Konstrukcje z betonu spr´Å»onego
 nadbudowa Żelbetu
Wielkie realizacje i projekty nowych obiektów, podobnie jak prezentacje wyników intensywnych badał
w róŻnych
Ęwiatowych oĘrodkach wskazują na nieprzerwany i wielokierunkowy rozwój konstrukcji betonowych. W rozwoju
tym inwencja projektantów jest wspierana przez moŻliwoĘci zastosowania nowych materia"ów i nowych metod
wznoszenia, a dąŻenia są ukierunkowane nie tylko na efektywne technicznie i ekonomicznie konstrukcje,
ale w równym stopniu na trwa"oĘç tych konstrukcji. Szczególne miejsce w tych osiÄ…gni´ciach zajmujÄ…
konstrukcje spr´Å»one.
Warto tu przypomnieç, jakiego rodzaju prze"om w obydwu beton pracuje na Ęciskanie, a stal na
w filozofii projektowania wprowadzi"o spr´Å»enie. rozciÄ…ganie. I na tym koÅ‚
czÄ… si´ podobieÅ‚
stwa.
Poprzednio, projektant konstrukcji Å»elbetowej, W konstrukcjach Å»elbetowych rol´ zbrojenia okreĘla
podobnie jak dawniej konstrukcji metalowej lub si´ jako biernÄ…, gdyÅ» si"y w zbrojeniu pojawiajÄ… si´
Zdj´cie górne  p"ytowo-
s"upowy szkielet
drewnianej, przy duÅ»ym obciÄ…Å»eniu elementu móg" dopiero w chwili obciÄ…Å»enia. W betonie spr´Å»onym
ze spr´Å»onymi stropami.
wykorzystaç jednÄ… z trzech moÅ»liwoĘci: rola zbrojenia jest od poczÄ…tku czynna, gdyÅ»
PoniŻej  prefabrykaty stru-
" przyj´cie duÅ»ego przekroju, co pociÄ…ga"o przy- niezaleÅ»nie od obciÄ…Å»eÅ‚
zewn´trznych zbrojenie
nobetonowe dla zespolo-
rost ci´Å»aru w"asnego to wywo"uje zamierzone si"y wst´pne. W elemen- nych stropów
" zmian´ kszta"tu, rozpi´toĘci lub schematu sta-
tycznego
" zastosowanie materia"u o wi´kszej wytrzyma"oĘci.
Od po"owy XX wieku projektant uzyska" najbardziej
nowoczesnÄ… moÅ»liwoĘç, jakÄ… jest aktywne kontrolo-
wanie zachowania si´ konstrukcji pod obciÄ…Å»eniem
za pomocÄ… wst´pnie wywo"anego obciÄ…Å»enia prze-
ciwnego, zwanego w"aĘnie spr´Å»eniem.
Konstrukcje z betonu spr´Å»onego wywodzÄ… si´
oczywiĘcie z konstrukcji Żelbetowych, a ich po-
mys" wiÄ…za" si´ z dÄ…Å»eniem do eliminacji wad
Żelbetu, zw"aszcza zarysował
i ugi´ç. Pomimo
podobieł
stwa materia"owego róŻnice są jednak
duÅ»e. Cz´sto przytaczana jest maksyma przypi-
sywana znakomitemu francuskiemu teoretyko-
wi konstrukcji spr´Å»onych Yves Guyonowi: Bel-
ka spr´Å»ona jest podobna do belki Å»elbetowej:
49
budownictwo " technologie " architektura
b
u
d
o
w
n
i
c
t
w
o
fot. Archiwum
tach Å»elbetowych zginanych strefa Ęciskana beto- korzyĘç w postaci wysokich napr´Å»eÅ‚
, jakie moŻna
nu stanowi w praktyce mniej niÅ» 1/3 wysokoĘci przy spr´Å»eniu dopuĘciç w przekroju.
przekroju, a zatem beton w przewaÅ»ajÄ…cej cz´Ä˜ci Rozwój technologii betonu i metalurgii spra-
przekroju znajduje si´ w strefi e rozciÄ…ganej. Sta- wi", Å»e przy stosunkowo nieznacznym wzroĘcie
nowi w istocie balast o drugorz´dnym znaczeniu. kosztów uzyskuje si´ betony i stale o wyso-
W zginanych elementach spr´Å»onych przekroje kich wytrzyma"oĘciach. W ci´gnach stalowych
sÄ… mimoĘrodowo Ęciskane i w ca"ym praktycznie wytrzyma"oĘç na rozciÄ…ganie si´ga 2500 MPa,
przekroju dzia"ajÄ… znaczne napr´Å»enia ĘciskajÄ…ce. a betony osiÄ…gajÄ… wytrzyma"oĘç na Ęciskanie
Te szczególne warunki pracy konstrukcji 100 MPa w powszechnej praktyce i znacznie
spr´Å»onych pozwalajÄ… na dobre wykorzystanie ponad 200 MPa w prototypowych zastosowa-
w nich materia"ów wysokiej wytrzyma"oĘci. Im niach. Takie materia"y nie mogÄ… byç prawie ni-
wyÅ»sza wytrzyma"oĘç stali (lub zbrojenia nieme- gdy efektywnie zastosowane w Å»elbecie. Stale,
talicznego) w ci´gnach spr´Å»ajÄ…cych, tym mniej- niezaleÅ»nie od wytrzyma"oĘci, majÄ… praktycznie
szy przekrój tego zbrojenia pozwala na realizacj´ jednakowy modu" spr´Å»ystoĘci. Tym samym, do-
Maszty elektroenerge-
wymaganej si"y spr´Å»ajÄ…cej. Brak kontaktu ci´gien puszczenie wyÅ»szych wartoĘci napr´Å»eÅ‚
w zbro-
tyczne z w"óknobetonu
wysokowartoĘciowego
z betonem w chwili naciągu nie ogranicza bowiem jeniu elementów Żelbetowych by"oby niew"aĘciwe
(130 MPa) spr´Å»one
odkszta"ceł
stali, jak to ma miejsce w Å»elbecie. ze wzgl´du na towarzyszÄ…ce temu nadmierne za-
ci´gnami w´glowymi (3000
Jeszcze bardziej znamienne jest, Że wysoka rysowanie betonu. RównieŻ zastosowania betonów
MPa) rysunek nr 15-181
z materia"ów do ksiÄ…Å»ki wytrzyma"oĘç betonu daje równieÅ» bezpoĘredniÄ… wysokowartoĘciowych jest zwykle ma"o celowe,
gdyÅ» prowadzi w niewielkim stopniu do redukcji
wymiarów przekrojów, zw"aszcza zginanych. Pew-
nym wyjątkiem są elementy Ęciskane, a zw"aszcza
kr´pe s"upy.
Wskutek braku kontaktu stali z betonem w chwi-
li naciÄ…gu, moÅ»e byç w konstrukcjach spr´Å»onych
wykorzystana w pe"ni wysoka wytrzyma"oĘç sta-
li. W porównaniu z Żelbetem, w którym w fazie
uÅ»ytkowej napr´Å»enia w zbrojeniu si´gajÄ… najwyÅ»ej
100 MPa, przy naciÄ…gu stali spr´Å»ajÄ…cej stosuje si´
napr´Å»enia wst´pne rz´du 1200 MPa i wi´cej. Wy-
soka wytrzyma"oĘç betonu na Ęciskanie, a takÅ»e na
rozciÄ…ganie, nie tylko moÅ»e byç wykorzystana, ale
w wielu przypadkach jest ona koniecznoĘcią, gdyŻ
warunkuje bezpieczne wprowadzenie duŻych si"
spr´Å»ajÄ…cych.
Praktyczne zalety konstrukcji spr´Å»onych w porów-
naniu z Żelbetowymi to:
" zmniejszenie ugi´ç elementów zginanych dzi´ki
wst´pnemu ugi´ciu odwrotnemu, a takÅ»e dzi´ki
znacznemu rozszerzeniu przedzia"u spr´Å»ystego
zachowania si´ betonu i wynikajÄ…cej stÄ…d
wi´kszej sztywnoĘci
" moŻliwoĘci trwa"ego "ączenia prefabrykowanych
segmentów z suchymi stykami
" smuk"e, stosunkowo lekkie elementy, o wyso-
kich walorach estetycznych i funkcjonalnych.
Zalety te skutkują z jednej strony w moŻliwoĘci
wielokrotnego zwi´kszenia rozpi´toĘci elementów
zginanych, a z drugiej  w zapewnieniu szczelnoĘci
rozciÄ…ganych cz´Ä˜ci konstrukcji.
Trwa"oĘç konstrukcji spr´Å»onych nie moÅ»e
byç w podobnie prosty sposób porównywana
z Å»elbetem. MoÅ»e byç zarówno znacznie lepsza, ale
takÅ»e i gorsza  gdy jakoĘç wykonania jest niska.
Konstrukcje z betonu spr´Å»onego ch"onÄ… ze znako-
mitymi efektami wszystkie nowoĘci materia"owo-
technologiczne, w tym betony wysokowartoĘciowe
i ultrawysokowartoĘciowe, w"óknobetony, niemeta-
liczne ci´gna zast´pujÄ…ce stal.
Wspomniane tu oszcz´dnoĘci materia"owe
i korzyĘci techniczne nie muszÄ… si´ jednak
odzwierciedlaç proporcjonalnie w efektach eko-
nomicznych, zw"aszcza przy indywidualnych
realizacjach. Konstrukcje spr´Å»one wymagajÄ… bo-
wiem znacznie wyŻszych kwalifikacji projektan-
tów i wykonawców, specjalnego sprz´tu, wyso-
kiej dok"adnoĘci i zaostrzonej kontroli. Wszelkie
50
paędziernik  grudzieł
2003
fot. Archiwum
usterki wykonawcze i wady materia"owe majÄ… tu wznoszonych, jak teÅ» wzmacniania konstruk-
znacznie powaŻniejsze skutki niŻ w konstrukcjach cji istniejących, takŻe zabytkowych. Wzros"a rola
Å»elbetowych. Stosowanie konstrukcji spr´Å»onych spr´Å»enia jako zabiegu tymczasowego, znane-
wymaga zatem wyŻszego poziomu technicznego, go dawniej g"ównie w budownictwie mostowym.
ale teÅ» prowadzi do znacznie nowoczeĘniejszych Obecnie spr´Å»a si´ duÅ»e p"yty stropów lub na-
i Ęmielszych rozwiązał
. wierzchni, a takŻe Ęciany zbiorników, w bardzo
Udzia" betonu spr´Å»onego w ogólnej produkcji be- wczesnym okresie twardnienia, w celu eliminacji
tonu konstrukcyjnego jest nieformalnie, ale konse- zarysował
termicznych i skurczowych.
kwentnie zestawiany i uznawany za miar´ pozio- W innowacjach budownictwa miejskiego dominujÄ…
mu technicznego lub nowoczesnoĘci budownictwa rozwiązania obiektów wysokich, budynki szkieleto-
w danym kraju. W krajach o szybkim tempie roz- we p"ytowo-s"upowe, zaawansowane prefabryka-
woju w minionej dekadzie (Daleki Wschód) udzia" ty stropowe, róŻnorodne obiekty podziemne oraz
ten przekracza" okresowo 20% ca"ej kubatury pro- wszelkiego rodzaju hale sportowe i widowiskowe.
dukowanego betonu. Sprzyja temu kilka przyczyn Nadal rozwijane są nowe koncepcje zastosował

ekonomiczno-technicznych: w róŻnych obiektach przemys"owych, zw"aszcza
" dąŻenie do mniej materia"och"onnych rozwiązał
w róŻnego typu zbiornikach.
" wykonywanie duŻych inwestycji z efektownymi Szczególnie wielkie wyzwania stawia rozwój ko-
obiektami o duÅ»ych rozpi´toĘciach munikacji i infrastruktury miejskiej  stÄ…d nieprze-
" kompleksowa kalkulacja ekonomiczna i dąŻenie rwany rozwój obserwowany w mostach, tunelach
do wysokiej trwa"oĘci oraz nawierzchniach dróg i lotnisk. Nowe mosty,
" realizacje w szczególnych warunkach (s"abe o niewyobraÅ»alnych do niedawna rozpi´toĘciach
grunty, tereny sejsmiczne, trudnoĘci klimatycz- lub wznoszone w sytuacjach skrajnie trudnych,
ne) urzeczywistniają marzenia ludzkoĘci datowane na
" dost´pnoĘç w konkurencyjnej ofercie i relatyw- tysiÄ…clecia. Niektóre sÄ… juÅ» w realizacji (most Rion-
nie niskie koszty materia"ów podstawowych Antirion przez Zatok´ KorynckÄ… w Grecji), w za-
i akcesoriów dodatkowych, a takÅ»e sprz´tu do awansowanym stanie przygotowania (most przez
spr´Å»ania konstrukcji. CieĘnin´ MessyÅ‚
skÄ…) lub fazie realnych koncepcji
Spr´Å»enie wkroczy"o do wszystkich dziedzin bu- (mosty przez CieĘnin´ GibraltarskÄ… i CieĘnin´ Be-
downictwa, zachowujÄ…c dominujÄ…ce znacze- ringa).
nie w tradycyjnych obszarach zastosował
, ta- Oprócz rekordów w prze"amywaniu kolejnych ba-
kich jak mosty, zbiorniki lub przekrycia wielkich rier, konstrukcje z betonu spr´Å»onego pozwalajÄ… na
rozpi´toĘci. Szczególnie szybki ostatnio rozwój do- uzyskiwanie wyjÄ…tkowych walorów funkcjonalnych
tyczy zastosował
podziemnych  kotwy spr´Å»one i estetycznych. Dynamika dotychczasowego roz-
stabilizują Ęciany oporowe, obudowy tuneli, zapo- woju tych konstrukcji sprawia, Że przewidywanie
ry i nabrzeŻa. ich przysz"oĘci wkracza w zakres futurologii.
Post´p w systemach spr´Å»ania sta" si´ w wie-
lu typach obiektów g"ównym motorem post´pu
technicznego w ogóle, dzi´ki stworzeniu nowych prof. Andrzej Ajdukiewicz
moÅ»liwoĘci. Dotyczy to zarówno obiektów nowo Politechnika ÂlÄ…ska
Nowa generacja
 mosty dopr´Å»ane
51
budownictwo " technologie " architektura
fot. Archiwum