S6302976

12.6. Odporność zmęczeniowa

W przekrojach konstrukcji sprężonych poddanych obciążeniom cyklicznym, występują naprężenia jednego znaku w obydwu materiałach: w stali zawsze rozciągania, w betonie - ściskania, co jest korzystne ze względu na odporność zmęczeniową. Niekorzystny jest natomiast wysoki poziom naprężeń trwałych w stali i betonie.

Ogólnie należy stwierdzić, że badania stali sprężające) i betoncw wysokiej wytrzymałości wykazały ich bardzo dobrą odporność na wielokrotne obciążenia w przedziałach naprężeń realnie występujących w konstrukcji. Potwierdziły to także badania elementów i obserwacje konstrukcji, ale ujawniła się rola trwałości zakotwienia i kontaktu cięgien z betonem. W strunobetonie, odkąd praktycznie wyłącznie stosuje się cięgna ze splotów, dobra przyczepność jest zapewniona. W konstrukcjach kablobetonowych poddanych obciążeniom dynamicznym, należy zapewnić staranną iniekcję kanałów kablowych. czyli zapewnić dobrą przyczepność betonu i stali.

Ponieważ konstrukcje sprężone są często stosowane jako elementy o szczególnie dużej liczbie cykli obciążenia - belki pod-suwnlcowe, podkłady kolejowe, belki mostów kolejowych i drogowych o dużym natężeniu ruchu - dlatego w normach są zamieszczane specjalne zalecenia.

W polskiej normie (N1J podano jedynie ogólne zalecenia dotyczące odporności zmęczeniowej, w tym ograniczenia naprężeń w betonie i w stal) (tu sprężającej) w postaci:

maxer_c S er^,    (12-31

maxAo_g s Acjtf.    [12-41

gdzie: Ao_p to zakres zmian naprężeń w stali, a dopuszczalny zakres zmian naprężeń w stali w warunkach obciążeń cyklicznych A<TgB (przy liczbie cykli ponad 10⁷) zawarto w tablicy 12-2. Według tych zaleceń nie wiadomo jakie ograniczenia zakresu naprężeń w stall należy przyjąć w przypadku elementów sprężonych zbrojonych także stalą zwykłą - czy jak dla elementów sprężonych, czy jak dla żelbetu (gdzie ograniczenia są mniejsze).

W EC2[N12] (p. 6.8) poświęcono więcej uwagi problemom zmęczenia, niezależnie od odrębnej Części 2. EC2. dotyczącej w całości mostów żelbetowych I sprężonych. Między Innymi szczególne zalecenia dotyczą wspomnianego powyże| problemu wpływu różnicy przyczepności cięgien sprężaiących i prętów zbrojenia zwykłego w warunkach obciążeń cyklicznych. Według EC2, w elementach ze zbrojeniem- zwykłym -t-sprężającym, analizuje się tylko przedział naprężeń w stall zwykłej maxAo_p i należy go zwiększyć o wpływ różnic przyczepności, mnożąc przez współczynnik rj wyrażony wzorem:

(0,/0_p)' t¹²'⁵1

gdzie:

A_s - przekrój zbrojenia zwykłego w przekroju elementu, o największej średnicy 0_S,

Tablica 12-2. Wartość dopuszczalnego zakresu zmian naprężeń w stali sprężającej według [N1]

Cięgna sprężające	Dopuszczalny zakres Ao& [MPa]
- w elementach strunobetonowych.	60
- w innych konstrukcjach,	45
- w zakotwieniach i łącznikach	35

A₀ - przekrój zbrojenia sprężającego. ; - stoaumk ^ytrryfnałoscJ ną pr2yczep-0 zastępczej średnicy (wartość 2_g dla ność do oetonu cięgien '.oręza^cycn spioriów siećnucdrutowycn zalecono przyj- (z zapewncną przyczepnością) do orętćw mowaCi.75 x średnica drutu).    zeorowanych zwykłego zorojerwa podany

w tablicy 124

Tabitca 12-3. Stosunek przyczepności oo betonu cięgien sprężających i prętów żebrowe-nych zwykłego zbrojenia, uwzględniany przy odporności zmęczeniowej elementów, według EC2 (N12]

Rodzaj cięgien sprężających	Stosunek przyczepności {
	strunobeton	kabłobeton (z przyczepnością)
	beton klasy i C50/60		beton klasy i 055/67
gładkie pręty lub druty	niestosowane	0.3	0,15
sploty	0,6	0.5	0,25
druty nagmatane	0.7	0.6	0,30
pręty żebrowane	0.8	0.7	0,35

12.7. Nowoczesna ochrona kabli wewnętrznych i kotew gruntowych

W początkowym okresie realizacji w konstrukcjach kablobetonowych stal sprężająca była zabezpieczona w kanale kablowym przed korozją za pomocą iniekcji zaczynu cementowego i ta tradycyjna metoda, odpowiednio ulepszona, jest stosowana także współcześnie. Obserwaqe spowodowały natomiast że tradycyjna osłona kabla w postaci profilowanej rurki stalowej nie jest obecnie uważana za element zabezpieczający kabel przed korozją, zwłaszcza w przypadkach. gdy konstrukcje poddane są obciążeniom wielokrotnie zmiennym. Dawny pomysł. z końca lat 60.. wprowadzenia osłon w postaci profilowanych rurek z tworzywa sztucznego miał na celu początkowo jedynie obniżenie kosztu i podwyższenie trwałości samych osłon. Zastosowania miały wtedy jednak zakres ograniczony, między innymi wskutek obaw w odniesieniu do przyczepności tradycyjnych zaczynów cementowych do tworzyw sztucznych.

Szczególne zainteresowanie osłonami z tworzywa nastąpiło ponownie w latach 80.. gdy stwierdzono, że w przypadku kabli bez przyczepności w osłonach metalowych występie erozja cierna kabli (w kontakcie osłony l cięgna), powodująca obniżenie wytrzymałości zmęczeniowej cięgien. Wykazano to w obszernych badaniach szwajcarskich. najpierw dla kabli małei mocy, a później dla dużych kabli [K2(2)j. Porównawcze badania elementów z osłonami z polietylenu wysokiej gęstości (Hlęh-Censtty Poly-Bhy-lene - HDPE) dowiodły zarOwno wyższej odporności korozyjnej, jak tez znacząco wyższej odporności zmęczeniowej. Ponadto stwierdzono niższe straty od tarcia przy naciągu. Od roku 1992 produkowany jest na przemysłową skałę i szeroko stosowany