Prednapeti beton je sistem u kojem se namjerno induciraju unutrašnja naprezanja bez ikakvog oblika vanjskih opterećenja kako bi se poboljšale njegove performanse. Unutrašnja naprezanja inducirana u betonskoj konstrukciji koriste se za suzbijanje naprezanja koja dolaze od vanjskog opterećenja. Ovdje su ukratko opisani koncept i metode u sistemu prednapregnutog betona.

Koncept prednaprezanja

Kao što je prethodno spomenuto, prednaprezanje je primjena početnog opterećenja na betonsku konstrukciju, tako da je konstrukcija u stanju da se suprotstavi ili podnese naprezanja koja dolaze uslijed uslužnih opterećenja. Koncept se može jasno razumjeti na primjeru cijevi. Bačva koja se koristila u starim periodima za transport tekućina i zrna čvrsto je povezana metalnim trakama kao što je prikazano na slici 1. Te metalne trake su tako čvrsto postavljene da stvaraju stisak oko cijevi. Kada se ova cijev napuni tečnošću, ona vrši zatezanje obruča. Kompresija obruča koju stvaraju metalne trake pomaže u suzbijanju napetosti obruča stvorene tekućinom u sebi. Ovo je sistem prednaprezanja.

Slično tome, efektivna unutrašnja naprezanja u betonu se induciraju zategnutim čeličnim šipkama prije nego što betonska konstrukcija bude izložena bilo kakvim radnim opterećenjima. Ovaj stres se suprotstavlja vanjskim naprezanjima.

Potreba za prednaprezanjem betona

Potreba za prednaprezanjem u betonu može se opravdati sljedećim pitanjem:

Beton je slab na zatezanje i jak na kompresiju. Ovo je slaba tačka betona koja rezultira ranim pukotinama uglavnom na elementima savijanja poput greda i ploča. Da bi se to spriječilo, beton se namjerno inducira tlačnim naprezanjem (prednaprezanje) i to naprezanje djeluje suprotno vlačnom naprezanju kojem je konstrukcija izložena za vrijeme eksploatacije. Zbog toga se smanjuju šanse za pukotine kod savijanja.

Prethodna kompresija koja se inducira kao dio prednaprezanja pomaže u povećanju kapaciteta savijanja, smičnog kapaciteta i torzijskog kapaciteta.

Pritisna sila prednaprezanja može se primijeniti koncentrično ili ekscentrično u uzdužnom smjeru elementa. Ovo sprečava pukotine na kritičnom srednjem rasponu i podupire pri servisnom opterećenju.

Prednapeti betonski dio ponaša se elastično.

Puni kapacitet betona u kompresiji može se koristiti preko cijele dubine pod punim opterećenjem u slučaju prednapregnutog betona.

Metode prednaprezanja

Prednaprezanje se može izvesti na dva načina:

1. Prethodno prednaprezanje

Kod metode zatezanja, naprezanje se inducira početnim zatezanjem čeličnih tetiva. To su žice ili niti koje su zategnute između krajnjih sidrišta. Nakon ovog postupka zatezanja vrši se lijevanje betona. Nakon što se lijevani beton dovoljno stvrdne, uređena krajnja sidrišta se otpuštaju. Ovo oslobađanje prenosi silu prednaprezanja na beton. Veza između betona i čeličnih tetiva olakšava ovaj prenos naprezanja. Kao što je prikazano na slici 2, tetive koje strše na krajevima se režu i postiže se gotov izgled. Da bi se inducirala sila prednaprezanja u metodi prednatezanja, koristi se veliki broj tetiva i žica. Zbog toga ovaj raspored zahtijeva veliko područje površinskog kontakta kako bi se omogućio prenos veze i naprezanja.

2. Naknadno prednaprezanje

Postupak naknadnog zatezanja prikazan je na slici 3 ispod. Ovdje se čelik prednapreže tek nakon što se greda izlije, očvrsne i stekne snaga da poduzme prednaprezanje. Unutar ovojnice izliven je beton. Za prolaz čeličnih kablova u betonu se formiraju kanali.

Nakon što se lijevani beton potpuno stvrdne, tetive se zatežu. Jedan kraj tetive je usidren, a drugi kraj zategnut. U nekim se slučajevima zatezanje može izvesti s bilo koje strane i naknadno usidriti. Nakon završetka prednaprezanja, postoji prostor između tetiva i kanala. To dovodi do:

Građevinska konstrukcija

1. Adhezijska konstrukcija

U adhezijskoj konstrukciji prostor između kanala i tetive ispunjen je cementnom žbukom. Postupak injektiranja pomaže čeliku da se u velikoj mjeri odupre koroziji. Krajnja čvrstoća se povećava jer se ovom metodom povećava otpornost na opterećenja pod naponom. Smjesa za injektiranje je cement i voda u kombinaciji sa dodatkom ili bez njega. U ovoj injekcijskoj masi se ne koristi pijesak.

2. Neadhezijska konstrukcija

Ako se ne koristi injekcijska masa za popunjavanje prostora između kanala i tetive, ona se naziva neadhezijska konstrukcija. Ovdje je čelik pocinčan kako bi se zaštitio od korozije. Za pocinčavanje koristi se hidroizolacijski materijal.

Prednosti prednapetog betona