Materiały pochodzenia mineralnego — zarówno naturalne, jak sztuczne — mają tę wspólną cechę, że odznaczają się dużą wytrzymałością na ściskanie, a małą — na rozciąganie. W wypadku materiałów pochodzenia naturalnego wzajemny stosunek wytrzymałości na rozciąganie i ściskanie (wyrażony w kg/cm2) utrzymuje się na ogół w granicach od 1:10 do 1:30. Z tych przyczyn kamień i materiały pochodzenia mineralnego stąsuje się wyłącznie do wznoszenia elementów nośnych, narażonych na ściskanie.
Tak więc przez wiele tysięcy lat ułożył się tradycyjny schemat traktowania materiałów kamiennych jako głównego budulca do wznoszenia pionowych elementów nośnych (murów i słupów), drewna — jako materiału do wykonywania elementów narażonych na zginanie (belki stropowe, nadproża, więźby dachowe), a żelaza (w postaci prętów i łańcuchów) — jako cięgna. Należy jeszcze zaznaczyć, że w wypadku braku drewna stosowano konstrukcje sklepione.
Ten tradycyjny schemat został podważony przez wprowadzenie betonu, który pozwalał na formowanie całości konstrukcji nośnych z jednolitego materiału, bez względu na rolę statyczną poszczególnych części tej konstrukcji. Właściwą zasadę wtapiania wkładek żelaznych w masę betonową odkrył francuski ogrodnik Monier. Zgłosił on około 1867 r. patent na wielkie donice do kwiatów, wykonane z betonu zbrojonego drutami żelaznymi. Druty te współpracowały z betonem przyjmując na siebie naprężenia rozciągające. Od tej pory teoria i praktyka betonu zbrojonego rozwinęły się tak dalece, że wywołało to rzeczywistą rewolucję w dziedzinie techniki budowlanej.
Przedstawimy obecnie techniczne przesłanki stosowania betonu zbrojonego. Jak wiemy, w przekroju zginanym występuje oś neutralna, wolna od naprężeń, która dzieli strefę ściskaną od strefy rozciąganej. Gdybyśmy wykonali belkę z materiału mineralnego (np. betonu) i obciążyli ją na zginanie (rysunek 40), to w wyniku sil rozciągających zaczęłyby się pojawiać u dolnej krawędzi rysy, które przy zwiększeniu nacisku spowodowałyby pęknięcia na wzór pokazanych na rysunku 40a.
Wyobraźmy sobie teraz, że w czasie formowania belki włożono w masę betonową drut stalowy zaopatrzony na końcach w haki (rysunek 40b). Ponieważ drut włożyliśmy do strefy rozciąganej, naprężenia rozciągające zostaną przeniesione z betonu za pośrednictwem haków na drut, który im się przeciwstawi, odciążając przez to kruchy beton od działania sił rozciągających. W rezultacie uzyskaliśmy zespół dwóch współpra-
Leave a reply