Graniczna rozpiętość konstrukcji

Graniczną rozpiętość tej konstrukcji znajdziemy z porównania momentu zewnętrznego (Mz) z wewnętrznym (MJ w przekroju środkowym belki. Wielkości granicznych rozpiętości konstrukcji wiszących lub osiowo ściskanych zestawiono przy tym założeniu (program uprawnienia budowlane na komputer).

Porównanie wskazuje na ogromne możliwości zwiększenia rozpiętości konstrukcji przez zastosowanie korzystnego schematu statycznego. Z drugiej strony wykazuje, że cechy żelbetu w porównaniu z materiałami o większej wytrzymałości eliminują jego zastosowanie w konstrukcjach o największej rozpiętości. Mniejsza wytrzymałość słupowa betonu w stosunku do wytrzymałości na ściskanie przy zginaniu powoduje, że stosunek wytrzymałości betonu marki 600 i stali pospolitej maleje z 0,625 do ok. 0,5.
Nasuwa się pytanie, czy oba konkurujące ze sobą materiały mogą uzyskać jednakową wytrzymałość właściwą. Będzie to możliwe, gdy beton osiągnie wytrzymałość na ściskanie 600:0,5 = 1200 kG/cm2. Wytrzymałości tego rzędu są już uzyskiwane sporadycznie przy użyciu cementów samoprężnych (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Należy przypuszczać, że uzyskiwanie takich wytrzymałości będzie wkrótce zupełnie realne.
Bardzo mała wytrzymałość betonu na rozciąganie wskazuje wyraźnie na powszechnie znaną zasadę, że należy unikać konstrukcji żelbetowych, w których beton w całości lub części pracuje na rozciąganie (uprawnienia budowlane).
Powyższe rozważania odnoszą się do największych możliwych rozpiętości konstrukcyjnych. Oczywiście w praktyce projektowej znacznie częściej mamy do czynienia z rozpiętościami małymi i średnimi wahającymi się w granicach 3,0-30,0 m. Przy tych rozpiętościach inne cechy materiału jak łatwość kształtowania, trwałość, stosunkowo niski koszt, ognioodporność, własności ciepło- i dźwiękochronne grają rolę zasadniczą.

Zastosowanie żelbetu w dziedzinie przekryć stropowych i stropodachowych wyeliminowało prawie zupełnie starsze konstrukcje ceramiczno-stalowe. Głównym powodem był w tym przypadku znacznie niższy koszt przekryć żelbetowych (program egzamin ustny).

Konkretne relacje cen

Przykładowe porównanie kosztów przemysłowych przekryć dachowych przy typowej rozpiętości 18 m wykonanych w konstrukcji stalowej, żelbetowej monolitycznej i prefabrykowanej sprężonej. Czyniąc tego rodzaju porównania dla różnych rozpiętości możemy wyciągnąć pewne charakterystyczne wnioski. Okazuje się, że przy rozpiętościach do ok. 24 m o kosztach decyduje nie ciężar konstrukcji, lecz technologia wykonania. Przy bardzo małych rozpiętościach konstrukcje żelbetowe monolityczne lub proste konstrukcje prefabrykowane są zwykle najtańsze. Ze wzrostem rozpiętości zdobywa przewagę beton sprężony, by przy największych rozpiętościach okazać się mniej korzystnym niż stal (opinie o programie).

Oczywiście konkretne relacje cen każdego z porównywanych materiałów są zależne od poziomu techniki i stanu produkcji. Są one różne w różnych krajach. Jednak wykazana prawidłowość jest na ogół powszechna.
Znacznie cięższe przekrycie monolityczne często okazuje się droższe od prefabrykowanego dopiero po uwzględnieniu konieczności podrusztowania na dość dużej wysokości (koszt rusztowań w tych przypadkach dochodzi czasem do 50% kosztu konstrukcji) (segregator aktów prawnych).

Na taki układ kosztów konstrukcji duży wpływ ma wzajemny stosunek cen robocizny i materiałów. W krajach o rozwiniętej produkcji materiałów i drogiej robociźnie (np. Stany Zjednoczone A. P.) konstrukcje ciężkie, ale proste i łatwe w wykonaniu są tańsze od konstrukcji zużywających mniej materiałów, ale złożonych i przez to bardziej pracochłonnych.
W naszych warunkach udział materiałów w koszcie konstrukcji jest na razie decydujący. Z tego względu projektanci zmierzają do maksymalnego zmniejszenia ich zużycia.

W konstrukcjach przekryć zmniejszenie to uzyskać można przez:
a) racjonalne ukształtowanie przekroju poprzecznego i profilu podłużnego,
b) wykorzystanie przestrzennej pracy konstrukcji (promocja 3 w 1).