raudbetoon sillaehituses
DESCRIPTION
bridge,concrete,constructionTRANSCRIPT
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 1/73
Raudbetoon sillaehituses.Raudbetoonsillad
Raudbetooni olemus
Raudbetoon on liitmaterjal (komposiitmaterjal), kus koostöötavad kaks erinevate omadustega materjali: teras ja betoon.Betoon on suhteliselt odav kohalik materjal, mis töötab hästisurvel, kuid üsna halvasti tõmbel (betooni tõmbetugevus on 10-15 korda väiksem survetugevusest). Teras seevastu töötabühteviisi hästi nii survel kui ka tõmbel. Osutub, et survejõuvastuvõtmine betooniga on kordi odavam kui terasega,tõmbejõu vastuvõtmine on kordi odavam aga terasega. Siittulenebki raudbetooni majanduslik olemus: võtta ühes ja samaskonstruktsioonis esinevad survesisejõud vastu betooniga,tõmbesisejõud aga terasega.
Sillaehituses on iseloomulikuks raudbetoonkonstruktsioonikspainutatud raudbetoonelement (tala), kus väliskoormus kutsubalati esile nii surve- kui ka tõmbepinged. Vaatleme betoonist jaraudbetoonist lihttala. Olgu talade mõõtmed, koormamisviis jabetooni omadused mõlemal juhul sarnased, raudbetoontala onaga oodatavate tõmbepingete piirkonnas (ja suunas)tugevdatud terasest armatuuriga (sarrustega) (vt joonis).
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 2/73
Betoontala koormamisel tekivad nulljoonega teineteisesteraldatud surve- ja tõmbetsoon. Suurimad normaalpinged onmõlemas tsoonis enam-vähem võrdsed. Kui väliskoormusesuurenedes tõmbepinged suurima paindemomendiga ristlõikes(kriitilises lõikes) saavutavad betooni tõmbetugevuse, siis tekibselles lõikes pragu, betooni tõmbetsoon langeb tööst välja jakonstruktsioon variseb. Seega on betoontala kandevõimemääratud betooni tõmbetugevusega, kusjuures betooni suursurvetugevus jääb põhiliselt kasutamata.
Raudbetoontala töötab kuni esimese prao tekkimisenianaloogiliselt betoontalaga. Prao tekkimine kriitilises lõikes eipõhjusta aga tala purunemist, vaid viib normaalpingeteümberjaotumisele praoga ristlõikes: kogu tõmbetsooni sisejõud,mis seni võeti vastu betooniga kantakse nüüd üle tõmbetsoonisolevale pikitõmbearmatuurile. Edasisel koormamisel tekivadpraod ka teistes ristlõigetes vastavalt paindemomendisuurenemisele neis. Õigesti projekteeritud raudbetoontalapuruneb siis, kui kriitilises lõikes üheaegselt ammendub talasurve- ja tõmbetsooni vastupanu, s.o. kui tõmbearmatuuripinge saavutab terase voolavustugevuse, betooni pingesurvetsoonis aga betooni survetugevuse. Sõltuvalt eeskättarmatuuri hulgast võib raudbetoontala kandevõime kümneidkordi ületada vastava betoontala kandevõimet. Mõõdukaltavanenud (kuni 0,1-0,3 mm) pragude esinemine onraudbetoonkonstruktsiooni kasutusseisundis täiesti normaalnenähtus ega pruugi viidata konstruktsiooni ebapiisavalekandevõimele.
Märkusena tuleb öelda, et pragude avanemine sillaehituses on
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 3/73
üldiselt ebasoovitav korrosiooni soodustava keskkonna võikorrosioonitundliku armatuuri korral). Sellisel juhul võimaldabpragusid vältida pingebetooni kasutamine. Pingebetoon onraudbetooni eriliik, milles valmistamise ajal betoonis tekitatudsurvepinged vähendavad konstruktsiooni kasutusseisundistekkivaid betooni tõmbepingeid või väldivad neid. Betoonieelpingestamiseks kasutatakse konstruktsiooni paigaldatavatkõrgtugevat pingearmatuuri.
Joonisel näeme pingbetoontala, kus betooni eelsurvepingesaadakse betoneerimisel kanalisse jäetud pingearmatuuripingestamisel jõuga P vastu elemendi otsapindu.Eelpingestusjõu suuruse ja asukoha sobiva valikuga on võimalik saavutada, etbetooni eelsurvepinge σcp ja
väliskoormuse põhjustatud pinge σcF summa σc jääb kogu
ristlõike ulatuses survepingeks, mis ühtlasi väldib ka praotekkimise ristlõikes.
Betooni ja terasarmatuuri koostöö eelduseks on nendematerjalide mõningate füüsikalis-mehaaniliste omadustesobivus: - kivistumisel betoon nakkub armatuuriga, mistõttu
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 4/73
konstruktsioonis on mõlema materjali suhteliseddeformatsioonid võrdsed;- terase ja betooni soojuspaisumise tegurid on ligikaudu
võrdsed [terasel 1,2×10-5K-1, betoonil (1,0 ÷ 1,4)×10-5]K-1],mistõttu keskkonna temperatuuri muutumine ei kutsukonstruktsioonis esile olulisi temperatuuripingeid;- hästitihendatud betoon kaitseb selles paiknevat armatuurikorrosiooni eest.
Sõltuvalt konstruktsiooni valmistamisest liigitatakseraudbetoon järgnevalt:- monoliitne raudbetoon, mis valmistatakse konstruktsioonitulevases kasutuskohas;- monteeritav raudbetoon, mis valmistatakse tehases,polügoonil või ka ehitusplatsil ja monteeritakse pealevalmistamist ehitisse;- monteeritav-monoliitne (kombineeritud) raudbetoon, missaadakse monteeritavate elementide kasutamisel monoliitseraudbetooni koosseisus.
Betoonide olemus ja liigitus
Betooniks nimetatakse tehiskivimaterjali, mis saadaksesideaine, vee ja täitematerjali segu kivistumisel. Sideaine ja vesion aktiivsed koostisosad. Nad tekitavad tehiskivi, mis liidabtäitematerjalide terad kokku. Täitematerjalid on harilikultinertsed; nad ei reageeri vee ega sideainega. Täitematerjalidenakasutatakse lihtsaid ja suhteliselt odavaid materjale (liiv,killustik, kruus jne) ja nad moodustavad kogu betooni mahust80...90%.
Tsemendi (tema koostises olevate mineraalide) ja vee keemiselühinemisel betoonis (hüdrolüüsil ka hüdratiseerumisel) tekivadsültjas kolloidne aine ja kristallid. Kivinemisel tungivad kristallidläbi kolloidse massi, ühinedes omavahel, moodustadestsementkivi, mis liidab kokku üheks massiiviks täiteained.Kolloidne mass (nn geel) kuivab aja jooksul, vähenedesseejuures mahus. Kivinemise keemiliseks protsessiks on vaja, et
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 5/73
vesitsementtegur V / C = 0,2 .
Seega kujutab betoon endast materjali, kus mitmesuguseläbimõõdu ja kujuga terad on kokku liidetud tsementkiviks,milles esineb vee ja õhuga täidetud poore ja tühimikke.Kivinemisprotsessil toimuvad keemilis-füüsikalised nähtused(kristallisatsioon, mahu kahanemine, vee väljaauramine)muudavad betooni omadusi aja jooksul.
Betooni koostismaterjalid
Raskebetoon koosneb sideainest, veest, peentäitematerjalist(liiv), jämetäitematerjalist (killustik või kruus) ja lisanditest,kusjuures lisandeid ei tarvitse betoonis alati olla. Raskebetoonon kõige levinum betooni liik. Seepärast nimetatakse teda kalihtsalt betooniks.
Sideainena kasutatakse harilikku portlandtsementi,põlevkivitsementi või mõnd muud tsemendi eriliiki. Tsemendiomadusi kasutatakse kõige ratsionaalsemalt siis, kui tsemenditugevus ületab soovitud betooni tugevuse 2...2,5 kordselt.
Liiv on raskebetooni peentäitematerjaliks. Kõige pareminisobiks selleks krobeliste teradega mäeliiv. Tsement nakkubnende terade külge hästi. Eesti liivad kuuluvad valdavalt uht-või moreenliiva liiki B ja need on siledamate teradega. Liivakõlbulikkuse üle otsustatakse tema kahjulike lisandite sisaldusejärgi.
Kahjulikeks lisanditeks betooni liivas võivad olla:- vilk - esineb liivas õhukeste liistakutena; tsement nakkubnendega halvasti ja nõrgestab sellega betooni; vilku ei tohiliivas olla üle 0,5%;- väävliühendid (kõige sagedamini püriit) tekitavad tsemendikorrosiooni; nende sisaldus ei tohi olla üle 1%;- savi, muda ja tolm (0 < 0,125 mm) kahjustavad betooni sellega,et nad ümbritsevad liivateri tolmukihiga ja takistavad naket
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 6/73
tsemendiga; nende osakeste sisaldus ei tohi olla üle 5%;- orgaanilised ühendid (peamiselt huumus) tekitavad tsemendikorrosiooni ja nende sisaldus ei tohi ületada lubatud piiri, midakontrollitakse sel teel, et katseklaasi asetatud liiv segataksesuure hulga 3%-se NaOH vesilahusega ja lastakse 24h seista.Lahus värvub kollakaks. Mida rohkem on liivas orgaanilisiühendeid, seda tumedamaks ta läheb. Lahus ei tohi minnaetalonist tumedamaks.
Heas betooniliivas peab olema igasuguse jämedusega teri,vahemikus 0,125. ..4,0 mm. või 0,14. ..5,0 mm. Midamitmekesisema jämedusega on liiv, seda tihedam ta on ja sedavähem kulub betoonile tsementi. Tiheda betooni saamiseks onvaja tsementi nii palju, et ta täidaks kõik liivaterade vahelisedtühemed ja kataks kõik liivaterad õhukese tsemendi kihiga.
Liiva terastikulist koostist (lõimist) kontrollitakse standardsesõelanalüüsiga, mille põhimõte seisneb selles, et teatud kogusliiva (nt 1 kg) sõelutakse läbi üksteise peale asetatud sõeltekomplekti. Komplektis on järgmise ava suurusega sõelad: 5,0 -2,5 - 1,25 - 0,63 - 0,315 - 0,14 mm või 4,0 - 2,0 - 1,0 - 0,5 - 0,25 -0,125 mm.. Liiv jaotub jämeduse järgi erinevatele sõeltele. Igalesõelale jäänud liiv (sõeljääk) kaalutakse ja väljendatakse seekogus %-des liiva kogukaalust. Seejärel leitakse igale sõelalekogujäägid. Kogujääk on liiva kogus %-des, mis antud sõelastläbi ei läinud. Kogujääkide järgi leitakse liiva sõelkõver, mispeab jääma standardse välja sisse.
Liiva mahumass on 1500... 1700 kg/m3 ja tühilikkus 30.. .40%.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 7/73
Betooniliiva sõelkõverate väli
Mõnikord kasutatakse betooni valmistamisel ka killustikutootmise jäägina saadavat tehisliiva. Hästi sobib selleksgraniitliiv, halvem on paeliiv.
Killustik on peamine raskebetooni jämetäitematerjal. Killustikuterad on krobelise pinnaga ja tsement nakkub nendega hästi.Eestis kasutatakse kõige sagedamini lubjakivikillustikku, harvemgraniit- või dolomiitkillustikku.
Betooni killustik jaguneb jämeduse järgi fraktsioonidesse: 5...10,10...20, 20...40 ja 40...70 mm või 4...8, 8... 16, 16...32 ja 32...64mm. Tihedama killustiku saamiseks segatakse sageli erinevaidfraktsioone kokku. Killustiku maksimaalne jämedus ei tohi ollasuurem kui 1/3 valatava betoonikihi paksusest ja mitte suuremkui sarrusraudade vahe.
Killustiku teralist koostist kontrollitakse samuti sõelumisega.Sõelte avade läbimõõt on: 70 - 40 - 20 - 10 - 5 mm või 64 - 32 -16 - 8 - 4 mm. Konstrueeritakse samuti sõelkõver, mis peabjääma standardse välja sisse.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 8/73
Betooniliiva sõelkõverate väli
Graniitkillustiku survetugevus peab olema vähemalt 80 ja
paekillustikul 30 N/mm2. Välja-uhutavat tolmu ja savi ei tohigraniitkillustikus olla üle 2% ja paekillustikus üle 3%. Killustikukülmakindluse mark ei tohi olla madalam soovitud betoonikülmakindlusest.
Kruusa terad on killustiku omadest siledamad ja tsementnakkub nendega halvemini. Seetõttu on kruusbetoon veidinõrgem. Ümmargustest teradest veel halvemad on lestjad janõeljad terad, s.o terad, millede max mõõt on min mõõdust üle3 korra suurem. Selliseid teri ei tohi olla üle 15%.
Kruusaterade max jämeduse ja külmakindluse kohta kehtivadsamad nõuded, mis killustiku puhulgi. Kruusa tühilikkus ei tohiolla üle 45%. Väljauhutavat tolmu ja savi ei tohi olla üle 1%.Kruusaterade tugevus peab olema vähemalt 1,2 korda suuremsoovitud betooni tugevusest.
Eestis kasutatakse kruusa betooni valmistamisel vähe, kunameie kruusad ei ole selleks kuigi sobivad, need sisaldavad vähekeskmise jämedusega teri. Kruusa purustamine parandabtunduvalt tema omadusi.
Betooni vesi peab olema puhas (joogivee nõuetele vastav).
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 9/73
Kahjulikeks lisanditeks vees võivad olla sulfaadid, happed,rasvad, õlid, suhkur, väetised jne. Kui betooni valmistamiselkasutatakse harilikku joogivett, siis vee kvaliteeti ei kontrollita.Tundmatu vee kasutamisel tuleb seda aga teha. Merevett võibbetoonis kasutada, kui tema soolade sisaldus ei ole üle 2%.Raudbetoonis merevett kasutada ei tohi (soodustab sarrusekorrosiooni). Ka betooni kastmiseks tuleb kasutada puhast vett.
Vee kvaliteeti võib kontrollida keemilise analüüsi teel võiproovisegudega. Üks segu tehakse uuritava veega ja teine puhtajoogiveega. Muus osas on segud täiesti võrdsed. Mõlemastsegust tehakse proovikuubid ja 28 päeva pärast määrataksenende survetugevus. Vesi loetakse kõlbulikuks, kui uuritavaveega tehtud katsekuubid ei ole üle 10% nõrgemadkontrollkuupidest.
Mõisted
- Betoon (concrete) - materjal, mis saadakse omavahel segatudtsemendist, jäme- ja peentäitematerjalist ja veest ning millelevõib lisada keemilisi ja peenlisandeid, kusjuures betooniomadused kujunevad tsemendi hüdratatsiooni tulemusena.- Betoonisegu (fresh concrete) - valmissegatud betoon, mis onveel sellises olekus, et seda on võimalik valitud meetodiltihendada.- Kivistunud betoon (hardened concrete) - betoon, mis ontahkes olekus ja saavutanud teatud tugevuse.- Platsibetoon (site-mixed concrete) - kasutaja pooltehitusplatsil oma tarbeks valmistatud betoon.- Betoonelement (precast concrete product) - betoontoode, mison vormitud ja kivistunud väljaspool lõppkasutuskohta.- Normaalbetoon (normal-weight concrete) - betoon, mille
kuivtihedus on 2000 kg/m3 kuni 2600 kg/m3.- Kergbetoon (light-weight concrete) – betoon, mille kuivtiheduson 800 kg/m3 kuni 2000 kg/m3 ja mille valmistamisel onkasutatud kas täies ulatuses või osaliselt kergtäitematerjale.- Raskebetoon (heavy-weight concrete) - betoon, mille
kuivtihedus ületab 2600 kg/m3.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 10/73
- Kõrgtugev betoon (high strength concrete) - betoon, millesurvetugevuse klass on normaal- ja raskebetooni puhul kõrgemkui C 50/60 ja kergbetooni puhul kõrgem kui LC 50/55.- Täitematerjal (aggregate) - betoonis kasutamiseks sobivteraline mineraalmaterjal. Täitematerjal võib olla looduslik,tehislik või taaskasutatav, valmistatud varem konstruktsiooniskasutatud materjalist.- Normaaltihedusega täitematerjal (normal-weight aggregate) -täitematerjal, mille osakeste kuivtihedus määratuna EN 1097-6
kohaselt on > 2000 kg/m3 ja < 3000 kg/m³.- Kerge täitematerjal (light-weight aggregate) - mineraalsepäritoluga täitematerjal, mille osakeste kuivtihedus määratunaEN 1097-6 kohaselt on ≤ 2000 kg/m³ või kuivpuistetihedusmääratuna EN 1097-3 kohaselt on ≤ 1200 kg/m³.- Raske täitematerjal (heavy-weight aggregate) - täitematerjal,mille osakeste kuivtihedus määratuna EN 1097-6 kohaselt on ≥3000 kg/m³.- Tsement (hüdrauliline sideaine) (cement (hydraulic binder)) –peenjahvatatud mineraalne materjal, mis veega segatultmoodustab taigna, mis hüdratatsiooni tulemusena tardub jakivistub ning kivistunult säilitab tugevuse ja püsivuse ka vees.- Vesi-tsementtegur (water/cement ratio) - betooniseguefektiivse veesisalduse ja tsemendisisalduse suhe (massidesuhe).- Normtugevus (characteristic strength) - tugevuse väärtus,millest allpool on oodatavalt 5% vaadeldava betoonikogusetugevuse määramise kõigi võimalike tulemuste kogumist.
Betoonis kasutatavad materjalid(esitatavad nõuded)
Lähtematerjalid ei tohi sisaldada kahjulikke aineid koguses, misvõib kahjustada betooni kestvust või põhjustada sarrusekorrosiooni. Lähtematerjalid peavad sobima betoonikasutusotstarbega.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 11/73
Tsement
Tsement tuleb valida tõestatud sobivusega tsementide hulgast,võttes arvesse:- ehitusel rakendavat tehnoloogiat;- betooni kasutusotstarvet;- kivistumistingimusi (nt termotöötlus);- konstruktsiooni mõõtmeid (soojuse eraldumine);- konstruktsioonile mõjuvaid keskkonnatingimusi;- täitematerjali potentsiaalset reaktsioonivõimetlähtematerjalidest pärineva leelisega.
Täitematerjalid
Täitematerjali liik, terastikuline koostis ja kategooriad, ntplastsus, külmakindlus, kulumiskindlus, peenosiste sisaldus,tuleb valida, arvestada:- ehitusel rakendatavat tehnoloogiat;- betooni kasutusotstarvet;- konstruktsioonile mõjuvaid keskkonnatingimusi;- kõiki nõudeid betooni pinnal paiknevale katmatatäitematerjalile ja mehaaniliselt töödeldud pindadetäitematerjalile.
Täitematerjali terasuuruse suurim nimimõõde (Dmax) tuleb
valida arvestades sarruse kaitsekihti ja ristlõike minimaalsetlaiust. Standardi EN 12620 kohast fraktsioneerimatatäitematerjali võib kasutada ainult betoonis, millesurvetugevusklass on <C 12/15.
Lisandid
- Tardumise ja kivinemise kiirendajad või aeglustajad- Plastifikaatorid – vähendavad betoonisegu veevajadust;- Superplastifikaatorid – suurel määral veevajadust vähendavadlisandid;
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 12/73
- Õhku sisseviivad lisandid annavad betoonile suuremakülmakindluse;- Veehoidvust tõstvad lisandid – parandavad betooni püsivustvee ja agressiivse keskkonna suhtes;- Tardumist kiirendavad ja ka aeglustavad lisandid –võimaldavad tööde teostamisel reguleerida tardumisprotsessi.- Kivinemist kiirendavad lisandid võimaldavad suhteliseltmadala temperatuuri juures betooni tugevust kiireminisuurendada;- Tardumist aeglustavad lisandid – kasutatakse betoonitranspordil pikkade vahemaade taha ja kuuma ilmaga.- Veevajadust vähendavaid ja töödeldavust parandavaidplastifikaatoreid ja superplastifikaatoreid külmakindlustparandavaid õhku sisseviivaid lisandeid.- Külmumist takistavad lisandid, mida kasutatakse värskebetooni külmumise vältimise eesmärgil külmade ilmade korral.
Vesitsementtegur
Paljudel juhtudel sõltub betooni vesitsementtegur otseseltbetooni tugevuse nõuetest. Selleks, et kindlustada kõrgevastupidavus agressiivsete ainete sissetungimise vastu, peaksvesitsementtegur olema seda madalam, mida karmimad onbetooni kasutamistingimused (külm, päike, vihm). Tagatud peabolema antud vesitsementteguri puhul värske betoonisegutöödeldavus. Portland-põlevkivitsementbetooni veevajadus on20 l/m³ võrra väiksem kui portlandtsementbetoonil.Betoonisegu töödeldavust hinnatakse vajumiskatsega. Vajummääratakse, mõõtes vormi kõrguse ja vajunud katsekehakõrgeima punkti vahe.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 13/73
Vajumikatse
Tüvikoonus, mille alumine läbimõõt on 200 mm, ülemineläbimõõt 100 mm ning kõrgus 300 mm asetatakse rõhtsalealusplaadile. Vorm täidetakse kolmes võrdse paksusega kihis,kusjuures igat kihti tihendatakse tihendamisvarda 25 löögiga.Pärast viimast kihti vormi pealispind tasandatakse. Seejäreltõstetakse vorm ettevaatlikult 5 kuni 10s jooksul püstloodisüles. (Kogu toiming teostatakse vaheaegadeta 150 s jooksul).Vahetult pärast vormi eemaldamist määratakse vajum, mõõtesvormi kõrguse ja vajunud katsekeha kõrgeima punkti vahe.Vajum registreeritakse 10 mm täpsusega.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 14/73
Betooni survetugevus vastavalt vesitsementteguristmitmesugustel kivinemise kestvustel.
Vastavalt vajumi suurusele jaotatakse betoonisegudvajumisklassidesse:S1 - 10...40mmS2 - 50...90mmS3 - 100...150mmS4 - 160...210mm
Betoonisegu veevajadus sõltub tsemendi liigist, täitematerjali(liiv, kruusliiv, killustik) terastiku koostisest ja peensusest. Seegavõib betooni tugevust suurendada vesitsementtegurivähendamise teel. Praktikas toimub see kas tsemendikogustsuurendades või veehulka vähendades. Vajadusel võib betoonitöödeldavust parandada lisaainetega.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 15/73
Portland-põlevkivitsementbetoonide veevajadused vastavalttäitematerjalidele
Segu valmistamine
Betoonisegu valmistamiseks kallatakse pöörlevasse segistissekillustik ja 3/4 vee kogusest, seejärel liiv ja tsement ninglisatakse vett soovitava plastsuse saamiseni. Segamise aeg peabolema vähemalt 1,5 minutit. Juhul kui kruus, liiv või killustiksisaldab ülemääraselt teradele kleepunud tolmu või savi, saabolukorda leevendada, pikendades saastunud täitematerjaliveega segamise aega enne tsemendi lisamist segusse.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 16/73
Betoonisegu vahekord (tsement : vesi : täitematerjal) tulebvõtta vastavalt betoonisegu ja betooni nõutavatele omadustele- segu konsistentsile ja betooni tugevusele ning püsivusele.
Mittevastutusrikaste konstruktsioonide betoonide koostisosadvõib doseerida mahuliselt. Seejuures tuleb arvestada tsemendimahumassi suurenemist pikemaajalisel seismisel ning liivamahumassi suurt sõltuvust tema peensusest janiiskussisaldusest.
Retsept 100 liitri plastse betoonisegu valmistamiseks, kuitäitematerjal on liiv (kuni 5mm) ja killustik (8-16mm) on toodudtabelis. Kaldjoone ees on toodud materjalide kulunormaaltsemendi CEM I 42,5 N ja kaldjoone tagapõlevkivitsemendi CEM II/B-T 32,5 R kasutamise puhul. Antudretsept on siiski ainult suunava iseloomuga, vastutusrikkamatetööde puhul tuleb pöörduda asjatundja poole.
Segu retsept tugevusklasside lõikes
Betoonitugevusklass
Mahuline koostis liitrites
tsement liiv killustik vesi
B10 17,5/17,5 57,5/65 85/85 20/20
B15 22,2/22,5 52,5/60 85,5/85 20/20
B20 27,5/27,5 47,5/55 80/85 20/20
Betooni tugevusomadused. Tugevusliigid
Betooni tugevus sõltub deformatsiooniliigist (surve, tõmme,nihe) ja tugevuse määramise metoodikast. Erineva metoodikagaja erinevate katsekehadega määratud tugevused võivad oluliselterineda teineteisest ja samuti betooni tugevusest reaalseskonstruktsioonis. Betooni tugevuseks, mis teatud määraliseloomustab ka teisi tugevusliike, on võetud
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 17/73
betoonisurvetugevus 28 päeva vanuses.
Betooni survetugevus
Kuubikuline survetugevus fc, cube (SNiP-s Rb) on põhiliseks
betooni tugevusnäitajaks enamuses Euroopa maades, mismääratakse tavaliselt kuupidega, mille külje pikkus a = 150 mm(Soomes, Rootsis, Venemaal jne), Saksamaal a = 200 mm.Katsel saadud tugevus sõltub küljepikkusest. Võttes alusekskuupidega a = 150 mm määratud tugevuse saame teiste asuuruste korral parandusteguri α ligikaudse suuruse järgnevalt:
a 70 100 150 200 300α 0,85 0,95 1 1,05 1,11
Silindriline survetugevus fc (Rcyl), põhiline betooni
tugevusnäitaja USA-s, Inglismaal, ka Eurokoodis ja EPN 2-s.Määratakse silindritega, mille mõõdud on D = 150 mm ja h =300 mm. Vastab ligikaudu betooni tugevusele surutud
konstruktsioonis.
fc = (1,2 ... 1,25) ∙ fc
Prismaline survetugevus fc (Rb) oli kasutusel SNiP- is, määrati
ruudukujulisele ristlõikega prismadega, millel kõrgus ületasvähemalt neljakordselt ristlõike küljepikkust. Praktiliselt võrdnesilindrilise tugevusega.
Betooni tõmbetugevus fct (SNiP-is Rbt):
Katseliselt määratakse tõmbetugevus:
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 18/73
Tõmbetugevuse määramine
kus:Mu – katsekeha purustav paindemoment
W – ristlõike vastupanumoment
Betooni nihketugevus (lõiketugevus) fsh on katseliselt raskesti
määratav. Erinevatel andmetel:
või fsh = 2fct
Tugevuse muutus ajas ja tugevust mõjutavad tegurid
Betooni tugevuse fc all mõistetakse tavaliselt
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 19/73
normaaltingimustes kivistunud betooni tugevust 28 päevavanuses. t päeva vanuse (t > 3) betooni tugevust võib ligikauduhinnata valemiga:
kus: fc,t , fc,28 – betooni tugevus t päeva ja 28 päeva vanuses.
Betooni tugevuse muutus ajas
Sarruste liigitus ja kasutamise kord
Raudbetooni sarrusena (nimetatakse ka armatuuriks)kasutatakse sarrusevardaid ja tavalist sarrusetraati.Erandjuhtudel kasutatakse nn. jäiksarrust valtsitud profiilidenäol (kandva sarrusena). Pingbetoonis kasutataksepingsarrusena kõrgtugevast terasest sarrusevardaid, traate jatraadikimpe.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 20/73
1. Valmistamise tehnoloogia järgi:- kuumvaltsitud armatuuriteras (vardad, valtstraat);- külmtõmmatud traat.
2. Toote kuju järgi:- varras (kuumvaltsimise või valtstraadi sirgestamise teel saadudsirge toode);- valtstraat (vihtides tarnitav kuumvaltsitud toode, kasutataksetraadi tõmbamiseks);- traat (sobivast valtstraadist külmtöötlusega valmistatudtoode);- keevisvõrk (piki- ja põikvarrastest koostatud toode);- karkass (kahe- või kolmemõõtmeline metalltarind, miskoosneb pikielementidest ja neid ühendavatest diagonaalidest);- viht (kontsentrilisteks ringideks keritud ühes tükisarmatuuriteras).
3. Välispinna iseloomu järgi:- ribi-armatuuriteras (ribivardad ja traadid);- profiil-armatuuriteras (profiilvardad ja –traadid);- sile armatuuriteras (silevardad ja –traadid).
4. Venivus, mida iseloomustavad normtõmbetugevuse janormvoolavuspiiri suhe, suhteline normpikeneminemaksimaalkoormusel ja paindevenivus.
5. Keevitatavus
6. Normvoolavustugevus
7. Nimidiameeter
Spetsifitseeritud armatuurteras ja nendeomadused
Armatuuriterase käitumine on spetsifitseeritud järgmisteomadustega:- voolavustugevus;
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 21/73
- tõmbetugevus;- venivus;- painutatavus;- nakkekarakteristikud;- ristlõike mõõtmed ja tolerantsid;- väsimustugevus;- keevitatavus;- keevisvõrkude ja –karkasside nihke- ja keevitatavustugevus.
Sarruste mehaanilised omadused
Terase mehaanilisi omadusi iseloomustab voolupiir,purunemistugevus, suhteline pikenemine purunemishetkel onpainutusnurk, mille puhul sarrusvarras ei purune. Terasetugevusomadusi, eriti raudbetoonkonstruktsioonide puhulpeamist suurust – voolupiiri võib tunduvalt suurendada terasekülmalt töötlemisega, kaliibrimisega, külmalt tõmbamisega jne.
Sarruse tugevust iseloomustab tema normtugevus, mis võrdubvoolupiiriga. Võimaliku tugevuse vähenemist hinnataksematerjali ohutusteguriga, mis on leitud statistika põhjal.Arvutustes kasutatakse peamiselt arvutustugevusi, mida saamenormtugevuse jagamisel ohutusteguriga.
Sarrusvõrgud ja karkassid
Sarrustööde jõudlus kasvab tänu keevisvõrkude ja karkassidekasutusevõtule. Võrgu ja karkassi sõlmed ühendataksekontaktkeevituse teel, kusjuures tuleb jälgida, etkokkukeevitavate varraste läbimõõtude erinevus ei oleks liigasuur.
Keevisvõrgud valmistatakse tasapinnalistena või rullvõrkudena.Tasapinnalistes võrkudes võib töötav sarrus olla mõlemas võiainult ühes suunas. Rullvõrkudes on töötav sarrus ainult ühessuunas. Jaotusvardad paigutatakse mõlemal juhul sammuga
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 22/73
>200 mm.
Keeviskarkassid koosnevad piki- ja põikvarrastest. Algusesvalmistatakse tasapinnalised karkassid, mis tavaliseltühendatakse ruumilisse karkassi. Pikivardad võivad ollapaigutatud ühte või kahte ritta. Soovitatakse kasutadaühepoolse paigutusega vardaid, kuna sel juhul tagatakse paremnake betooniga. Üksikjuhtudel võib kasutada kahepoolseltpaigutatud varrastega karkasse või karkasse, kus pikivardadkeevitatakse omavahel kokku. Ülekate varrastes otstes ontavaliselt 25 cm.
Sarruse nake betooniga
Et tagada raudbetoonkonstruktsioonides terasvarraste jabetooni omavaheline koostöö, peavad nad olema omavahelseotud nakkejõududega.
Nakketugevus oleneb kolmest asjaolust:- kolloidkeemilisest liimimisest, mis põhjustab nakketugevuseumbes 10%;- hõõrdepingetest sarruse pinnal, mis on põhjustatud betoonimahu kahanemisest (siledatel varrastel umbes 90%);- mehaanilisest nakkest, mis esineb perioodprofiiliga varrastekasutamisel ja mis suurendab tunduvalt üldist nakketugevust.
Nakketugevus oleneb betooni margist, suureneb tsemendihulga suurenemisega, väheneb vesitsementtegurisuurenemisega. Nakkepinge suurus on ligikaudu 2,5 ... 4 MPa. Etära hoida sarruse libisemist betoonis, varustataksesarrusevarraste otsad konksuga või keevitatakse varda otsadekülge ankrud, põikvardad jne.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 23/73
Sarrusvarraste profiilid1 - sarrusterases A-II, A-IIB; 2 - sarrusterases A-III, A-IIIB , A-
IV, AT-IV
Sarruse keevisjätkud
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 24/73
Konksud ja ülespöörded1 - raskebetooni puhul, 2. kergbetooni puhul
Betooni deformatsioonid
Betooni mahukahanemine
Mahukahanemine on betooni omadus õhukeskkonnaskivistumisel oma mahus väheneda. Mahukahanemisearenemine on seotud betooni struktuuri ajaliste muutustega(kapillaarnähtused, tsementkivi väljakuivamine, geelitihenemine ja kristallvõre tugevnemine). Mahukahanemistsoodustavad:- suur tsemendi hulk betoonis;- suur vesitsementtegur;- peene täitematerjali suhteliselt suur osakaal;- kuiv kasutuskeskkond.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 25/73
Mahukahanemist iseloomustab mahukahanemiselõppdeformatsioon εcs∞.
Mahukahanemine toimub eriti intensiivselt kivistumisealgperioodil ja esimese aasta jooksul, mõne aasta pärastmahukahanemise juurdekasv kustub. Tavalise betoonimahukahanemise lõppdeformatsioon on kuivas keskkonnas(relatiivne niiskus 50%) 0,5 ÷ 0,6 mm/m (s.o. 0,05 ÷ 0,06%),niiskes keskkonnas 0,25 ÷ 0,35 mm/m. Raudbetoon-konstruktsioonis võib mahukahanemine olla üle kahe korraväiksem (armatuur tõkestab deformatsiooni arenemist).
Mahukahanemine on konstruktsioonile üldiselt kahjulik,põhjustades (eriti suuremõõtmelistes konstruktsioonides)algpingeid ja -pragusid. Viimaste vältimiseks (piiramiseks) tulebkonstruktsiooni kivistumise algperioodil kaitsta ebaühtlaseväljakuivamise eest. Mahukahanemispragude tekkimistsoodustab ka ebaühtlane temperatuurijaotus konstruktsioonipiires betooni termilisel töötlemisel (valmistamise ajalkuumutatud konstruktsiooni ei või kiiresti maha jahutada).
Mahukahanemine suurendab täiendava hõõrdejõu arvelmõnevõrra betooni ja armatuurterase vahelist naket (ainus positiivne külg).
Mahukahanemist saab vältida spetsiaalsete mahuspaisuvatetsementide kasutamisega. Viimaste abil on võimalik saada kamahuspaisuvaid betoone (kasutatakse veetiheduse tagamiseksja mõningate pingbetoonkonstruktsioonide valmistamiseks).
Betooni roome
Roome on betooni omadus järeldeformeeruda kestva koormusetoimel pikema aja kestel. Roome sõltuvus betooni struktuurist,koostisest ja keskkonnatingimustest on analoogilinemahukahanemisega. Roomedeformatsioonid võivadmitmekordselt ületada betooni elastseid deformatsioone,suurendades nii konstruktsioonide paigutisi ja muutes isegiesialgset sisejõudude jaotust.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 26/73
1 kG/cm2 = 100 kPa
εcs∞ = f (∞, t0) σc / εcm = f (∞, t0) εc,el , kus
εcm – betooni keskmine deformatsioonimoodul;
f(∞, t0) – roometegur, mis sõltub betooni vanusest koormamise
hetkel, keskkonna relatiivsest niiskusest ja konstruktsioonimassiivsusest (ristlõikepinna ja ümbermõõdu suhtest).Roometeguri saab leida Eurokoodeks 2 joonise 3.1 abil.Tavatingimustes ületab roomedeformatsioon elastset deformatsiooni 2 – 4 korda.
Raudbetooni pingestaadiumidPainutatud elemendi pingestaadiumid
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 27/73
Vaatleme painutatud ristkülikulise ristlõikega survearmatuuritalihttala. Suurima paindemomendiga ristlõige läbib koormamisealgusest kuni purunemiseni rea iseloomulikke pingestaadiume.
Pingestaadiumid
Siin ja edaspidi kasutame järgmisi tähiseid:
b – ristkülikulise ristlõike laius;h – ristlõike kõrgus;d – ristlõike kauguskõrgus (kaugus tõmbearmatuuriraskuskeskmest kuni ristlõike surutud servani;z – sisejõudude õlg (Nc ja Ns vahel);
x – survetsooni kõrgus;AS1 – tõmbearmatuuri ristlõikepind.
1. staadium. Väikese koormuse korral tala töötab elastse kahestmaterjalist liitkonstruktsioonina. Pingejaotus betoonis onlineaarne. Koormuse suurenedes kasvavad nii betooni pingedσC kui ka armatuuri pinged σs. Edasine koormuse
(paindemomendi) suurenemine kutsub ristlõikes esile praotekkimise. Prao tekkimisel kasvab hüppeliselt armatuuri pinge,
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 28/73
sest varem betooni tõmbetsooniga vastuvõetud tõmbejõudkandub nüüd üle armatuurile. Ristlõige läheb nüüd üle 2.pingestaadiumi.
2. staadium. Betoon tõmbetsoonis enam kaasa ei tööta. Kuigisurvetsoonis hakkavad arenema plastsed deformatsioonid, võibpingejaotuse lugeda praktiliselt lineaarseks. 2. staadium vastabkonstruktsiooni normaalsele kasutusseisundile. Koormusesuurenemisel kasvavad σC ja σs.
2a. staadium. Armatuuri pinge saavutab voolavuspiiri fy.
Armatuuri sisejõud Ns = fy · As ja survetsooni resultantjõud Nc
enam suureneda ei saa (Ns = Nc ). Koormuse suurenemisel
armatuur voolab, pragu areneb edasi, survetsooni kõrgusväheneb ja betooni pinge seal suureneb. Paindekandevõime M= Ns · Z = Nc · Z suureneb mõnevõrra sisejõudude õla
suurenemise arvel.
3. staadium on purunemisstaadium. Survetsooni pinnavähenemise tõttu on betooni pinge praktiliselt kogusurvetsooni ulatuses saanud võrdseks survetugevusega fc ja
betooni pikideformatsioon piirsurvedeformatsiooniga εcu .
Betooni survetsoon puruneb ja konstruktsioon variseb. Taoliseskeemi järgi purunevat ristlõiget nimetataksenormaalarmeeritud ristlõikeks. Normaalarmeeritud ristlõikepurunemine algab tõmbetsoonis armatuuri voolamisega jalõpeb survetsoonis betooni purunemisega. Purunemiseleeelneb purunemislõikes oleva prao suur avanemine ja tavaliseltka elemendi suur läbipaine. Väga tugeva tõmbearmatuurigaristlõikes võib survetsooni betoon puruneda enne, kuiarmatuuri pinge saavutab voolavuspiiri. Sellist ristlõigetnimetatakse ülearmeeritud ristlõikeks ja purunemist haprakspurunemiseks. Sellisele purunemisele ei eelne märgatavatpragude avanemist. Ülearmeeritud ristlõike kasutamine ei olesoovitav üleliigse armatuuri kulu tõttu. Nõrgalt armeeritudristlõige võib puruneda juba prao tekkimisel (s.o. üleminekul 2.pingestaadiumi), kui armatuur ei suuda vastu võtta betoonitõmbetsoonist temale ülekanduvat tõmbejõudu. Sellistristlõiget nimetatakse alaarmeeritud ristlõikeks ja seda tuleb
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 29/73
arvutamise ja töötamise seisukohalt käsitleda armeerimatabetoonristlõikena.
Tugevusklassid
Projekteerimisel tuleb lähtuda betooni etteantudtugevusklassist. Betooni tugevusklass väljendatakse silindrinormsurvetugevuse fck või kuubi normsurvetugevuse fck,cube
kaudu kooskõlas standardiga. Betooni tugevusklassi tähiseks onC ja sellele järgneb suhe fck / fck,cube.
Standarditega määratud tugevusklassid ja neli vastavadtugevused on toodud tabelis.
Betooni tugevusklassid, normsurvetugevus fck , keskmine
tõmbetugevus fctm ja normtõmbetugevus fctk (MPa)
2010 Tallinn
Pingebetoon
Pingebetoon on raudbetooni eriliik, milles betoonis
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 30/73
valmistamise ajal tekitatud survepinged vähendavadkonstruktsiooni kasutamisel tekkivaid betooni tõmbepingeid võiväldivad neid. Raudbetooni eelpingestamise eesmärk on:- pragude tekkimise vältimine või nende avanemislaiusepiiramine konstruktsiooni kasutusseisundis;- konstruktsiooni jäikuse suurendamine ja sellest tulenevpaigutiste (näit läbipainde) vähendamine;- pragude vältimine liitkonstruktsioonielemente ühendavatesvuukides;- konstruktsiooni väsimusvastupanu suurendaminepaljutsüklilise koormuse korral;- terase kulu vähendamine konstruktsioonis, mida võimaldabsuhteliselt madala tugevusega armatuurterase asendaminekõrgtugeva eelpingestusterasega;- betooni kulu ja konstruktsiooni kaalu vähendaminekõrgtugeva betooni kasutamise ja konstruktsiooni jäikusesuurenemise arvel.
Kandepiirseisundis eelpingestuse efekt kaob, st eelpingestussisuliselt ei suurenda elemendi kandevõimet.
Pingebetoontala
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 31/73
Pingebetooniks nimetatakse sardbetooni, milles ennekasutuskoormuste rakendamist luuakse soovitava suurusegasurvepinged. Tavaliselt tehakse seda kogu või osa sarrusepingutamise teel vajaliku suuruse jõuga – sarruseeelpingestamisega.
Pingebetooni idee kujunes raudbetooni kasutamisel saadudkogemuste loomuliku jätkuna. Tõmbele ja paindele töötavateraudbetoonkonstruktsioonide uurimisel selgub, et betooniväikese tõmbetugevuse tõttu tekivad juba suhteliselt väikestekoormuste juures konstruktsiooni tõmbetsoonis praod, misvähendavad paindeelementide jäikust ja tekitavad edasiselavanemisel sarruse korrosiooni ohu. Esimesed praod tekivadraudbetoonelementide tõmbetsoonis betooni suhtelisepikenemise 0,0001 – 0,0002 juures. Betooni ja sarrusekoostöötamise tingimusest pragude tekkimise momendiniselgub, et tõmbepinged sarruses on selleks ajaks saavutanudvaid 10 – 40 MPa, s.o. ainult ca 10 – 20% tänapäevalkasutatavatele madalamargilistele terastele lubatavaistpingeist. Piirates pragude avanemise suurust mitmesugustevõtetega (perioodilise profiiliga sarrusterase ja keevitatudsarruskarkasside kasutamine jne), võib kasutada teraseidvoolavuspiiriga 350 – 400 MPa. Tugevama terase kasutamiselkujunevad praod liiga laiadeks ja konstruktsioon deformeerubüle lubatava määra.
Raudbetooni üks peamisi puudusi – varajane pragude tekkiminetõmbetsoonis enne sarruse võimsuse ärakasutamist – onpingebetoonis likvideerinud konstruktsiooni tõmbetsoonibetooni eelneva kokkusurumisega. Veelgi olulisem oneelpingestamise soodne mõju elemendi jäikusele.
Valmistamise meetodi järgi jaguneb pingebetoon kahtepõhilisse rühma:I – otsese nakkega pingebetoon;II – kaudse nakkega pingebetoon.
Pingebetooni tegemisel esinevad järgmised põhilisedoperatsioonid:
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 32/73
A. pingevarraste pingestamine;B. betoonimine;C. betooni pingestamine;D. nakke loomine pingevarraste ja betooni vahele.
Pingebetooni valmistamisel I meetodi järgi on operatsioonidejärjekord: A, B + D, C. Pingevardad pingestatakse siin väljaspoolkonstruktsiooni asuvaile tugedele, seejärel betoonitaksepingevarraste ümber projekteeritud ristlõikega betoonelement.Betooni kivistumisel tekib betooni ja pingevarraste vahel nake.Pärast betooni vajaliku tugevuse saavutamist vabastataksepingevardad tugedelt; kuna nad olid pingutatud elastsuspiiris,siis püüavad nad taastada oma esialgset pikkust; nakkejõududemõjul surutakse betoon kokku ja saab eelpinge.
Pingebetooni valmistamisel II meetodi järgi on operatsioonidejärjekord: B, A + C, D. Esmalt betoonitakse siin element, jättestemasse kanalid pingevarraste jaoks. Pärast betooni kivistumistasetatakse kanalitesse pingevardad ja pingestatakse, kasutadesseejuures tugedena betoonelemendi otspindu. Sellega antaksebetoonile eelpinge. Seejärel täidetakse kanalidtsementmördiga, mis loob kaudse nakke pingevarraste jabetooni vahel. Niisugusel teel saavutatud nake pole küllaldanepingevarrastele rakendatud tõmbejõu üleandmiseks betoonileja seepärast on kaudse nakke meetodil valmistatudpingebetoonile iseloomulikud betoonkeha otspinnale toetuvadankurduselemendid, mille tugevus on arvutatud kogupingestusjõu üleandmiseks pingevardalt betoonile.
Joonisel on kujutatud koonuskiilankur kolme pingevardaüheaegseks kinnitamiseks. Seesugune ankur tagab varrasteühtlase kinnitusjõu ka ebatäpsema valmistuse korral.Koonuskiilsüsteem on leidnud kasutamist ka niisugustesankurkonstruktsioonides, kus vardad ankurdataksesüdamikupoldi abil, vardad aga on südamikupoldile kinnitatudvastupidise kaldega koonusega Seesuguseist ankruist onlevinum Polensky ja Zöllneri konstruktsioon.
Koonuskiilankrud
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 33/73
Koonuskiilankruis võrdsustuvad pingutusjõud üksikutestraatides tänu sellele, et hõõrdejõud iga kiilupesa vahel sõltubankruelementi kinnitatud kogu kimbu pingestusest. Kui mõnestraadis on pingestusjõud suuremad, siis libisevad need kimbupinguletõmbamisel hüppeliselt, kusjuures pingedtasakaalustuvad. Koonuskiilankru pingestamisel tekkivatesisejõudude matemaatiline analüüs näitab, et kinnitustegurihüppeline muutus väheneb seda enam, mida suurem onpingevarraste ja kiilupesa vaheline hõõrdetegur ja mida väiksemon pingevarraste ja kiilu vaheline hõõrdetegur. Seepärastkujundataksegi koonuskiilankruid tavaliselt sileda kiiluga jarihveldatud kiilupesaga.
Koonuskiilankrud
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 34/73
*H.Matve P.Veigel Raudbetooni tootmine. Tallinn 1964
Lamekiilankrutes mõjuvad kiilu poolt loodud kinnitusjõud ühestasapinnas. Lamekiilankrud võib omakorda jagada järgmistekstüüpideks:a) ebasümmeetriline ühekaldelise kiiluga;b) sümmeetriline kahekaldelise kiiluga kahe varda vahel;c) sümmeetriline kahe kiiluga, mis haaravad üht varrast.
Lamekiilankrute skeemid
Lamekiilankrud
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 35/73
Nii moodustatakse kanalid näiteks ka Dywidagi pingestusviisikasutamisel. Torude jätkukohad kaetakse kummimuhvidega,mis takistab betooni sattumist kanalisse. Mõned kanalitemoodustamiseks kasutatavad torud on kujutatud joonisel.Avatava lukuga torusid on sobiv kasutada eriti rasketesarruselementide puhul, sest vardaid võib asetada kanalisseülalt. Hiljem lukk suletakse. Torude põikribid suurendavadnende jäikust ning parandavad naket betooni ja injekteeritudmördiga.
Torud kanalite moodustamiseks
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 36/73
Kasutatakse ka suure tõmbetugevusega 4,5 mm vedrutraadisttihedalt keere keerme vastu keeratud kanalimoodustajaid. Kõikniisugused kanalimoodustajad võimaldavad pingevardaidpaigaldada ka lameda kõverusega (raadiusega 10 m). Sellistekanalimoodustajate kasutamisel ei looda kanalis vahepealseidavausi ja kanal injekteeritakse ankurdusosadesse jäetudavauste kaudu pingevarda ühest otsast. Dywidagi süsteemipuhul on jäetud avaus tugiseibi (vt joonis).
Dywidagi ankur
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 37/73
1 - tugiplaat, 2 - tihendirõngas, 3 - tugiseib avaga mördiinjekteerimiseks
4 - kuppel, 5 - muhv, 6 - kummist muhv torude jätkukohal
Sarruse järgi võib pingebetooni jagada järgmistesserühmadesse:1. Pingevarrastega konstruktsioonid. Kasutamist leiavadvähelegeeritud terased, peamiselt külmtöödeldud (kaliibritud)kujul.2. Pingetraadiga konstruktsioonid. Kasutusel on külmtõmmatudkõrgtugevad süsinikterastraadid kas ümmarguse või perioodiliseprofiiliga, normatiivse tõmbetugevusega kuni ~2000 MPa.
Kasutamisviisi järgi võivad pingetraadid omakorda olla:a) üksiktraadid, mis pingestatakse harva ükshaaval, tavaliseltaga kahekaupa või suuremate pakettidena);b) traadikimbud, mis on kinnitatud spetsiaalsesse haarajasse;viimane on sageli ühtlasi pingevarda ankurduselemendikskonstruktsioonis; traatide arv kimbus on 10 – 60 ja võimsaiskimpudes enamgi;c) terastrossid ja –köied.
Kuna võimsad mitmerealised traadikimbud leiavad
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 38/73
monteeritavate konstruktsioonide valmistamisel kasutamistvõrdlemisi harva, pole nende valmistamisel käesolevaskonspektis lähemalt peatutud.
Pingetraatide kimbud
a - üherealine, b - kaherealine, c - liitkimp;1 - traat, 2 - pehmest traadist mähis, 3 - kõrgtugevast
terastraadist spiraal, 4 - kest
Terastrossid on koostatud suurest arvust, isegi kuni 190 traadisttõmbejõuga kuni 400 t. Niisuguseid trosse kasutatakse võimsatepingebetoonkonstruktsioonide, näiteks sildade sarrustamisekspingestamisega pärast betooni kivistumist. Trosside purustavtõmbejõud on mõnevõrra (kuni 10%) väiksem üksiktraatidepurustavate tõmbejõudude summast. Trosside elastsusmoodul
on madal, 1,3 ... 1,7 · 105 MPa, mida tulebpingestusmehhanismide valikul arvestada.
Raudbetoonpeakandjad sillaehituses
Eestis kõige levinumad sillatüübid on talasillad. Seda silla tüüpikasutatakse kõige rohkem, sest sellel silla tüübil on kõigelihtsam konstruktsioon ja selge staatiline skeem ning see tüüp
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 39/73
sobib kõige rohkem raudbetoon sildadele. Raudbetoon talasillad jagunevad:- staatilise skeemi järgi (lihttala, jätkuvtala ja konsooltala);- sõidutee erinevate asetuste järgi (sõidutee on üleval, sõiduteeon all);- peakandjate tüübi järgi (plaatsillad, ribiplaatsillad, karpsillad);- armeeringu järgi (eelpingestatud, pingestamata armatuuriga);- tööde teostus viisid (monoliit, monteeritav raudbetoon).
Talasildade tüüpe on palju ning see võimaldab neid vägalaialdaselt kasutada erinevates tingimustes. Peakandjate pikkusvõib olla 2,0 m kuni 170 m.
Kõige levinum talasildades on lihttaladest monteeritud talasild.
Ehitusmaterjalide kulu ja otstarbekuse näitajate järgi, kuipeakandjate pikkus on näiteks 9 – 10 m, siis kõige ökonoomsemon kasutada plaatpeakandjaid. Kui sille on vahemikus 9 – 18 m,siis on otstarbekam kasutada ribiplaatkonstruktsiooni.
Talasildade korral kantakse koormused sõidutee plaadilt ülepeakandjale (peatalale). Sõidutee plaat võib toetuda otsepeakandjatele (peataladele) või läbi talastiku süsteemi(peatalad on ühendatud põiktaladega, millele omakordatoetuvad pikitalad).
Talade erijuht on plaat, mille laius on palju suurem kõrgusest(paksusest). Plaate ei saa kasutada väga suurtel avadel jakoormustel. Selline konstruktsioon ei ole võimeline vastu võtmasuuri paindepingeid.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 40/73
ZIP taladega sildeehitus, ZIP tala koos monoliitbetoonistplaadiga, ääretala koos monoliitbetoonist plaadiga.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 41/73
Plaatsilla ristlõige
Talapeakandjatega raudbetoonsilla ristlõige
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 42/73
Põiktaladega ribiplaat raudbetoon sild
Monoliitbetoon ribiplaat ning kahe T-peakandjaga sillaristlõige
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 43/73
Karpristlõikega raudbetoonsilla ristlõige
Armatuuri (sarruste) funktsionaalneliigitus.Varraste vahekaugused. Betooni kaitsekiht
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 44/73
Raudbetoontala: 1 - pikirarrus, 2 - rang, 3 - ülespöörded, 4 -survetsoon, 5 - pragunenud tõmbetsoon
Armatuuri võiks liigitada järgmiselt:
1. Otstarbe järgi: - töötav (arvutuslik) armatuur: vajalik elemendis toimivatesisejõudude vastuvõtmiseks, määratakse arvutusega;- mittetöötav (konstruktiivne) armatuur: vajalik töötavaarmatuuri fikseerimiseks (karkassi moodustamiseks), kohalikukstugevdamiseks, pragude arenemise piiramiseks või vältimiseksjne.
2.Suuna järgi: - pikiarmatuur: pos. 1, 5; - põikiarmatuur: pos. 2 (rangid);- kaldarmatuur: pos. 3 (kaldosa).
3. Armatuuri töötamise järgi: - tõmbearmatuur: armatuur painde või normaaljõu põhjustatudtõmbe vastuvõtmiseks, pos. 1;- survearmatuur: armatuur painde või normaaljõu põhjustatudsurve vastuvõtmiseks, pos 5;
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 45/73
- põikarmatuur: armatuur põikjõu vastuvõtmiseks, pos. 2 ja 3(ülespööre).
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 46/73
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 47/73
Raudbetoontalade sarrustamine
Raudbetoonplaatide sarrustamine
Varraste vahekaugused
Varraste vahekaugus peab võimaldama rahuldavat betoonipaigaldamist ning tihendamist ja kindlustama küllaldase nakkebetooni ja terase vahel. Varraste puhasvahe ei tohiks ollaväiksem kui suurim varda läbimõõt või 20 mm. (vt. Joonis).
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 48/73
c - kaitsekiht, φ - tõmbesarruse läbimõõt, φ1 - rangi läbimõõt
Betoonkaitsekiht
Betoonkaitsekiht on kaugus armatuuri pinnast kuni betoonilähima pinnani.
Joonisel peab olema antud kaitsekihi projektnimiväärtus –nimikaitsekiht. Nimikaitsekiht on minimaalse kaitsekihi cmin ja
kaitsekihi lubatava hälbe Δcdev summana:
Cnom = cmin + Δcdev
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 49/73
Nimikaitsekihi määramiseks tuleb nõutavat minimaalsetkaitsekihti suurendada lubatud negatiivse hälbeabsoluutväärtuse võrra. Soovitatav Δcdev väärtus on 10 mm
(minimaalselt 5 mm).
Minimaalne kaitsekiht peab tagama:- nakkejõudude ülekandmise;- terase küllaldase korrosioonikaitse;- piisava tulekindluse.
Nakkejõudude ohutuks ülekandmiseks ja betooni vajalikutihendamise tagamiseks peaks minimaalne kaitsekiht olemavähemalt võrdne kaetava varda läbimõõduga ja vähemalt 10mm.
Armatuuri korrosioonikaitse sõltub armatuuri ümbritsevapüsiva leeliskeskkonna olemasolust, mis saadakse kvaliteetse betoonikihi küllaldase paksusega.Kaitsekihi vajalik paksus sõltub keskkonnatingimustest (niiskus,läbikülmumise võimalus, agressiivne keskkond, s.h. kokkupuudemereveega) ja konstruktsiooni valmistamise kvaliteedist.
Selleks, et rahuldada nii nakke- kui ka keskkonnatingimusi tulebprojekteerimisel kasutada alltoodutest suurimat cmin väärtust.
cmin = max {cmin, b ; cmin, dur ; 10mm} , kus
cmin, b – nakketingimusest tulenev minimaalne kaitsekiht;
cmin, dur – armatuurterase kestvusest tulenev minimaalne
kaitsekiht, kuid väiksem kui 50 mm.
Armatuurterase kestvusest tulenev minimaalne kaitsekihtcmin,dur sõltub ehitise konstruktsiooniklassist (arvestuslik
kasutusiga) ja keskkonnaklassist (konstruktsioonile mõjuvkeskkond). Kui ehitise kohta pole erinõudeid, on soovitatavkonstruktsiooniklass S4 – arvestuslik kasutusiga 50 aastat.
Tõmbesarrusega raudbetoon ristkülikristlõigetearvutamine
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 50/73
1. Tõmbetsoonis ei tööta betoon pragude tõttu kaasa.
2. Tõmbejõu võtab vastu ainult tõmbesarrusPinge on saavutanud sarruste arvutusliku voolupiiri fyd .
Ns = As · fyd , kus
As - sarruste kogupindala
Ns - tõmbejõud
3. Survetsoonis survepinged on saavutanud betooni arvutuslikusurvetugevuse fcd
Nc = x · b · fcd , kus
x - survebetooni kõrgus (või arvutuskõrgus y = 0,8x)b - ristlõike laius, Ac = x · b .
Tasakaalu tingimused∑ MA = 0
∑ MB = 0
∑ N = 0
Survetsooni kõrgus x leitakse pikijõudude tasakaalutingimusest ∑ N = 0
Ristlõike paindekandevõime leiame tasakaalutingimusest∑ MA = fcd · As · Z
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 51/73
Tõmbesarrusega ristkülikristlõike arvutusskeem
X - survetsooni kõrgusc1 - armatuuri (sarruste) raskuskeskme kaugus ristlõike
tõmmatud servasth - ristlõike kõrgusNc - survetsooni resultantjõud
A - resultantjõu Nc rakendustelg
B - resultantjõu Ns rakendustelg
d1 - ristlõike kasuskõrgus (kaugus, tõmbearmatuuri
raskuskeskmest kuni ristlõike surutud servani)Z - sisejõudude õlg
Lähteandmed:
MEd - arvutuslik paindemoment (teadaolev suurus)
fcd - betooni arvutuslik survetugevus (valime betooni margi)
fyd - sarruse arvutuslik voolavuspiir (valime sarrusterase klassi)
Tundmatud:
1. Kontrollida tuleb tugevustingimust MEd ≤ MRd , kus MRd on
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 52/73
ristlõike paindekandevõime.2. x - survetsooni kõrgus3. Üldjuhul on tundmatuks ka sarrusvarraste pinged
Raudbetoonkonstruktsioonide arvutamisel üheks põhilisemakslähtekohaks on eeldus:
Betooni piirsurvedeformatsioon ristlõike enimsurutud servas eiületa εcu = -0,0035
Läbi selle tingimuse määratakse nn "ülearmeerimise" piirilevastav survetsooni suhteline kõrgus [ξ - "ksii"]
kus: εyd - tõmbearmatuuri suhteline deformatsioon
Survetsooni suhteline kõrgus avaldub omakorda:
ξ ≤ ξc , seda nimetatakse normaalarmeerimistunnuseks
Eelneva tingimuse võib asendada ω = y / d1 = 0,8x / d1 = 0,8ξ ≤ ωc
ω - survetsooni suhteline arvutuskõrgusωc - ülearmeerimispiirile vastav survetsooni suhteline
arvutuskõrgus
Arvutustes kasutatakse suhtelise momendi mõistet - μ
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 53/73
võiμ = ω(1 - 0,5ω)
μc - ülearmeerimispiirile vastav suhteline moment
Normaalarmeerimistingimuseks on μ ≤ μc
Tegurid ξc ; ωc ; μc on sõltuvalt valitud sarruseteraseklassist
esitatud ehituskäsiraamatutes.
Arvutustes kasutatakse veel suhtelise sisejõudude õla mõistet[ζ - "dzeeta"]:
Momentide tasakaaluvõrrand kandepiirseisundis avaldub:
kus:d1 - armatuuri efektiivkõrgus (kaugus tõmbearmatuuri
raskuskeskmest kuni ristlõike surutud servani)b - tala laius (efektiivlaius)
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 54/73
Taladel ja plaatidel arvutatakse tõmbearmatuuriarmeerimistegur
Ristlõike dimensioneerimisel valitakse ette b ja ω või ρsoovituslikes piiridestaladele ω = 0,2 ... 0,4 või ρ = 0,005 ... 0,015plaatidele ω = 0,1 ... 0,25 või ρ = 0,004 ... 0,01
Tingimus ω ≤ ωc peab olema täidetud kui valitakse
terasarmatuuri klass.
Ristlõike kõrgus: h = d1 + c1 , kus
c1 - armatuuri raskuskeskme kaugus tõmmatud servast.
Tala kõrgus h ja laiuse suhe talasildadel on piirides h / b = 2,5 ...5
Armatuuri pindala:
või
Ristlõike tugevuskontroll
Antud: MEd , fcd , fyd , b, h, AS1.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 55/73
Leida: ristlõike paindekandevõime MRd .
(a) Kandevõime määramine abiparameetrite ω ka μ abil.
Leiame ω:
Arvutame μ:
μ = ω(1 - 0,5ω) ;
kontrollime tingimust μ < μc või ω < ωc .
Leiame paindekandevõime (võttes seal MEd ≤ MRd):
(b) Kandevõime määramine tasakaaluvõrrandite abil.
Pikijõudude tasakaaluvõrrandist leiame
survetsooni arvutuskõrguse:
Kontrollime tingimust .
Momentide tasakaalutingimusest kandepiirseisundis saame:
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 56/73
Toepiirkonna põikjõukandevõime.
Põikjõu põhjustatud purunemisele eelneb alati kaldpragudetekkimine piirkonnas, kus esinevad suurimad põikjõud.
1. Vaatleme põikarmatuurita (rangide ja ülespööreteta) tala.
Täidetud peab olema tingimus:
VEd ≤ VRdc
kus:VEd - arvutuslik põikjõud
VRdc - arvutuslik põikjõu kandevõime
ν - põikjõust pragunenud betooni vähendustegur
(Eurocode 2)
fck väärtused on antud käsiraamatutes
b - ristlõike minimaalne laius tõmbetsoonis
Raudbetoontalas pragude esinemise skeem
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 57/73
Kaldapragude avanemise skeem. 1. Toe pöördumisel. 2. Toevertikaalsel nihkumisel
2. Arvutusliku põikarmatuuriga tala (rangide kandevõimelevastav piirpõikjõud VRd, s)
Vaatleme lõiget, mis on tehtud nurga θ all elemendi pikitelje
suhtes (vt joonis)
Põikjõu vastuvõtmine kaldlõikes
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 58/73
Valemites võib võtta z = 0,9d1 ja
Asw - ühes tasandis paikneva põikarmatuuri (rangide)
koguristlõikepindala (joonisel 5x2 tk);s - rangide samm;fywd - põikarmatuuri arvutuslik voolavustugevus;
v1 - põikjõust pragunenud betooni tugevuse vähendustegur.
Põikarmatuuri suurim arvesseminev ristlõikepind Asw, maxantakse tingimusel cotθ = 1 jaoks avaldisega
kus:
αcw - surutud vöö pingeolukord arvesse võttev tegur
või:
αcw = 1,0 , kui puudub normaaljõud
ν1 = 0,6 , kui fck ≤ 60 MPa
Tavaliselt cotθ on piirides 1 ≤ cotθ ≤ 2,5 (45° - 22°)
Avaldus (cotθ + tanθ) on piirides 2 ... 2,9
Raudbetoonribiplaatristlõikega taladekasutuspiirseisund. Läbipaine lihtsustatudarvutus.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 59/73
Raudbetoontalade armatuurisisaldus piki sillet ei olekonstantne. Survetsooni sügavus on muutuv, samuti tulebarvestada betooni roomet, mahukahanemist ja võimalikepragude tekkimist.Lihtsustatud arvutusmeetodil vaadeldakse pragunematasurvearmatuurita ristlõiget.
Tingimus on:
fk ≤ fk, adm , kus
fk - arvestatud läbipaine,
fk, adm - lubatav läbipaine
Harilikult fk, adm ≤ 1/400 L , kus
L - sillapeakandja silde pikkus
Praota ristlõike deformatsiooni- ja pingejaotus
Tugevusõpetusest on teada jäikusparameeter - EI , kus E - elastsusmoodul;I - ristlõike inertsmoment.
Raudbetoonkonstruktsioonide puhul kasutatakseefektiivelastsusmoodulit:
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 60/73
kus:Ecm - betooni elastsusmoodul
- roometegur (leitakse tabelist, lihtsustatult võib
võtta 1)αs - terase ja betooni elastsusmooduli suhe
, kus:
Es - terase elastsusmoodul
Redutseeritud ristlõike pindala Ared (vaatleme
survearmatuurita ristlõiget AS2 = 0):
Ared = Ac + αs · AS1 , kus
Ac - betooni ristlõikepindala b · h = Ac (ribiplaadi puhul b ≡
bw).
AS1 - tõmbearmatuuri pindala
Vaadeldava redutseeritud ristlõike raskuskeskme kaugustõmmatud servast:
kus:Soc - betooniristlõike pinna staatiline moment ristlõike
tõmmatud serva suhtes
Ristkülikukujulisel ristlõikel:
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 61/73
Redutseeritud inertsmoment Ired
kus:x = h - yo, red
Lihttala arvutatav läbipaine:
kus:q - silla peakandjale mõjuv kogu jaotatud koormus(püsikoormus + hajuskoormus);P - silla peakandjale mõjuv kogu redutseeritud rataskoormus;Leff - sillatala pikkus tugiosa telgede vahel.
Talasilla ribiplaatristlõige.
Raudbetoon ribiplaatristlõikega talasillad on efektiivnekonstruktsiooni tüüp sildeavadel 10 - 30 m. Ribiplaatristlõikegaelementideks on eraldiseisvad T- või I-ristlõikega talad.Rakendatakse järgmisi soovitusi:
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 62/73
1. h / L = 1/7 ... 1/16 , kush - tala kõrgus;L - silde pikkus tugiosade telgede vahel.
2. peakandurite teljevahe valitakse harilikult l1 = 2 ... 3 m.
3. Kõnnitee konsool olgu lühem kui 2,5 m , kuid mitte pikem kui0,7 peakanduri teljevahet.
4. Monoliitse tala sein ei tohi olla õhem kui 12 cm,monteeritava tala sein 8 cm.
5. Plaadi paksus või hf ≥ 0,1h .
6. Armatuuri kaitsekiht olgu väiksem kui 5 cm (rangidest).
Ribiplaatristlõike tala alumise vöö laius bw valitakse
kus:c - kaitsekiht;n - sarruste arv ühes reas:φ - sarruse läbimõõt.
Rangid ja viltused armatuurrauad.
1. Rangide läbimõõt võetakse vähemalt 25% peaarmatuuriläbimõõdust, kuid mitte alla 6 mm, toepiirkondades 8 mm.
2. Rangid peavad koos põhiarmatuuriga moodustama ühtseruumilise karkassi (suletud rangide nõue).
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 63/73
3. Iga rang tohib haarata tõmbetsooni ühes reas mitte üle 5sarruse ja survetsoonis ühes reas üle 3 sarruse.
4. Rangide samm S ≤ 50 cm; tugedelähedastes sildeveeranditesvõetakse S ≤ 30 cm.
5. Viltuste raudade kalle tala telje suhtes valitakse piirides 30° -60°.
6. Ülespöördeid võib lõpetada ainult survetsoonis,kinnituspikkus 20...φ (sarruse läbimõõt)
7. Toeni on soovitus viia 1/3 kõigist sarrustest või vähemalt 2rauda.
Kuna ribist kaugemalolevates plaadi osades võib betoonisurvepinge kandepiirseisundis jääda väiksemakssurvetugevusest, siis piiratakse arvesse võetavat plaadi laiust nnarvutuslaiusega beff (vt joonis).
Lihtsustatult võib beff võtta:
beff < bw + 1/10(0,7L) või
beff < l1
Valitakse väiksem suurus.
Ribiplaatristlõike tugevuskontroll
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 64/73
Leitakse nulljoone asukoht.
1. MEd ≤ fcd · beff · hf (d1 - 0,5hf )
Kui tingimus täidetud, asub nulljoon plaadis ningtõmbearmatuur leitakse vastavalt ristkülikulisele ristlõikele, kus b = beff
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 65/73
μc - leitakse tabelist vastavalt teraseklassile
ζ = 1 - 0,5ω = 1 - 0,4ξ
2. Kui tingimus 1 ei ole täidetud, asub nulljoon ribis:
μ järgi leitakse ω ja tõmbearmatuur
survetsooni arvutuskõrgus y
Sõidutee plaadi arvutuse alused
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 66/73
Sillaplaadi konstrueerimisel tuleb lahendada raudbetoonsillaplaadi armeerimine. Sillaplaadile on väliskoormusekspüsikoormused (omakaal), hajukoormus ning rataskoormus(näiteks 1. koormusmudel).
Sillaplaadi peale on rajatud sõiduteekatend, mis aitab hajutadarataskoormuse intensiivsust.
Sillaplaati võib vaadelda kui lihttalade süsteemi või kui jäigaltpeakandjatele toetuvat jätkuvtala. Tala arvutuslaiuseksvõetakse 1m. Oma näites vaatleme talaplaati (ühes suunastöötav plaat).
Raudbetoonist sillaplaadi konstrueerimisel tuleb juhindudajärgmistest reeglitest:
1) plaadi paksus sõidutee all olgu vähemalt 10 cm;
2) armatuuri kaitsekiht alla 30 cm paksustes plaatides olguvähemalt 2 cm;
3) töötava armatuuri läbimõõt valitakse vähemalt 10 mm, kuidmitte rohkem kui 14 mm; tema hulk ava keskel ja toe kohalmääratakse arvutuse teel, kuid varraste vahekaugus olgu alla 20cm (kuid ka mitte alla 7 cm);
4) ava keskel plaadi üldpinnas ja toe kohal plaadi allpinnaspeab olema vähemalt 3 sarrusrauda plaadi 1 m kohta;
5) jaotusarmatuuri (rangid) läbimõõt ≥ 6 mm vahemikuga S ≤ 25cm asetatakse põhiarmatuuri ja plaadi telje vahele.
Raudbetoon sõiduteeplaadi dimensioneerimisel vaatleme kahteolukorda:
1) sisejõudude leidmine, kui rataskoormus peakandjate vahel(tõmbepinged alumises vöös);
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 67/73
2) konsoolse osa sisejõudude arvutamine (tõmbepingedülemises vöös).
Vajalik on leida kõige suuremad paindemomendid ningpõikjõud. Sillaplaati harilikult ei kontrollita deformatsioonideleja pragude laiusele.
Vastavalt 1.koormusmudelile mõjub rataskoormus pinnale 400x 400 mm, hk - katendi paksus;
hf - sõiduteeplaadi paksus;
b - peakandjate vaheline puhasava (vööde vahel või peakandjaseinte vahel);bw - ribi, peakandja vöö, peakandja seina paksus;
Q1 - rataskoormus.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 68/73
Rataskoormuse intensiivsus sõiduteeplaadile Qred
(paindemomendi arvutamisel)
kus:
c = 400mm + 2hk + 2 ∙ 0,5hf (risti sõidusuunale);
(piki sõidusuunale)
või
või a ≤ 1,2m (ratastevaheline kaugus);
larv = b + hf
Valida väiksem suurus
Rataskoormuse intensiivsus põikjõu arvutmisel:
Arvutusliku ava paindemomendi ja põikjõu leidmiseks on larv.
Paindemomendi või põikjõu võib leida lihttala arvutusskeemialusel (jätkuvtala skeemi puhul võib paindemomendiarvutamisel toe kohal kasutada parandustegurit 0,7 ja ava kohal0,5).
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 69/73
Sõiduteeplaadi konsoolne osa
b - konsooli puhas pikkus.
Konsoolile mõjuvad püsikoormused ja hajukoormused.Maksimaalsed paindepinged ja põikjõud tekivad peakandurilõikes (toe peal).
Arvutuslik konsooli pikkus:
larv = b + 0,5hf
Paindemomendi ja põikjõud võib arvutada valemite võimõjujoontega.
Tõmbearmatuuri arvutuseks saab kasutada survearmatuuritaristkülikulise ristlõikega raudbetoontala arvutusjuhiseid.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 70/73
Betoneerimisvuuk (jätkuvuuk)
Konstruktsioone betoneeritakse tavaliselt vaheaegadega, mison tingitud töö vahetuseliselt iseloomust, tehnoloogilistest jaorganisatsioonilisest põhjustest. Kohta, kuhu pärast vaheaegahakatakse paigaldama värsket betoonsegu vahelduvalt vastuvarempaigaldatud ja juba kivinenud betoon, nimetataksetöövuugiks.
Suured alad, näiteks silla sõiduteeplaat, tuleb betoonikahanemise tõttu jaotada väiksemateks osadeks, mille suurusoleneb näiteks kasutada olevatest seadmetest. Tavaliseltjaotatakse betoonitav ala ribadeks, mille laius valitaksekasutatava vibrolati järgi. Riba laius jääb vahemikku 3 m – 10 m,enam kasutatakse 6m laiust. Põikvuukide vahedeks võetaksetavaliselt 1,5 – 2-kordne riba laius. Kõrvuti paiknevate ribadepõikvuugid ei tohi jääda samale joonele. Vuukide paiknemine javuugi tarinduse otsustab tavaliselt töödejuhataja.
Vajalike töö-ja temperaturivuukide asukoht tuleb töödeteostajal nende asukohad konstruktsioonide projekteerija jaarhitektiga kooskõlastada enne konkreetse töö sooritamist, kuineed pole esitatud tööjoonistel. Töövuuki paigaldatakseprojekteerija poolt ette nähtud lisasarrused.
Eemaldatavate töövuugimoodustajate puhul võibbetoneerimist jätkata alles siis, kui töövuugi pind talub raketiseeemaldamist purunemata. Sisse betoonitavate vuugimoodustajate puhul nõue ei kehti.
Betoneerimist loetakse pidevaks, kui valuvaheaeg ei ületa 1,5tundi. Kui planeeritud valude vaheaeg on pikem, tuleb kasutadabetooni kivistumist aeglustavaid lisandeid või tehakonstruktsiooni töövuuk.
Betoneerimisprojektis tuleb näidata tarindi kujust tulenevatetöövuukide asukohad koos võimalikult vajaliku täiendavasarruse ja muude vuugielementidega. Valualad tuleks ette nähaselliselt, et töövuugid tehakse vaid ehitusjoonistel märgitud
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 71/73
kohtades.
Paindele töötavates konstruktsioonides jäetakse töövuugidkohtadesse, kus põikjõud on suhteliselt väike. Sammastesjäetakse vuugid vundamendi ülemise pinna, pikitalade, taladevõi kraanatalakonsoolide alumise pinna tasemele, raamidesraamposti ja riivi vahel. Plaadiga monoliitselt seotud kõrgetestalades jäetakse vuuk plaadile alumisest pinnast 20....30 mmmadalamale.
Betoonimist võib jätkata siis, kui betoon on saavutanud
töövuugi juures tugevuse vähemalt 1,5 MN/m2 (15 kgf/cm2). Seetingimus määrab kindlaks vaheaegade kestvuse (18...24 htemperatuuri juures +15°C), samuti vuukide asetuse vastavaltbetooni valitud paigaldamistempole.
Töövuugi pind peab olema risti elemendi teljega, seintes japlaatides risti nende pinnaga. Selle saavutamiseks tulebpaigaldada vahelaud, milles on sisselõiked sarrusevarraste jaoksja kinnitada need tugevasti raketisekilpide külge. Ennetöövuugist edasi betoonimist kõrvaldatakse vahelauad japuhastatakse varempaigaldatud betooni pind. Suvel tehakseseda 8...24 h pärast betooni paigaldamist veejoa, suruõhu võipneumokaabitsatega, talvel aga mehhaaniliste traatharjadegavõi freesidega pärast seda, kui betoon on saavutanud tugevuse
5MN/m2 (50 kgf/cm2). Puhastamisega eemaldatakse vuugipinnale tekkinud tsemendikelme. Seejärel kaetakse töövuuktsementmördiga kihiga (koostis 1:3), millele hakataksepaigaldama uut betoonisegu.
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 72/73
Kasutatud kirjandus
1. Jaan Rohusaar, Rein Mägi, Tiit Masso, Ivar Talvik, ValdoJaaniso, Vello Otsmaa, Väino Voltri, Kalju Loorits, TõnuPeipmann, Otto Pukk, Vassil Hartšuk (2010) Ehituskonstruktorikäsiraamat
2. EVS 1992-1-1/NS:2007 Raudbetoonkonstruktsioonid. Osa 1-1:Üldeeskirjad ja hoonekonstruktsioonide projekteerimiseeskirjad
3. EVS 1992-2:2005+NA:2008 Betoon sillad. Arvutus jadetaliseerimisereeeglid)(EN 1008 lisa A)
4. Eesti Betooniühing (2007) Betoon ja raudbetoon :spetsifitseerimine, tehnoloogia, kvaliteet, vastavushindamine
5. Eesti Betooniühing Mis on betoon?http://www.betoon.org/sisu/algajale/1-misonbetoon/11-misonbetoon/
28.03.13 Raudbetoon sillaehituses
tktk.cybemon.com/tr2-2/betoon/betoon.php 73/73
6. Eesti Betooniühing Määratlusedhttp://www.betoon.org/sisu/pohjal/1-faktiline/14-maaratlused/
7. Tallinna Tehnikaülikool Raudbetoonkonstruktsioonidkeskkonnatehnika üliõpilastele
8. Kunda Nordic Betoonsegu valmistaminehttp://www.heidelbergcement.com/ee/et/kunda/tehniline_info/vaiketarbijale/Betoonisegu_valmistamine.htm
9. Kunda Nordic Betooni tähtsamad omadusedhttp://www.heidelbergcement.com/ee/et/kunda/tehniline_info/vaiketarbijale/Betoonid.htm