Beton a ocel se skvěle doplňují, protože mají odlišné vlastnosti a přitom mohou fungovat v dokonalé symbióze díky velmi podobné délkové teplotní roztažnosti. Tam, kde beton nestačí, nastupuje ocel.
Betonářská výztuž se používá v železobetonových prvcích a jejím hlavním úkolem je přenášení tahových napětí v betonových průřezech. Abychom předešli zborcení konstrukce, vloží se před betonáží do dolní části betonářská výztuž, která převezme tahová napětí tam, kde nám beton na tah nevyhovuje.
V horní části průřezu působí v betonu tlaková síla, zde využíváme vlastností betonu, který velmi dobře odolává tlaku, v dolní části působí tahová síla, kterou přebírá betonářská výztuž. Tato dvojice sil mezi sebou působí v určité vzdálenosti (na rameni vnitřních sil). Násobkem jedné z dvojice sil (jsou shodné) a ramena vnitřních sil dostáváme takzvaný moment únosnosti průřezu, který musí být větší než moment, který vzniká od zatížení.
Samotný výpočet a návrh železobetonového prvku je poměrně náročný a provádí jej výhradně autorizovaná osoba (projektant pozemních staveb nebo statik). Běžný stavebník by měl vědět, a uvědomit si, že musí dodržet rozmístění a typ všech prvků, které projektant spočítal.
V betonových prvcích rozeznáváme výztuž podélnou (nosnou) a výztuž příčnou. Příčná výztuž se dělí na rozdělovací, která je používána v plošných konstrukcích a třmínky, které se používají ve sloupech, překladech, trámech a věncích. Je důležité upozornit, že veškerá výztuž je v betonových prvcích důležitá a zejména spolupůsobí. Například třmínky nám vymezují svým tvarem polohu podélné výztuže, zároveň však přenášejí smyková napětí od posouvajících sil, které na konstrukci působí.
Čtěte také: Typy ocelových kotev pro beton a jejich použití
Betonové konstrukce, do kterých se vkládají různé ocelové prvky, nazýváme železobetonem. Ocel se do betonu vkládá z důvodu zlepšení pevnosti v tahu. Železobetonové konstrukce mají dlouhou historii a jejich navrhování je běžnou praxí. Prostý beton má stejně jako každý přírodní kámen malou pevnost v tahu. Je tedy vhodný pro konstrukce namáhané především pouze v tlaku, což je nedostatkem pro některé druhy konstrukcí, jako jsou např. trámy a stropy. Vloženou výztuží se zesiluje konstrukce především v tahové zóně. Ocel je schopna zachytit tahové síly. Má-li být tenká výztuž namáhaná tlakem, je třeba ji uložit do betonu, aby nedošlo k vybočení.
Druhy oceli pro výztuž do betonu
První skupinu tvoří oceli kruhového průřezu, které jsou na svém povrchu opatřeny příčnými žebírky nebo vtisky. Druhou skupinu tvoří předpínací výztuž, která je do konstrukcí ukládána v předpjatém stavu.
V návaznosti na Eurokód 2 byl v roce 2005 vydán evropský standard EN 10 080 „Ocel pro výztuž do betonu - Svařitelná betonářská ocel - Všeobecně“, jenž stanoví všeobecné požadavky a definice pro provozní charakteristiky svařitelné betonářské oceli používané pro výztuže betonových konstrukcí, tzn. ocelí první skupiny a předběžný standard prEN 10 138, část 1 „Oceli pro předpínání betonu - Část 1: Všeobecné požadavky“.
Problematika svařování betonářských ocelí se v převážné většině dotýká ocelí pro výztuž do betonu s žebírky a souvisí se současnými trendy jejich výroby.
Způsoby výroby betonářské výztuže s žebírky:
- Válcováním za tepla s následným řízeným ochlazováním. Po výstupu z poslední válcovací stolice prochází tyč speciálním chladicím zařízením, které způsobuje zakalení povrchu tyče. Výsledkem je ocel s houževnatým feriticko-perlitickým jádrem a zakalenou martenzitickou povrchovou vrstvou. Ocel pro výztuž má zpravidla dvě řady příčných žebírek, je vyráběna v rozměrových řadách (průměrech) od 8 do 40 mm, je dodávána převážně v tyčích a s deklarovanou vyšší plasticitou (s duktilitou B nebo C).
- Válcováním za tepla s následným natažením za studena. Za tepla válcovaná ocel s žebírky je navinuta na svitek. Po vychladnutí je na speciálním zařízení převinuta a dodatečně natažena o cca 4-5 %. Natažení za studena vede ke zpevnění oceli s mírnou ztrátou její plastičnosti. Ocel pro výztuž má zpravidla čtyři řady příčných žebírek, je vyráběna v rozměrových řadách (průměrech) od 6 do 16 mm, je dodávána převážně ve svitcích s deklarovanou vyšší tažností (zpravidla s duktilitou B, výjimečně C).
- Válcováním za studena. Za tepla válcovaná hladká ocel ve svitku je za studena protažena přes průvlak, který způsobí jednak redukci průřezu a zároveň vyválcování žebírek na povrchu. Průchodem přes průvlak dochází ke zpevnění oceli při ztrátě její plastičnosti, přičemž velikost zpevnění závisí na redukci drátu při jeho průchodu průvlakem. Ocel pro výztuž má zpravidla tři řady příčných žebírek, je vyráběna v rozměrových řadách (průměrech) od 4 do 14 mm, je dodávána převážně ve svitcích případně rovnaná v tyčích s deklarovanou normální tažností (zpravidla s duktilitou A, případně B). Takto vyráběná ocel bývá často využívána k výrobě svařovaných sítí a prostorových nosníků (trigonů).
Svařování betonářské výztuže
Ve snaze změnit přístup ke svařování betonářských ocelí byl v r. 2006 vydán soubor norem EN ISO 17660 „Svařování - Svařování betonářské oceli“, část 1: nosné svarové spoje a část 2: nenosné svarové spoje, který doplňuje požadavky na svařování betonářské výztuže uvedené v ČSN EN 1992-1-1 „Eurokód 2: „Navrhování betonových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby“.
Čtěte také: Použití ocelových vláken v betonu
Normy řady ČSN EN ISO 17660 byly vydány z toho důvodu, že stále se zvyšující nároky na železobetonové konstrukce a s tím související betonářskou ocel, vyžadovaly specifickou úroveň zručnosti a pracovních znalostí svářečského personálu (svářečů a svářečského dozoru) a zavedení zvláštních postupů pro dosažení požadované kvality svarů. Normy řady ČSN EN ISO 17660 platí pro svařování spojů (část 1 - nosných, část 2 - nenosných) ze svařitelné betonářské oceli a korozivzdorné betonářské oceli, ať již při jejím svařování v dílnách nebo na montáži. Normy zahrnují svarové spoje betonářské oceli mezi sebou, ale rovněž mezi betonářskou ocelí a jinými ocelovými součástmi (spojovací prvky, kotvy, aj.). Neplatí však pro výrobu svařovaných sítí a příhradových nosníků na mnohobodových strojích pro bodové a výstupkové svařování.
Normy řady ČSN EN ISO 17660 předepisují metody svařování, které lze při svařování betonářských ocelí použít.
Typy svarových spojů betonářské oceli:
- Spoj přesahem (přeplátovaný spoj)
- Spoj s příložkami
- Tupý spoj
- Křížový spoj (oboustranný nebo jednostranný)
- Svarové spoje betonářské oceli s jinými ocelovými součástmi
Proč se dává výztuž do betonu?
Přestože je beton obecně poměrně tvrdý, nemá příliš velkou tahovou pevnost. Tato „nízká“ tahová pevnost se projevuje praskáním betonu, pokud je namáhán v tahu, nebo je-li ohýbán. Tento ohyb či tah betonu paradoxně nastává velmi často i tak, kde byste ho nečekali.
- Při střídání venkovních teplot - pokud je beton ve styku s dalšími materiály (rostlá země, cihly, dřevo, asfalt, …) může docházet vlivem různých teplotních roztažností materiálů ke vznikání pnutí v betonu.
- Pokud je zatěžován na ne-zcela pevném podkladu - pokud například vybetonujete základy nebo základovou desku a lokálně Vám dojde k poklesu podloží, nebo vlivem vlhkosti k jeho „nabobtnání“, může dojít opět k pnutí v betonu.
- Při jednostranném zatěžování - pokud požijete beton na vytvoření například zdi tvořící terasu, která brání posunu zeminy. Podobné namáhání může vyvolat vítr. Stejně tak jednostranně je zatížena stropní konstrukce.
- Při smršťování betonu - vlastností betonu (respektive cementu) je, že se v průběhu tvrdnutí smršťuje. Nejdříve dochází k odpařování vody z betonu a následně chemickou reakcí cementu dochází k dalšímu smršťování betonu. Oba tyto procesy opět vytvářejí „tahové pnutí“ v betonu, které může způsobovat praskliny.
Aby se zamezilo vzniku prasklin, které negativně ovlivňují životnost betonu, nebo aby se zvýšila tahová únosnost betonu, dává se do betonu výztuž.
Nejznámější výztuž do betonu
Nejznámější výztuží do betonu jsou buď „kari sítě“ nebo „roxory“. Jedná se o ocelové svařované sítě nebo pruty o různých tloušťkách a délkách. Jsou snadno dostupné, jsou z materiálu, který každý dobře zná, a mají léty ověřené vlastnosti.
Čtěte také: Vlastnosti kompozitní výztuže
Ocelová výztuž v betonu a koroze
Přirozené pH betonu je velmi zásadité. V takto vysokém pH betonářská ocel nerezaví ani při styku s kyslíkem a vodou (je tzv. „pasivována“). Je tedy dokonale chráněna do doby, než beton své pH ztratí a výztuž začne rezivět. V profesionálním stavebnictví se užívá pojem „krytí výztuže“. Je to návrhová tloušťka betonu, která musí minimálně chránit ocelovou výztuž, aby nedocházelo ke korozi alespoň po dobu výpočtové životnosti konstrukce.
Zároveň se používají betony s návrhovou odolností proti určitým typům „agresivních vlivů prostředí“, jako jsou vzdušný oxid uhličitý (který dokáže reagovat se složkami v betonu a snižovat pH), chemicky rozmrazující látky (zpravidla posypová sůl) či chemicky agresivní látky v půdách či plynech (nejčastěji asi sírany).
Co se děje, když už výztuž začne rezivět?
Na povrchu výztuže se začne vytvářet zkorodovaná vrstva, která má větší objem než původní výztuž. S růstem tloušťky koroze se zvyšuje tlak této vrstvy na okolní beton, až dojde k popraskání betonu a jeho „odloupání či oprýskání“.
Kompozitní neocelová výztuž
Neocelové výztuže plní veškeré funkce ocelové výztuže se všemi benefity pro beton, které byly výše popsány. Navíc nikdy nekorodují, jsou lehčí a výrazně skladnější (nechají se rolovat a samy se vracejí do původního tvaru). Zároveň díky vyšší tahové pevnosti než má ocel se používají na dosažení stejných vlastností betonu menší průměry kompozitní výztuže (při srovnání s ocelovou).
Základní označování betonářské oceli
Základní označování betonářské oceli klasifikuje norma ČSN 420139 Ocel pro výztuž do betonu - Svařitelná žebírková betonářská ocel - Všeobecně. Oceli třídy tažnosti C se v ČR nevyrábí. Základní a v ČR nejpoužívanější je betonářská ocel s označením B500B, u sítí B500A. První písmeno znamená, že se jedná o betonářskou ocel, číslo udává mez kluzu Re = fyk v MPa a poslední písmeno třídu tažnosti.
KARI sítě
Jelikož jsou KARI sítě plošné prvky, předpokládá se využití v plošných konstrukcích jako jsou desky, podkladní betony, cementové potěry a stěny.
Proč je špatně říkat dnešní výztuži slangově roxor?
Jednoduše proto, že dnešní výztuž není roxor. Roxor byla dříve používaná betonářská výztuž jiného tvaru a tedy i vlastností. Roxory se používaly od 30. do 50. let 20. století. Dnešní betonářská výztuž se nazývá a značí tak, jak jsme si představili. Zjednodušení názvu výztuže může vést neznalé stavebníky k doměnce, že pruty jsou všechny stejné, že mezi nimi není rozdíl a je jedno jaký z nich se využije.
tags: #ocelová #výztuž #do #betonu #druhy #a