Wprowadzenie naprężeń

Wprowadzenie naprężeń wstępnych o ściśle określonej wielkości, dobranych z myślą uzyskania przy superpozycji naprężeń użytkowych przewidzianych rozkładów naprężeń i przewidzianego sposobu działania konstrukcji, nazywamy sprężeniem ustroju (program uprawnienia budowlane na komputer). W przypadku materiałów kruchych (do których zaliczamy beton i którymi wyłącznie zajmujemy się w niniejszej pracy) zasadniczym efektem, do którego dążymy, jest zapewnienie ciągłości działania ustroju we wszystkich fazach jego pracy.

Przez tę ciągłość rozumiemy współdziałanie sąsiednich elementów ustroju, w szczególności sąsiednich włókien przekroju; naruszenie jej objawia się w postaci powstania rys i przed tym właśnie zjawiskiem zabezpieczamy się wprowadzając naprężenia wstępne ściskające (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
Powyższa charakterystyczna cecha ustrojów sprężonych warunkuje zasadniczo odmienny sposób ich działania w porównaniu z konstrukcjami żelbetowymi niesprężonymi. W niesprężonej belce żelbetowej rysy tworzą się już przy niewielkich obciążeniach (wskutek nieznacznej wytrzymałości betonu na rozciąganie) i siły rozciągające przejmuje wkładka uzbrojenia; ustrój pracuje więc w fazie II.

W konstrukcji sprężonej, zarówno w górnej jak i dolnej strefie belki, występuje ściskanie wstępne, a przy obciążeniu zewnętrznym mamy do czynienia jedynie z dekompresją strefy dolnej, której nie towarzyszą naprężenia rozciągające. Beton przybiera zatem własności jak gdyby nowego materiału o znacznej wytrzymałości, zarówno na ściskanie jak i na rozciąganie (uprawnienia budowlane). Rola uzbrojenia, które nie jest zresztą - w przeciwieństwie do żelbetu - niezbędnym elementem konstrukcji, ogranicza się do wprowadzenia w ustrój sił sprężających (powstających przez naciągnięcie uzbrojenia w oparciu o beton); uzbrojenie występuje tu wrięc jedynie w postaci cięgien sprężających i spełnia odmienne zadanie niż w żelbecie.

Konstrukcje sprężone nie wykazują podstawowej wady żelbetu, jaką są rysy, szkodliwe z uwagi na korozję uzbrojenia i trwałość konstrukcji. Wada ta, jako leżąca u podstaw samej koncepcji żelbetu, nie jest tam możliwa do radykalnego usunięcia (program egzamin ustny).

Sprężenie wstępne

Jak widzieliśmy, w przypadku materiałów kruchych, w szczególności betonu, sprężenie polega na wprowadzeniu wstępnych naprężeń ściskających wszędzie
tam, gdzie oczekujemy rozciągania w fazie użytkowej pracy elementu, naprężeń o takiej, wielkości, by skompensować naprężenia rozciągające lub ograniczyć je do wielkości nieszkodliwej. Należy nadmienić, że nie w każdym przypadku to właśnie musi być głównym celem sprężenia; tak np. spręża się również ustroje stalowe, w których likwidacja naprężeń rozciągających nie jest sprawą istotną. Celem sprężenia jest tu wygięcie belki momentem o przeciwnym znaku, niż moment użytkowy, w celu zwiększenia (teoretycznie dwukrotnego) rezerwy naprężeń i odkształceń, którą dysponujemy; siła podłużna ściskająca jest tu raczej czynnikiem niepożądanym (opinie o programie).

Dlatego właśnie definicję sprężenia wstępnego ujęliśmy powyżej w sposób bardzo ogólny. Koncepcja i realizacja ustrojów sprężonych wymagają od konstruktora aktywnego podejścia do rozwiązywanych zagadnień. Przejawia się ono w świadomym kształtowaniu układu sił wewnętrznych w konstrukcji, nie tylko zaś jego parametrów geometrycznych (kształtu i wymiarów). Toteż sprężenie wstępne prowadzi z reguły do rozwiązań ekonomicznie korzystniejszych, zwłaszcza jeśli chodzi o oszczędności materiałowe. W wielu przypadkach w konstrukcjach sprężonych zużycie betonu wynosi ok. 70%, a stali zaledwie ok. 30% w stosunku do żelbetu. (segregator aktów prawnych)

W ustrojach sprężonych uważamy z reguły naprężenia ściskające w betonie za dodatnie, naprężenia rozciągające za ujemne. W uzbrojeniu sprężającym natomiast, naprężenia rozciągające mają znak plus, ściskające - minus. Strefą ściskaną przekroju nazywamy strefę, w której zasadnicze obciążenie użytkowe wywołuje wzrost naprężeń, strefą rozciąganą - w której wywołuje ono zmniejszenie naprężeń.

Należy zaznaczyć, że w fazie gdy dominują naprężenia wstępne, a więc przed działaniem obciążeń użytkowych, w strefie ściskanej wystąpić mogą naprężenia rozciągające, natomiast największe naprężenia ściskające występują wówczas z reguły w strefie rozciąganej (promocja 3 w 1).