gélžbetonis, betonas, armuotas plienine armatūra.
Technologijos ir savybės
Betonas ir plienas nuo temperatūros beveik vienodai plečiasi ir traukiasi, gana gerai sukimba, todėl beveik vienodai deformuojasi. Betonas ir armatūra yra skirtingų mechaninių savybių (betono stipris gniuždant 10–20 kartų didesnis už jo stiprį tempiant, o armatūra yra ypač stipri tempiama), todėl gelžbetonis konstruojamas taip, kad apkrovų ir kitų išorinių poveikių sukeltas vidines jėgas (įrąžas) atlaikytų armatūra. Būtina, kad betonas ir armatūra gerai sukibdami sudarytų vientisą sistemą. Sukibimas būna geresnis, kai armatūros paviršius rumbuotas, tinklai ir strypynai suvirinti ir armatūros strypų galuose privirinti inkarai. Armatūrą nuo korozijos saugo aplink jos strypus susidariusi cementinio akmens plėvelė ir konstrukcinis betono sluoksnis (dažniausiai 1–3,5 cm), kuris turi būti ne plonesnis už darbinės armatūros strypų storį ir tuo storesnis, kuo mažesnis betono tankis, agresyvesnė aplinka (yra garų, dūmų, rūgščių).
surenkamosios gelžbetonio konstrukcijos: kolonos, sijos, perdangos
Betonas kietėdamas traukiasi, o gelžbetonio armatūra tam priešinasi, todėl betone atsiranda tempimo įtempių. Tempiamoji gelžbetonio zona dažniausiai supleišėja. Neagresyvioje aplinkoje siauresni kaip 0,3 mm pločio betono plyšiai nemažina nei gelžbetonio stiprumo, nei jo ilgaamžiškumo. Smarkiai tempiamose gelžbetonio vietose betone, dažniausiai anksčiau negu nutrūksta armatūra, atsiranda platesnių kaip 0,3 mm plyšių. Tokia gelžbetoninė konstrukcija tampa netinkama naudoti. Betonas ne taip pleišėja ir geriau panaudojamas stipriosios armatūros stiprumas, kai ji iš anksto įtempiama mechaniniu (hidrauliniais kėlikliais, specialiomis mašinomis), elektriniu (įkaitinama leidžiant per ją elektros srovę), cheminiu (naudojant plėtrųjį betoną, kuris kietėdamas plečiasi ir įtempia armatūrą) būdu ir apspaudžia sukietėjusį betoną. Betone sukeliami išankstiniai įtempiai, kurie yra priešingos krypties negu tie, kurie atsiranda nuo apkrovų ir kitų poveikių eksploatuojant gelžbetoninę konstrukciją. Įtemptasis gelžbetonis mažiau pleišėja, yra standesnis ir jam reikia mažiau armatūros. Gelžbetonio stiprumas ir patikimumas ima sparčiai mažėti aukštesnėje kaip 200 °C temperatūroje. Tokioje temperatūroje eksploatuojamas gelžbetonis apsaugomas karščiui atspariomis medžiagomis arba naudojamas kaitrai atsparus betonas, kartais ir specialia armatūra. Labai agresyvioje aplinkoje gelžbetonis gali suirti dėl betono ir armatūros korozijos. Tokiu atveju naudojamas labai tankus specialus betonas, pagamintas su sulfatams atspariu cementu, skystuoju stiklu, dažnai ir su specialių medžiagų įmaišomis, specialaus plieno (arba stiklaplasčio) armatūra. Gelžbetonis yra stiprus (jo stiprumą mažai veikia atsitiktinės perkrovos ir kiti aplinkos veiksniai), standus, tvirtas, nedega, nebrangus ir higieniškas, bet gana laidus šilumai ir garsui. Viena populiariausių statybinių medžiagų – iš gelžbetonio galima statyti įvairios architektūros formų konstrukcijas ir statinius. Konstrukcijų iš gelžbetonio patikimumas (sauga ir tinkamumas eksploatuoti) apskaičiuojamas dažniausiai tikimybiniais metodais. Gelžbetoninės konstrukcijos būna monolitinės (vientisosios), surenkamosios ir mišriosios. Gaminant monolitines gelžbetonines konstrukcijas armatūriniai strypai ar strypynai sudedami į klojinius ir užbetonuojami. Monolitinės gelžbetoninės konstrukcijos yra įvairaus didumo (dažniausiai masyvios) ir formų, raiškesnės, dažnai ir pigesnės už surenkamąsias. Surenkamosios gelžbetoninės konstrukcijos dažniau naudojamos neaukštiems karkasiniams pastatams (kolonos, sienų ir perdangų plokštės, rėmsijės, sijos, santvaros, laiptų ir kiti elementai). Jų elementai gaminami mechanizuotose gamyklose arba statybviečių specialiose aikštelėse. Montuojant statinius iš surenkamųjų gelžbetoninių konstrukcijų suvirinama jų elementų metalinės įdėtinės detalės arba iškišti armatūros galai, sandūros užbetonuojamos. Kartais ant sumontuotų surenkamųjų elementų užliejama monolitinio betono – tokia mišri gelžbetoninė konstrukcija tampa standesnė ir stipresnė.
Istorija
Gelžbetonį pradėta naudoti 19 a. viduryje Vakarų Europoje. 1849 Josephas-Louis Lambot (Prancūzija) iš gelžbetonio pastatė laivelį. 1861 J. Monier pagamino gelžbetoninių puodų, vėliau išbetonavo perdangų; 1867 jis gelžbetonį užpatentavo. Remdamasis bandymais gelžbetoninių konstrukcijų skaičiavimo principus 1886 sukūrė Matthias Koenenas (Vokietija). Gelžbetonio teorijos pagrindai buvo sukurti 19 a. pabaigoje–20 a. pradžioje remiantis F. Hennebique’o, E. Freyssinet, Emilio Mörscho (Vokietija) eksperimentiniais ir teoriniais tyrimais. Gelžbetonio tyrimo bei projektavimo naujoves sistemina ir propaguoja tarptautinės organizacijos: Europos betono komitetas, Įtemptojo gelžbetonio federacija. Svarbiausios gelžbetonio tyrimo organizacijos yra Amerikos betono institutas (Detroite), Centrinė tiltų ir kelių tyrimo laboratorija (Paryžiuje), Betono ir gelžbetonio institutas (Maskvoje).
Lietuvoje
Gelžbetonį imta naudoti 19 a. pabaigoje (Kauno VIII, IX, X fortai, Kauno soboro kupolas). Daugiau iš gelžbetonio imta statyti 20 a. 3–4 dešimtmetyje. Įtemptąjį gelžbetonį pradėta naudoti po II pasaulinio karo. 20 a. 6–9 dešimtmetyje gelžbetonis tapo viena svarbiausių konstrukcinių medžiagų; iš jo (daugiausia surenkamojo) buvo statomi inžineriniai statiniai (tiltai, dūmtraukiai, bokštai, užtvankos), visuomeniniai gyvenamieji ir pramoniniai pastatai, jų elementai. 21 a. pradžioje daugiau imta naudoti monolitinį gelžbetonį. 20 a. 3–4 dešimtmetyje gelžbetonį tyrė, konstrukcijas projektavo ir statė P. Markūnas, J. Gabrys, J. Kuodis, nuo 20 a. vidurio – V. Ražaitis, A. Rozenbliumas, J. Kivilša, A. Kudzys, I. Z. Kamaitis, Č. Gerliakas ir kiti.
1