Železobeton

Železobeton
Težek železobetonski steber pred in po vlivanju betona okrog armaturnega okvirja
Vrsta materialasestavljeni material
Mehanske lastnosti
Natezna trdnost (σt)močnejši od samega betona

Železobeton - imenovan tudi armirani beton (angleško reinforced concrete; italijansko cemento armato; ; francosko béton armé; špansko hormigón armado; nemško Eisenbeton)[1] - je sestavina, pri kateri sta sorazmerno nizka natezna trdnost in prevodnost betona dopolnjeni z vključitvijo ojačitve z železom ali jeklom, ki ima večjo natezno trdnost ali prevodnost. Ogrodje sestavljajo običajno, čeprav ne nujno, jeklene armaturne palice ali železno omrežje (armatura) in najprej postavijo ogrodje, v ali na katero nato vlijejo tekoči beton, ki se z njimi poveže v novo sestavino med strjevanjem. Prednapeti beton uporabljajo torej za ojačitev "navadnega" betona. Glede na letno uporabljeno količino je v svetu to eden najpogostejših gradbenih materialov.[2][3]Znano je, da beton ne rjavi in zato lahko ob pravilnem načrtovanju ščiti jekleno armaturo pred korozijo oziroma rjavenjem.[4]

Jekleno ogrodje se med proizvodnjo vstavi oziroma vdela v beton tako, da se pri obremenitvi izdelek "raztegne". Razlog za vstavljanje armature v beton so značilne lastnosti betona, t.j. visoka tlačna trdnost in zelo nizka natezna trdnost. Nasprotno pa ima armatura visoko natezno nosilnost.

Polagoma so začele prihajati na dan tudi slabosti klasičnega železobetona kot na primer rjavenje, pa tudi negativen vpliv cementa in njegovih izdelkov na okolje.[5] Ob natančnem upoštevanju strokovnih navodil se tveganjem lahko izognemo v veliki meri; obstajajo pa tudi "okolju prijazni cementi", iz katerih izdelujejo zeleni beton; zaradi vedno bolj poudarjanega varstva okolja so boljša izbira in razvoj gre v to smer. Podobno velja za obnovo in vzdrževanje železobetonskih stavb in objektov, kjer tudi iščejo in uporabljajo nove, bolj trajne in "čiste" rešitve.

Zgodovina

One black raven
Homersfield Bridge v Norfolku je najstarejši betonski most v Veliki Britaniji in še danes dobro služi svojemu namenu.
Philipsov paviljon, zgrajen v Bruslju za Expo 58, je z uporabo železobetona dobil to vitko obliko.
Ta železobetonski most z razponom 15,25 metra čez reko Waveney je bil zgrajen 1870; temeljito obnovljen pa 1995.
Železobeton so iznašli in ugotovili njegove prednosti v 19. stoletju; danes je zaradi uporabnosti in dostopnosti v svetovnem merilu v gradbeništvu daleč na prvem mestu.

Izum in uporaba železobetona

Francoski gradbenik Coignet je kot gradbeno tehniko uporabil z železom okrepljeni beton.[6] 1853 je Coignet zase zgradil prvo železobetonsko gradnjo, štirinadstropno hišo na Rue Charles Michels 72 v pariškem predmestju.[6] Coignetovi opisi armiranega betona kažejo, da tega ni naredil zaradi dodajanja trdnosti betonu, temveč zato, da bi stene v monolitni konstrukciji zaščitil pred prevračanjem.[7] Stavba Pippen Building v Brooklynu, zgrajena 1872–73, kaže njegovo tehniko, čeprav je ni oblikoval Coignet.

1854 je angleški gradbenik Wilkinson ojačal betonsko streho in tla v dvonadstropni hiši, ki jo je gradil. Njegovo pozicioniranje armature je pokazalo, da je za razliko od svojih predhodnikov poznal natezne napetosti.[8][9][10]

Med letoma 1869 in 1870 je Henry Eton načrtoval, gradbenika "W & T Phillips" iz Londona pa zgradila Homersfield Bridge - most iz železobetona - kovanega železa, vlitega v beton - z razponom 15,25 metra čez reko Waveney med angleškima grofijama Norfolk in Suffolk.[11]

1877 je Hyatt objavil poročilo z naslovom Izid nekaterih poskusov s portlandskim cementom in betonom v povezavi z železom kot gradbenim materialom, s sklicevanjem na ekonomičnost kovine v gradbeništvu in za varnost pred požarom pri izdelavi streh, tal in pohodnih površin,[12] v katerem je poročal o svojih poskusih glede obnašanja železobetona. Njegovo delo je imelo pomembno vlogo pri razvoju betonske gradnje kot preizkušene in preučene vede. Brez Hyattovega dela bi bil napredek tehnologije morda odvisen od nevarnejših poskusov in napak.[7][13]

Francoski vrtnar Monier[14] ni bil zadovoljen z obstoječimi materiali za izdelavo trpežnih cvetličnih loncev; postal je pionir v razvoju konstrukcijskega, montažnega in armiranega betona.[15]On je prijavil patent za armiranje betonskih cvetličnih loncev z mešanjem žične mreže in malte. Leta 1877 je Monier dobil še en patent za naprednejšo tehniko armiranja betonskih stebrov in nosilcev z uporabo železnih palic, postavljenih v mrežni vzorec. Čeprav je Monier nedvomno vedel, da bo ojačitev betona izboljšala njegovo notranjo kohezijo, najbrže niti ni vedel, koliko s to ojačitvijo izboljšal končno natezno trdnost betona.[16]

Uporaba betona, čeprav izvira iz Rimskega cesarstva in so ga ponovno uvedli v začetku 19. stoletja, pa pred sedemdesetimi leti 19. stoletja vendarle še ni bila utemeljena na znanstveno dokazani tehnologiji.

Angleški inženir Ransome je ob koncu 19. stoletja prvi odkril nove železobetonske tehnike; uporabil je odkritja prejšnjega pol stoletje ter tako izboljšal skoraj vse sloge in načine prejšnjih izumiteljev. Njegova ključna novost je bila zasukanje jeklene ogrodne palice, s čimer se je izboljšala njena vez z betonom. [17]Zaslovel je s svojimi betonskimi zgradbami in je zgradil dva izmed prvih železobetonskih mostov v Severni Ameriki. [18] Eden njegovih mostov še vedno stoji na njujorškem East Endu. Ena prvih ameriških betonskih stavb je bila 1876 zgrajena ognjevarna Wardova stanovanjska hiša.

Nemški gradbeni inženir Wayss je bil začetnik železobetonskega stavbeništva je 1879 odkupil Monierjeve patente; 1884 je njegovo podjetje Wayss & Freytag prvič uporabilo armirani beton in do 1890 močno prispevala k napredku ojačitve železobetona in razvijanju znanstveno utemeljene široke rabe.[16]

Vladni stavbenik Queenslanda Brady je bil 1896 zasnoval prvi veliki avstralski železobetonski cestni most Lamington Bridge.[19] Kot takratni največji most na svetu ima enajst razponov po 15,2 m in skupno dolžino 187 m.[20]

Uporaben za protipotresno gradnjo

Aprila 1904 je ameriška stavbenica Morganova dokončala svojo prvo železobetonsko stvaritev, "El Campanil", 72 ft (22 m) zvonik na Dekliškem zavodu "Mills" ("Mills College")[21][22]ob zalivu v San Franciscu. Dve leti pozneje je ta Zvonik brez kakršnekoli škode preživel potres v San Franciscu 18. aprila 1906 - najvišje stopnje po Merkalijevi lestvici - in še danes (2025) trdno stoji.[23] S tem si je pridobila velik ugled in je začela svojo sijajno kariero.[24] Potres leta 1906 je prav tako spremenil prvotni odpor javnosti do železobetona kot gradbenega materiala, ki so ga omalovaževali zaradi njegove brezbarvnosti. 1908 je »Nadzorni odbor San Francisca« (»San Francisco Board of Supervisors«) spremenil mestne gradbene predpise široki uporabi železobetona v prid.[25]

Varnostni predpisi

One black raven
Glavni vhod v stavbo Železniške postaje v Novem Sadu po obnovi in pred nesrečo, avgusta
Zunanji dejavniki lahko vplivajo na obstojnost železobetonskega stropnega panela
Velik protestni shod je potekal 22. decembra 2024 na belograjskem Trgu Slaviji z klicanju na po odgovornost za novosadsko nesrečo.
Železobetonski nadstrešek je s svojim padcem usmrtil na Novosadski postaji 15 ljudi. Študenti so zasedli celotno Beograjsko univerzo; širom Srbije so izbruhnili protesti študentov in drugih stanov, ki zahtevajo neodvisno raziskavo o odgovornosti pristojnih organov in posameznikov ter kaznovanje za domnevno podkupovanje. Dogajanje kaže na pomembnost upoštevanja varnostnih predpisov pri gradnji, kakor tudi neodvisen in strokovni nadzor nad potekom dela z železobetonom, kakor tudi ustreznim vzdrževanjem in obnavljanjem.

1906 se je zgodila huda nesrečaa; med gradnjo se je deloma podrl hotel »Bixby« na Long Beachu ter pod seboj pokopal 10 delavcev. Gradbena inšpekcija je ugotovila, da je bila podpora predčasno odstranjena ter da je bila stavba sicer zgrajena iz armiranobetonskih okvirjev, vendar je bil rebrasti pod in polnilne stene iz votlih glinenih ploščic. Tak način so strokovnjaki odsvetovali in priporočili "čisto" beton sko gradnjo, kjer naj se uporablja prednapeti beton tudi za tla, stene ter okvirje.[26]

Že istega leta je Ameriško narodno združenje uporabnikov cementa (National Association of Cement Users - NACU) objavilo navodila za varno gradnjo: Standard št. 1 (Standard No. 1) [27], a 1910 Standardne gradbene predpise za uporabo prednapetega betona. [28]

Nesreče pa se dogajajo tudi danes; največkrat jim botruje neupoštevanje varnostnih predpisov, neustrezno vzdrževanje in obnavljanje brez neodvisnega in strokovnega nadzora. Padec železobetonskega nadstreška na novosadski železniški postaji na praznik Vseh svetnikov 2024 je pod seboj pokopal trinajst ljudi, a dva sta umrla za poškodbami. Ta huda nesreča je sprožila val študentovskih protestov po celi Srbiji, a pridružujejo se jim vedno novi družbeni sloji, ki jim dajejo podporo po celi bivši Jugoslaviji. [29]Študenti, ki so se jim pridružili tudi profesorji, trdijo, da je nesreči botrovala korupcija in vmešavanje politike. Zahtevajo objavo celotne dokumentacije o obnovi ter odgovornost pristojnih organov in oseb, kar bi v pravni državi bilo nekaj samo po sebi umevnega.[30] Samo dogajanje razodeva pomembnost varnostno zanesljive železobetonske gradnje in ustreznega strokovnega nadzora.[31]

Skrb za varstvo okolja

Uporaba betona, čeprav izvira iz Rimskega cesarstva in so ga ponovno uvedli v začetku 19. stoletja, pa pred sedemdesetimi leti 19. stoletja vendarle še ni bila utemeljena na znanstveno dokazani tehnologiji. Polagoma pa so nova odkritja začeli tudi znanstveno utemeljevati. V stoletju iznajdb pa so bolj gledali na sam razvoj znanosti in tehnike, manj pa na onesnaževanje okolja, ki ga je ta razvoj prinašal s seboj kot stranski izdelek.

V zadnjem času pa so prizadevanja za varstvo okolja vedno bolj prihajala do izraza. V ta namen so iskali rešitve v novih tehnologijah. Zanimivo, da do s preiskovanjem starih, rimskih in drugih načinov našli pot do okolju prijaznega beton. Nedavno so tako "iznašli" takoimenovani zeleni beton (betocarb, obnovljivi beton), za katerega obnovo skrbi sama narava; to bistveno prispeva k varstvu okolja. Preučevali so namreč stare rimljanske palače in ugotovili, da jim niso škodovali skozi zgodovino niti potresi niti vremenske neprilike; odporne so celo na "kisli dež" in druge neugodne spremljevalce hitrega razvoja. To je utrlo novo smer tudi pri gradnji z okolju prijaznim železobetonom.[32]

Isto velja za vzdrževanje in obnavljanje tovrstnih stavb, ki postavlja strokovnjake pred skoraj nerešljive naloge, zlasti če so ti objekti bili zgrajeni nepredpisno ter izpoztavljeni številnim zunanjim uničevalnim vplivom. Novogradnje, kakor tudi že obstoječe stavbe, pa je možno impregnirati z ustrezno zaščito[33]; za novogradnje uporabljajo okolju prijazne materiale; med drugim mešanico cementa in lesa, takoimenovani lesocement, iz katerega nastaja lesobeton.[34]

Glej tudi

Sklici

  1. ↑ Aristide Giannelli (1931). »Cemento armato« (v italijanščini). Enciclopedia Italiana v: Treccani.it. Pridobljeno 22. februarja 2025.
  2. ↑ »16 Materials Every Architect Needs to Know (And Where to Learn About Them)«. ArchDaily (v ameriški angleščini). 19. december 2016. Arhivirano iz spletišča dne 9. julija 2021. Pridobljeno 9. julija 2021.
  3. ↑ Sarah (22. marec 2017). »When should you use reinforced concrete?«. EKA Concrete | Direct Supplier of Ready Mix and Site Mix Concrete (v britanski angleščini). Pridobljeno 9. julija 2021.
  4. ↑ Structural materials. George Weidmann, P. R. Lewis, Nick Reid, Open University. Materials Department. Milton Keynes, U.K.: Materials Dept., Open University. 1990. str. 360. ISBN 0-408-04658-9. OCLC 20693897.{navedi knjigo}: Vzdrževanje CS1: drugo (povezava)
  5. ↑ Daniele di Stefano (17. januar 2022). »Cemento: il materiale più distruttivo del mondo o una leva dell'evoluzione?« (v italijanščini). Materia rinnovabile/Renowable matter. Pridobljeno 20. februarja 2025.
  6. ↑ 6,0 6,1 »Building construction: The invention of reinforced concrete«. Encyclopedia Britannica. Arhivirano iz spletišča dne 28. septembra 2018. Pridobljeno 27. septembra 2018.
  7. ↑ 7,0 7,1 Condit, Carl W. (Januar 1968). »The First Reinforced-Concrete Skyscraper: The Ingalls Building in Cincinnati and Its Place in Structural History«. Technology and Culture. 9 (1): 1–33. doi:10.2307/3102041. JSTOR 3102041. S2CID 113019875.
  8. ↑ Richard W. S (1995). »History of Concrete« (PDF). The Aberdeen Group. Arhivirano iz prvotnega spletišča (PDF) dne 28. maja 2015. Pridobljeno 25. aprila 2015.
  9. ↑ W. Morgan (1995). »Reinforced Concrete«. The Elements of Structure. Arhivirano iz spletišča dne 12. oktobra 2018. Pridobljeno 25. aprila 2015 – prek John F. Claydon's website.
  10. ↑ Department of Civil Engineering (2015). »History of Concrete Building Construction«. CIVL 1101 – History of Concrete. University of Memphis. Arhivirano iz spletišča dne 27. februarja 2017. Pridobljeno 25. aprila 2015.
  11. ↑ Historic England. »HOMERSFIELD BRIDGE (1262142)«. National Heritage List for England. Pridobljeno 26. marca 2014.
  12. ↑ Hyatt, Thaddeus (1877). An Account of Some Experiments with Portland-cement-concrete Combined with Iron: As a Building Material, with Reference to Economy of Metal in Construction, and for Security Against Fire in the Making of Roofs, Floors, and Walking Surfaces. private circulation, at the Chiswick Press.
  13. ↑ Collins, Peter (1920–1981). Concrete: The Vision of a New Architecture. McGill-Queen's University Press. str. 58–60. ISBN 0773525645.
  14. ↑ Joseph Monier (izg. monje; 1823 - 1906) je bil eden glavnih izumiteljev železobetona
  15. ↑ Day, Lance (2003). Biographical Dictionary of the History of Technology. Routledge. str. 284. ISBN 0-203-02829-5.
  16. ↑ 16,0 16,1 Mörsch, Emil (1909). Concrete-steel Construction: (Der Eisenbetonbau). The Engineering News Publishing Company. str. 204–210.
  17. ↑ Mars, Roman (7. junij 2013). »Episode 81: Rebar and the Alvord Lake Bridge«. 99% Invisible. Arhivirano iz spletišča dne 8. avgusta 2014. Pridobljeno 6. avgusta 2014.
  18. ↑ Collins, Peter (1920–1981). Concrete: The Vision of a New Architecture. McGill-Queen's University Press. str. 61–64. ISBN 0773525645.
  19. ↑ »Lamington Bridge«. Queensland Government. 31. avgust 2016. Pridobljeno 17. februarja 2025.
  20. ↑ »Lamington Bridge, Mary River, 1896-«. Engineers Australia. Pridobljeno 17. februarja 2025.
  21. ↑ Mary Ann Sullivan. »Images of El Campanil, Mills College, Oakland, California, by Julia Morgan« (v angleščini). Bluffton.edu. Pridobljeno 23. februarja 2025.
  22. ↑ »El Campanil, Mills College: Julia Morgan 1903-1904«. Arhivirano iz spletišča dne 30. decembra 2018. Pridobljeno 18. aprila 2019.
  23. ↑ Callen, Will (4. februar 2019). »Julia Morgan-designed Mills bell tower counts down to its 115th anniversary«. hoodline.com. Pridobljeno 18. aprila 2019.
  24. ↑ Littman, Julie (7. marec 2018). »Bay Area Architect Julia Morgan's Legacy Wasn't Just Hearst Castle«. busnow.com. Arhivirano iz spletišča dne 20. aprila 2019. Pridobljeno 18. aprila 2019.
  25. ↑ Olsen, Erik (1. maj 2020). »How one building survived the San Francisco earthquake and changed the world«. California Science Weekly. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 2. julija 2020. Pridobljeno 1. julija 2020.
  26. ↑ Austin, J. C.; Neher, O. H.; Hicks, L. A.; Whittlesey, C. F.; Leonard, J. B. (november 1906). »Partial Collapse of the Bixby Hotel at Long Beach«. Architect and Engineer of California. Zv. VII, št. 1. str. 44–48. Arhivirano iz spletišča dne 20. septembra 2020. Pridobljeno 29. maja 2018.{navedi revijo}: Vzdrževanje CS1: samodejni prevod datuma (povezava)
  27. ↑ Standard Specifications for Portland Cement of the American Society for Testing Materials, Standard No. 1. Philadelphia, PA: National Association of Cement Users. 1906.
  28. ↑ Standard Building Regulations for the Use of Reinforced Concrete. Philadelphia, PA: National Association of Cement Users. 1910.
  29. ↑ Vladimir Kovandžić (10. februar 2025). »„Na sva tri jezika nam se gadite": Gde se sve u regionu održavaju protesti i zbog čega građani protestuju?« (v srbščini). Beograd: Dnevni list Danas. Pridobljeno 23. februarja 2025.
  30. ↑ Miha Drozg (9. februar 2025). »Protesti v Srbiji: 'Zdaj je čas, ko moramo potegniti črto'«. Ljubljana: 24ur.com. Pridobljeno 22. februarja 2025.
  31. ↑ Slobodan Maričić in Lazar Čovs (22. januar 2025). »Dva meseca studentskih blokada: „Vapaj za pravnom državom"« (v srbščini). London: BBC News na srpskom. Pridobljeno 22. februarja 2025.
  32. ↑ Andrea Dari (19. september 2024). »Un calcestruzzo che produce muschio, assorbe la CO2 e rende la città più pulita e sostenibile. Un futuro verde per le città: il calcestruzzo biorecettivo che promuove la crescita del muschio« (v italijanščini). Galazzano: Ingenio-web.it. Pridobljeno 20. februarja 2025.
  33. ↑ »IMPREGNACIJA ZA KAMEN IN BETON AMAL 1372 10l NARAVNI IZGLED«. Topdom. Pridobljeno 20. februarja 2025.
  34. ↑ »Naravni gradbeni material lesocement, lesni beton, Lesocementni opažni zidak«. Isospan.eu. Pridobljeno 20. februarja 2025.

Nadaljnje branje

(slovensko)
(angleško)
(nemško)
  • Robert von Halász: Stahlbeton im Wohnungs- und Siedlungsbau. 1939.
  • Konrad Bergmeister, Johann-Dietrich Wörner: Betonkalender 2005. Ernst & Sohn 2004, ISBN 3-433-01670-4
  • Fritz Leonhardt, Eduard Mönnig: Vorlesungen über Massivbau. Dritter Teil: Grundlagen zum Bewehren im Stahlbetonbau. 3. Auflage. Springer-Verlag, Berlin 1977, ISBN 3-540-08121-6
  • S. Scheerer, D. Proske: Stahlbeton for Beginners: Grundlagen für die Bemessung und Konstruktion. Springer-Verlag Berlin, ISBN 3-540-76976-5.
  • Bernhard Wietek: Stahlbetonerhaltung – Erkennen-Messen-Erhalten 2021, Springer Vieweg, ISBN 978-3-658-27708-6
  • Bernhard Wietek: Beton-Stahlbeton-Faserbeton – Eigenschaften und Unterschiede 2021, Springer Vieweg, ISBN 978-3-658-27706-2
  • Ferdinand Werner: Der lange Weg zum neuen Bauen. Band 1: Beton: 43 Männer erfinden die Zukunft. Wernersche Verlagsgesellschaft, Worms 2016, ISBN 978-3-88462-372-5, S. 147 ff.
  • Karl-Eugen Kurrer: Reinforced concrete's influence on theory of structures. In: The History of the Theory of Structures. Searching for Equilibrium. Ernst & Sohn, Berlin 2018, ISBN 978-3-433-03229-9, S. 664–778.
(italijansko)
  • Giandomenico Toniolo: Cemento armato - Calcolo agli stati limite vol. 2A-2B. Zanichelli, 1993.
  • Edoardo Cosenza, Gaetano Manfredi, Marisa Pecce: Strutture in cemento armato. Basi della progettazione. 2019.
  • Luigi Santarella: Prontuario del cemento armato. Milano, Hoepli 2010, 38ma edizione.
  • Luigi Santarella: Il cemento armato nelle costruzioni civili ed industriali, Milano, Hoepli 1926 (2 vol).
  • Luigi Santarella: Il cemento armato. Milano, Hoepli 1936, 4ª ed. (3 vol).
(poljsko)
  • Bogdan Klukowski: Lutosławscy w kulturze polskiej. Towarzystwo Przyjaciół Muzeum Przyrody. Drozdowo 1998, isbn = 83-910590-0-6
  • Marian Lutosławski: Warunki techniczne do projektowania i wykonania robót żelbetowych w budownictwie szkieletowem miejskiem. Warszawa 1914.
  • Kazimierz Dopierała: Encyklopedia polskiej emigracji i Polonii. Oficyna Wydawnicza Kucharski, Toruń 2003-2005, isbn 83-89376-10-5, oclc 53173146
(madžarsko)
  • László Kollár: Vasbetonszerkezetek. Műegyetemi Kiadó, 2000.

Zunanje povezave

Wikimedijina zbirka ponuja več predstavnostnega gradiva o temi: Železobeton.
Poglejte si besedo železobeton v Wikislovarju, prostem slovarju.
(slovensko)
(nemško)
(italijansko)
(špansko)
(češko)
(srbsko)
(hrvaško)
(portugalsko)