Wielkości wstępnego sprężania

Przez odpowiedni dobór wielkości wstępnego sprężania można elementom wykonanym z betonu (a więc z materiału kruchego) zapewnić pracę, jaką charakteryzują się elementy z materiału jednorodnego (program uprawnienia budowlane na komputer). Zjawisko to, na przykładzie belki zginanej. Jeżeli w betonowej belce zginanej wywołamy przez sprężenie stan naprężeń o wykresie, zaś użytkowe obciążenia zginające będzie powodowało wystąpienie w przekroju naprężeń o wykresie, to naprężenia te będą się sumowały, dając wypadkowy wykres naprężeń od sprężenia i obciążenia.

Łatwo spostrzec, że w trakcie użytkowania takiej belki w przekroju nawet podlegającym najniekorzystniejszemu stanowi naprężeń, np. w miejscu momentów maksymalnych, wystąpią jedynie naprężenia ściskające. Przy racjonalnym projektowaniu można tak dobrać sprężenie, aby podczas użytkowania konstrukcji, w każdym punkcie przekroju występowały jedynie naprężenia ściskające o wielkości nieprzekraczającej dopuszczalnych (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Wtedy wykres naprężeń wypadkowych od obciążenia i wstępnego sprężenia będzie się zmieniał w granicach jak pokazano, a więc od odpowiadającego stanowi najmniejszego możliwego obciążenia stałego, do największego obciążenia użytkowego. Oczywiście nie zawsze słuszne jest ograniczenie naprężeń do wykresu trójkątnego, które wynika z warunku nie wywołania naprężeń rozciągających. W niektórych konstrukcjach można wprowadzić także pewne ograniczone naprężenia rozciągające i c liniami przerywanymi. Element sprężony pracuje zupełnie inaczej niż zwykły żelbetowy. Wykorzystany jest tu cały przekrój betonu (uprawnienia budowlane).

W przekroju żelbetowym, przy dopuszczeniu dużych naprężeń krawędziowych na ściskanie - jak to się ostatnio praktykuje ze względów ekonomicznych - oraz przy jednoczesnym zarysowaniu w strefie rozciąganej, mamy często do czynienia w trakcie użytkowania konstrukcji z pracą w fazie odkształceń plastycznych. W przekroju sprężonym pracującym jedynie na ściskanie lub co najwyżej i nieznaczne rozciąganie będziemy mieli do czynienia w trakcie użytkowania głównie z fazą pracy sprężysto-plastycznej. Wiadomo, że w fazie tej jesteśmy w stanie ściślej określić zjawiska wytrzymałościowe (program egzamin ustny).

Powstawanie rys w konstrukcjach

Na podstawie licznych badań elementów sprężonych przeprowadzanych także w Polsce określono, że rozbieżność wyników obliczonych i pomierzonych mieści się w stosunkowo wąskich granicach ± 10%.
W stosunku do elementów żelbetowych elementy sprężone charakteryzują się niższą odkształcalnością i mniejszym zużyciem materiałów (opinie o programie).

Dzięki sprężeniu eliminuje się prawie całkowicie powstawanie rys w konstrukcjach, zwiększa się wodoszczelność i odporność na szkodliwe dla betonu zjawiska fizyczne i chemiczne.
Zastosowanie sprężenia umożliwia też dzięki zmniejszeniu przekrojów i ciężaru stosowanie żelbetu do konstrukcji o większych rozpiętościach i do elementów, gdzie często zwyczajny żelbet nie może być zastosowany (segregator aktów prawnych).
Sprężanie wreszcie pozwala na wykonywanie konstrukcji żelbetowych prefabrykowanych segmentów łączonych na budowach, za pośrednictwem sprężenia w ustrój nośny.

Pod względem nośności granicznej elementy wstępnie sprężone zachowują się podobnie do zwyczajnych elementów żelbetowych. Po wystąpieniu obciążenia, które wywołuje w strefie rozciąganej naprężenia większe od wstępnych ściskających, beton doznaje rozciągań, wreszcie po zwiększeniu obciążenia pęka w strefie rozciąganej (promocja 3 w 1).

O nośności elementu sprężonego, podobnie jak zwykłego żelbetowego, decyduje wytrzymałość betonu w strefie ściskanej oraz wytrzymałość cięgien w postaci strun lub kabli sprężających w strefie rozciąganej. Różnica polega jedynie na użyciu do elementów sprężonych zbrojenia o dużej wytrzymałości wstępnie wydłużonego.