Od niti k předpjatému betonu

Beton patří k nejpoužívanějším stavebním materiálům. Jeho předchůdcem, používaným už ve starověkém Římě, byla malta využívající jako pojivo sopečný přírodní „cement“. O její kvalitě svědčí mnohé starověké stavby, které se dochovaly v oblasti Středomoří dodnes. Beton v dnešní podobě však vznikl až po vynálezu portlandského cementu na počátku 19. století, u nás byl použit poprvé v roce 1912. Co je to tzv. předpjatý beton? Udělejme si pokus.

Beton se vyrábí smíšením štěrku, písku, cementu a vody v míchačkách. Štěrk a písek - tzv. plnivo - dávají betonu pevnost a cement - tzv. pojivo - spolu s vodou vytvářejí ze směsi jednolitou hmotu. Při tvrdnutí v betonu probíhají fyzikální a chemické procesy (zejména krystalizace), při kterých z betonové směsi vznikne během několika týdnů pevný a odolný umělý kámen. Prostý beton má poměrně velkou pevnost v tlaku, ale snese jen malé zatížení při tahu nebo ohybu. Aby byla betonová konstrukce odolnější při zatížení, vyztužuje se vkládáním ocelových prutů, lan nebo sítí – vznikne železobeton. Ještě větší pevnosti se dosáhne technologií předpjatého betonu. Při ní se do bednění uloží ocelová výztuž (lana, tyče), která se nejprve napne, a teprve pak se do bednění nalije betonová směs. Po zatvrdnutí betonu výztuž, uvolněná z napínacího zařízení, stahuje betonový prvek a zabraňuje jeho ohybu a praskání.

Jak postavit nit do pozoru?

Abychom názorně demonstrovali účinky napínacích sil, můžeme sestavit kuriózní konstrukci – stojící nit. Budeme k tomu potřebovat:

-        pevnou nit nebo tenký provázek (asi 60 cm)

-        2 plexisklová pravítka délky 20 cm

-        elektroinstalační svorkovnici

-        pravítko, nůžky, šroubovák

Nejprve si připravíme 4 napínací pásky P: obě pravítka po délce rozřežeme na polovinu a na jejich koncích vyvrtáme otvory o průměru 2 mm. Pak zhotovíme 8 zarážek Z: ze svorkovnice vyjmeme 4 mosazné vložky se šroubky a rozřízneme je na polovinu. Na niti vyznačíme ve vzdálenostech 3,5 cm – 4,0 cm místa pro postupné přišroubovávání zarážek.

Při sestavování konstrukce se neobejdeme bez pomocníka, protože pružné napínací pásky jsou při prohnutí velmi nestabilní a vyžadují neustálé přidržování. Postup při práci můžete sledovat na seriálu fotografií. Na první značku (1) na niti přišroubujeme první zarážku Z1 a navlékneme první napínací pásek P1. Ke značce 2 přišroubujeme druhou zarážku Z2 a za ni navlékneme pásek P2. Nit protáhneme druhým otvorem pásku P1, prohneme jej do oblouku až ke značce 3 a v této poloze jej upevníme zarážkou Z3. Další postup už je v podstatě rutinní a pro čtyřobloukovou konstrukci se dá popsat následující sekvencí akcí:

-        na značku 4 upevníme zarážku Z4 a za ni navlékneme pásek P3

-        protáhneme nit otvorem v pásku P2

-        pásek prohneme do oblouku až ke značce 5

-        v této poloze jej upevníme zarážkou Z5

-        na značku 6 upevníme zarážku Z6 a za ni navlékneme pásek P4

-        protáhneme nit otvorem v pásku P3

-        pásek prohneme do oblouku až ke značce 7

-        v této poloze jej upevníme zarážkou Z7

-        protáhneme nit otvorem v pásku P4

-        pásek prohneme do oblouku až ke značce 8

-        v této poloze jej upevníme zarážkou Z8

Výsledek je docela překvapivý: napjatá nit vytvoří poměrně pevnou konstrukci, demonstrující význam napínané výztuže pro zvýšení pevnosti stavebních prvků z předpjatého betonu. A nejenom to – stojící nit můžeme považovat i za zajímavý umělecký „artefakt“…

Dodatek pro zvídavé

Chcete-li se dozvědět více o významu technologie předpjatého betonu při stavbě kontejnmentu temelínské jaderné elektrárny, přečtěte si dva zajímavé články:

Co vydrží kontejnment ( www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/510-co-vydrzi-kontejnment-jaderne-elektrarny )

Na střeše nejdůležitější budovy Temelína ( www.temelinky.cz/cs/clanky/na-strese-nejdulezitejsi-budovy-temelina-probihaji-klicove-kontroly-936.html )

Autorem všech obrázků je RNDr. Jaroslav Kusala.