Předpětí

Předpětí je technika stavebních prací v cementu , který má vytvořit příznivé vnitřní úsilí. Ty jsou pečlivě upraveny, aby se snížily účinky slabého betonu v tahu. Předpětí se nejčastěji provádí pomocí napínacích kabelů potažených betonem ...

Zásada

Zatížení vyvolává v konstrukci napětí jak v tlaku, tak v tahu. Stabilita konstrukce vyžaduje, aby tato napětí nikdy překročit kapacitu materiálu. K překonání této obtížnosti byly vyvinuty různé techniky:

První technikou (zde se nevyvíjí) je železobeton, kde se do betonáže před betonáží ukládají ocelové tyče. Přilnou k betonu a vytvoří s ním kompozitní materiál. Tyče jsou pasivní; jsou požadovány pouze při načtení struktury.

Technika vyvinutá v tomto článku je předpětí:

• První předpínací systém se skládá z posuvných zvedáků mezi podpěrami a konstrukcí. Otevření zvedáků vyvolává vnitřní upínací síly. Rozumná volba umístění a otevření zvedáků umožňuje, aby tyto svorky byly příznivé. Tento systém proto přímo nepoužívá oceli zabudované do konstrukce. Například se často používá u mostů se dvěma poli přes dálnice v podobě zdvihu středové podpory.

• Druhým systémem je použití předpjatého betonu . Stejně jako v železobetonu je ocel spojena s betonem, ale v tomto případě se před načtením konstrukce napne. Ocel nemusí nutně být v přímém kontaktu s betonem. je to pevný beton.

Podle toho, kdy jsou oceli napnuty, lze rozlišit dva typy předpjatého betonu. Tyto dva typy jsou obvykle seskupeny pod pojmem „předpětí“.

Předpětí

V tomto případě jsou mezi dvěma lavicemi nataženy ocelové dráty. Překročili bednění, do kterého se nalil čerstvý beton, a provedli jeho nastavení. Po vytvrzení se nitě odstřihnou. V tomto okamžiku oceli přenášejí část svého napětí ve formě stlačení betonu: stlačení betonu vyvažuje napětí v ocelích. Drát / betonový kontakt existuje po celém drátu. Rozložení vodičů je nejčastěji přímé.

Předpětí je realizováno ve specializovaných dílnách vybavených napínací lavicemi. To platí i pro prefabrikaci svítidel Osvětlení desek pro podlahy a krátké nosníky z mostu .

Post napětí

V tomto druhém případě se čerstvý beton nalije do bednění a sad. Dráty (nebo kabely) se poté zašroubují do plášťů, které zůstanou čekat v betonu. Tyto dráty se poté napnou pomocí zvedáků a zaklíní. Když jsou zvedáky odstraněny , dráty přenášejí část svého napětí ve formě stlačení betonu: stlačení betonu vyvažuje napětí v ocelích. Uspořádání kanálů nemusí být nutně přímé; mohou být zakřiveny tak, aby vtlačily síly do pečlivě vybraných oblastí.

Předpětí se týká větších struktur, jako jsou mosty a nádrží .

Dějiny

Předpětí pochází z roku 1928, roku, kdy Eugène Freyssinet podal patent. Poskytlo následující definici: Předpětí konstrukce je vystaveno před aplikací zatížení na další síly určující omezení tak, že jejich složení s těmi, které pocházejí ze zatížení, dává ve všech bodech výsledky nižší než mezní omezení, která může materiál vydržet neomezeně dlouho bez změna.

Materiály

Beton

Ekonomika předpjatého betonu vede k použití velkokapacitních betonů nebo dokonce velmi velkých objemů. Běžně se používají betony třídy C50 / 60.

Ocel

Ekonomika předpjatého betonu vede k použití vysokokapacitních ocelí . Obvykle se používají oceli s mezí pružnosti 1 800  MPa . Ocel může být přítomna ve formě drátů, lan, kabelů nebo dokonce tyčí.

• Tyče jsou krátké a rovné. Jsou užitečné pro speciální aplikace, jako jsou kotvy v zemi.
• Dráty (do průměru 6  mm ) jsou vhodné pro předpětí v dílně (přímka). Mohou být seskupeny od 6 do 8 a tvořit prameny.
• Kabely jsou vyrobeny z drátů nebo lan. Jejich implementace v post-stressu jim umožňuje poskytnout rozložení zahrnující zakřivení (nepřímé rozložení). Používají se, když je vyžadováno velké úsilí.

Evoluce v čase

Napětí v oceli a tím i tlak v betonu se vyvíjí během životnosti konstrukce. Poznámka:

• Ztráty v uklouznutí při ukotvení drátů nebo pramenů
• Ztráty zkrácením betonu během stlačení
• Ztráty betonu a ztráty dotvarováním
• Ztráty uvolněním vysoce napjatých ocelí

Počet ocelových drátů i jejich počáteční napětí se volí tak, aby byla zajištěna stabilita konstrukcí až do konce jejich životnosti.

Koroze

Ocele s vysokou pevností v tahu jsou velmi náchylné k napěťové korozi . Měly by být chráněny před vnější atmosférou speciálním mazivem nebo pasivační cementovou maltou.

Některé systémy

Pro dodatečné namáhání dochází k přenosu sil z kabelů na beton v úrovni kabelových kotev. Významné úsilí, které jím prochází, vyžaduje pečlivé dimenzování a výrobu. Někteří výrobci nabízejí své systémy:

• DYWIDAG-Systems International
• Freyssinet (společnost)
• VSL (společnost)
• LMO (společnost)

Kódy a předpisy

Oficiální předpisy nebo předpisy definují kritéria stability i bezpečnostní faktory, které je třeba vzít v úvahu při navrhování předpjatých konstrukcí. Bereme na vědomí hlavně:

• Tyto Eurocodes vyvinutý Evropský výbor pro normalizaci (CEN) a konkrétněji Eurokódu 2.
• Americké standardy napsané stavebními profesionály. Konkrétně si povšimněte ACI-318 vyvinutého Americkým institutem pro beton pro železobeton a předpjatý beton.

Hlavní aplikace

Posts media lampposts of public lighting

Dlaždice a předpjaté podlahy pro budovy

Mosty

Cisterny obsahující zkapalněný zemní plyn při -164 ° C (LNG)

Zadržení pro jadernou elektrárnu

Pobřežní ropné plošiny

vodárenská věž , tunely , pozemní kotvy ...

• Mezinárodní galerie a databáze uměleckých děl

Profesní organizace

FIB

FIB (International Concrete Federation) byla založena v roce 1998 sloučením CEB (Euro-International Concrete Committee) založeného v roce 1953 a FIP (International Federation of Prestressing) vytvořeného v roce 1952. Účelem FIB je rozvíjet a rozvíjet stimulovat mezinárodní vědecké studie a aplikace betonových konstrukcí. FIB vydává různé dokumenty týkající se návrhu a realizace předpětí.

PCI

Precast / Prestressed Concrete Institute (PCI), je americká profesionální organizace se členy po celém světě. Cílem PCI je podporovat použití prefabrikovaného a předpjatého betonu. Publikuje různé dokumenty týkající se návrhu a realizace předpětí.

Poznámky a odkazy

1. Viz také http://www.assakkaf.com/courses/ence454/lectures/chapter14a.pdf .
2. Tento systém lze použít pro betonové i kovové mosty.
3. „  Porozumění předpětí: předpjatý beton  “ , na sdružení Eugène Freyssinet (přístup 3. září 2020 ) .
4. charakteristický odpor na válci po 28 dnech = 60 MPa, viz konkrétní článek
5. progresivní kontrakce po ztrátě vody, z níž se skládá.
6. postupné zvyšování napětí při stálém namáhání.
7. postupné snižování stresu při konstantní expanzi.
8. Viz například článek v angličtině: http://fib.pci.org/pdf/publications/journal/1975/July-August/JL-75-JULY-AUGUST-4.pdf .
9. Viz například doporučení Fip-Ceb: Korozní ochrana předpínacích ocelí (50 stran, ( ISBN  978-1-874266-26-6 ) )
10. http://www.prestressing.info/fr/information-sur-le-produit.html
11. http://www.vsl.com//
12. http://www.cen.eu
13. EN 1992-1-1 Eurokód 2: výpočet betonových konstrukcí
14. Požadavky stavebního zákona ACI -318 na stavební beton a komentář
15. American Concrete Institute http://www.concrete.org/general/home.asp
16. (in) „  Struktury a projekty / Structurae  “ na Structurae (přístup ke dni 3. září 2020 ) .
17. http://www.fib-international.org/about
18. http://www.fib-international.org/publications
19. http://www.pci.org/about/index.cfm

Bibliografie

 : dokument použitý jako zdroj pro tento článek.

Yves Guyon, Předpjatý beton, teoretická a experimentální studie , Eyrolles, Paříž, 1953

Fritz Leonhardt, Předpjatý beton: Návrh a konstrukce , W. Ernst, 1964

University of Lutych, Fakulta aplikovaných věd: Béton Précontraint - Poznámky k přednášce 1972

G. Magnel, předpjatý beton

Související články

Umělecké dílo

(v) v: Eugène_Freyssinet

(en) v: Prestressed_concrete

(en) v: Předpjatá_struktura

(en) en: Dyckerhoff _ & _ Widmann_ (Dywidag)