BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako

(krótkotrwałe straty sprężenia)

Skrócenie wywołane skurczem i pełzaniem = (L₃ - L₄)/L₁

(długotrwałe straty sprężenia)

Końcowe wydłużenie w stali = (L₄ - L₁)/L₁

Maksymalne początkowe wydłużenie względne w stali =

= Naprężenia dopuszczalne/moduł sprężystości = 140 MPa/2x10⁵ MPa = 0,0007

Całkowite straty sprężenia wywołane skróceniem sprężystym, skurczem i pełzaniem także wynosiły blisko 0,0007. Więc, końcowe odkształcenie cięgien praktycznie malało do zera, czyli zanikał efekt sprężenia.

Rozwiązaniem problemu osiągnięcia zadawalających trwałych wydłużeń w cięgnach było:

 Zastosowanie stali o wysokiej wytrzymałości z dużymi odkształceniami początkowymi. Umożliwia to także
zwiększenie siły sprężającej

 Zastosowanie betonu o wyższych wytrzymałościach przenoszącego bezpiecznie duże siły sprężające.

1.1.3. Skrót historii rozwoju konstrukcji sprężonych

Rozwój konstrukcji sprężonych był poprzedzony dwoma znaczącymi osiągnięciami, w zakresie konstrukcji zbrojonych (żelbetowych): wynalezieniem cementu portlandzkiego i wprowadzenie zbrojenia betonu. Poniżej zestawiono najważniejsze etapy rozwoju:

1824 Aspdin J. (Anglia)

Uzyskanie patentu na produkcję cementu portlandzkiego.

1867 Monier J. (Francja)

Zastosowanie drutów stalowych w betonie w produkcji doniczek, rur, łuków i płyt.

1886 Jackson P. H. (USA)

Zastosowanie wstępnego naciągu w ściągach łuków z elementów betonowych i kamiennych.

Rys. 1.1-6 Stalowe ściągi w łukach

1888 Doehring C. E. W. (Niemcy)

Produkcja płyt i niewielkich belek betonowych z napiętym zbrojeniem.

Katedra Konstrukcji Budowlanych 4/61

BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako

1908 Stainer C. R. (USA)

Odkrycie strat skurczu i pełzania i propozycja ich likwidacji poprzez „dociągnięcie” wstępnie napiętych
prętów.

1923 Emperger F. (Austria)

Opracowanie metody nawijania napiętych drutów ze stali o wysokiej wytrzymałości wokół rur betonowych.

1924 Hewett W. H. (USA)

Zastosowanie pętli zbrojenia poziomego ze stali o wysokiej wytrzymałości wokół ścian zbiorników betonowych napinanych za pomocą klamer zatrzaskowych.

1926 Freyssinet E. (Francja)

Wykorzystywał druty o wytrzymałości do 1725 MPa i granicy plastyczności ponad 1240 MPa. W 1939 roku opracował cylindryczne zakotwienie stożkowe do konstrukcji kablobetonowych i prasy naciągowe
dwustronnego działania. Nazywany jest ojcem konstrukcji sprężonych.

Rys. 1.1-7 Eugčne Freyssinet (1879 - 1962)

1938 Hoyer E. (Niemcy)

Opracował metodę „długich torów” realizacji elementów strunobetonowych.

1940 Magnel G. (Belgia)

Opracował system kotwienia do kablobetonu za pomocą płaskich klinów.

Katedra Konstrukcji Budowlanych 5/61

BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako

W okresie II wojny światowej nastąpił szybki rozwój zastosowań konstrukcji prefabrykowanych i sprężonych. Wśród twórców tego okresu należy wymienić:

Guyon Y. (Francja) teoria strefy zakotwień, mosty sprężone,

Abeles P. W. (Wlk. Brytania) koncepcja sprężenia częściowego,

i konstruktorzy: Leonhardt F. (Niemcy), Michaiłow V. (ZSRR), Lin T. Y. (USA)

W 1952 roku powstało Stowarzyszenie Betonu Sprężonego (FIP - Fédération Internationale de la Précontrainte),
zrzeszające grupy narodowe w ok. 40 krajach (w tym Polska), które zajmowało się rozwojem teorii i praktyki oraz
popularyzacja konstrukcji sprężonych. W 1998 roku nastąpiło połączenie z CEB (Comité Euro-International du
Béton) i utworzenie fib - fédération internationale du béton - Międzynarodowego Stowarzyszenia Betonu.

W Polsce konstrukcje sprężone wprowadzono na początku lat 50. Zarysował się silny rozdźwięk pomiędzy

twórczym rozwojem teorii i nowych czy wręcz pionierskich w skali światowej koncepcji realizacyjnych, a

praktycznymi zastosowaniami w warunkach słabej ekonomicznie gospodarki. Wśród wybitnych polskich teoretyków należy wymienić W. Olszaka, S Kaufmana i Cz. Eimera, zaś za pionierów realizacji konstrukcji sprężonych należy wymienić W. Kluza, W Zalewskiego, Z Czerskiego i S. Kusia. i Z. A. Zielińskiego.

1.1.4. Rozwój materiałów budowlanych

Rozwój betonu sprężonego można rozpatrywać w perspektywie tradycyjnych materiałów budowanych. W

starożytności, wykorzystywano kamień i suszoną cegłę. Są to materiały o dużej wytrzymałości na ściskanie, ale małej na rozciąganie. W elementach rozciąganych stosowano drewno. Później, przy rozciąganiu, wprowadzono pręty żeliwne i stalowe, wrażliwe przy ściskaniu na wyboczenie. Drewno i profile stalowe są efektywne zarówno przy rozciąganiu jak i przy ściskaniu.

W żelbecie wykorzystuje się współpracę betonu przenoszącego ściskania i prętów stalowych odpowiedzialnych za przenoszenie rozciągań. Jest to bierne (pasywne) wykorzystanie właściwości materiałów. W betonie sprężonym przekroje zarówno betonu jak i stali w pełni wykorzystują swoje wysokie wytrzymałości. Jest to czynne (aktywne) wykorzystanie cech tych materiałów.

Katedra Konstrukcji Budowlanych 6/61

---