Konstrukce z betonu vyztuženého bambusem

9. 11. 2016 Materiály štítky: ,

Je možné vyztužit beton bambusem? Ano! Přinášíme překlad článku o návrzích a realizaci staveb z betonu vyztuženého bambusem. A to včetně příkladů praktického uplatnění.

Zdroj: Bamboo Reinforced Concrete Construction

Únor 1966
Stavební laboratoř amerického námořnictva
Port Hueneme, Kalifornie
Sestavili: Francis E. Brink a Paul J. Rush

Abstrakt

Tato zpráva vznikla, aby pomohla terénním pracovníkům při návrzích a realizaci staveb z betonu vyztuženého bambusem. Informace v této zprávě byly sestaveny ze zpráv z testovacích programů různých výzkumníků a jsou zde představeny současné názory.

Zpráva také komentuje výběr a přípravu bambusu pro použití jako vyztužení. Projednány jsou také konstrukční principy práce s betonem vyztuženým bambusem. Ve zprávě jsou uvedeny postupy návrhů a grafická znázornění pro beton vyztužený bambusem a metody převádění údajů o betonu vyztuženém ocelí. Zpráva obsahuje šest příkladů možného praktického uplatnění.

Ediční poznámky – prosinec 2000

Poznámka: Tento dokument původně publikovala Stavební laboratoř amerického námořnictva (U.S. Naval Civil Engineering Laboratory).  Umístili jsme tento dokument na web, jelikož má historickou hodnotu pro zájemce o alternativní metody využití betonu při stavbě.  Tyto poznámky byly přidány poté, co byl tento dokument převeden do moderního textového editoru, a nejsou součástí originálního dokumentu.

Prohlášení: Tento dokument vznikl naskenováním a přepsáním tištěného originálu starého přibližně 35 let. Správnost informací a výpočtů v něm obsažených nebyla nijak ověřována a čtenáři jsou plně zodpovědní za využívání těchto informací při své práci.  Je možné, že existují novější studie a výzkum, které mohou poznatky této studie popírat.  Použití informací je na vlastní nebezpečí.  Nikdo z tvůrců webu romanconcrete.com ani jeho partnerů není zodpovědný za vhodnost tohoto materiálu pro použití při skutečných stavbách. Tato studie je sdílena výhradně pro účely výzkumu.

Úpravy: Jediné úpravy originálního dokumentu, kromě těchto poznámek a úprav formátování dostupných díky moderním textovým editorům (a případných překlepů), se týkají výhradně formátování: přidání obsahu, číslování sekcí, seznamu tabulek a obrázků a změny tabulky I v originálním dokumentu na tabulku II v tomto dokumentu.  Jakékoli chyby v tomto dokumentu prosím oznamte na následující adresu:

Poděkování: Poděkování patří kontradmirálu ve výslužbě Jacku E. Buffingtonovi ze sboru pro budování námořních staveb námořnictva Spojených států za poskytnutí podnětu vystavit tento neobyčejný článek o konstrukcích z betonu vyztuženého bambusem na Internet.  Text identifikuje potenciál pro alternativní metodu lehké konstrukce při nízkých nákladech pro oblasti, kde by využití ocelových výztuží bylo nereálné.  V tomto případě by bambus mohl nahradit ocel v lehkých konstrukcích jako tahový prvek v betonových stavbách.  Tato zpráva dokládá úroveň technické expertizy v ženijních jednotkách námořnictva zaměřených na stavebnictví, a obzvláště personálu Stavební laboratoře amerického námořnictva v Port Hueneme v Kalifornii.   Jejich ochota sdílet tyto kreativní poznatky se zbytkem světa je opravdu hodna chvály a velice si jí ceníme.

1. Úvod

Studiu využití bambusu k vyztužení betonu z portlandského cementu se intenzivně věnovala Vysoká škola zemědělská v Clemsonu (ref. 1). Bambus se v některých oblastech používá jako stavební materiál už stovky let, ovšem jeho uplatnění jako vyztužení betonu se až do provedení clemsonské studie dostalo jen velmi málo pozornosti.

Studie proveditelnosti používání bambusu jako výztužného materiálu pro prefabrikované betonové prvky byla provedena v prostorách Experimentální stanice navrhování vodních cest americké armády (U. S. Army Engineer Waterways Experiment Station) v roce 1964 (ref 2). K určení mezní únosnosti prefabrikovaných betonových prvků s bambusovým vyztužením byly použity postupy návrhů podle stupně bezpečnosti upravené tak, aby braly v potaz charakteristiky bambusových vyztužení.

Bambus začal nedávno být zvažován jako možný výztužný prvek v dlažebních deskách z hlíny a cementu v případech, kdy se desky chovají neelasticky i při lehčím zatížení. Ukázalo se, že je ekonomičtější a vhodnější použít analýzu mezního zatížení (ref. 3).

Výsledky těchto šetření jsou základem závěrů a doporučení uvedených v této zprávě. Než bude možné se s naprostou důvěrou spolehnout na teoretické návrhy založené na zde uvedených materiálech, bude třeba provést další studie.

2. Výběr a příprava bambusu

2.1 Výběr

Při výběru stonků bambusu (celých rostlin) pro použití jako vyztužení betonových konstrukcí je třeba brát v úvahu následující faktory:

  1. Je třeba vybírat výhradně bambus zřetelně hnědé barvy. Díky tomu si můžeme být jisti, že je rostlina starší než 3 roky.
  2. Zvolte si nejdelší dostupné stonky o velkém průměru.
  3. Nepoužívejte celé stonky zeleného nevyzrálého bambusu.
  4. Vyhýbejte se bambusu sklizenému na jaře nebo na začátku léta. Tyto stonky jsou obvykle slabší v důsledku vyššího obsahu vody ve dřevě.

2.2 Příprava

Volba velikosti. Štěpiny (naštípané stonky) jsou jako výztuže obvykle vhodnější než celé stonky. Větší stonky lze rozštípat na štěpiny široké přibližně 3/4 palce. Stonky o průměru menším než 3/4 palce není třeba štípat, lze je použít vcelku. (Viz obr. 4)

Štěpení bambusu lze provést odstraněním spodní části stonku pomocí ostrého nože a následným tlačením tupé čepele podél celé délky stonku. Tupá čepel způsobí, že stonek praskne a rozštěpí se, což je vhodnější, než kdyby byly bambusové stonky nařezány, jelikož v případě štěpení jsou zachována neporušená vlákna a vznikne téměř rovný řez. Tabulka II zobrazuje přibližnou čistou nosnou plochu poskytnutou celými stonky a štěpinami o šířce 3/4 palce a také průřezové vlastnosti standardních ocelových tyčí s tvarově upraveným povrchem a drátěného pletiva.

Uležení. Je-li to možné, bambus by se měl uříznout a před použitím nechat uschnout a uležet po dobu tří až čtyř týdnů. Stonky musí být v pravidelných intervalech podepřeny, aby nedošlo ke zkroucení.

Ohýbání. Bambus lze trvale ohýbat, je-li kromě tlaku vystaven také působení suchého nebo mokrého tepla. Tohoto procesu lze využít při výrobě třmínků ve tvaru C z bambusových štěpin a pro vytváření háčků na výztužích pro dodatečné ukotvení.

Vodovzdorné nátěry. Má-li vyzrálý bambus ve formě štěpin nebo celých stonků sloužit jako výztuha, měl by být opatřen vodovzdorným nátěrem, sníží se tím rozsah nabobtnání při kontaktu s betonem. Pokud bambus nátěrem opatřen není, nabobtná, ještě než je beton dostatečně silný, aby nepraskal, a může dojít k poškození prvku, obzvlášť pokud je použito více než 4 procenta bambusu. Typ nátěru závisí na dostupných materiálech. Ideální je nátěr ředěným asfaltem, který lze aplikovat štětcem nebo ponorem. Dalšími vhodnými nátěrovými hmotami jsou přírodní latex, černouhelný dehet, barva, ředěná fermež a vodní sklo (křemičitan sodný). V každém případě je třeba, aby nátěr byl nanesen v tenké vrstvě, jelikož silná vrstva by na povrch působila jako mazání a oslabila by spojení s betonem.

3. Konstrukční principy

Všeobecně platí, že techniky používané pro konstrukce z obvyklého vyztuženého betonu není třeba měnit, je-li jako vyztužení používán bambus.

3.1 Složení betonové směsi

Lze použít stejné složení betonové směsi, jaké by bylo použito v případě betonu vyztuženého ocelí. Měl by být použit beton s nízkým sednutím, avšak je třeba zajistit jeho zpracovatelnost. Nadbytečná voda způsobuje bobtnání bambusu. Je vhodné použít jakostní rychle tvrdnoucí cement, který minimalizuje vznik prasklin způsobených bobtnáním bambusu v případě, že vyzrálý bambus není možné opatřit vodovzdorným nátěrem.

3.2 Umístění bambusu

Bambusové vyztužení by nemělo být umisťováno méně než 1-1/2 palce od povrchu betonu. Při použití celých stonků je třeba v každé vrstvě střídat horní a dolní konce stonků a střídavě rozmístit také uzliny nebo výrůstky. To zajistí poměrně jednotný průřez bambusu po celé délce konstrukčního prvku a efekt zaklínění způsobený uzlinami hmotně zvýší vazbu mezi betonem a bambusem.

Rozestupy mezi bambusovými tyčemi nebo štěpinami by neměly být menší než maximální celková velikost plus 1/4 palce. Výztuhy by měly být rovnoměrně rozmístěny a spojeny krátkými tyčkami umístěnými v pravém úhlu vůči hlavním výztuhám. Je-li třeba použít více než jednu vrstvu, musí k sobě být připevněny také jednotlivé vrstvy. U důležitých konstrukčních prvků je vhodné k sobě vrstvy připevnit pomocí drátů. U sekundárních konstrukčních prvků postačí k sobě vrstvy svázat pruhy rostlinného materiálu.

Bambus je před použitím betonu třeba dobře připevnit k povrchu. Měl by být připevněn v pravidelných rozestupech po 3 až 4 stopách, aby nedocházelo k jeho vyplouvání vzhůru směrem k povrchu během umisťování a vibrací. U prvků namáhaných ohybem je souvislé podélné vyztužení, sahající do poloviny až dvou třetin ode dna, vhodné v blízkosti podpor ohnout směrem nahoru. Je to obzvlášť doporučeno u prvků, které souvisle pokračují přes několik podpor. Navíc je u podpor třeba použít dodatečné výztuže pro diagonální tah ve formě třmínků. Svislé třmínky lze vyrobit z drátu nebo přepravních balicích popruhů, jsou-li dostupné, nebo je možné je improvizovaně vyrobit z naštípaných kusů bambusu ohnutých do tvaru U a pevně přivázaných jak k dolnímu podélnému vyztužení, tak i ke vzhůru ohnutému vyztužení. Vzdálenost třmínků by neměla být větší než 6 palců.

3.3 Ukotvení a spojování výztuží

Navazující výztužné pruty v patkách pro vyztužení sloupů a stěn by měly být uložené v betonu do takové hloubky, aby spojení mezi bambusem a betonem odolalo přípustné tahové síle v navazujícím výztužném prutu. Tato hloubka zabetonování je přibližně 10násobek průměru celého stonku nebo 25násobek tloušťky štěpiny široké 3/4 palce. V mnohých případech nebudou patky tak hluboké, proto je třeba, aby navazující výztužné pruty byly ohnuty do tvaru L. Tyto navazující výztužné pruty by měly být buď zaháknuty za výztužné pruty patky, nebo k nim dostatečně přivázány, aby bylo zajištěno řádné ukotvení. Navazující výztužné pruty by měly přesahovat patky a být zkráceny tak, aby se ve stejné výšce nacházelo vždy nanejvýš 30 procent spojů. Všechny takové spoje by měly mít překryv dlouhý alespoň 25 palců a být dobře svázány.

Vyztužení spojů v jakémkoli prvku by mělo mít překryv alespoň 25 palců. Spoje by se nikdy neměly nacházet ve vysoce namáhaných místech a v žádném případě by se v žádném jednom místě nemělo nacházet více než 30 procent spojů výztuh.

4. Principy návrhu

Návrhy využívající beton vyztužený bambusem se podobají návrhům využívajícím beton vyztužený ocelí. U bambusových výztuží lze předpokládat následující mechanické vlastnosti:

Tabulka I. Mechanické vlastnosti bambusových výztuží

Mechanická vlastnost Symbol Hodnota (psi)
Mez pevnosti v tlaku 8 000
Přípustné namáhání v tlaku  s 4 000
Mez pevnosti v tahu 18 000
Přípustné namáhání v tahu 4 000
Přípustné namáhání spoje  u 50
Koeficient pružnosti  E 2,5×10 6

 

Jsou-li dostupné designové příručky pro beton vyztužený ocelí, lze pro návrhy pracující s betonem vyztuženým bambusem využít rovnice a designové postupy, dosadíte-li do nich výše uvedené mechanické vlastnosti výztuh.

V důsledku nízkého koeficientu pružnosti bambusu dojde u prvků namáhaných ohybem při běžném provozním zatížení téměř vždy ke vzniku prasklin. Jsou-li praskliny nepřípustné, je nutné využít návrhy s ocelovými výztužemi nebo návrhy založené na nevyztužených sekcích.

Zkušenosti prokázaly, že bambusové štěpiny fungují jako výztuže lépe než celé stonky. Je-li výztuží štěpina, mezi bambusem a betonem vzniká lepší spojení a štěpiny také vytváří kompaktnější vrstvy vyztužení. Doporučují se stonky o větších průměrech naštípané na štěpiny široké 3/4 palce. (Pokud nebude uvedeno jinak, štěpinami se v následujících příkladech rozumí štěpiny široké 3/4 palce uvedené tloušťky.)

V následujících sekcích jsou uvedeny principy designu běžnějších konstrukčních prvků. U každého diskutovaného konstrukčního prvku jsou uvedeny také příklady použití těchto principů.

4.1 Nosníky a trámy

Prvky namáhané ohybem vyztužené bambusem lze navrhnout s pomocí Obr. 1. Podélné bambusové vyztužení by mělo být mezi 3 a 4 procenty průřezu betonu.

Obrázek 2 lze využít k převedení stávajících návrhů pro nosníky vyztužené ocelí na ekvivalentní návrhy nosníků vyztužených bambusem. Křivka vyjadřuje rozměř příčného průřezu nosníku vyztuženého bambusem, který bude mít stejný součinitel pevnosti ohybového momentu jako vyvážený nosník vyztužený jednoduchou ocelovou výztuží. Hospodárnost využití betonu stoupá po křivce směrem doleva, proto jsou doporučeny vyšší a užší náhradní nosníky.

Počet a velikost bambusových tyčí (stonků nebo štěpin) lze zvolit pomocí Obrázku 2b. Tyto křivky jsou zakresleny pro vyztužení bambusem odpovídající 3 procentům plochy příčného řezu betonu, což je optimální rozsah pro prvky namáhané ohybem. Jak je v obrázku uvedeno, lze použít také jiné procentuální podíly vyztužení. Aby byly zajištěny adekvátní rozestupy, je třeba použít minimální množství prutů. Plocha třmínků v případě použití bambusu by vždy měla být přibližně 4násobná v porovnání s plochou třmínků při použití oceli.

4.1.1 Příklad 1 – Návrh nosníku vyztuženého bambusem:

Navrhněte nosník vyztužený bambusem o rozpětí 8 stop, který by unesl rovnoměrné stálé zatížení plus pohyblivé zatížení 500 liber na délkovou stopu a dvě bodová zatížení, každé12 000 liber, umístěná symetricky 2 stopy na každou stranu od osy rozpětí. Předpokládejme, že mez pevnosti betonu je 2500 psi, přípustné namáhání v tlaku je 0,45 f‘c nebo 1125 psi. Přípustné namáhání jednotky tahem v diagonálním směru,  , je u betonu 0,03 f‘c nebo 75 psi. Přípustné namáhání v tahu, , bambusu je 4000 psi; přípustné namáhání spoje mezi bambusem a betonem je 50 psi.

  1. V průsečíku křivky přípustného namáhání (Obrázek 1) pro beton a bambus najděte R = 115 a p = 3,1 procent.
  2. Maximální ohybový moment, M, je dán:image11
  3. Zimage12

bd 2 = 336 000/115 = 2920 in.3

  1. Je-li zvoleno b = 8 in., pak d = (2920/8)1/2= 19,1 in.
  2. Bambusové vyztužení = pbd = 0,031(8)(19,1) = 4,75 palců čtverečních
  3. Použijte štěpiny silné 3/4 palce, plocha = 0,563 palců čtverečních (dle Tabulky II). Požadovaný počet = 4,75/0,563 = 8,4 zaokrouhlete na 9. Rozmístěte rovnoměrně ve třech vrstvách. V horní vrstvě ohněte poslední třetinu nosníků směrem nahoru.
  4. Zkontrolujte namáhání spoje. Maximální smykové zatížení podpory, V, je dáno:

image13

Obvod jedné štěpiny je 4(3/4) nebo 3 in.; celkový obvod podélné výztuže,  , je 9(3) = 27 in. Hodnota j = 0,925 pochází z Obrázku 1 pro 3,1procentní vyztužení. Namáhání spoje, u, se vypočítá:

image28
To je méně než přípustné namáhání spoje 50 psi.

  1. Vypočítejte smykové zatížení, V‘, betonu z:

image16

Kde  je přípustné namáhání betonu tahem v diagonálním směru.

  1. Jako třmínky zkuste použít štěpiny silné 1/4 palce. Plocha poskytnutá jedním třmínkem ohnutým do tvaru U, A, je 2(0,1875) = 0,375 palců čtverečních. Maximální interval, s, je:

image18Běžnou praxí je přidat ještě dva dodatečné třmínky za místo, kde už výztuž pro diagonální tah není třeba.

4.1.2   Příklad 2 – Nahrazení nosníku vyztuženého ocelí nosníkem vyztuženým bambusem:

Konstrukční výkresy vyžadují nosník odpovídající níže uvedenému nákresu. Nahraďte ho nosníkem vyztuženým bambusem. Proti prohloubení prvku není námitek.

image19

(Třmínky č. 4)

  1. Zvolte rozměr příčného průřezu z Obrázku 2a. Pro zachování stability se vyhněte řezům s poměrem hloubky k šířce větším než 4. Zkuste šířku 1,0b nebo 10 in. a hloubku 1,32d nebo 29,0 in. Plocha je 290 palců čtverečních.
  2. Množství výztuže lze zvolit pomocí Obrázku 2b. Předpokládejme, že budou použity štěpiny silné 3/4 palce. Počet štěpin potřebných pro 200 palců čtverečních je 11. Toto číslo je vynásobeno poměrem 290/200, výsledkem je 16 štěpin. Ty je třeba rovnoměrně rozmístit ve čtyřech vrstvách.
  3. Určete množství potřebných třmínků. Ocelové třmínky č. 4 mají povrch příčného řezu 0,2 palců čtverečních (Tabulka II). Tyto třmínky jsou rozmístěny po 10 palcích, což na 12palcové délce poskytuje vyztužení (12/10)(0,2) = 0,24 palců čtverečních. Pro bambusové třmínky je potřeba čtyřnásobná plocha, nebo 0,96 čtverečních palců na stopu délky. Z Obrázku 4 vyberte štěpiny silné 3/8 palce rozmístěné ve 4palcových rozestupech.
  4. V horních dvou vrstvách ohněte koncové třetiny nosníků směrem nahoru, zvýší to odolnost vertikálních třmínků vůči diagonálnímu tlaku.

Konečný design je patrný v následujícím nákresu.

Obrázek 20
(Ohněte horní dvě vrstvy směrem vzhůru) (3/8“ štěpiny po 4“ rozestupech)

4.2 Sloupy

Bambusové výztuže ve sloupech slouží k odolání tlakovému zatížení, rovnému zatížení betonu, který bambus nahrazuje; odolávají také namáhání ve smyku a v tahu. U čtyřhranných železobetonových sloupů s třmínky je za efektivní považováno pouze 80 procent z celkového průřezu betonu. Přípustné namáhání betonu by nemělo být vyšší než 0,225 f‘c, kde f‘c  je mez pevnosti betonu v tlaku.

U čtyřhranných sloupů by mělo vertikální vyztužení představovat přibližně 4 procenta příčného řezu sloupu. Je-li jako příčná spona použit bambus, spony by měly být rozmístěny v rozestupech o hodnotě nejvýše16násobku nejmenšího rozměru vertikálního vyztužení a nejvýše nejmenšího rozměru sloupu. Mělo by být použito dostatečné množství spon, aby každý vertikální prut byl pevně držen na svém místě a měl boční oporu odpovídající opoře vytvořené ohybem spony pod úhlem 90 stupňů. Běžným postupem při určení velikosti spony je: plocha příčného řezu je 2 procenta plochy veškeré vertikální výztuže, kterou spona ohraničuje.

Betonová plocha příčného řezu čtyřhranným sloupem vyztuženým bambusem by konzervativně měla být 2,25násobek betonové plochy čtyřhranného sloupu vyztuženého ocelí, což by znamenalo 50procentní zvětšení rozměrů průřezu.

4.2.1 Příklad 3 – Návrh čtyřhranného sloupu vyztuženého bambusem:

Určete příčný průřez a bambusové vyztužení sloupu, který má nést osové zatížení 70 000 liber. Maximální mez pevnosti betonu v tlaku, f‘c, je 2500 psi.
1.  U nevyztuženého čtyřhranného sloupu je bezpečné osové zatížení, P, dáno:

P = 0,8Ag (0,225 f‘c)
kde Ag je plocha průřezu betonového sloupu.

  1. Sloup by měl mít plochu průřezu:image21
  2. Je-li zvolen sloup čtvercového půdorysu, rozměry čelní plochy budou:

b = (155.5)1/2 = 12,47 in., přibližně 12,5 in.

  1. Vertikální vyztužení by mělo představovat 4 procenta betonové plochy a lze ho vyčíst z Obrázku 2. Zkuste použít štěpiny silné 3/4 palce. Požadované číslo je 8,8 pro plochu (12,5)(12,5) = 156 palců čtverečních. Ovšem Obrázek 2 udává pouze 3procentní vyztužení, takže 8,8 je třeba vynásobit hodnotou (4/3), výsledná hodnota je pak 11,7. Mělo by tedy být použito 12 štěpin, které by měly být rovnoměrně rozmístěny podél obvodu; krytí výztuže je1-1/2 in. Příčné spony by měly být uspořádány dle následujícího obrázku, aby každá vertikální štěpina mohla být umístěna v 90stupňovém (nebo menším) ohybu.Obrázek 22
  2. Velikost výztuže spony by měla být 2 procenta plochy veškeré vertikální výztuže, kterou spona ohraničuje. Každá spona ohraničuje čtyři vertikální tyče a plochu 4(3/4)(3/4) = 2,252 palců čtverečních. Povrch příčného řezu spon by měl být alespoň 2 procenta této plochy, tedy 0,02(2,252) = 0,045 palců čtverečních. Zkuste štěpiny o rozměrech 1/4 palce krát 1/4 palce. Plocha příčného řezu je (1/4)(1/4) = 0,063 palců čtverečních, a je tedy adekvátní. Nejmenší rozměr sloupu je 12,5 in. a 16násobek tloušťky vertikálního vyztužení je 16(3/4) = 12,0 in.; proto musí být rozestupy příčných spon nanejvýš 12 in.

4.2.2 Příklad 4 – Nahrazení čtyřhranného betonového sloupu vyztuženého ocelí čtyřhranným betonovým sloupem vyztuženým bambusem:

Konstrukční výkresy vyžadují čtyřhranný betonový sloup o šířce 12 palců vyztužený 12 betonářskými ocelovými tyčemi číslo 6. Jsou třeba tři spony číslo 2 ve 12palcových rozestupech. Nahraďte tento sloup čtyřhranným sloupem vyztuženým a vázaným bambusem.

  1. Rozměr čelní plochy je třeba zvýšit o 50 procent. Sloup vyztužený bambusem bude mít boční strany 1,5(12) = 18,0 in.
  2. Plocha příčného řezu je 18,0(18,0) = 324 palců čtverečních. Pro vertikální vyztužení zvolte 4 procenta plochy betonu. Obrázek 2 slouží k určení velikosti a počtu bambusových výztuží. Předpokládejme, že budou použity štěpiny silné 3/4 palce. Pro betonovou plochu 200 palců čtverečních je počet požadovaných štěpin 11,0. Protože tento obrázek pracuje s 3procentním vyztužením, počet štěpin by měl být vynásoben poměrem (4/3) a následně by měl být také vynásoben poměrem (324/200) jako opravným součinitelem pro betonovou plochu. Z těchto výpočtů vyplývá, že je třeba použít 24 štěpin.
  3. Příčné spony by měly být umístěny podle následujícího obrázku. Výztuž spony by měla být 2 procenta plochy veškeré vertikální výztuže, kterou spona ohraničuje. Každá spona ohraničuje čtyři štěpiny silné 3/4 palce, výpočty velikostí a rozestupů spon jsou tedy stejné jako v příkladu 3.Obrázek 23

4.3 Podlahové desky

Obrázek 3 slouží k určení tloušťky desek a požadovaného množství bambusových výztuží. Obrázek 4 lez použít k určení velikosti a rozestupů bambusových výztuží. Všeobecně platí, že rozestupy výztuží by neměly být větší než tloušťka desek.

Jsou-li dostupné návrhy pro desky vyztužené ocelí, není při použití betonu vyztuženého bambusem místo ocelí třeba provádět změny v tloušťce desek. Ovšem objem vyztužení bambusovou kari sítí by měl být přibližně 4krát větší než v případě ocelové kari sítě.

4.3.1 Příklad 5 – Návrh podlahových desek:

Navrhněte betonovou desku vyztuženou bambusem, která udrží maximální kolové zatížení 7000 liber. Styčná plocha kola na desce je odhadnuta na 60 palců čtverečních. Délka desky mezi spoji bude 8 stop.

  1. Z Obrázku 3a lze určit tloušťku desek přibližně 5-1/2 in.
  2. Potřebné vyztužení lze určit z Obrázku 3b, je to 0,11 palců čtverečních na stopu šířky desky.
  3. Množství výztuže udává Obrázek 4. Požadované množství výztuže mohou zajistit štěpiny silné 1/8 palce na 12palcovém základu. Všeobecně však platí, že vzdáleností výztuží by neměly být větší než tloušťka betonových desek, adekvátní jsou 6palcové rozestupy.

4.3.2 Příklad 6 – Nahrazení betonové desky vyztužené ocelí betonovou deskou vyztuženou bambusem:

Konstrukční výkresy vyžadují desku silnou 6 palců s vyztužením ocelovým drátem o tloušťce č. 10 rozmístěným v 6palcových rozestupech. Nahraďte ji deskou vyztuženou bambusem.

    1. Tloušťka desky se nemění.
    2. Z Tabulky II vyplývá, že povrch příčného řezu drátu o tloušťce č. 10 je 0,0143 palců čtverečních. Protože tyto dráty jsou rozmístěny po 6 palcích, výměra je 0,0286 palců čtverečních. Bambusové vyztužení by mělo být 4násobkem ocelového vyztužení, tedy 0,114 palců čtverečních na stopu šířky desky. Z Obrázku 4 je patrné, že jsou vhodné štěpiny silné 1/8 palce v 8palcových rozestupech, ovšem mezery mezi štěpinami by neměly být větší než tloušťka desky, takže je třeba zvolit 6palcové rozestupy.

4.4 Stěny

Nenosné betonové stěny by měly mít tloušťku nejméně 5 palců a nejméně 1/30 vzdálenosti mezi nosnými nebo ohraničujícími prvky; měly by být ve vodorovném i svislém směru vyztuženy bambusovými stonky o průměru alespoň 3/4 palce rozmístěnými v 6palcových rozestupech. Toto vyztužení by mělo být zajištěno formou jednovrstvé výztužné rohože uprostřed stěny. Nad otvory a po jejich stranách by měly být umístěny dva bambusové stonky o průměru 1/2 palce nebo větším a diagonálně přes rohy otvorů je třeba umístit dva stonky o průměru 3/4 palce dlouhé 4 stopy.

5 Bibliografie

  1. H. E. Glenn. Bambusové vyztužení betonu z portlandského cementu („Bamboo reinforcement in portland cement concrete“), Engineering Experiment Station, Vysoká škola zemědělská v Clemsonu, Clemson, Jižní Karolína, Bulletin č. 4, květen 1950.
  2. Experimentální stanice navrhování vodních cest americké armády (U. S. Army Engineer Waterways Experiment Station) Technická zpráva č. 6-646: Prvky z prefabrikovaného betonu s bambusovým vyztužením („Precast concrete elements with bamboo reinforcement“), vypracovali E. F. Smith a K. L. Saucier. Vicksburg, Mississippi, květen 1964.
  3. S. R. Mehra and R. G. Ghosh. Bambusové vyztužení směsi hlíny a cementu („Bamboo-reinforced soil-cement“), Civil Engineering and Public Works Review, svazek 60, vydání 711, říjen 1965; svazek 60, vydání 712, listopad 1965.
  4. Betonové podlahy přímo na zemi („Concrete floors on ground“), Portland Cement Association Concrete Information, ST-51.
  5. American Concrete Institute. Požadavky stavebních předpisů pro vyztužený beton („Building code requirements for reinforced concrete“), (ACI 318-56), květen 1956.
  6. Kancelář „Bureau of Yards and Docks“ amerického námořnictva Designový manuál NAVDOCKS DM-2, Structural Engineering. říjen 1964.

Obrázky a tabulky

Obrázek 24

Obrázek 1. Součinitele pevnosti pro nosníky vyztužené bambusem a jejich prvky namáhané ohybem.

Obrázek 25

Obrázek 2. Náhradní bambusové nosníky a výztuže.

Obrázek 26

Obrázek 3. Tloušťka desek a vyztužení pro podlahové desky.

Obrázek 27

Obrázek 4. Velikost a rozestupy bambusových výztuží v deskách a stěnách.

Bambus

Celé stonky
Průměr (v palcích) Plocha (v palcích čtverečních)
3/8 0,008
1/2 0,136
5/8 0,239
3/4 0,322
1 0,548
2 1,92

 

Štěpiny široké 3/4 palce
Tloušťka (v palcích) Plocha (v palcích čtverečních)
1/8 0,094
1/4 0,188
3/8 0,282
1/2 0,375
5/8 0,469
3/4 0,563

 

Ocelové výztuhy

Jmenovité rozměry – Kruhové průřezy
Identifikační čís. tyčí Nominální průměr (v palcích) Plocha příčného řezu (v palcích čtverečních)
2 0,250 0,05
3 0,375 0,11
4 0,500 0,20
5 0,625 0,31
6 0,750 0,44
7 0,875 0,60
8 1,000 0,79
9 1,128 1,00
10 1,270 1,27
11 1,410 1,56

 

Ocelový drát

Hodnota tloušťky drátu AS&W Průměr (v palcích) Plocha (v palcích čtverečních) Hmotnost (lb/ft)
0000 0,3938 0,12180 0,4136
000 0,3625 0,10321 0,3505
00 0,3310 0,086049 0,2922
0 0,3065 0,073782 0,2506
1 0,2830 0,062902 0,2136
2 0,2625 0,054119 0,1838
3 0,2437 0,046645 0,1584
4 0,2253 0,039867 0,1354
5 0,2070 0,033654 0,1143
6 0,1920 0,028953 0,09832
7 0,1770 0,024606 0,08356
8 0,1620 0,020612 0,07000
9 0,1483 0,017273 0,05866
10 0,1350 0,014314 0,04861
11 0,1205 0,011404 0,03873
12 0,1055 0,0087417 0,02969
13 0,0915 0,0065755 0,02233
14 0,0800 0,0050266 0,01707
15 0,0720 0,0040715 0,01383
16 0,0625 0,0030680 0,01042

Líbí se vám to? Doporučte tuto stránku přátelům…

* Označené položky jsou povinné.