Sprężanie cięgnami stalowymi

W Polsce konstrukcje sprężone wprowadzono w połowie lat pięćdziesiątych, lecz ich rozwój był nierównomierny i nie nadąża za postępem światowym w praktycznych realizacjach. W naszym kraju ujawniła się duża dysproporcja między twórczą teorią konstrukcji sprężonych (S. Kaufman, W. Olszak, Cz. Eimer) a praktyką wykonawczą, mimo wielu prób wdrożeniowych realizowanych w kilku ośrodkach, zwłaszcza w warszawskim, gdzie wielkie zasługi położył T. Kluż (program uprawnienia budowlane na komputer).

Wielka różnorodność realizacji idei sprężania wpłynęła na rozpowszechnienie się wielu metod, które można podzielić na trzy grupy technologiczne:

Sprężanie cięgnami stalowymi, które poddaje się naciągowi:

• przed zabetonowaniem elementu, w oparciu o masywną konstrukcję zewnętrzną (strunobeton),
• po zabetonowaniu, w oparciu o sam sprężany element (kablobeton).
• Sprężanie bez cięgien, polegające na wywołaniu reakcji między stałymi oporami a sprężanym elementem, przy użyciu pras lub ekspansji materiału (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
• Sprężanie przez zabiegi specjalne, które zapewniają naciąg cięgien sposobami odmiennymi niż osiowy naciąg w metodach grupy 1. Porównując ogólnie metody sprężania, trzeba podkreślić, że sposób wywołania siły sprężającej nie wpływa na rozkład naprężeń decyduje o tym wartość siły i mimośród jej przyłożenia. Zasadnicze natomiast różnice występują między elementami sprężonymi metodami należącymi do różnych grup z punktu widzenia stanów granicznych. Największe różnice istnieją między metodami sprężania grupy 1 i 2, na niekorzyść tej ostatniej (uprawnienia budowlane).

Technologia naciągu

W dominującej w praktyce pierwszej grupie metod sprężania wymagają wyjaśnienia przyjęte polskie nazwy podstawowych technologii strunobeton i kablobeton. Nazwy te mają uzasadnienie historyczne, związane z typami cięgien stosowanymi w pierwszych realizacjach (program egzamin ustny). Obecnie kryterium podziału wynika z terminu dokonywania naciągu: przed betonowaniem w strunobetonie i po zabetowaniu w kablobetonie. Porównanie dwóch podstawowych technologii wskazuje, lecz wzajemnie uzupełniają się.

Kablobeton jest natomiast technologią bardziej uniwersalną, pozwalającą na uzyskanie znacznych korzyści technicznych i ekonomicznych w indywidualnych rozwiązaniach, nieraz bardzo śmiałych pod względem rozpiętości i smukłości (opinie o programie).

Oprócz technologii naciągu, drugim zasadniczym kryterium klasyfikacji są wymagania bezpieczeństwa w stanach granicznych zarysowania. Rozróżnia się następujące przypadki:

• całkowita rysoodporność pod działaniem obciążeń obliczeniowych - 1 kategoria rysoodporności (pełne sprężenie),
• całkowita rysoodporność pod działaniem obciążeń charakterystycznych - 2 kategoria rysoodporności (ograniczone sprężenie),
• dopuszczalne zarysowanie o ograniczonej szerokości rozwarcia przy jednoczesnym warunku zamykania się rys pod działaniem samych obciążeń długotrwałych - 3 kategoria rysoodporności (częściowe sprężenie). Szczegółowe omówienie tej klasyfikacji (segregator aktów prawnych).

Konstrukcje sprężone wywodzą się z żelbetowych, a ich geneza wiązała się z dążeniem do eliminacji wad żelbetu, zwłaszcza rys w strefach rozciąganych. Mimo pozornego podobieństwa materiałowego różnice są tu znaczne (tabl. 1-2). W żelbecie zbrojenie pełni funkcję wzmocnienia betonu, szczególnie w strefach rozciąganych, a ponieważ siły w zbrojeniu pojawiają się dopiero w chwili obciążenia, jego rolę ocenia się jako bierną. W elemencie sprężonym, niezależnie od obciążeń zewnętrznych, działają znaczne siły wewnętrzne, wywołane aktywnym zbrojeniem sprężającym. W żelbetowych elementach zginanych zarysowana strefa rozciągana betonu obejmuje przeciętnie 2/3 wysokości przekroju i stanowi balast o drugorzędnym znaczeniu (promocja 3 w 1). W sprężonych elementach zginanych przekroje są mimośrodowo ściskane i niemal w całości poddane naprężeniom ściskającym.