Spørg Scientariet: Hvor får armeret beton sin styrke fra?
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Når du tilmelder dig nyhedsbrevet, accepterer du både vores brugerbetingelser og at Mediehuset Ingeniøren og IDA group ind i mellem kontakter dig angående events, analyser, nyheder, tilbud etc. via telefon, SMS og e-mail. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Spørg Scientariet: Hvor får armeret beton sin styrke fra?

beton, afstandsklodser, armering

Vores læser Jens Frederiksen har spurgt:

Hvor får armeret beton sin styrke fra?

Byg en bro alene i armering, og den vil kollapse, byg en bro i beton uden armering, og den vil kollapse - men kombineret opnås en fantastisk styrke.

Hvordan beregnes dette?

Læs også: Stålfibre frem for armeringsjern skal skubbe til tunneltraditionerne

Per Goltermann, professor på DTU Byg, svarer:

Vi kan jo godt bygge en bro med stålstænger alene, det giver blot en gitterkonstruktion (stålstænger er gode til at tage trækkræfter, men kan bære noget mindre i tryk, da de risikerer at bukke ud til siden, ligesom når man stiller en plastlineal op på enden og trykker til).

Vi kan også godt bygge en bro af beton alene, bare vi laver den som en trykbue (romerne brugte tit beton i deres konstruktioner).

Beton er vældig godt til at tage trykkræfter, men kan kun tage 5-10% af så store kræfter i træk. Men hvis vi laver en lige bjælke af beton, så knækker den nemt, fordi man får trækkræfter i undersiden.

Det ideelle er derfor at tage trækkræfterne i stålstænger og trykkræfterne i beton.

Læs også: Ny metode sparer tid og armering i betonbygninger

Vi kan godt lave et gitter eller et spær med nogle trykstænger i beton og nogle trækstænger i stål, og det kan man regne nogenlunde simpelt på (Newtons love og kraftligevægt).

I praksis koster det lidt for meget i arbejdsløn at lave sådanne gitre, og vi støber derfor bjælken helt ud, lægger armering i de steder, hvor der er trækkræfter, og sikrer så, at der kan løbe trykkræfter inde i betonen, og at denne er stærk nok.

Det præcise og optimale forløb af disse trykkræfter afhænger af, hvor lasten placerer sig. Derfor er det normalt godt, at der er mulighed for, at disse trykkræfter kan løbe rundt på forskellige måder afhængigt af lastens placering.

Spørg Scientariet

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til Scientariet.

Kommentarer (3)

Både makroskopisk og mikroskopisk har strukturudformningen af materialet stor betydning - fx:

Wikipedia: Aerogel:
Citat: "...En 2,5 kg mursten båret af et stykke aerogel, som kun vejer 2 gram. Aerogelen er det blårøgede stykke forneden..."

American Chemical Society (ACS) (2012, August 19). New space-age insulating material for homes, clothing and other everyday uses. ScienceDaily:
Citat: "...
"The new aerogels are up to 500 times stronger than their silica counterparts," Meador said. "A thick piece actually can support the weight of a car
...
Meador said that the aerogel is 5-10 times more efficient than existing insulation, with a quarter-inch-thick sheet providing as much insulation as 3 inches of fiberglass. And there could be multiple applications in thin-but-high-efficiency insulation for buildings, pipes, water heater tanks and other devices.
..."

University of Cambridge. (2014, March 24). Shock-absorbing 'goo' discovered in bone. ScienceDaily:
Citat: "...
New findings show that much of the mineral from which bone is made consists of 'goo' trapped between tiny crystals, allowing movement between them. It is this flexibility that stops bones from shattering.
...
It is the inbuilt shock absorber in bone that, until now, was unknown.
..."

University of Miami. (2009, July 27). Concrete Columns With Internal Bars Made Of Glass Fibers Can Make A Building Sturdier. ScienceDaily.

5. mar 2014, ing.dk: Nyt materiale er lettere end vand, men stærkt som stål.
Tyske forskere har udviklet et materiale, der vejer omtrent det samme som skum, men er stærkt som nogle ståltyper. Endnu er de dog langt fra massefremstilling
.
http://phys.org/news/2014-02-bone-like-mat...

24. jun 2014, ing.dk: 3D-printet supermateriale kan bære 160.000 gange sin egen vægt.
Ved hjælp af en speciel 3D-printteknik har amerikanske forskere udviklet et lovende letvægtsmateriale, der deler egenskaber med aerogel, men som er langt stærkere
.
Massachusetts Institute of Technology. (2014, June 19). New ultrastiff, ultralight material developed. ScienceDaily:
Citat: "...
"This material is among the lightest in the world," LLNL's Spadaccini says. "However, because of its microarchitected layout, it performs with four orders of magnitude higher stiffness than unstructured materials, like aerogels, at a comparable density."
..."

Måske kunne også man blive inspireret af en af havets "supermænd":

Jun 7, 2012, physicsworld.com: Secret of super-power shrimp revealed:
Citat: "...
Scientists in the US have solved one of nature's little mysteries – how the harlequin mantis shrimp [søknæler-art] can generate enough force to smash aquarium glass, without doing any significant damage to its pair of "dactyl" clubs. The researchers believe that the secret of the clubs, which are normally used by the shrimp to crack open tough shellfish, lies in how they combine materials with very different properties. Measurements reveal that the clubs have a much higher specific strength and toughness than any synthetic composite material – a finding that the researchers think could lead to stronger materials, including those for use in body armour.
...
This is not the first time that mantis shrimps have been on biophysicists' radar. The animals are known to have a highly developed visual system and in 2008 researchers showed that two species of the shrimp can detect the circular polarization of light – the first living organisms shown to do so.
[Fra kommentarer:]
Astounding. With a home planet like this, who needs starships? Everything imaginable is already here.
…"

  • 1
  • 5

Det sker desværre tit, at de som svarer på Scientarie-spørgsmål enten rammer helt ved siden af spørgsmålet, eller svarer så vagt, at der reelt ikke er tale om et svar.

Det her er et godt eksempel på et kort, forståeligt svar - og tak for det.

  • 11
  • 1

Det her er et godt eksempel på et kort, forståeligt svar - og tak for det.

Måske også lige lovligt kort?

I praksis koster det lidt for meget i arbejdsløn at lave sådanne gitre, og vi støber derfor bjælken helt ud, lægger armering i de steder, hvor der er trækkræfter, og sikrer så, at der kan løbe trykkræfter inde i betonen, og at denne er stærk nok.

Det præcise og optimale forløb af disse trykkræfter afhænger af, hvor lasten placerer sig. Derfor er det normalt godt, at der er mulighed for, at disse trykkræfter kan løbe rundt på forskellige måder afhængigt af lastens placering.

Stål kan betragtes som en fjeder, så hvis der er trækkræfter, er der med garanti også en deformation af armeringen - både i længderetningen og i tykkelsen. Spørgsmålet er nu: Hvor meget kan beton egentlig ekspanderes, før der dannes (problematiske) revner, for i modsætning til forspændt beton må det vel være denne revnedannelse, der bestemmer hvor store kræfter, konstruktionen kan belastes med, og ikke primært betonens trykstyrke, som svaret lægger op til?

Jeg har set billeder af stålfiberforstærket CRC beton, som under belastning står i en bue uden revnedannelse, så det må vel afhænge meget af betonblandingen. Hvad har primært betydning her?

  • 2
  • 1