Naprężenia w uzbrojeniu

Naprężenia w uzbrojeniu w późniejszych stanach spadają w wyniku odkształceń opóźnionych w betonie i mimo obciążeń zewnętrznych nie osiągają już z reguły wielkości początkowej. Tak więc sprężenie wstępne stanowi w pewnym sensie próbę wytrzymałościową konstrukcji (poważniejsze wady materiałowe dają bowiem o sobie znać już w czasie sprężania), co nie jest bez znaczenia dla oceny jej bezpieczeństwa (program uprawnienia budowlane na komputer).
Naprężenia dopuszczalne nie dają wystarczającej wskazówki co do zapasu bezpieczeństwa ustroju jako całości.

Spowodowane to jest m. in. niejednorodnością i nieliniowością równań zasadniczych, wiążących obciążenia z naprężeniami i odkształceniami. Niejednorodność ta sprawia, że naprężenia mogą nie wzrastać monotonicznie z obciążeniami, w szczególności np. w skrajnym włóknie rozciąganym wzrost obciążenia zewnętrznego wywołuje zmniejszenie naprężeń ściskających (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Z kolei nieliniowość, wywołana odkształceniami plastycznymi, sprawia że nawet przy monotonicznym wzroście naprężeń z obciążeniami nie zachodzi proporcjonalność pomiędzy ich przyrostami.

Ponadto wypełnienie warunku naprężeń dopuszczalnych nie daje gwarancji, że zachowane będą wymagane współczynniki pewności w odniesieniu do stanów granicznych (w szczególności nośności granicznej). Pojawiają się tu mianowicie nowe parametry, nie uwzględnione przy obliczaniu naprężeń: w przypadku zarysowania - uplastycznienie betonu w strefie rozciąganej i wpływ uzbrojenia pomocniczego („wyrównującego” lokalne przeciążenia), w przypadku zniszczenia - własności uzbrojenia rozciąganego i parametry charakteryzujące uplastycznienie obu materiałów oraz ich wzajemną współpracę (uprawnienia budowlane).

Dlatego niezależnie od obliczeń w zakresie liniowo-sprężystym, stanowiącym, ze względu na prostotę, podstawę obliczeń przy projektowaniu, konieczne jest wyznaczenie momentu rysującego i momentu niszczącego i sprawdzenie odpowiednich współczynników pewności. Również te weryfikacje należy w zasadzie przeprowadzać oddzielnie dla stanu początkowego i stanu użytkowego, gdy układ naprężeń w przekroju „odwraca się” (program egzamin ustny).

Ostatni postulat

Ponieważ jednak, podobnie jak w przypadku naprężeń dopuszczalnych, możemy dla stanu początkowego założyć niższe współczynniki pewności, niekiedy rezygnujemy z obliczeń dla tego stanu. Ma to swoje uzasadnienie w odmiennym schemacie obciążeń w fazie II w stanach początkowym i użytkowym; w pierwszym przypadku mamy bowiem do czynienia w zasadzie ze ściskaniem mimośrodowym (przy czym sprężająca siła ściskająca mimośrodowo, działa w obrębie przekroju i zmniejsza się wraz z odkształceniem betonu), w drugim natomiast przypadku - ze zginaniem przy wzrastającym momencie zginającym. W pierwszym przypadku może więc się zdarzyć, że nawet po zarysowaniu przekroju nie zajdzie bezpośrednie niebezpieczeństwo zniszczenia (opinie o programie).

Ostatni postulat, o którym trzeba pamiętać przy projektowaniu, to warunek aby momenty rysujący i niszczący oddzielone były od siebie dostatecznym przedziałem, tzn. aby po zarysowaniu konieczny był jeszcze odpowiedni wzrost obciążenia, zanim nastąpi zniszczenie; narastające przy tym odkształcenia ostrzegają nas w pewnym sensie o grożącej katastrofie. W szczególności należy unikać tzw. elementów „kruchych” lub „łamliwych”, niszczących się bez ostrzeżenia i uprzedniego zarysowania, w których moment niszczący jest równy lub niższy od momentu rysującego (segregator aktów prawnych).

Jak widzimy, ustroje sprężone wymagają nowego i wszechstronniejszego od konstrukcji „tradycyjnych” podejścia do ich analizy. Najistotniejsze, chociaż nie jedyne różnice dają się ująć następująco:
1 konieczne jest oparcie analizy na teorii zjawisk reologicznych,
2 trzeba uwzględniać zasadniczo większą liczbę stanów obciążenia,
3 niezbędne staje się odmienne i bardziej rozbudowane ujęcie kryteriów bezpieczeństwa, w szczególności naprężeń dopuszczalnych jako miary bezpieczeństwa konstrukcji oraz konieczne jest uwzględnienie większej liczby stanów granicznych (promocja 3 w 1).