Cum se armează betonul cu fier beton?

Discuția despre armarea betonului poate fi una destul de complexă. Totuși voi încerca să explic lucrurile importante care vă va face măcar să întelegeți când betonul nu este bine armat. Pe site am scris o gramadă de articole care explică cum armarea este diferită pentru fiecare tip de element structural. Am să explic niște concepte importante de armare a betonului. Când înțelegi corect aceste principii, atunci o să reușești să abordezi orice tip de armare cu bare de oțel al unul element structural din beton.

Vreau să mai menționez că armarea cu toroane sau fibre nu funcționează exact în același fel. Vom avea articole diferite despre acele tipuri de armare. Ajută dacă citiți și articolul despre cele 4 limite care au loc la întinderea armăturii din oțel, pentru că sunt un pic conectate între ele. Betonul și oțelul din interior conlucrează și o bună înțelegere a întinderii barelor de oțel ajută să vizualizați ce se întâmplă când elementul de beton armat are defecte.

Cum funcționează betonul armat?

Betonul și oțelul din el funcționează împreună. Se spune că ele conlucrează pentru că fac lucruri diferite. Oțelul rezistă foarte bine la forțele de tensiune din elementul de beton armat și betonul rezistă forțelor de compresiune. Vreau mult să memorați această propoziție. De fiecare dată când vă confruntați cu problema armarii betonului, răspunsul se găsește întotdeauna în faptul că betonul rezistă compresiunii și că oțelul rezistă tensiunii. Orice componentă dintr-o structură va fi supusă tensiunii și compresiunii. Betonul armat răspunde favorabil la ambele.

Cu cât înțelegeți și vizualizați mai bine acest mecanism de tensiune și compresiune cu atât o să puteți să înțelegeți armarea corectă a betonului. Sunt sigur că mulți din cei care citiți acest articol, o să aveți impresia că atunci când spun “armare corectă” mă refer la o cantitate suficientă de “fier beton” sau oțel. Apropo, denumire corectă este oțel, numele de fier beton este doar o vorbă din popor. Este mai puțin important cât oțel pui și mai mult important să îl aranjezi corect și să-l poziționezi în locul corect. Deseori se construiește cu beton armat, dar armătura este amplasată incorect sau parțial incorect.

De fapt este posibil să supraarmezi, situație în care nu faci altceva decât să slăbești elementul de beton armat și să îi crești semnificativ costul. Am să repet. Dacă adăugați prea multă armatură într-un element de beton, atunci faceți mai mult rău decât bine. Nu toate betoanele sunt la fel și de aceea nu te poți lua după geometria unui element de beton pe care altcineva l-a construit corect în altă parte. La fel și cu dimensionările elementelor structurale din beton armat.

Cât oțel sau fier beton se pune în beton?

Când supui un element structural din beton armat unei forțe de încărcare, acesta va suporta forțe de tensiune, dar și de compresiune. În trecut se făcea greșeala simetriei. Asta însemna că betonul și oțelul aveau o stare limită egală. Betonul era dimensionat să cedeze în același timp ca oțelul. Aia a fost o greșeală și s-a ajuns la două concluzii. Prima concluzie spunea că betonul se degradează mai rapid decât oțelul din interiorul lui și că el ajunge să fie mai slab în timp. Asta înseamnă că se supraarmau majoritatea elementelor de beton armat.

Dacă acele betoane din trecut se puteau arma mai inteligent, prețul clădirii ar fi putut să fie mai mic din cauza că elementele puteau avea o cantitate de oțel mai scazută. A doua concluzie este că betonul cedează violent și sperie sau incomodează. În unele cazuri chiar rănește mortal persoanele din clădirea exploatată când elementul cedează. În timp ce oțelul cedează mai ușor prin întindere plastică și oferă semne de alarmă evidente. Vom cauta să avem un element de beton armat care va ceda din armatură, nu din beton.

Faptul că armatura cedează NU înseamnă că ne cad bucați de beton din tavan sau din stâlpul de susținere. Ci înseamnă că atunci când elementul de beton armat a fost suprasolicitat vom vedea niște fisuri mari în beton care indica faptul că armatura a suferit o deformație plastică, nu elastică. Coincidența face că este și momentul în caretrebuie să începem să țipăm și fugim, adică nu trebuie să ignorăm acele avertismente vizuale.

Cât oțel este prea mult oțel?

Întotdeauna avem geometria elementului de beton și apoi îl armăm, nu invers. Deseori observ faptul că cei care construiesc cu un beton prea tare sau ca armează betonul prea mult. Vreau să vedem de ce este rău să armezi cu prea mult oțel. Consider că este important să înțelegeți și de ce. Oțelul are un coeficient de dilatare termică aproximativ similar cu a betonului. De aceea este foarte atrăgător să armăm betonul cu oțel, dar dilatarea nu este chiar identică. Betonul trebuie să fie capabil să suporte acțiunile mecanice rezultate de dilatarea și contractarea oțelului armăturii.

Dacă este prea mult oțel și prea puțin beton, atunci acest lucru nu o să meargă și elementul de beton se va autodistruge la schimbarea temperaturilor. Al doilea argument este că betoanele tari sunt foarte casante. Ele au de regulă un coeficient de dilatare termică mai apropiată de cea a oțelului comparativ cu betoanele mai moi, dar sunt foarte casante. Când se sparg o fac sub formă de cioburi, ca sticla. În condițiile în care utilizați o armătură prea groasă pentru masa betonului și un beton prea tare, oțelul se va scutura de betonul menit să protejeze armătura.

Ultimul lucru pe care vreau să-l adaug este legat de grosimea armaturii. Încercați să folosiți mai degraba bare de armatură mai subțiri și mai multe, decât una și foarte groasă. Armăturile de 32-60 mm sunt utilizate pentru proiecte mari hidrotehnice, subterane sau la picioarele de pod și mai puțin sau deloc la constructiile civile. Cu cât armătura este mai groasă, cu atât el va acționa cu o forță mai mare asupra betonului la fiecare schimbare de temperatură. Asta va deteriora elementul de beton armat mai rapid.

Cum funcționează corect armătura din beton?

Spuneam că armatura din beton răspunde forțelor de tensiune din elementul de beton armat. Dacă forțele de tensiune vor să frângă betonul, atunci barele de oțel se vor opune întinderii și vor păstra forma elementului de beton. Ca oțelul să poată răspunde imediat la forța de tensiune, el trebuie să fie deja bine întins în beton. El trebuie să înceapă acea deformare elastică imediat ce betonul începe să se crape. Aceste crăpături vor rămâne niște microfisuri proporționale cu elongația oțelului.

Important de reținut este că armatura de oțel/fierul beton NU trebuie pretensionată. Există toroane din alt tip de oțel cu care se pretensioneaza betonul, dar armatura striată din oțel nu este facută pentru așa ceva. De exemplu, nu se poate recupera armatura din demolări sau odată ce a fost îndoită din greșeală pe șantier. Dacă utilizăm armatură îndoită accidental sau pur și simplu strambă, atunci elementul de beton se va deteriora la forțe de tensiune pâna când oțelul se va îndrepta ca să se opună forței de tensiune.
Asta va înseamna fisuri foarte mari în lungul betonului și posibil niște forțe interne mari în întregul ansamblu. Uneori nu este evident acest lucru până ce elementul de beton nu se deteriorează. Armătura care este întinsă și corect plasată va răspunde promt la forțele de tensiune în limita rezistenței sale. Acest lucru va fi adevărat în condițiile în care bara de armătură rămâne în locul intenționat. Acum mă duc cu gândul la niște argumente pe care am să le fac în următorul subpunct.

Ancorarea și striarea barelor de armatură din beton

O să observați că barele de armatură sunt striate și îndoite la capete înainte să fie legate cu sârmă în locului un vor primi beton. Când elementul de beton este supus forțelor și când armatura preia încărcarea, atunci este momentul în care betonul o sa vrea să alunece pe armatură. Pentru a impiedica acest lucru și pentru a facilita conlucrarea dintre beton și otel s-a ajuns la striarea barelor. Vă spuneam mai devreme despre fisurile foarte mici care se crează în beton atunci când armătura se întinde.

Strierea ajută la distribuirea acestor microfisuri pe întreaga lungime a zonei. Altfel, dacă bara nu ar fi fost striată, atunci microfisurile ar fi putut fi concentrate într-0 fisură mai mare. Fisura mare ar putea însemna că apa sau umiditatea ar ajunge la armătură și ea ar putea începe să se deterioreze.Unele bare de oțel nu necesită neaparat să fie striate. De exemplu, barele din care se confecționează etrierii. Nu știu cât de bine m-am făcut înțeles și de aceea am scris un articol separat despre acest subiect.

În articolul 1n-cu3and – De ce trebuie să ancorăm și să utilizăm bare de armătură striată?, sper să pot explica pe lung motivul pentru care s-a ajuns la ancorarea și strierea barelor de armatură poziționate în elementele de beton. Este important să întelegeți ancorarea barelor de armătură pentru că și în situația în care s-a dimensionat corect și s-a poziționat corect armatura, nu înseamnă că ea va sta acolo când elementul de beton va fi solicitat.