Trwałość konstrukcji stalowej

Konstrukcjom sprężonym towarzyszyło od początku wymaganie całkowitego wyeliminowania rys w normalnej eksploatacji, a nawet wyeliminowania lub surowego ograniczenia naprężeń rozciągających w betonie. W okresie wdrażania konstrukcji sprężonych uznawano to za główny cel lub wręcz definicję sprężenia (program uprawnienia budowlane na komputer). To ostrożne podejście podyktowane było także obawą przed korozją cięgien sprężających, konstruowanych wtedy wyłącznie z wrażliwych na korozję cienkich drutów ze stali wysokowęglowych. Obawa ta jest bardziej uzasadniona w konstrukcjach kablobetonowych, w których nie udaje się uzyskać pełnej przyczepności między cięgnami a betonem i tym samym zapewnić prawidłowego rozkładu rys (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Sytuacja ulegała zmianie w miarę wzrostu zaufania do wytrzymałości i trwałości konstrukcji sprężonych, zwłaszcza po wprowadzeniu cięgien z prętów ze stali stopowych. Z tą chwilą konstrukcje sprężone upodobniły się pod wieloma względami do zwykłych konstrukcji żelbetowych: w obydwu stal ma wyraźną granicę plastyczności, średnice prętów i rozmieszczenie zbrojenia są podobne, podobna jest również odporność stali na korozję (uprawnienia budowlane). Jeżeli konstrukcje żelbetowe sprawowały się dobrze przez dziesięciolecia, mimo że pracowały w stanie zarysowanym, to i zarysowane konstrukcje sprężone prętami nie powinny zachowywać się gorzej. Tak więc w szczególnych warunkach uzasadnione jest dopuszczenie rys w konstrukcjach sprężonych, pod warunkiem ograniczenia szerokości ich rozwarcia. Jest to koncepcja częściowego sprężenia, odpowiadająca 3 kategorii rysoodporności konstrukcji w rozumieniu [NI] (program egzamin ustny).

Analiza pracy

Zagadnienie częściowego sprężenia jest bardzo zróżnicowane w świetle przepisów różnych norm: normy zachodnio-niemieckie [N23] nie przewidują częściowego sprężenia, podczas gdy normy radzieckie [N18] i zalecenia CEB-FIP [N17] wymagają pełnego sprężenia jedynie w szczególnych przypadkach (opinie o programie). Norma [N18] żąda pełnego sprężenia jedynie elementów:

• rozciąganych z wymaganiem szczelności,
• rozciąganych pracujących poniżej zwierciadła wód gruntowych,
• zginanych, pracujących w wymienionych warunkach, sprężonych drutami średnicy d 3 mm ze stali wysokowęglowej.

Powszechne jest żądanie, aby dopuścić rysy tylko w krótkotrwałych stanach obciążenia konstrukcji, z jednoczesnym warunkiem, aby rysy zamykały się pod długotrwałą kombinacją obciążeń. Oznacza to wprowadzenie dla konstrukcji częściowo sprężonych stanu granicznego dekompresji, ale normy [N17] i [N18] uchylają to wymaganie dla konstrukcji pracujących w łagodnym środowisku, np. w suchych zamkniętych pomieszczeniach. Norma [NI] nie wspomina o stanie granicznym dekompresji, natomiast ogranicza częściowe sprężenie do cięgien prętowych ze stali stopowych (segregator aktów prawnych). Zalecenia [N17] i norma [N18J takich ograniczeń nie wprowadzają, ale różnicują wymagania rysoodporności zależnie od stopnia wrażliwości stali sprężającej na korozję. Norma [NI] traktuje konstrukcje częściowo sprężone na równi z żelbetowymi, zaliczając je do 3 kategorii rysoodporności, tym samym dopuszczając jednakowe szerokości rozwarcia rys. Podejście takie jest nie dość ostrożne, gdyż cięgna sprężające nawet z mało podatnej na korozję stali stopowej narażone są trwale na bardzo duże naprężenia rozciągające, a w tych warunkach każda niewielka nadżerka powoduje koncentrację naprężeń i przyspieszenie korozji.

Uwzględniając nieduże doświadczenie z konstrukcjami częściowo sprężonymi w Polsce, zaleca się stosować je z ograniczeniami surowszymi niż przewidują normy dla konstrukcji żelbetowych(promocja 3 w 1). Analiza pracy elementu częściowo sprężonego zostanie przeprowadzona w formacji stanów granicznych, przy wykorzystaniu. W literaturze znaleźć można elementy analizy belki częściowo sprężonej w zakresie sprężystym.