• beton
• vasbeton

A vasbeton – vasalások és acélhálók

A feszültség megoszlása a szerkezetben

Az előző cikkekben bemutattuk a betonszerkezetek előnyeit és megemlítettük hátrányait is. Tudjuk, hogy a beton nagyon jól viseli a nyomóterhelést, ugyanakkor nem nagyon terhelhető sem húzó-, sem a nyíróterhelésre. Általánosan elmondható, hogy a beton húzószilárdsága mindössze 4-10 %-a a nyomószilárdságnak. Tehát amíg a csak nyomással terhelt szerkezeteknél (pl. alapok) a beton tökéletesen megfelel, más szerkezeteknél (pl. tartógerendák, födémszerkezet, magasabb oszlopok stb.), amelyekben nyomófeszültség mellett húzófeszültség is keletkezik, a beton önmagában nem alkalmazható.

A húzófeszültséggel terhelt részekbe acélbetéteket, vasalást teszünk, amely átveszi a húzófeszültséget. A nyomófeszültséget a beton viseli, bizonyos esetekben ezt is segítheti acélbetét. Az acélbetétek elhelyezésével jön létre a vasbeton, amelyet olyan esetekben is alkalmazni lehet, ahol a vasalatlan beton már nem viselné el a terhelést.

Képzeljük el, hogy van egy gumiból készült tartónk, amelynek oldalára egyenletes közökben osztásokat rajzolunk. Ha a két végén alátámasztjuk, és a közepén megterheljük, akkor a tartó meghajlik, és megfigyelhetjük az egyes berajzolt szakaszok deformációját. Látható, hogy a felső részén a tartó hossza rövidül, anyaga összenyomódik. A felső részben tehát nyomás keletkezik, a tartó felületén ennek következtében kitüremkedések keletkeznek.

A tartó alsó része ezzel ellentétben megnyúlik, megfigyelhetjük a tartó anyagszerkezetének megváltozását. Ez azt jelzi, hogy az alsó részben húzófeszültség keletkezik. Ha a gumitartót konzolszerűen rögzítjük egyik végénél úgy, hogy a másik nincs alátámasztva, azt látjuk, hogy egyenes marad (ha az önsúly okozta terheléstől is eltekintünk). Ha megterheljük a szabad végét, a tartó meghajlik, és az előbbi példához hasonlóan megállapítható, hogy a felső része megnyúlt, ott tehát húzófeszültség keletkezett, az alsó pedig összenyomódott, itt nyomás tapasztalható.

28. ábra Két végén alátámasztott hajlékony (gumi) tartó
a) terheletlenül; b) terhelt állapotban; 1 nyomás; 2 húzás; 3 semleges tengely

29. ábra. Konzol (csak az egyik végén befogott tartó)
a) terheletlenül; b) terhelt állapotban; 1 nyomás; 2 húzás; 3 semleges tengely

30. ábra. A húzófeszültséget felvevő fő acélmerevítő elhelyezése
a) kéttámaszú tartó; b) háromtámaszú tartó; c) konzol

A vasbeton elemek és szerkezetek előnye, hogy egyesítik a beton tulajdonságait a nyomás és az acélbetét tulajdonságát a húzás (néha nyomás) elviselésére. A két különböző anyag együttdolgozása két körülménynek köszönhető. Egyrészt tökéletes kötés jön létre közöttük, a beton szilárdan köt a vashoz. Ezt a hatást a beton és az acél tapadásának nevezzük. A másik körülmény az, hogy az acél és a beton hő tágulási együtthatója megegyezik, a hőmérséklet emelkedésével mindkét anyag azonos mértékben tágul. Gondoskodni kell azonban a betonba fektetett acél korrózióvédelméről. A 30a-c ábrákon látható, hogyan kell elhelyezni a fő vasalást a különböző szerkezetekben.

A vasalás

A vasbeton elemek vasalása két részből áll: hosszanti vasalásból és keresztvasalásból. A hosszanti vasalásra hárul a fő tartófeladat, amelyet a terhelés alapján számítással határozunk meg. Ezt egészíti ki az ún. konstrukciós vasalás. Vasbeton lemezeknél a hosszanti vasalás elosztóhuzalokkal egészül ki. Gerendáknál úgy alakítjuk ki a vasalást, hogy a teherhordó vasalással együtt minden metszetben legalább két huzal legyen az alsó és a felső részben is. Oszlopoknál, gerendáknál a hosszanti vasalást ki kell egészíteni keresztvasalással, ún. kengyelvasakkal is. A kengyelvas rögzíti a hosszanti vasalást és átveszi a nyírófeszültségből keletkező terhelést.

A nyírófeszültség átviteléhez a kengyelvasakat ún. hajlított alakokkal egészítik ki, amelyhez tulajdonképpen a hosszanti acélbetét úgy van meghajlítva, hogy azt a vasbeton felső részéből átvezetik az alsóba. Előkészítésük és az elhelyezésük nagyon munkaigényes, ezért napjainkban egyre ritkábban használják ezt a megoldást. Azokban a pontokban, ahol nagyobb a nyírófeszültség, mint például a gerendák alátámasztásánál, a feszültségátvitelhez a kengyelvasakat sűrűbben helyezik el.

31. ábra. Hosszanti acélbetét hajlított alakkal

Minden betonacélt tökéletesen be kell borítania a betonnak, ez védi meg ugyanis az acélt a korróziótól. Ahhoz, hogy a korrózióvédelem tökéletes legyen, a fedő betonrétegnek el kell érnie egy minimális vastagságot. A fedőréteg előírt vastagsága attól függően változik, hogy milyen a környezet hatása. Az előírt vastagságot be kell tartani a hosszanti, a konstrukciós és a keresztvasalás esetében is

A monolit vasbeton szerkezetekben a fedőréteg legkisebb vastagsága 20 mm az épületen belül, olyan helyen, ahol nem kell számolni agresszív környezeti hatásokkal. Nedves, agresszív környezetben ez az érték nagyobb (25-50 mm), az alapoknál 70 mm. A vasalást fedő réteg sehol sem lehet vékonyabb, mint a fő acélbetét átmérője.

5.2.1. Hosszanti vasalás

A vasalás acélhuzalból készül, az acélnak – a betonnal ellentétben – nagyon jó a húzószilárdsága. Ahogy azt már korábban leírtuk, a két anyag együttdolgozását a tapadás teszi lehetővé. Ezt javítja a beton megfelelő összetétele, elegendő cement felhasználása mellett az is, hogy az acélhuzal felszíne bordás és a vége horogban végződik. A horog, amely lehet félkör vagy derékszög alakú, mechanikusan rögzíti a betonban a vasalást. A sima huzalból készült merevítés esetében a horog alkalmazása elkerülhetetlen, a bordás huzal alkalmazása esetében megfelelő rögzítési hossznál azonban el is hagyható.

32. ábra. A betonacél huzalok végződésének kialakítása
a) félkör alakú horog; b) derékszög alakú horog; c) egyenes rögzítés; d) hurok

A tervrajzban szereplő vasalást a statikus beleegyezése nélkül nem helyettesíthetjük más fajta és profilú vasalással, továbbá nem változtathatjuk a vasalás alakját, nem oszthatjuk, meg és nem kapcsolhatjuk össze az egyes betonacélokat sem kengyel átmérő

33. ábra. A vasalás fedőrétege nem agresszív, száraz környezetben

A betontakarásnak megfelelő vastagságúnak kell lennie ahhoz, hogy az acél korrózióvédelme hatékony legyen. A közönséges szerkezetek esetében a fedőréteg nem lehet vékonyabb a vasalás átmérőjénél, minimális vastagsága 20 mm lehet. Az elosztóvasalás vagy a kengyelek betontakarása sem lehet vékonyabb 20 mm-nél.

Keresztvasalás

A keresztvasalást ún. kengyelek alkotják, amelyeket hozzákötnek (vagy hozzáhegesztenek) a hosszanti vasaláshoz úgy hogy a kengyelek azokat kívülről ölelik körbe.

34. ábra. Kengyelek
a) nyitott; b) és c) zárt

A kengyelek rögzítik a fővasalás helyzetét és egyben lehetővé teszik, hogy a betonszerkezet nyírófeszültséggel terhelhető legyen.

35. ábra. A merevítés vázlata

Vasalás acélhálóval

A vasbeton lemezek vasalásához (tető-, födém- és alaplemezek, betonpadló) használhatunk hegesztett acélhálót. Akárcsak a kötözött vasalás esetében, itt is be kell tartani a betontakarás minimális vastagságát. Nagyobb felületek vasalásánál az acélbetétet átfedéssel helyezzük egymásra. A megterhelt vasalás esetében az átfedés hosszát számítással kell meghatározni (a tervrajz tartalmazza); a segéd- (kiegészítő) vasalásnál az átfedés hossza legalább „egy szem”, vagyis a háló szemének méretével egyenlő.

36. ábra. Átfedés az acélhálóval való vasalásnál (megterhelt merevítő a rajz szerint)

A vasalás előkészítése

Mielőtt az acélbetétet a zsaluzatba helyeznénk, megfelelően elő kell készíteni. A betétet meg kell tisztítani a sártól és a pikkelyes rozsdától, mert ezek gátolják az acél és a beton jó kötését. Sohasem szabad azonban zsírtalanító szerekkel, például naftával tisztítani.

Házilagos munkával a piszkos betéteket drótkefével tisztítjuk. A vékonyabb huzalokat (főleg a kengyeleket), amelyeket általában összevissza görbülve és karikába tekerve szállítanak, speciális nyújtódeszkán kiegyenesítjük. Nyújtódeszkát úgy készítünk, hogy vastag szögeket verünk egy deszkába, egy képzeletbeli egyenes két oldalára felváltva.

Házilagos munkával csak vékonyabb huzalokat tudunk vágni és hajlítani, ezért ezeknek a műveleteknek csak néhány fajtáját mutatjuk be. Az acélhuzalok megfelelő hosszúságra vágásához szükség van a vasalás tervrajzára. A huzal darabolásához kézi ollót használunk, amellyel legfeljebb 20 mm átmérőjű huzalt lehet elvágni. Vastagabb huzalt nem vágunk, azt bízzuk szakemberre, aki gépi vágóval darabolja azt fel.

37a ábra. Vékony, puha huzal egyenesítése nyújtódeszkán

37b ábra. Görbe huzal egyenesítése satuban

A 20 mm-es átmérőjűnél vékonyabb betonacélokat kézzel hajlítjuk és alakítjuk az előírt formára, a vasalás tervrajza alapján. A tervrajz tartalmazza a vasalás egyes részeinek és a hajlítási alakoknak a hosszát is. A betonacélt kézi hajlító géppel alakítjuk.

A vékonyabb huzalokat hajlító kulccsal hajlítjuk. A hajlítás szöge leggyakrabban 45°. Soha nem hajlítunk éles szögben, mindig ívben hajlítjuk meg a betonacélt.

38. ábra. Kézi karos olló – beton acélolló
1 szorító; 2 mozgó rész

39. ábra. Kézi hajlító gép

40. ábra. Munka a hajlító kulccsal

41. ábra. Hajlítások
a) helytelen hajlítás: az éles szögű hajlítás károsítja az acélbetétet; b) helyes hajlítási mód

A teherhordó vasalást kötöző dróttal rögzítjük a kengyelekhez vagy a távolságtartó betétekhez, és minden olyan helyen megkötjük, ahol a betétek keresztezik egymást. A kötözést fogóval végezzük. A drótok végét életlen pofájú fogóval összetekerjük. Gyorsabban megy a kötözés, ha kézi kötözőt használunk.

42. ábra. A vasalás kötözése fogóval

43. ábra. A vasalás kötözése kézi kötözővel

44. ábra. A vasalás rögzítése betontesttel

45. ábra. A vasalás elhelyezése a vasbeton alap készítéséhez a kiásott árokba, amelynek aljára vékony betonréteget terítettünk. A betont helyettesíthetjük kavicsréteggel, amelynek felületét le kell döngölni
1 a vasalás alá terített beton (szerelőbeton); 2 vasalás

Az acélbetét alá a zsaluzatba különböző alátéteket teszünk, hogy biztosítsuk a vasalás szükséges távolságát a betonszerkezet felületétől. Erre a célra legmegfelelőbbek a betontestek, amelyek ugyanolyan magasak, mint a fedőréteg előírt vastagsága. Használhatunk speciális műanyag alátéteket is.

Az alap vasalásánál (amikor az acélbetétet a kiásott árokba fektetjük), semmilyen alátéttel nem tudjuk megoldani, hogy a betét ne érintkezzen a talajjal és ne szennyeződjön. Hogy a szennyeződést elkerüljük, az alap aljára először vékony, mintegy 5 cm vastag betonréteget (ún. szerelőbeton), terítünk, majd ennek részleges megkötése után ráhelyezzük a vasalást. A vasalást azonban most is alátétre tesszük, mivel a már félig megkötött és az friss beton között hézag keletkezhet, amelyen át a vasaláshoz víz juthat.