Öngerilmeli Beton tanımı ve üretim yöntemleri
Öngerilmeli beton prensip olarak fabrika koşullarında çelik çekme ve betona gerilme kuvveti aktarma üzerine dayalı bir üretim şeklidir. Üretilen numuneler kompozit bir yapıya sahip olur. Betonun çekme yükleri karşısındaki dayanımı, basınç yükleri karşısındakinden çok daha düşük olduğu için, sadece betondan yapılan elemanların çekme gerilmelerine maruz kalan bölgelerinde çatlaklar kolayca oluşmaktadır. Beton elemanların bu zayıflığına karşı bir önlem olarak betonarme malzeme kullanımı geliştirilmiştir. Betonarme sistemde elemanın çekme gerilmelerine maruz kalacak bölgesine çelik çubuklar yerleştirilmekte, böylece beton ve çelikten oluşan kompozit bir malzeme elde edilmektedir.
Çeliğin çekme dayanımı ve sünekliği betonunkinden çok daha yüksektir. Tek bir malzeme gibi davranış gösteren betonarme malzemede elemanın bölgesine gelen gerilmeler çelik donatılar tarafından karşılanmaktadır. Betonarme de olduğu gibi, öngerilmeli betonda da beton ve çelik bir arada kullanılmakta ve çekme gerilmeleri karşısında elemanın daha dayanıklı olması sağlanmaktadır.
Öngerilmeli beton yapımında, sertleşmiş beton elemanın üzerine henüz dışardan servis yükleri gelmeden önce, elemanın içerisinde yer alacak çelik çubuklara çekme gerilmesi uygulanmaktadır; sertleşmiş beton eleman, içerisinde gerilmiş olarak yer alan çubukların bulunduğu bir eleman durumunu almaktadır. Ön gerilmeli betondaki çelik çubuklara çekme gerilmesi uygulanması ”önçekme” ve ”ardçekme olarak tanımlanan iki değişik yöntemden birisinin kullanılması ile sağlanmaktadır.
Öngerilmeli beton çelik çekme yöntemleri
Önçekme işleminde çelik çubuklar önceden çekilmiş duruma getirilmekte ve çelik çubuklar çekilmiş durumdayken beton dökülmektedir. Çekilmiş durumdaki çelik çubukların betona gerilme aktarması elbette beton sertleştikten sonra yer almaktadır.
Ardçekme işleminde ise, çekilen çubukların yerleştirileceği bölge boş tutularak beton dökülmekte ve beton sertleştikten sonra çelik çubuklar yerleştirilip çekme uygulanmaktadır.
Özetlenecek olursa, öngerilmeli betonda çelik donatılar tarafından beton kesitinde o kadar büyük basınç gerilmeleri yaratılmaktadır ki, bu gerilmeler sayesinde beton elemanın kesitinde dış yükler tarafından oluşturulacak çekme gerilmelerinin etkisi azaltılmış veya ortadan kalkmış olmakta ve sonuç olarak, betonda yer alabilecek çatlakların oluşması önlenebilmektedir. Sertleşmiş beton, zamanla, bir miktar büzülme ve sünme göstermektedir. (Bilindiği gibi, üzerine uygulanan sabit gerilmenin etkisiyle, zaman geçtikçe, malzemenin gösterdiği yavaş fakat artan deformasyon, ”sünme” olarak adlandırılmaktadır.)
Betonda zamanla oluşan büzülme ve sünme, beton elemanın boyunda kısalmaya yol açmaktadır. Dolayısıyla öngerilmeli betona çelik donatılar tarafından aktarılmış olan basınç gerilmesinin miktarı, büzülme ve sünmenin yarattığı kısalmadan dolayı bir miktar azalmaktadır. O nedenle, betona uygulanan öngerilme miktarı yeteri kadar yüksek olmalıdır ki, beton sonradan bir miktar büzülme ve sünme gösterse dahi, elemanın üzerinde yinede etkili bir öngerilme kalabilmektedir.
Öngerilmeli beton elemanda istenilen büyüklükte bir basınç gerilmesinin yaratılabilmesi için, kullanılacak çelik çubukların çekme yükleri karşısındaki akma ve kırılma dayanımlarının çok yüksek olması gerekmektedir. Bunun yanı sıra çelik çubuklar tarafından betonda istenilen ölçüde basınç öngerilmesi yaratılabilmesi için, beton kalitesinin de çok yüksek olması gerekmektedir. Öngerilmeli beton yapımında yüksek dayanımlı çelik ve yüksek dayanımlı beton kullanılması, geniş açıklıkların daha küçük kesitli elemanlarla geçilmesini sağlayabilmektedir.
