Konstrukcje z betonu sprężonego cz.1

Zasady pracy i sposób wykonania elementów z betonu sprężonego. Jako konstrukcje z betonu sprężonego określa się konstrukcje z betonu, w których w wyniku celowego wprowadzenia trwałych sił sprężających spowodowano wystąpienie stanu naprężenia przeciwnego do powstającego od działania obciążeń. Sprężenie umożliwia wyeliminowanie naprężeń rozciągających w betonie i dzięki temu chroni go przed wystąpieniem za rysowań.
Elementy konstrukcyjne spręża się zazwyczaj różnego rodzaju cięgnami, najczęściej ze stali o wysokiej wytrzymałości. Cięgna te naciąga się odpowiednia silą sprężającą. Siła ta jednak zmniejsza się wskutek tzw. strat sprężania —  doraźnych i opóźnionych (reologicznych) — i z upływem czasu osiąga wartość, którą traktuje się jako trwałą siłę sprężającą.

Zasadę pracy elementów z betonu sprężonego omówiono niżej na przykładzie belki swobodnie podpartej o przekroju prostokątnym, wykonanej z betonu, w którym można dopuścić naprężenia ściskające, równe np. δe. Jednocześnie założono, że w przekrojach belki nie mogą wystąpić naprężenia rozciągające.

Jeśli rozpatrywaną belkę, przed jej obciążeniem zewnętrznym, sprężyć siłą P = 0,5 · h · δ przyłożoną w 1/3 wysokości, tj. w skrajnym dolnym punkcie rdzenia przekroju, to siła ta spowoduje w przekrojach belki wystąpienie naprężeń normalnych ściskających o wykresie trójkątnym, przedstawionym na rysunku a.

tmpb259-1Belka swobodnie podparta i wykresy naprężeń normalnych: a) sprężenie siłą P, b) sprężenie siłą P i obciążenie siłami zewnętrznymi.

Następnie rozpatrywana belkę można poddać działaniu obciążenia zewnętrznego, które w przekroju o największym momencie zginającym spowoduje wystąpienie naprężeń normalnych o wykresie liniowym — w górnej strefie przekroju ściskających, a w strefie dolnej rozciągających – rysunek b. Naprężenia te zsumują się z naprężeniami od sprężenia siłą P. W wyniku otrzymuje się w całym przekroju naprężenia ściskające o wykresie trójkątnym – rysunek b. Z wykresu tego wynika, że dzięki sprężeniu wyeliminowano naprężenia rozciągające w przekrojach belki, co jednocześnie chroni ją przed zarysowaniem. Jest to istotna zaleta konstrukcji z betonu sprężonego.

W praktyce tak dobiera się wartość siły P oraz miejsce jej przyłożenia, żeby żadne z przewidywanych obciążeń elementu nie powodowało pojawienia się rys w jego przekrojach. Naprężenia ściskające nie powinny być przy tym większe niż około 80% wytrzymałości stosowanego betonu na ściskanie.

Rolę zbrojenia sprężającego (cięgien sprężających) określa się jako aktywną, sprężenie powoduje bowiem wystąpienie naprężeń w przekrojach elementu przed poddaniem go działaniu obciążenia zewnętrznego.

W zależności od sposobu przekazywania siły sprężającej z cięgien na beton rozróżnia się zasadniczo dwa rodzaje konstrukcji z betonu sprężonego: strunobeton i kablobeton.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *