitih vrsta betona. Uobič Uobičajeno je da betoni nose naziv prema vrsti upotrebljenog veziva Polimer beton Cement beton Epoksi beton Asfalt beton
AGREGATI ORGANSKIG POREKLA takođe mogu biti prirodni i veštački. Uglavnom se koriste za za proizvodnju posebne vrste betona –– lakoagregat lakoagregatnog betona. Prirodni organski agregati Strugotina od drveta
rvena vuna Ustinjena pluta
22
Veštački organski agregati Ekspandirani polistiren
Nekada beton dobija naziv prema vrsti upotrebljenog agregata Šljako- betoni EPS beton
Usitnjena guma
23
Industrijski proizvedeni betoni dobijaju komercijalne nazive Durisol Poraver concrete Heraklit Leca Concrete Tarolit Ductal
24
4
BETON
BETON
Makrostruktura razlicitih vrsta betona n o t e b t n e m e C
n o t e b t l f s A
Makrostruktura razlicitih vrsta betona
Osnovni elementi makrostruk-makrostruk ture su Vezivni kamen I krupan agregat
Polimer - beton
EPS -beton Epoksi -beton
25
Beton je građevinski materijal koji se danas najčešće koristi za građenje. Proizvodnja betona i dalje ima tendenciju porasta. Velika proizvodnja betona se slikovito može iskazati na sledeći način
NA OSNOVU ZAPREMINSKE MASE < 1900kg 1900kg/m /m3 1900kg/m 1900kg /m3 - 2500kg 2500kg/m /m3 > 2500kg 2500kg/m /m3
Svaki stanovnik Zemlje godišnje dobije jednu tonu betona! betona!
NA OSNOVU AGREGATNOG STANJA
Beton se koristi dominantno kao konstrukcijski materijal, materijal, ali nije zanemarljiva njegova primena kao matrijala za završne radove (popločavanje, oblaganje, pokrivanje...) i za infrastrukturu (cevovodi, reviziona okna, dalekovodi itd.
ve Očvrsli NA OSNOVU DOMINANTNOG SVOJSTVA Samougrađujući beton (SCC) Beton visokih čvrstoća (HSC) Zeleni betoni (Green concrete) Arhitektonski beton itd.
27
AGREGAT
Od svih vrsta betona u svetu se naviše proizvode betoni koji se po zapreminskoj masi klasifikuju kao OBIČNI i kod kojih se kao vezivo koristi CEMENT, a kao agregat PRIRODNE NEVEZANE STENE ili DROBLJENI AGREGAT. Sastav betona čine Dodatne komonente
Cement Sitan i krupan agregat i Voda
Hemijski dodaci i Mineralni dodaci
28
OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
BETON
Obavezne komonente
26
BETON
PODELA BETONA LAKI OBIČNI TEŠKI
Poraver
Durisol
(učešće u betonu 7070-80%) Utiče na većinu svojstava betona: Svojstva svežeg betona ugradljivost, obradljivost Svojstva očvrslog betona čvrstoće, deformacije, trajnost Za spravljanje betona koristi se separisani agregat, tj agregat podeljen po krupnoći zrna – – na frakcije Osnovne frakcije su (intervali krupnoće zrna) 0-4mm, 44--8mm, 88-16mm, 1616-31.5mm, 31.531.5-63mm, itd. S obzirom na svoju ulogu u betonu agregat je podeljen na Sitan agregat d < 4mm Krupan agregat d > 4mm 29
30
5
OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
AGREGAT
AGREGAT AGREGAT ZA BETON NE SME: da sprečava hidrataciju cementa
Konstrukcijski beton se mora spravljati od najmanje dve frakcije agregata (JEDNA SITNA I JEDNA KRUPNA) da bi se održao ujednačen kvalitet.
organske materije –– saharini, masti
da utiče štetno na svojstva betona trošna zrna, glinoviti peščari, lapori, škriljci, gline, liskun, ugalj...
da izazove razaranje strukture
Prirodna mešavina agregata se NE SME KORISTITI za spravljanje konstrukcijskih, arhitektonskih i svih ostalih vrsta betona od kojih se zahtevaju mehaničke karakteristike i trajnost. trajnost.
alkalno--agregatna rekcija: alkalno amorfni silicijum,
da izazove koroziju armature minerali koji sadrže halit, pirit, anhidrit...
Prema važećem pravilniku, beton se može spravljati samo od agregata koji poseduje atest prema Naredbi o obaveznom atestiranju agregata. agregata.
Koju vrstu agregata koristiti: Prirodni ili drobljeni?
31
32
OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
CEMENT
CEMENT
betona: 10 10--15 15% %) (učešće u masi betona
Izbor cementa vrši se na osnovu tri kriterijuma:
Relativno malo učešće u masi betona, betona, aa ima velikog uticaja na sve osobine betona. betona. Danas se proizvode razli različčite vrste cemenata: cemenata: Portland cement i cementi na bazi portland portland cementa Aluminatni cementi Sulfatno otporni cementi Ekspanzivni cementi itd
čvrstoće tokom vremena (32.5, 42.5 ili 52.5 52.5)) i (N ili R R)) ,
Od nabrojanih vrsta cemenata u gradjevinarstvu se najvise koriste tzv. “Obicni cementi”, a to su: PORTLAND CEMENT i CEMENTI NA BAZI PORTLAND CEMENTA
toplota toplot a hidratacije (niska ili visoka visoka)) i
hemijske hemijsk e otpornost otpornostii.
33
OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
34
OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
CEMENT Količina cementa u 1m3 betona zavisi od:
VODA
Voda ima visestruku ulogu u betonu:
zahtevanih fizičkofizičko-mehaničkih karakteristika betona (↑fmk (↑fmk , ↑mc)
1. Bitna za hidrataciju –– vezivanje i ocvrscavanje cementa
uslova eksploatacije (ostriji , ↑m ↑mc )
veličine najkrupnijeg najkrupnijeg zrna agregata (↑Dmax , ↓m ↓mc)
granulometrijskog sastava mešavine agregata (↑sa , ↑m ↑mc )
temperature sredine pri ugrađivanju i u periodu nege (↑t, ↓,m ↓, mc )
2. Potrebna za obezbeđenje ugradljivosti betonske mešavine. Osnovno pravilo tehnologije betona: betona: upotrebiti sto manju kolicinu vode, a da se beton moze dobro ugraditi i zbiti Voda ne sme da sadrži sastojke koji: Negativno utiču na proces hidratacije cementa Izazivaju koroziju armature u AB i prethodnonapregnutim konstrukcijama Podobnost vode za spravljanje betona određuje se 36 hemijskom analizom i komparativnim ispitivanjima. ispitivanjima.
Uobičajene količine cementa u betonu su 250 - 450 kg/m3 35
mv = 0.380.38-0.42 0.42m mc
6
OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
NEOBAVEZNE NE OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
VODA
DODACI BETONU
Koje vrste voda mogu da se koriste?
Dodaci betonu nisu strukturne komponente ali mogu bitno da utiču na formiranje strukture betona. betona. Dodaju se u fazi spravljanja betona ili neposredno nakon toga u kolicini koja uglavnom ne prelazi 5% u odnosu na masu cementa. cementa.
Voda iz gradskog vodovoda - DA Barska,, jezerska, reč Barska rečna voda - ? Mineralna voda - NE Morska voda ?
Količ Količina vode u betonu zavisi od
Mogu u betonu imati vrlo različite efekte, a klasifikuju se prema najizraženijem - osnovnom efektu. efektu. Ostali efekti se nazivaju sekundarni. sekundarni.
Krupnoć Krupno će agregata, (↑Dmax , ↓m ↓mv) Količ Količine cementa (↑ c, ↑m ↑mv) Zahtevane ugradljivosti(↑ugr, ugradljivosti(↑ugr, ↑m ↑mv) Spoljaš Spolja šnjih termohigrometrijskih uslova(↑t, uslova(↑t, ↑m ↑mv) Uobičajena količina vode u betonu je je 160 - 220 kg/m3
Dodaci za beton se dele na: MINERALNE DODATKE i MINERALNE HEMIJSKE DODATKE
37
NEOBAVEZNE NE OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
NEOBAVEZNE NE OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
MINERALNI DODACI
MINERALNI DODACI
Mineralni dodaci su hidrofilni - praskasti materijali koji koji sprečavaju izdvajanje vode i poboljšavaju homogenost i stabilnost betonske mešavine, odnosno povećavaju kohezivnost i smanjuju sklonost ka raslojavanju betonske mešavine. -6 . Razlikuju se dve vrste mineralnih dodataka za beton. MINERALNII DODACI MINERALN DODACI I TIPA - pod kojima se podrazumevaju skoro inertni dodaci, koji mogu biti praškasti dodaci (bentonit, kameno kameno braš brašno) i pigmenti. pigmenti. MINERALNII DODACI MINERALN DODACI II TIPA - pod kojima se podrazumevaju dodaci koji imaju latentna hidraulička svojstva (imaju vezivna svojstva). svojstva). To su prirodni i vestač vestački pucolani i zgura visokih peć peći.
finoće mliva cementa (veće “S “S" manje dodatka)
od količine cementa (veće mc manje dodatka)
finoće mliva dodatka 40
NEOBAVEZNE NE OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA HEMIJSKI DODACI
za tankozidne gusto gusto--armirane betonske elemente
Hemijski dodaci za beton su su materije koje se dodaju za vreme procesa mešanja (spravljanja) betona u količini ne većoj od 5% u odnosu na masu cementa, da bi promenili svojstva betonske mešavine u svežem i/ili u očvrslom stanju. stanju.
(hidrotehnički beton) za "natur" betone - betone sa vidljivim površinama za podvodne betone (povećana kohezija i smanjeno ispiranje cementa) za maltere za injektiranje. Za dobijanje “HSC” i “SCC”
Postoje sledeće vrste hemijskih dodataka: Hemijski dodaci reduktori vode - plastifikatori Hemijski dodaci visokog stepena redukcije vode –– superplastifikatori i hiperplastifikatori Hemijski dodaci zadrživači vode Hemijski dodaci aeranti
Mineralni dodaci se u praksi najčešće koriste kao plastifikatori betonskih mešavina. mešavina.
39
MINERALNI DODACI
Dodaci se doziraju u odnosu na masu ce menta, a njihova količina zavisi od:
(veće “S “S" manja količina)
NEOBAVEZNE NE OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
38
41
42
7
NEOBAVEZNE NE OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
NEOBAVEZNE NE OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
HEMIJSKI DODACI
HEMIJSKI DODACI Reduktori vode - plastifikatori skraćena oznaka WR
Hemijski
dodaci ubrzivači vezivanja Hemijski dodaci ubrzivači procesa očvršćavanja Hemijski dodaci usporivači vezivanja
Omogućavaju smanjenje količine vode bez uticaja na konzistenciju betonske mešavine, ili bez promene sadržaja vode povećavaju sleganje/ rasprostiranje betonske mešavine, ili proizvode s mu tano o a e e ta. ta.
Redukcija vode mv do 15% Reduktori vode visokog stepena superplastifikatori skraćena oznaka HRWR
Imaju isto dejstvo kao reduktori vode samo je je njihov efekat u betonu jač jači. 43
NEOBAVEZNE NE OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
44
NEOBAVEZNE NE OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
HEMIJSKI DODACI
HEMIJSKI DODACI
Zadrživači vode skraćena oznaka WRA Dodaci zadrživači vode smanjuju gubitak vode putem smanjenja izdvajanja vode na površini betona (bleeding). Aeranti skraćena oznaka AEA Hemi ski dodaci aeranti roizvode sitne mehuriće vazduha uniformno raspoređene, koji ostaju prisutni i u očvrslom betonu. betonu. Na taj nacin se preseca mreza kapilara u cementnom kamenu, smanjuje upijanje vode i poecava otpornost na dejstvo mraza Zaptivači skraćena oznaka WRA smanjuju kapilarno upijanje očvrslog betona. u reakciji sa klinkernim mineralima obrazuju jedinjenja koja zaptivaju kapilarne pore u cementnom kamenu.
Redukcija vode mv do 30%
Akceleratori skraćena oznaka SAA i skraćena oznaka HAA
Hemijski dodaci ubrzivači vezivanja skraćuju vreme početka vezivanja (transformacija mešavine iz plastičnog u očvrslo stanje). stanje). razvoj ranih čvrstoća betona, sa uticajem ili bez uticaja na vreme vezivanja. vezivanja. Retarderi skraćena oznaka SRA Hemijski dodaci usporivači vezivanja produžavaju vreme transformacije mešavine iz plastičnog u očvrslo stanje.
45
NEOBAVEZNE NE OBAVEZNE KOMPONENTE BETONA
46
Spravljanje betona
HEMIJSKI DODACI
Na našem tržištu može se naći širok asortiman aditiva pod različitim komercijalnim nazivima nazivima.. Proizvode ih ih:: "Prvi maj" Čačak, "Zorka" Šabac itd.., a na tržištu ima i uvoznih aditiva koji se nude itd preko privatnih zastupnika (KEMA, TKK, ADING, SIKA, MAPEI ...) ...) U prospektnim materijalima materijalima su opisani efekti primene i optimalno doziranje doziranje.. Pre primene aditiva za spravljanje betona, potrebno je je sprovesti prethodna ispitivanja u cilju određivanja stvarne efikasnosti odabranog aditiva u konkretnom slučaju slučaju.. 47
Svež beton u meš mešalici za spravljanje betona 48
8
SVOJSTVA SVEŽEG SVEŽEG BETONA
SVOJSTVA SVEŽEG SVEŽEG BETONA KONZISTENCIJA
Konzistencija Zapreminska masa, Temperatura svež svežeg betona Količ Količina uvuč uvučenog vazduha Homogenost Sklonost ka raslojavanju
VRSTE KONZISTENCIJE BETONA
KONZISTENCIJA
Predstavlja skup svih svojstava svežeg betona koja utiču na ugradljivost i obradljivost svežeg betona.. betona Definiše se kao stepen krutosti, odnosno pokretljivosti svežeg betona betona.. 49
SVOJSTVA SVEŽEG SVEŽEG BETONA
KRUTA
SLABO PLASTIČNA
PLASTI NA
TE NA
METODE ZA ODRE ĐIVANJE KONZISTENCIJE METODA SLEGANJA
VEBE METODA
METODA RASPROSTIRANJA RASPROSTIRANJA
METODA ZBIJANJA 50
SVOJSTVA SVEŽEG SVEŽEG BETONA
h
Kruta konzistencija
Plastična konzistencija METODA
-METODA - METODA SLEGANJA SLEGANJA
SLEGANJA
51
SVOJSTVA SVEŽEG SVEŽEG BETONA
52
SVOJSTVA SVEŽEG SVEŽEG BETONA
h
Tečna konzistencija METODA
SLEGANJA
53
Konzistencija samougradivog betona – – METODA RASPROSTIRANJA
54
9
SVOJSTVA SVEŽEG SVEŽEG BETONA
SVOJSTVA SVEŽEG SVEŽEG BETONA ZAPREMINSKA MASA SVEZEG BETONA Proverava se merenjem mase betona ugradjenog u kalup poznate zapremine
Nakon spravljanja
b ,sv
20 minuta kasnije
Promena konzistencije kroz vreme – – sman ivan e u radl ivosti
Ugrađ ivanje betona u kalupe
55
SVOJSTVA OČVRSLOG BETONA
Svojstva trajnosti betona
ČVRSTOĆA PRI PRITISKU, PRITISKU, čvrstoća pri zatezanju, čvrstoća pri čistom smicanju, čvrstoća pri složenim naponskim stanjima, čvrstoća betona pri dinamičkom opterećenju,
radni dijagram, MODUL ELASTIČNOSTI, poasonov koeficijent,
57
SVOJSTVA OČVRSLOG BETONA
Pmax A
( MPa )
Standardni uzorak: kocka a=20cm Ostali uzorci: Prizma, cilindar, kocka a=15cm
58
Marka betona (MB)
Definiše se kao prosečan napon u uzorku izloženom aksijalnom pritisku pri sili loma za određenu starost betona.
Zapreminska masa oč očvrslog betona, Upijanje vode, Koeficijent termič termičke dilatacije Toplotna provodlji provodljivvost Difuzija vodene pare itd.
ČVRSTOĆA BETONA PRI PRITISKU
ČVRSTOĆ VRSTOĆA PRI PRITISKU
f bk
vodonepropustljivost, otpornost prema dejstvu mraza, otpornost prema dejst dejstvu mraza i soli i otpornost na habanje. habanje.
Fizič Fizička svojstva
Deformacione karakteristike
56
SVOJSTVA OČVRSLOG BETONA
Mehanič Mehaničke karakteristike
mb,sv Vb,sv
59
Predstavlja normiranu ili nominalnu oznaku za čvrstoću betona pri pritisku. pritisku.
Dobija se statističkom obradom rezultata ispitivanja 28--dnevne čvrstoće pri pritisku betonskih kocki 28 ivice 20cm 20cm koje su izrađene i negovane u skladu sa .
Upotrebljavaju se sledeće MB za normalne betone: betone: 10, 15, 20, 25, 30, 30, 35, 35, 40, 40, 45, 45, 50, 50, 55, 55, ii 60 60 (MPa) (MPa) Min. MB za armirani beton je MB15 Min. MB za prethodnonapregnti beton je MB30 Betoni visokih čvrstoć vrstoća MB>60
60
10
Čvrstoća
ČVRSTOĆA BETONA PRI PRITISKU
betona na zatezanje pri savijanju (Sil Sila a u sredini raspona) raspona)
Marka betona (MB)
Ocena postignute marke vrši se po PARTIJAMA BETONA, koje predstavljaju količine betona koje se spravljaju i ugrađuju pod istim uslovima u iste ili različite elemente konstrukcija, ali ali u istom vremenskom periodu ne dužem dužem od 1. meseca.. meseca
Standardna metoda
f bs
Mmax W
(MPa )
Čvrstoća betona na zatezanje
f bz=0.6f bs
61
62
Čvrstoća betona na zatezanje pri cepanju
PRIMENA BETONA
Standardna metoda Uzorci su kocke 2 Pmax fbc ( MPa) 2 a c n r fbc
2Pmax D L
( MPa)
Čvrstoća betona na zatezanje
f bz=0.85f bc
63
Primena betona kao konstrukcijskog materijala prvenstveno zavisi od vrste betona sa aspekta sadržžaja armature sadr armature.. Nearmirani beton (NB) se uglavnom koristi u obliku prefabrikovanih elemenata za zidanje zidova.. Dominantnu primenu, u ovom slu zidova sluččaju imaju laki betoni betoni.. Armirani beton (AB) se koristi za gradjenje svih elemenata nose noseććih konstrukcija (stubovi, zidna platna, plo pločče, grede, ljuske, temelji) temelji).. Mogu se koristiti odredjene vrste lakih betona i betoni normalne te težžine. ine. 64
Armiranii beton Armiran
PRIMENA BETONA Prethodno napregnuti beton (PB) se koristi za gradjenje elemenata konstrukcije izlo izložženih zatezanju ili savijanju, biraju se kada je je potrebno savladati velike raspone ili preneti veliko optereć opter ećenje enje.. Kao materijal se koristi beton , performansi.. performansi Gotovo svi elementi konstrukcija od AB ili PB se mogu raditi u varijanti betona livenog na licu mesta –– monolitne konstrukcije i u vidu prefabrikovanih elemenata –– montaž montažne konstrukcije 65
Primer:: greda opterećena koncentrisanom silom P Primer L/2
L/2
Kao posledica povećanja vrednosti sile P u donjoj zoni grede povećavaće se naponi zatezanja, a u trenutku kada oni dostignu čvrstoću betona na zatezanje f bz pojaviće se prslina u najopterećenijem preseku grede (u ovom slučaju u L/2 L/2). Nakon pojave prsline visina poprečnog preseka je je praktično smanjena i sa daljim povećanjem sile P doći će do loma predmetne grede. grede. 66
11
Armiranii beton Armiran
Armiranobetonske konstrukcije
U cilju proširenja mogućnosti primene betona, u zonama zatezanja betonskih elemenata postavlja se armatura –– čelične šipke. šipke. Zadatak armature je je da posle pojave prsline preuzme celokupne sile zatezanja. zatezanja. Na ovaj način nosivost elemenata se višestruko pove ava, a onstru c e o ene sprezan em ova va materijala (betona i čelika) nazivaju se ARMIRANOBETONSKE KONSTRUKCIJE. KONSTRUKCIJE.
armatura
Efikasan i zajednički rad armature i betona zasniva se na sledećim činjenicama činjenicama:: Posle očvršćavanja, beton čvrsto prianja za čelik, Beton i čelik imaju približno isti koeficijent linearnog termičkog širenja ( t = 1.0x10-5 1 //0C) i e. Beton štiti čelik od korozi e.
67
Prethodno napregnute konstrukcije
68
Prethodno napregnute konstrukcije
Glavni nedostatak armiranobetonskih konstrukcija –– veliki udeo sopstvene težine u ukupnom opterećenju konstrukcije,, je konstrukcije je posebno izražen kod većih konstrukcija i kod velikih raspona. raspona. Pored toga, pojava napona zatezanja izaziva pojavu prslina, prslina, čime se redukuje krutost AB konstrukcija, a to dovodi do . Ovi problemi se u velikoj meri meri mogu prevazići primenom prethodnog prednaprezanja. prednaprezanja. Suština ideje o prethodnom naprezanju je je da se u elementima konstrukcije u kojima se usled spoljašnjeg spoljašnjeg opterećenja javljaju javljaju naponi zatezanja, pre nanošenja spoljašnjeg opterećenja, ostvari odgovarajuće naponsko stanje pritiska. pritiska. 69
Prethodno napregnute konstrukcije Ako se zahteva da se u gredi ne jave jave naponi zatezanja u toku eksploatacije, greda se može prethodno opteretiti centričnom silom pritiska “N”, koja će izazvati napone pritiska: pritiska: b= z Na pritisnutoj ivici naponi pritiska u betonu moraju, u tom slučaju, zadovoljiti uslov: uslov: 2 b = b,dop U ovom slučaju, usled spoljašnjeg opterećenja “q”, može se iskoristiti samo polovina dopuštenog napona pritiska u betonu, jer jer je je druga polovina već potrošena prethodnim naprezanjem. naprezanjem. 71
Da bi se u prethodno napregnutim napregnutim elementima javili javili naponi zatezanja, prvo moraju biti iscrpljeni ovi “veštački” stvoreni naponi pritiska. pritiska. Primer:: gredni element sistema proste grede Primer (centrična sila prethodnog naprezanja)
Efekat unošenja centri čne sile prethodnog naprezanja
70
Prethodnonapregnuti betonski gredni nosač nosa či
72
12
