BETON Poznat u doba rimljana, vezivo puzzolan (vulkanski pepeo iz mjesta Pozuoliu blizini Vezuva) s dodacima. Ponovno uveden u graditeljstvo sredinom 19. stoljeća - vezivo portland cement - Engleska. Danas jedan od najvažnijih materijala u graditeljstvu, pogotovo nakon otkrića armiranog betona. Materijal sastavljen od više komponenti, beton/umjetni kamen nastao miješanjem hidrauličkog veziva, ispune i vode. - cement - vezni materijal u betonu - agregat - ispuna (najčešće pijesak i šljunak) - voda - omogućava kemijski proces stvrdnjavanja i daje smjesi plastičnost potrebnu za ugradnju Ugradnja betona - u oplatu koja mu daje oblik i u kojoj masa otvrdne na zraku ili u vodi - izlijevanje na horizontalne površine (betonska podloga) - prskanje pod tlakom na vertikalne površine (torkretiranje, torkret-beton) CEMENT Cemente dijelimo na 1. SILIKATNE (kalcijevi silikati) dobivaju se pečenjem smjese lapora i vapnenca Portland cement (PC) 2. ALUMINATNE (kalcijevi aluminati) dobivaju se pečenjem smjese boksita i vapnenca, koriste se pri izradi vatrostalnih betona, kao i pri betoniranju na vrlo niskim temperaturama (AC) Osim tih vrsta cementa postoje još: metalurški cement, bijeli portland cement, sulfatno-otporni cement, aluminatni i dr. Neke vrste portland cementa u Hrvatskoj prema normi HRN EN 197-1:2003 CEM II/B-M (P-S) 32,5 N CEM Cement prema normi HRN EN 197-1 II Portland miješani cement B Dodatak 21-35% M Miješani dodatak P dodatak prirodni pucolan (tuf) S dodatak granulirana zgura visoke peći (troska) 32,5 Razred čvrstoće normiran za nakon 28 dana N Obična rana čvrstoća nakon dva dana Proizvođači u HR: Holcim, Našice, Dalmacija i Istra cement Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 1
AGREGAT - inaktivna zrnata ispuna, zauzima min. 3/4 volumena betona - utječe bitno na čvrstoću betona - znatno jeftiniji od cementa, poželjno da ga je što više u betonu - najčešće smjesa kamenih zrna različite veličine, (pijesak do 4 mm, šljunak > 4 mm promjera) - udio pojedinih veličina zrna (frakcija) - granulometrijski sastav agregata - dobar granulometrijski sastav -ušteda cementa, manja poroznosti i veća čvrstoća betona AGREGAT - izostavljanje frakcija - segregacija u transportu i ugradnji - previše finog pijeska - nepovoljno utječe na čvrstoću - kod armiranog betona - max. veličina zrna agregata 31,5 mm (0.8 min. horizontalnog razmaka šipki armature) - sitniji agregat u betonu -za dijelove konstrukcija manjih dimenzija -čistoća agregata - organske primjese, glina i mulj, kamena prašina - nepovoljni - minimalna tlačna čvrstoća agregata - 80 MPa frakcija - veličina maksimalnog zrna agregata - uobičajene grupacije frakcija: 0-4; 4-8; 8-16; 16-31,5(32); 31,5-63; 63-125 mm ispitivanja agregata - organska zagađenost; količina muljevitih čestica; upijanje vode, vlažnost, čvrstoća, gustoća; postojanost pri kemijskim utjecajima i zamrzavanju; oblik zrna; granulometrijski sastav - ispitivanje prosijavanjem Agregat dijelimo na - prirodni- teški (normalni) - prirodni kameni agregat, šljunak (oblutci), pijesak - lagani - tuf, vulkanski plovućac, lava, organski agregati - umjetni - teški - drobljeni kameni agregat, šljunak i pijesak; drobljeni beton, opeka - lagani - ekspandirana glina, šljaka, perlitne granule, polistiren granule, i dr. Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 2
VODA -čista voda, bez nepovoljnih kemijskih sastojaka -masnoća, kiselina ili soli - dvojaka uloga vode: - za hidrataciju cementa (otvrdnjavanje betona) i - za olakšanu ugradnju betona (daje masi betona konzistenciju i plastičnost) - količina vode potrebne za hidrataciju je znatno manja nego količina vode za ugradnju - višak vode nevezane hidratacijom nepovoljno utječe na svojstva betona - konstrukcije koje se mogu nabijati izvode se s manje vode - tanke i nježnije konstrukcije s ulošcima armature - više vode (žitkiji beton) vodocementni faktor (v/c) - količinski odnos mase vode i cementa u svježem betonu PREMA KOLIČINI VODE, ODNOSNO VODOCEMENTNOM FAKTORU RAZLIKUJEMO 1. VLAŽAN ILI NABIJENI BETON - količina vode 6% težine suhe smjese -(100-130 l/m³) 2. MEKANI ILI PLASTIČNI - količina vode 8-10% težine suhe smjese -(150-180 l/m³) 3. ŽITKI ILI TEKUĆI - količina vode oko 9-15% težine suhe smjese -(180-300 l/m³) KARAKTERISTIKE BETONA PREDNOSTI BETONA: - VELIKA ČVRSTOĆA - NOSIVOST - TRAJNOST - NEZAPALJIVOST - RELATIVNO MALI TROŠKOVI ODRŽAVANJA - MOGUĆNOST OBLIKOVANJA MANE BETONA: - TEŽINA - LOŠI TOPLINSKI I ZVUČNI IZOLATORI - NISKA VLAČNA ČVRSTOĆA - TEŠKA NAKNADNA ADAPTACIJA Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 3
ARMIRANI BETON 1850.g. Joseph-Louis Lambot izradio je čamac od žičane mreže obložene mortom. 1876.g. Joseph Monier patentirao izradu velikih betonskih lonaca. Kasnije je patentirao i rezervoare, cijevi, montažne ploče i svodove. 1886.g. Matthias Koenen - razvoj ispitivanja i statičkih proračuna za armirani beton 1892.g. Francois Henebique izveo je novi tip rebrastih stropova i uveo u praksu armiranobetonske pilote. 1928.g. Eugene Freyssinet - prednapregnuti beton 1929.g. Montažne konstrukcije beton čelik - velika tlačna čvrstoća na tlak, mala na savijanje i vlak - velika vlačna čvrstoća Armatura se mora postaviti u točno određene položaje, za preuzimanje vlačnih sila, ali i sila smicanja i torzije ARMIRANI BETON Armirani beton - beton s čeličnim ulošcima - homogena konstruktivna i statička cjelina djelovanja čelika i betona Međusobni utjecaji betona i čelika 1. beton se pri stvrdnjavanju skuplja čime izaziva pritisak na oplošje armature (čvrsta veza na mjestu dodira betona i čelika) 2. zbog prianjanja betona za čelik omogućeno je međusobno preuzimanje napona (spregnuta konstrukcija) 3. gotovo isti koeficijent toplinskog izduženja: beton αt= 1,2 mm/m za 100 C čelik αt= 1,2 mm/m za 100 C 4. beton štiti čelik od korozije i od visokih temperatura Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 4
ARMIRANI BETON ČELIK U ARMIRANOM BETONU -okrugle šipke povezane u razne forme armature Kod nas se najčešće koriste ovi tipovi armatura: - glatka armatura (GA) - rebrasta armatura (RA) - mrežasta armatura od glatke (MAG) i rebraste (MAR) žice - oznaka R -za jednosmjerne ploče - oznaka Q -za dvosmjerne ploče PODJELA BETONA PREMA TEŽINI - lagani betoni 300-1900 kg/m³ (nosivi 800-1900 kg/m³, izolacijski 300-800 kg/m³) - normalni betoni 2200-2400 kg/m³ - teški betoni 3000-5000 kg/m³ Težina ovisna o vrsti (težini) agregata, granulometrijskom sastavu agregata, poroznosti mase betona. Svi tipovi betona mogu biti i nearmirani i armirani. Lagani betoni - porozni, male gustoće -λ= 0,10-0,60 W/mK-upotrebljavaju se kao toplinski izolatori - upotrebljavaju se za nosive elementa kod manjih opterećenja konstrukcija - prvi lagani betoni -agregat vulkanskog porijekla - Krupnozrnati agregati - ekspandirana glina, škriljac i dr. - suvremeni laki betoni - porozirani betoni - razvijanje plina ili pjene kemijskim postupcima (plinobetoni i pjenobetoni), agregat samo pijesak Normalni i teški betoni - gusta i puna struktura, minimalna poroznost - povećanje težine betona teškim agregatom - barit, čelična sačma betoni specijalne namjene Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 5
PODJELA BETONA PREMA ČVRSTOĆI NEKADA Pravilnik za beton i armirani beton (PBAB): - MARKE BETONA : MB 10, 15, 30..., DANAS Eurocod 2 uvode se klase betona te se uz čvrstoću navode i posebna mehanička svojstva betona (vodonepropusnost, vlačnačvrstoća, otpornost na smrzavanje, habanje i Klase betona C + tlačnečvrstoće valjka/kocke, od C12/15 do C50/60 BETONSKE STIJENE KORISTE SE U KONSTRUKTIVNOM SUSTAVU 1. SUSTAV PUNIH, NOSIVIH (MASIVNIH) STIJENA 2. SKELETNI SUSTAV BETONSKE STIJENE PREMA NAČINU IZVEDBE 1. MONOLITNE : a) NEARMIRANE b) ARMIRANE - izvedene in situ (na gradilištu), lijevanjem u oplate ili na čvrstu podlogu ili prskanjem na podlogu 2. ZIDANE - izvedene in situ (na gradilištu), korištenjem (zidanjem) betonskih blokova (NBB, TBB, PBB, NLB, TLB i PLB) 3. PREFABRICIRANE - predgotovljene, proizvedene u tvornici betonskih prefabrikata ili na gradilištu, naknadno montirani na svoju poziciju Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 6
IZVEDBA MONOLITNIH KONSTRUKCIJA To su konstrukcije koje se pripremaju i ugrađuju na određenom mjestu u zgradi (in situ) za što je potrebno sredstvo-oblik za ugradnju: - iskop za temelj ili - oplata za ostale građevne dijeove (stijena, strop, greda, stup,...) Monolitne konstrukcije mogu biti: - betonske konstrukcije - one koje su izložene samo tlačnim naprezanjima izvode se kod temelja koji nisu izloženi vlačnim silama, za neke nearmirane zidove, a uglavnom kao podloge za podove ili krovove. - armiranobetonske konstrukcije - one koje su izložene savijanju (tlačnim i vlačnim naprezanjima) - izvode se za nosive (konstruktivne) elemente u kojima armatura preuzima vlačna naprezanja. IZVEDBA MONOLITNIH BETONSKIH KONSTRUKCIJA Betonske konstrukcije su nearmirani dijelovi zgrade. Ukoliko se u zgradama izvode kao betonske podloge za podove tada trebaju imati određenu čvrstoću da bi imale svojstvo postojane i ravne podloge za polaganje hodne obloge (poda), zbog čega se dodatno armiraju: -čeličnom mrežom ili - čeličnim vlaknima ili - sintetičkim vlaknima Sintetička vlakna za armiranje betonskih podoga Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 7
ARMIRANOBETONSKE MONOLITNE STIJENE Armiranobetonski sustavi su sustavi punih nosivih stijena i skeletni sustavi Stijena je vertikalni građevni dio čija je dužina veća od 5 debljina građevnog dijela. Vertikalni građevni dio koji ima kraću dužinu ulazi u kategoriju stupa. Stijene se razlikuju prema debljini: - Nosive ab stijene minimane debljine 15 cm, - Tankostijene ab stijene debljine 8-12 cm. Koristi se za pregradne stijene, balkonske ograde, parapete i samonosive stijene veće čvrstoće. IZVEDBA MONOLITNIH ARMIRANOBETONSKIH KONSTRUKCIJA Armiranobetonske konstrukcije su armirani dijelovi zgrade koji preuzimaju opterećenja (konstruktivni dijelovi zgrade). Dimenzije konstruktivnih elemenata, količina i raspored armature određeni su statičkim računom. Armirani beton treba biti čvrstoće odgovarajuće građevnom dijelu koji se izvodi. Beton treba biti plastične konzistencije da se omogući ugradnja betona kojom će se postići homogen presjek. Izvedba armiranobetonskog monolitnog građevnog dijela se sastoji od: - pripreme oplate, - postave armature, - betoniranja, - postupka sa svježim betonom (vibriranje radi popune svih dijelova u oplati s betonom) - njege betona (zaštita od prosušivanja dok beton ne veže) Uvjeti za ugradnju betona: - oplata treba biti čvrsta da se prilikom betonirana ne deformira (u protivnom će građevni dio biti deformiran) - armatura mora biti položena izrađenim na temelju prema armaturnim planovima statičkog računa, čvrsto povezana da ne dođe do pomicanja pri ugradnji betona ili pri vibriranju betona (ukoliko dođe do pomaka armature građevni dio neće imati proračunatu nosivost) Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 8
OPLATE Oplate su pomoćne konstrukcije za izvedbu monolitnih konstrukcija Prema načinu izrade i upotrebe oplate razlikujemo: - oplate izrađene na mjestu ugradnje od pojedinačnih dijelova (klasične oplate) - polumontažne oplate spremne za montažu - ugrađene, tzv. izgubljene oplate - premijestive oplate - klizne oplate O kvaliteti same oplate i kvaliteti postave oplate ovisi izgled i struktura betonske plohe nakon skidanja oplate. Betonski dijelovi najčešće trebaju naknadnu doradu plohe: brušenje, izravnavanje plohe (gletanje), žbukanje i sl. Osnovni elementi oplate OPLATE Oplatno platno (ljuska) - Drvena piljena građa (daske, platice) - debljina 24, 28, 48 mm; visina 12-14 cm. Ciklus ponovne uporabe 3-5 x. Završna obrada u pravilu žbuka. - Ploče prerađenog drveta (ploče ukočenog drveta, lesonit ploče, kombinacije daske i lesonit ploče ili ploče ukočenog drveta) - debljina 20-22 mm ili 30-32 mm (kada se radi o kombinaciji s daskom - 6-8 mm + 24 mm). Ciklus ponovne uporabe 20-30 x (iznimno do 100 x). Završna obrada u pravilu neožbukana. - Lim debljine 1,5 mm u kombinaciji s daščanom oplatom, odnosno 4,00 7,00 mm kada se radi o čeličnoj oplati u cjelini. Ciklus ponovne uporabe 400-500 x. Završna obrada u pravilu neožbukana. Postoje još dodatno i posebne vrste oplata za npr. okrugle stupove jednokratne oplate od impregniranog kartona ili oplate od polistirenske pjene za posebne konstruktivne oblike. Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 9
OPLATE Izgled gotove betonske stijene Oplata - ploče prerađenog drveta Oplata - drvena piljena građa OPLATE - ELEMENTI ZA PRITEZANJE I RAZUPIRANJE OPLATE OPLATNO PLATNO ŽICA (PRITEZANJE) LETVA (RAZUPIRANJE) PRITEZANJE ŽICOM I RAZUPIRANJE LETVOM OPLATNO PLATNO PVC CIJEV (RAZUPIRANJE) VIJAK U CIJEVI (PRITEZANJE) PRITEZANJE VIJKOM I RAZUPIRANJE PLASTIČNOM CIJEVI REDOSLJED POSTAVLJANJA OPLATE Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 10
MONOLITNE BETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA BETONIRANJE PODNOŽJA MONOLITNE BETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA JEDNOSTRANA OPLATA Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 11
MONOLITNE BETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA OPLATA POTPORNOG ZIDA MONOLITNE BETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA DVOSTRANA OPLATA Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 12
MONOLITNE BETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA OPLATA ZAVOJITE BETONSKE STIJENE MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA OPLATA PUNE MASIVNE AB STIJENE Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 13
MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA OPLATA POTPORNOG ZIDA AB STIJENE MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE POLUMONTAŽNA OPLATA VELIKOPLOŠNA OPLATA OD UKOČENE PLOČE NA DRVENOM OKVIRU Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 14
MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE POLUMONTAŽNA OPLATA VELIKOPLOŠNA OPLATA OD UKOČENE PLOČE NA DRVENOM OKVIRU MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA OPLATA AB NADVOJA Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 15
MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA OPLATA AB NADVOJA MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA OPLATA AB NADVOJA Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 16
MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA OPLATA AB NADVOJA MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE AB STUPOVI Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 17
MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA OPLATA AB STUPOVA MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE OPLATA OD MONTAŽNIH PANELA OPLATA AB STUPOVA Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 18
MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE CONSIDEROVI STUPOVI ARMATURA AB STUPOVA EMPERGEROVI STUPOVI (jezgra stupa lijevani čelik) MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE KLASIČNA OPLATA OPLATA AB OKRUGLOG STUPA Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 19
MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE - ŠKOLJKA - POLUŠKOLJKA TUNELSKA (PROSTORNA) OPLATA MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE PREMJESTIVA OPLATA - pojas 1/3 visine stijene KLIZNA OPLATA Klizanje povremeno ili kontinuirano Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 20
MONOLITNE ARMIRANOBETONSKE STIJENE POSEBNE OPLATE OPLATE OD POLISTIRENSKE PJENE ZA PROFILIRANE OBLIKE Visokogradnje, Zavod za zgradarstvo 21