Zwykły beton

Choć beton zwykły na cemencie portlandzkim jest materiałem korzystnym, to jednak przy przewadze któregoś rodzaju promieniowania oraz w celu zmniejszenia wymiarów (grubości) osłon z betonu stosuje się specjalne składniki (program uprawnienia budowlane na komputer). Na wzrost masy betonu przy zachowaniu wymiarów wpływa się najczęściej dodając ciężkie wypełniacze mineralne (baryt, magnetyt, hematyt) lub sztuczne (śrut żeliwny, ścinki stalowe, odpady metalurgiczne). Na zawartość wodoru wpływa głównie woda w stwardniałym zaczynie cementowym; ponieważ jednak niewłaściwe jest zwiększenie ilości cementu (skurcz, obniżenie gęstości), stosuje się kruszywa z dużą naturalną zawartością wody krystalizacyjnej (np. limonit, serpentynit) (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Bliższe dane o betonach specjalnych stosowanych w osłonach przed promieniowaniem podano w pracy.

Do celów projektowania konstrukcji sprężonych, podobnie jak wszelkich innych konstrukcji budowlanych, konieczne jest wstępne przyjęcie materiałów, a tym samym przyjęcie cech wytrzymałościowych i innych. Wartości niezbędne w obliczeniach odczytuje się z norm lub w szczególnych przypadkach określa eksperymentalnie. Nie chcąc przypominać tutaj ogólnych przepisów norm dotyczących betonu i konstrukcji z betonu obowiązujących w naszym kraju [NI, N2, N3, N4], ograniczono się do podania wartości stosowanych przy projektowaniu konstrukcji sprężonych (uprawnienia budowlane).

Podstawowymi wartościami potrzebnymi w obliczeniach są: wytrzymałość charakterystyczna i obliczeniowa betonu. Zostaną one zdefiniowane, a ich liczbowe wartości są przypisane normą odpowiednim klasom betonu: dla ściskania oraz dla rozciągania.

Średnia wytrzymałość

Gdy znana jest wytrzymałość średnia betonu R_b i odchylenie standardowe s_R (np. projektowanie sprężenia dla konstrukcji już wykonanej), podstawą zaliczenia betonu do odpowiedniej klasy jest wg [N3] wytrzymałość gwarantowana (program egzamin ustny). Gdy wytrzymałość średnią wyznaczono na innych próbkach niż kostki normowe, należy najpierw dokonać przeliczenia (współczynniki podano w [N3]).

Wysoka wytrzymałość na rozciąganie pozwala na wprowadzenie wysokich naprężeń wstępnych przy naciągu i uzyskanie, mimo strat siły naciągu, dużej siły sprężającej przy niewielkim przekroju cięgna. Ponieważ straty naprężeń mogą sięgać 250 MPa, niemożliwe jest stosowanie na cięgna stali zwykłych, używanych do zbrojenia żelbetu, gdyż nie można by ich bezpiecznie naciągać, nawet do naprężeń rzędu spodziewanych strat. Ze względów ekonomicznych można przyjąć, że na cięgna złożone z cienkich drutów nadaje się stal o wytrzymałości powyżej 1200 MPa, a na cięgna prętowe powyżej 800 MPa (opinie o programie).

Dobra sprężystość stali wyraża się wysoką granicą sprężystości, a zwłaszcza granicą plastyczności. Cecha ta jest wymagana ze względu na możliwość wprowadzenia stosunkowo wysokich naprężeń w stal, bez doraźnych odkształceń plastycznych i z niewielkim efektem opóźnionego zjawiska relaksacji, wywołującego straty naciągu. Stale wysokiej wytrzymałości przeważnie nie wykazują wyraźnej granicy sprężystości ani plastyczności i z tego względu operuje się umownymi wartościami (segregator aktów prawnych).

Duże wydłużenia przy zerwaniu, czyli dostateczna plastyczność stali, stanowią wymaganie mające na celu głównie zabezpieczenie przed gwałtownym, kruchym zrywaniem się stali przy przypadkowych uszkodzeniach mechanicznych lub przeciążeniach w toku naciągu. Ponadto zdolność dostatecznego plastycznego odkształcenia stali jest wymagana w niektórych zakotwieniach cięgien (promocja 3 w 1). Orientacyjnie określa się minimalne wydłużenie graniczne cienkich drutów na 3%, a drutów grubszych i prętów na 4%. Wymagania wysokiej granicy plastyczności oraz stosunkowo dużych wydłużeń granicznych można łącznie zinterpretować jako dążenie do stosowania stali o wykresie o-e możliwie bliskim wykresowi dla idealnego ciała sprężysto-plastycznego.