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:
Napięcie i kotwienie cięgna za pomocą uchwytów opartych o bloki oporowe.
Wypełnienie mieszanką betonową formę elementu ( przez którą przebiegają cięgna).
Zagęszczenie mieszanki betonowej za pomocą wibrowania.
Stwardnienie mieszanki i osiągniecie odpowiedniej wytrzymałości przez beton.
Zwolnienie naciągu (następuje ściskanie elementu przez cięgna czyli sprężanie).
KABLOBETON
Wykonuje się go jako monolit lub prefabrykat.
Technologia sprężania elementu kablobetonowego:
Ułożenie zbrojenia ze stali zwykłej oraz przewodów formujących kanały kablowe.
Wypełnienie mieszanką betonową formę elementu.
Zagęszczenie mieszanki betonowej za pomocą wibrowania.
Stwardnienie mieszanki i osiągnięcie odpowiedniej wytrzymałości przez beton.
Przeciągniecie cięgien przez kablowe kanały podłużne.
Zakotwienie i napinanie cięgien w prasach (opartych o czoła elementów).
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 :
Niewielka długość elementu – cięgna prostoliniowe
Przy większej długości – przy podporze część cięgien odgina się
Lub przy większej długości – przy podorze część cięgien kotwi się wgłębnie
Układ cięgien w elementach kablobetonowych:
Kable mające trasę prostoliniową
Kable mające trasę krzywoliniową
W przekroju poprzecznym:
Warunki rozmieszczenia cięgien w elemencie strunobetonowym:
Druty
Sploty
Warunki rozmieszczenia cięgien w elemencie kablobetonowym:
Minimalna grubość otulenia betonem.
Przyjęta grubość otulenia powinna zapewniać:
bezpieczne przekazywanie sił przyczepności;
ochronę przeciwpożarową, według odpowiednich przepisów;
ochronę stali przed korozją, zależną od klas ekspozycji - środowiska;
należyte ułożenie i zagęszczenie mieszanki betonowej, spełniając wzór c ≥ dg + 5mm.
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;
bd lub 0,5hd – 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.