Uplatnění vláknobetonu v prefabrikovaných prvcích

• Foto

MOŽNOSTI UPLATNĚNÍ VLÁKNOBETONU

Aplikace vláknobetonu může vést k úsporám plynoucím jednak ze statického působení vláknobetonové konstrukce a jednak k úsporám při výrobě prefabrikátu. Hospodárného využití vláknobetonu lze dosáhnout pouze na vhodně zvolených prvcích a pouze při užití vláknobetonu s vlastnostmi plně se uplatňujícími na těchto prvcích. V prvních fázích výzkumného projektu byly vytipovány prvky vhodné pro aplikaci vláknobetonu a připravována a zkoušena poloprovozní výroba vybraných prvků. Výběr prvků vyžaduje analýzu, která má zjistit, je-li prvek vhodný pro aplikaci vláknobetonu, a analýzu vedoucí ke správnému výběru a návrhu vhodného vláknobetonu pro daný prvek. Je tedy třeba provést statický výpočet pro běžná zatížení i pro mezní únosnost daného konstrukčního prvku a zjistit, kde jsou kritická místa, tj. které vlastnosti a nedostatky prefabrikovaného prvku lze aplikací vláknobetonu zlepšit. Současně je třeba navrhnout vhodný vláknobeton s takovým typem vláken, který tyto požadavky na vylepšené chování může naplnit. Před zavedením vláknobetonu do výrobního procesu je plánována ekonomická rozvaha posuzující přínosy vláknobetonu. Použití vláknové výztuže jako částečné nebo plné náhrady klasické výztuže může být ekonomicky výhodné tam, kde vyšší náklady na materiál jsou kompenzovány snížením pracnosti, odstraněním nedostatků brzdících rychlejší nebo kvalitnější produkci a v důsledku např. omezení velkých ploch nutných pro skladování klasické výztuže. Další úspora ve snížení pracnosti nastane při výrobě prvku, kde dochází ke snížení množství klasického vyztužení. Prvky z vláknobetonu mohou být subtilnější, a tím se sníží přepravní náklady a náklady na energeticky náročné materiály, jako jsou klasická betonářská výztuž a cement. Při vytipování prvku pro aplikaci vláknobetonu byly v této části projektu voleny především drobnější prefabrikáty, které nejsou vystaveny velkým zatížením, a jsou proto navrhovány na minimum  plochy výztuže, aby se zamezilo křehkému lomu. V těchto případech byla aplikace vláknobetonu shledána jako velmi vhodná.

MOSTNÍ ŘÍMSY A SVODIDLA

Mostní římsy a svodidla nejsou součástí nosných prvků, ale mohou být vystaveny značnému namáhání, působení atmosférických vlivů a solí. U těchto prvků je třeba eliminovat vznik a rozvoj trhlin od objemových změn. Jednak pro zachování estetických požadavků na mostní římsu a jednak kvůli zvýšení soudržnosti kotev, říms a zabránění korozi úchytných prvků a eliminaci nebezpečí vytržení kotev. Dalším problémem tohoto konstrukčního prvku je vznik trhlin a porušení prvku při transportu a následné nebezpečí pádu části prvku po osazení. Tyto poruchy mohou být i zdrojem úrazu chodců a poškození pod nimi projíždějících vozidel. Po zvážení všech těchto požadavků na mostní římsy byl jako nejvhodnější materiál určen vláknobeton se syntetickými vlákny (SSFC). Ve spolupráci s výrobcem byla připravena receptura pro provozní zkoušky s 1 % polypropylenových vláken a v rámci provozu byla vyzkoušena výroba mostní římsy. Díky  duktilnímu chování vláknobetonu, které zajistí příznivý charakter porušení prvku a zamezí nebezpečnému porušení křehkým lomem,  bude možné snížit množství klasické ocelové betonářské výztuže. Vyzkoušený vláknobeton s jednoprocentním obsahem polypropylenových vláken umožní vyrábět subtilnější konstrukce, aniž by docházelo k poškození mostní římsy při dopravě a osazování prvku. Vláknobeton byl vyráběn v mísícím centru standardním postupem – postupně se zamísila základní betonová matrice a do ní se přidala dávka vláken. Vyrobená směs byla dobře zpracovatelná a homogenní a dařilo se ji bez problémů čerpat. Prvky byly umístěny na několik mostních objektů s cílem ověřit užitné vlastnosti v delším časovém horizontu.

ZÁVĚR

Studie pojednává o optimalizaci několika prefabrikovaných prvků, od výběru vhodného typu vláknobetonu přes úpravy tvaru a tloušťky až po experimentální ověření včetně vyhodnocení a porovnání s teoretickými modely. V projektu byla provedena optimalizace množství vláken v prvcích tak, aby bylo zajištěno, že se prvek neporuší ohybem při podmínkách používání a přepravy kladených na prefabrikát běžného typu a vyztužení. Proces byl porovnán s teoretickými modely až po experimentální ověření včetně vyhodnocení. Správně zvolený materiál pro konstrukci hraje důležitou roli při posuzování hospodárnosti konstrukce. Vláknobeton dobře splňuje požadavky na dostatečnou únosnost  a spolehlivost vybraných prvků, vyhovuje i při posouzení trvanlivosti a životnosti. Užití vláknobetonu se syntetickými vlákny  zvýší spolehlivost a trvanlivost popsaných konstrukcí.

Tento příspěvek vznikl při řešení grantových projektů GAČR 103/06/1559 a 103/06/1627.

Use of fi bre reinforcement as a partial of full substitute for bar reinforcement is a subject of long-term research not only at the workplace of the Faculty of Civil Engineering of CTU in Prague. The objective is to compare the behaviour of elements made of ferro-concrete, fi bre concrete and a combination of fi bre concrete and ferro-concrete, to describe differences in their action and in collapse mechanism and to propose such procedure of proposal which considers optimum amount of fi bres in concrete needed for suffi cient resistance of the element. This shall provide for adequate capacity with some elements and operating ability while saving conventional reinforcement. Current state of knowledge in the fi bre concrete research and their application shows that fi bre concrete may meet all requirements put on production technology of such elements.

Autor

• prof. Ing. Kohoutková Alena CSc., FEng.