KONSTRUKCJE Z BETONU SPRĘŻONEGO

Konstrukcje z betonu sprężonego są to konstrukcje z betonu, w których w wyniku celowego wprowadzenia trwałych sił sprężających powstaje stan naprężenia przeciwny do powstającego od działania obciążeń. W tych konstrukcjach występuje wyeliminowanie naprężeń rozciągających zapewniające ochronę przed wystąpieniem zarysowań. W skutek naciągania powstaje siła sprężająca, która zmniejsza się wskutek strat sprężania doraźnych (podczas naciągu i kotwienia) oraz opóźnionych inaczej reologicznych(w okresie eksploatacji) Z upływem czasu osiąga wartość trwałej siły sprężającej.

Właściwości betonu sprężonego:

• Duża wytrzymałość na ściskanie;

• Mniejsze ugięcia elementu;

• Możliwość dużych rozpiętości;

• Lekkość konstrukcji w porównaniu z żelbetowymi (mniejszy przekrój poprzeczny);

• Duża pracochłonność wykonania oraz specjalistyczny sprzęt i urządzenia.

W zależności od sposobu przekazywania siły sprężającej z cięgien na beton są dwa rodzaje konstrukcji : strunobeton oraz kablobeton.

STRUNOBETON

Wykonuje się go wyłącznie jako prefabrykat.

Technologia sprężania elementu strunobetonowego:

1. Napięcie i kotwienie cięgna za pomocą uchwytów opartych o bloki oporowe.

2. Wypełnienie mieszanką betonową formę elementu ( przez którą przebiegają cięgna).

3. Zagęszczenie mieszanki betonowej za pomocą wibrowania.

4. Stwardnienie mieszanki i osiągniecie odpowiedniej wytrzymałości przez beton.

5. Zwolnienie naciągu (następuje ściskanie elementu przez cięgna czyli sprężanie).

KABLOBETON

Wykonuje się go jako monolit lub prefabrykat.

Technologia sprężania elementu kablobetonowego:

1. Ułożenie zbrojenia ze stali zwykłej oraz przewodów formujących kanały kablowe.

2. Wypełnienie mieszanką betonową formę elementu.

3. Zagęszczenie mieszanki betonowej za pomocą wibrowania.

4. Stwardnienie mieszanki i osiągnięcie odpowiedniej wytrzymałości przez beton.

5. Przeciągniecie cięgien przez kablowe kanały podłużne.

6. Zakotwienie i napinanie cięgien w prasach (opartych o czoła elementów).

7. Zamocowanie cięgien w zakotwieniach .

Cięgna można ułożyć w formie przed zabetonowaniem, umieszczając cięgna w osłonie.

Elementy kablobetonowe można wykonać na budowie z oddzielnych prefabrykatów, których styki wypełnia się zaprawą.

Wśród kablobetonowych rozróżnia się konstrukcje :

• Konstrukcje kablobetonowe z przyczepnością - występuje ochrona antykorozyjna cięgien, zapewniająca przyczepność między stalą a betonem za pomocą emulsji cementowej.

• Konstrukcje kablobetonowe bez przyczepności - występuje ochrona antykorozyjna cięgien za pomocą smarów wosków czy smół, niezapewniająca współpracy betonu i stali.

• Konstrukcje kablobetonowe o cięgnach zewnętrznych - konstrukcje, w których cięgna są poza przekrojem betonowym.

BETON I STAL W KONSTRUKCJACH SPRĘŻONYCH

BETON

W konstrukcjach strunobetonowych co najmniej beton klasy B37,a w kablobetonowych B30.

Beton powinien charakteryzować się:

• dużą wytrzymałością;

• dużym współczynnikiem sprężystości;

• dobrą przyczepnością do stali;

• dobrą szczelnością.

CIĘGNA

Cięgna sprężające stosuje się ze stali wysokiej wytrzymałości, czyli zawierające dużą zawartość węgla. Wytrzymałość stali uzyskuje się przez zastosowanie przeróbki plastycznej i cieplnej. Stali sprężającej nie można zgrzewać ani spawać. Cięgna mogą stanowić pojedyncze druty lub sploty (druty skręcane mechanicznie).Stosuje się także cięgna złożone z wielu drutów bądź splotów , jak również mające postać prętów. Zaleca się stosowanie splotów ∅ 13 mm do strunobetonu, a splotów ∅ 16 mm do kabli sprężających.

Sploty dwudrutowe:

Sploty siedmiodrutowe:

ROZMIESZCZENIE CIĘGIEN SPRĘŻAJĄCYCH

W przekroju podłużnym

Układy cięgien w elementach strunobetonowych :

1. Niewielka długość elementu – cięgna prostoliniowe

2. Przy większej długości – przy podporze część cięgien odgina się

3. Lub przy większej długości – przy podorze część cięgien kotwi się wgłębnie

Układ cięgien w elementach kablobetonowych:

1. Kable mające trasę prostoliniową

2. Kable mające trasę krzywoliniową

W przekroju poprzecznym:

Warunki rozmieszczenia cięgien w elemencie strunobetonowym:

1. Druty

2. Sploty

Warunki rozmieszczenia cięgien w elemencie kablobetonowym:

Minimalna grubość otulenia betonem.

Przyjęta grubość otulenia powinna zapewniać:

1. bezpieczne przekazywanie sił przyczepności;

2. ochronę przeciwpożarową, według odpowiednich przepisów;

3. ochronę stali przed korozją, zależną od klas ekspozycji - środowiska;

4. należyte ułożenie i zagęszczenie mieszanki betonowej, spełniając wzór c ≥ d_g + 5mm.

5. Ad. 1. W celu bezpiecznego przekazywania sił przyczepności, minimalna grubość otulenia w elementach strunobetonowych powinna być nie mniejsza niż wielokrotność średnicy cięgna:

• 2∅ – druty i sploty;

• 3∅ – pręty żebrowane.

W elementach kablobetonowych minimalna grubość otulenia powinna być nie mniejsza niż:

• ∅_d – średnica kanału okrągłego;

• b_d lub 0,5h_d – szerokość lub połowa wysokości kanału prostokątnego;

• 50 mm.

W strefie zakotwienia cięgien sprężających należy stosować odpowiednie zbrojenie poprzeczne, obliczane ze względu na docisk zakotwień do betonu oraz rozciąganie elementu w strefie przyczołowej.