Ustrój zespolony stalobetonowy

Przez obetonowanie stopki górnej dźwigara stalowego betonem ekspansywnym uzyskuje się wygięcie konstrukcji ku górze. Wielkość tego wygięcia można dobrać w ten sposób, by znikło ono pod wpływem obciążeń stałych.

W przypadku łuków lub sklepień zastosowanie tego betonu polega na założeniu ekspansywnych klinów w zworniku, lub - w przypadkach awaryjnych - na wybetonowaniu odpowiednich części konstrukcji betonem ekspansywnym (program uprawnienia budowlane na komputer).
Szerszemu rozpowszechnieniu betonów ekspansywnych stoi na przeszkodzie zbyt mało wszechstronna na razie znajomość ich własności, a także niedostateczne opanowanie metod ich produkcji w skali przemysłowej. W szczególności należy bliżej zbadać sposób zachowania się tych betonów przy długotrwałym obciążeniu i w ogólności lepiej poznać ich własności reologiczne, hygro- termiczne i wytrzymałościowe.
Myśl zastąpienia deficytowej stali cięgnami sprężającymi z innych materiałów była wypowiadana kilkakrotnie, jeszcze przed drugą wojną światową i w czasie wojny (G. Weiss, E. Freyssinet).

W poszukiwaniu materiałów o możliwie wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i niskim module sprężystości (pozwalającym, dzięki znacznym wydłużeniom wstępnym, zredukować straty reologiczne sprężenia) zwrócono uwagę w pierwszym rzędzie na włókna szklane (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
Włókna szklane charakteryzują się bardzo dużymi wytrzymałościami na rozciąganie, tym wyższymi, im mniejsza średnica włókna. Wynoszą one przy średnicach rzędu kilku mikronów 300-500 kG/mm2, przy ułamkach mikrona 2500 kG/mm2 i więcej; według A. Rubinsky’ego przy 0 0,003 mm osiąga się 3600 kG/mm2. Są to wytrzymałości wielokrotnie wyższe niż w przypadku stali wysokowartościowych, lecz uzyskiwane są jedynie w warunkach laboratoryjnych. W rzeczywistości są one nierównomierne wzdłuż włókna i zmniejszają się dość znacznie w środowisku wilgotnym.

Dla celów praktycznych mają znaczenie tylko liny złożone z wielu pojedynczych włókien, w których jednak poszczególne włókna naprężają się nierównomiernie. A. Rubinsky ocenia możliwości wytrzymałościowe lin na ok. 700 kG/mm2, co jeszcze prowadziłoby do cięgien o lU objętości i V14 ciężaru lin stalowych. Moduł sprężystości szkła wynosi tylko ok. 4000-5000 kG/mm2, co jest bardzo korzystne w warunkach pracy tych cięgien w konstrukcjach sprężonych (uprawnienia budowlane).

Koszt cięgien stalowych

Obecne ich stosowanie w praktyce prowadzi na razie do wyników skromniejszych. Przede wszystkim koszt włókien szklanych jest dużo wyższy od kosztu cięgien stalowych. Włókna szklane okazują się wrażliwe na wilgoć i w powietrzu o normalnej wilgotności wytrzymałość ich spada 2,4-4-krotnie w porównaniu ze środowiskiem absolutnie suchym (program egzamin ustny). Istotną staje się więc ochrona włókien szklanych przed wilgocią; można tu stosować środki ochronne „miękkie” (plastyczne) w postaci żywic różnego rodzaju oraz środki twardniejące w postaci mas plastycznych. N. Sallenberger wykonał tą ostatnią metodą pręty o średnicy ok. 6 cm, zawierające 45% włókien szklanych, wykazujące wytrzymałość ok. 150 kG/mm2.

Pręty te miały dużą elastyczność i dały się zwijać w kręgi o średnicy 1,50 m (opinie o programie).
Zagadnienie powłok ochronnych wiąże się również z przyczepnością włókien szklanych do betonu, która w warunkach typowych dla konstrukcji może okazać się niewystarczająca. Szorstkość powierzchni włókien szklanych można również zwiększyć drogą ich ogrzewania i nagłego ochładzania oraz za pomocą błonki z roztworu szkła wodnego.

Badania lin szklanych produkcji krajowej przeprowadził S. Kajfasz (segregator aktów prawnych). Wyniki tych badań wskazały na wystarczającą przyczepność lin nie impregnowanych, natomiast na stosunkowo znaczną (większą niż dla stali) relaksację naprężeń, która zmniejsza korzyści niskiego modułu sprężystości (ocenionego przez tego autora dla lin splatanych na 6500-7500 kG/mm).

Dla typów lin użytych do badań również niezbędny przekrój całkowity cięgien okazał się ok. 4-krotnie większy niż dla stali (promocja 3 w 1). Poprawę własności uzyskano przez impregnowanie lin żywicami syntetycznymi.