inż. Maciej Kowalski

Sekcja: MiBP S2-s3

Rok akademicki: 2013/2014

Temat opracowania:

Historyczne i współczesne systemy sprężające

Zawartość opracowania:

1. Definicje i opis elementów składowych systemów sprężania.

2. Kryteria klasyfikacji.

3. Podstawowe sposoby kotwienia splotów, drutów i prętów.

4. Historyczne systemy z cięgnami stalowymi.

5. Współczesne systemy z cięgnami stalowymi.

6. Ochrona i zapobieganie degradacji systemów sprężania.

7. Trzy pytania egzaminacyjne wraz z odpowiedziami.

8. Bibliografia

1. Definicje i opis elementów składowych systemów sprężania

Rys. 1. Elementy systemu sprężania [1]

Drut – podstawowy element systemu sprężenia, o średnicy od 2,5 do 8 mm

Splot – kilka (zazwyczaj 3 lub 7) drutów owiniętych wokół drutu centralnego

Kabel spr ęż aj ą cy (cięgno) - wiotkie cięgno sprężające wykonane z wiązki równoległych splotów lub

drutów.

Dewiatory - elementy zastosowane w określonych miejscach konstrukcji, wzdłuż cięgna, zazwyczaj

wykonane ze stalowych rur. Służą do zmiany kierunku trasy cięgna sprężającego. [Rys. 2]

Rys. 2 . Odchylenie cięgien na dewiatorach a) w elemencie, b) na linii naciągu [5]

str. 2

Os ł onka kablowa - zwijana, karbowana rura wykonana ze stalowej taśmy lub z tworzyw sztucznych,

wraz z elementami łączącymi i odpowietrzającymi tworzy kanał kablowy. [Rys. 3]

Rys. 3 . Osłonki kablowe stosowane w systemie Freyssineta typu C [1]

Zakotwienie - stalowy element umieszczony na końcu kabla sprężającego, przekazujący siłę

sprężającą na konstrukcję.

Zakotwienie naci ą gowe (czynne) - zakotwienie usytuowane od strony wprowadzania przez zestaw

naciągowy siły naciągowej do kabla.

Zakotwienie bierne - zakotwienie, do którego nie przykłada się zestawu naciągowego, sytuowane po

przeciwnej stronie kabla sprężającego w stosunku do zakotwienia naciągowego.

Łą cznik kabla – konstrukcja służąca do przedłużenia kabla napiętego lub nie napiętego o nośności nie

mniejszej niż nośność kabla.

Zestaw naci ą gowy - zespół urządzeń pozwalający na naciągnięcie wiązki splotów do projektowanej,

montażowej siły sprężającej (prasa naciągowa, pompa hydrauliczna z manometrem, przewody i

złączki hydrauliczne).

str. 3

2. Kryteria klasyfikacji.

Sposób naciągu i kolejność betonowania

Jest to podstawowy podział konstrukcji sprężonych.

Strunobeton

o Naciąg cięgien jest realizowany przed betonowaniem elementu.

o Przekazanie siły sprężającej na beton, po uzyskaniu wymaganej wytrzymałości

betonu, za pomocą przyczepności.

Kablobeton

o Naciąg kabli (umieszczonych w uformowanych kanałach kablowych) realizowany po

uzyskaniu wymaganej wytrzymałości betonu, jednocześnie wywołujący sprężenie

elementu.

Rys. 3. Fazy produkcji elementu kablobetonowego [5]

str. 4

Rys. 2. Fazy produkcji elementu strunobetonowego [5]

Tab. 1. Porównanie cech elementów strunobetonowych i elementów kablobetonowych [4]

Cecha Strunobeton KablobetonNaciąg cięgien Przed betonowaniem elementu Po zabetonowaniu elementuZakotwienie Przez przyczepność DociskoweMiejsce sprężania W wytwórni stałej W wytwórni lub na budowieTrasa cięgien Prosta lub łamana wewnątrz

obrysu elementuDowolnie zakrzywiona, także na zewnątrz elementu

Transport W całości W całości lub segmentachDługość elementów Do 24m, wyjątkowo do 40m Dowolna, raczej ponad 12mZastosowania Płyty pełne lub otworowe,

stropowe lub dachowe; belki dachowe, stropowe i mostowe; podkłady kolejowe; słupy trakcyjne

Mosty belkowe lub ramowe; zbiorniki; dźwigary dachowe; powłoki jedno i dwukrzywiznowe; obudowy reaktorów; ściany oporowe i zapory wodne; kotwy gruntowe

Lokalizacja sprężenia względem przekroju

Sprężenie wewnętrzne

o Cięgna sprężające umieszczone wewnątrz elementu betonowego.

Sprężenie zewnętrzne

o Cięgna sprężające umieszczone są poza przekrojem betonowym lub wewnątrz

przekroju skrzynkowego.

Stopień sprężenia wg PN-91/S-10042

Pełne sprężenie

o Poziom sprężenia wyklucza możliwość powstania naprężeń rozciągających w betonie.

Sprężenie ograniczone

o Poziom sprężenia dopuszcza możliwość powstania naprężeń rozciągających w

betonie i w konsekwencji zarysowania przekroju.

Sprężenie częściowe

o Poziom sprężenia dopuszcza możliwość powstania naprężeń rozciągających w

betonie i rys o ograniczonej szerokości rozwarcia.

str. 5

Stopień sprężenia wg PN-B-03264

Super pełne sprężenie

o Kiedy pod działaniem podstawowej kombinacji obciążeń nie występują w przekrojach

naprężenia rozciągające (kategoria rysoodporności 1a)

Pełne sprężenie

o Kiedy pod działaniem kombinacji krótkotrwałej nie występują rysy, a naprężenia

rozciągające nie przekraczają wytrzymałości betonu na rozciąganie (kategoria

rysoodporności 1b)

Sprężenie ograniczone

o Kiedy pod działaniem długotrwałej kombinacji obciążeń nie występują w przekrojach

naprężenia rozciągające (warunek dekompresji), a pod krótkotrwałą kombinacją

obciążeń, rysy nie przekraczają wartości dopuszczalnej 0,2mm (kat 2a)

Częściowe sprężenie

o Kiedy rezygnuje się z warunku dekompresji i dopuszcza się pod działaniem

krótkotrwałej kombinacji obciążeń do wystąpienia w przekroju niewielkich rozciągań,

powodujących rysy nieprzekraczające 0,2mm (kat 2b)

Kierunki sprężenia

Sprężenie liniowe

o Przebieg cięgien prosty,

krzywoliniowy lub załamany.

Sprężenie cylindryczne

o Sprężenie obwodowe

zbiorników cylindrycznych,

rur i silosów (Rys. 2)

Sprężenie jednokierunkowe

o Cięgna leżące równolegle do

jednej osi konstrukcji (np.

belki, słupy)

Sprężenie dwukierunkowe

o Cięgna leżące równolegle do dwóch osi konstrukcji, zazwyczaj wzajemnie

prostopadłych (np. płyty).

Sprężenie wielokierunkowe

o Cięgna leżące równolegle do więcej niż dwóch osi konstrukcji (np. kopuły).

str. 6

Rys. 4. Nawijanie cięgien na powłoce obudowy reaktora jądrowego [4]

Sposób sprężenia

Klasyfikacja w zależności od metody służącej do wytworzenia siły sprężającej.

Sprężenie hydrauliczne

Najbardziej powszechny sposób generowania siły sprężającej. Prasy hydrauliczne (naciągarki)

wywołują naciąg cięgien, a wskazania manometrów pozwalają na kontrolę siły naciągu. Kilka

takich naciągarek może tworzyć jeden zespół naciągowy obsługujący sprężenie wielu cięgien.

Sprężenie mechaniczne

Układy naciągowe działające na zasadzie obciążenia lub dźwigni powodujące naciąg cięgien i

utrzymywanie stałej siły (podstawowy sposób sprężenia konstrukcji strunobetonowych, a

także konstrukcji cylindrycznych).

Zakotwienia gwintowe również działają na zasadzie sprężenia mechanicznego, gdzie nakrętka

jest dokręcana na cięgno prętowe.

Sprężenie elektryczne (termiczne)

Historyczna metoda ogrzania cięgien (za pomocą prądu elektrycznego) i ich zakotwienia

przed ułożeniem betonu w formie.

Sprężenie chemiczne

Metoda analogiczna do pras hydraulicznych, gdzie reakcja chemiczna powoduje parcie

sprężające i generowanie siły sprężającej.

str. 7

3. Podstawowe sposoby kotwienia splotów, drutów i prętów.

Zakotwienia są istotnym elementem każdego systemu sprężenia. Oczekuje się od nich, aby

umożliwiały naciąg cięgna, a po jego zakończeniu zapewniały trwałe przenoszenie siły w cięgnie przez

cały okres użytkowania elementu.

Zakotwienia cięgien sprężających dzielimy na:

zakotwienia cięgien z drutów sprężających,

zakotwienia cięgien ze splotów sprężających,

zakotwienia cięgien prętowych.

Rozwój zakotwień

- Rozwój zakotwień powodował de facto rozwój wszystkich systemów sprężających

- Powojenny postęp technologiczny związany z wymaganą szybką odbudową zniszczonych

konstrukcji

- Na przestrzeni 70 lat opracowano kilkadziesiąt typów i wariantów zakotwień, z których

współcześnie stosuje się wraz z unowocześnieniem tylko kilkanaście

- Zakotwienia drutów obecnie nie są już stosowane, ale zdecydowana większość istniejących

konstrukcji jest w ten sposób sprężona

Pierwsze patenty systemów sprężania (zakotwień):

Freyssinet (betonowy stożek)– 1939

Magnel – 1941

Freyssinet (stalowy stożek) – 1968

BBRV - 1949

str. 8

Zakotwienia drutów

o Zakotwienie klinowe Magnela

Zakotwienie w postaci płaskiej płyty z wyfrezowanym wgłębieniem klinowym, kotwienie drutów

parami przy użyciu klinów. Zakotwienie dla całego kabla składa się z wielu płyt skręconych ze sobą.

Kabel w przekroju prostokątny.

Rys. 5. Zakotwienie klinowe Magnela [2]

str. 9Rys. 6. Historyczny system zakotwień Magnela [4]

o Zakotwienie Freyssineta (stożkowe)

Zakotwienie w postaci bloku kotwiącego składającego się z elementu stalowego lub żelbetowego

silnie uzwojonego lub umieszczonego w odcinku rury, ze stożkowym otworem w środku oraz ze

stożka kotwiącego z podłużnymi kanałami na obwodzie. Zakotwienie stożkowe działa na zasadzie

wciskania stożka między naciągnięte druty, a ostateczne zaklinowanie się kabla następuje, kiedy po

zwolnieniu naciągu nastąpi poślizg stożka. Wiodący producenci: Freyssinet, CCL.

Rys. 7 i 8. Zakotwienie stożkowe [2]

str. 10Rys. 9. Historyczne systemy zakotwień Freyssineta [4]

o Zakotwienia BBRV (główkowe)

Zakotwienie w postaci stalowego bloku w kształcie walca z szeregiem równoległych otworów

przelotowych o średnicy nieco większej niż średnica drutów w kablu. Na otworach opierają się

spęczniane główki końców drutów, działające jako bierne zakotwienie. Nakrętka utrzymująca

walcowy blok opiera się na płycie stalowej umieszczonej na czole sprężanej konstrukcji. Dzięki

plastycznej obróbce na zimno, umożliwiającej zachowanie niewielkich rozmiarów główek, głowice

kotwiące cechują stosunkowo niewielkie rozmiary. Wiodący producenci: BBR.

Rys. 10 i 11. Zakotwienie główkowe [2]

str. 11Rys. 12. Zakotwienia BBRV [4]

Zakotwienia splotów

o Zakotwienie szczękowe (bierne/czynne)

Jest to najczęściej spotykane zakotwienia cięgien złożonych ze splotów. Zakotwienie składa się z

bloku zakotwienia w kształcie walca z układem przelotowych otworów stożkowych o osiach

równoległych lub zbieżnych z niewielkim kątem. W każdym ze stożkowych otworów mieści się

pojedynczy splot oraz obejmująca go stożkowa szczęka kotwiąca.

Walcowy blok zakotwienia opiera się na powierzchni bloku oporowego (stalowego lub żeliwnego),

umieszczonego na powierzchni czołowej konstrukcji. Kotwienie bierne splotu jest zapewnione dzięki

wpychaniu szczęk kotwiących do ich stożkowych otworów przy użyciu stalowych sprężyn, będących

elementem zakotwienia. Wiodący producenci: BBR, BBV Systems, Freyssinet, VSL, AMSYSCO VT-M,

TENSACCIAI S.P.A., Alga S.P.A., CCL, MK4, DYWIDAG-Systems International

Rys. 13 i 14. Zakotwienie szczękowe [2]

str. 12Rys. 15. Przykład zakotwienia szczękowego Freyssineta typu C [1]

o Zakotwienie wgłębne (bierne)

Zakotwienia, których działanie jest oparte na przekazaniu siły z kabla na beton poprzez przyczepność

lub docisk. Końcówki splotów w tych rozwiązaniach są rozplecione lub zakończone zaciskami

plastycznymi, opartymi na stalowej blasze, i są zabetonowane wewnątrz sprężanej konstrukcji.

Wiodący producenci: Freyssinet, DYWIDAG-Systems International, VSL, Alga S.P.A.

Rys. 16. Formowanie tzw. zakotwienia cebulkowego [2]

o Zaciski plastyczne (bierne)

Zacisk plastyczny to stalowa tuleja podlegająca plastycznym odkształceniom trwałym, która przy

pomocy hydraulicznej prasy zostaje zaciśnięta na splocie lub linie, powodując plastyczne wciśnięcie

stali między druty.

Wiodący producenci: VSL, DYWIDAG-Systems International

Rys. 17. Zaciski plastyczne [2]

str. 13

o Zakotwienie pętlicowe (bierne)

Zakotwienie pętlicowe wykonuje się poprzez zakrzywienie splotu w postaci pętli. W zakotwieniach

tych na końcu osłon kanałów kablowych stosuje się uszczelniające korki gumowe lub bitumiczne.

Pętlicę rozplata się możliwie szeroko z zastosowaniem pomocniczego zbrojenia miękkiego w betonie

wokół pętlic. Wiodący producenci: VSL, DYWIDAG-Systems International

Rys. 18. Zakotwienie pętlicowe [2]

o Zakotwienie łącznikowe (bierne/czynne)

Rozróżniamy dwa typy zakotwień łącznikowych: nieprzesuwne i przesuwne. Obydwa służą do

połączenia kolejnych odcinków kabla ze sobą w sposób umożliwiający przeniesienie siły naciągu.

Łącznik nieprzesuwny znajduje się na styku kolejno wykonywanych części konstrukcji, a jego montaż

jest prowadzony po wykonaniu naciągu odcinka kabla po jednej ze stron łącznika. Łącznik przesuwny

jest zakładany na końcówce nienaciągniętego odcinka kabla, a naciąg połączonego kabla odbywa się

po wykonaniu kolejnej części konstrukcji.

Wiodący producenci: BBR, BBV Systems, Freyssinet, VSL, AMSYSCO VT-M, TENSACCIAI S.P.A., Alga

S.P.A., CCL, MK4, DYWIDAG-Systems International

Rys. 19 i 20. Zakotwienie łącznikowe [2]

str. 14

Zakotwienia prętów

o Zakotwienie śrubowe (bierne/czynne)

Zakotwienie, w którym siłę sprężającą wprowadza się przez nakręcanie śruby. Gwinty są nacinane na

prętach, a nakrętka opiera się na płytce podkładkowej.

Wiodący producenci: Macalloy, SAH, Roebling, PZ.

Rys. 21. Zakotwienie śrubowe [2]

Rys. 22. Zakotwienie śrubowe firmy Macalloy [2]

str. 15

4. Historyczne systemy z cięgnami stalowymi

Ideę sprężenia stosowano mniej lub bardziej świadomie już od tysiącleci. Wzmocnienie,

połączenie lub uszczelnienie elementów w określony sposób jest tak naprawdę zabiegiem

polegającym na wprowadzeniu wstępnej siły sprężającej. W ten sposób powstały w starożytnym

Egipcie łodzie z trzciny o kadłubach wstępnie napiętych, w celu zwiększenia odporności na falowanie.

Nieco później stosowano namaczanie łodzi o kadłubach złożonych z listew drewnianych,

przez co – dzięki pęcznieniu drewna – uzyskiwano ścisłe przyleganie elementów i w efekcie dobrą

szczelność. Kołodziej, tworząc drewniane koła, nasuwał na nie rozgrzane obręcze metalowe, tak, aby

stygnąc ścisnęła drewniane elementy. Posługując się sprężeniem termicznym dokonywał faktycznie

sprężenia elementu. Podobnie bednarz, stosując sprężenie geometryczne, obsuwał obręcze wokół

beczki w kierunku zwiększonego obwodu, a więc sprężał klepki drewniane, dzięki czemu styki klepek

stawały się szczelne, a cała beczka odporna na ciśnienie i uderzenia.

Przeniesienie tych pomysłów i prostych zabiegów na konstrukcje z betonu nastąpiło w

niedługim czasie po pierwszych zastosowaniach żelbetu w XIX wieku. Próbowano bowiem już od

początku wyeliminować wady żelbetu, zwłaszcza jego małą odporność na zarysowanie. Pierwsze

opatentowane pomysły powstały niezależnie niemal jednocześnie w USA i w Europie pod koniec XIX

w. Jednak przez ponad 40 lat od czasu tych pomysłów nie udało się zastosować sprężenia betonu na

skalę techniczną. Działo się tak na wskutek zbyt słabego rozeznania cech materiałów oraz stosowania

zwykłej stali zbrojeniowej jako cięgien sprężających. Duże straty sprężenia, spowodowane

opóźnionymi odkształceniami betonu i relaksacją stali, niweczyły niemal całkowicie wstępny naciąg

cięgien, z czego długo nie zdawano sobie sprawy.

Za prawdziwego twórcę konstrukcji sprężonych uważa się inżyniera francuskiego Eugene

Freyssineta (1879 – 1962). On to pierwszy zbadał zadowalająco zjawisko pełzania betonu i wykazał

konieczność stosowania stali o wysokiej wytrzymałości w cięgnach sprężających. Freyssinet

rozwiązywał następnie kolejno techniczne problemy sprężania i począwszy od 1930 roku stosował

sprężenie w coraz śmielszych realizacjach konstrukcyjnych.

Po próbach różnorodnych zastosowań konstrukcji sprężonych w latach 30. XX w., rzeczywisty

rozwój tych konstrukcji nastąpił po II wojnie światowej, kiedy to, oprócz gwałtownego postępu w

technice, zaistniała potrzeba odbudowy zniszczonych obiektów, a jednocześnie miał miejsce ostry

deficyt stali konstrukcyjnej.

Wśród licznej grupy badaczy i inżynierów, którzy przyczynili się do rozwoju i popularyzacji

konstrukcji sprężonych w ich początkowym okresie to obok E. Freyssineta m.in. : G. Magnel (Belgia),

F. Leonhardt (Niemcy), F. Dischinger (Niemcy) czy W. W. Michajłow (Rosja) etc.

str. 16

Tab.2. Historyczne systemy kabli wielodrutowych [4]

5.

6.

7.

8. Współczesne systemy z cięgnami stalowymi

Na początku istnienia systemów sprężających, stosowano pręty i druty proste, które

naprężano najczęściej po stwardnieniu betonu. Współcześnie, do sprężania konstrukcji betonowych

są stosowane głownie cięgna, ze splotów (najczęściej 3 lub 7 drutów owiniętych wokół drutu

centralnego) i pręty, a rzadziej kable wielodrutowe.

Tab. 3. Systemy kabli ze splotów – kable z pojedynczych splotów [4]

Tab. 4

str. 17

Tab.4. Systemy kabli ze splotów – kable wielosplotowe [4]

str. 18

Rys. 23. Przykłady zakotwień firmy DYWIDAG – SYSTEMS [6]

6. Ochrona i zapobieganie degradacji systemów sprężania.

Już podczas projektowania konstrukcji należy rozważyć sposoby ochrony i przeanalizować możliwości

zapobiegania degradacji systemów sprężania. Przede wszystkim, podczas projektowania

koncepcyjnego i na etapie kształtowania poszczególnych elementów, należy wziąć pod uwagę

przyszły wpływ środowiska na konstrukcję oraz przewidzieć intensywność czynników agresywnych

wobec stali i betonu.

Należy również zwracać uwagę na odpowiedni dobór materiałów i komponentów, prawidłowe

kształtowanie konstrukcji i detali, a w szczególności połączeń konstrukcyjnych i dylatacji oraz miejsc

powstawania i zakres zarysowania konstrukcji.

Istotne na etapie projektowania:

Uwzględnienie przyszłego wpływu otoczenia

Poprawna ocena intensywności czynników agresywnych wobec betonu i stali

Odpowiedni dobór materiałów

Odpowiednie kształtowanie konstrukcji i detali

Ochrona przed wodą!

Elementy systemu ochrony konstrukcji betonowej (żelbetowej, sprężonej):

Odpowiednia otulina betonowa

o Normy i specyfikacje determinują niezbędną grubość i gęstość otuliny betonowej tak,

aby była ona szczelna i gwarantowała odpowiednią ochronę dla kanałów i zakotwień

Powierzchniowy system izolacji przeciwwodnej

o Jest to pierwsza linia ochrony przeciw działaniu solom odladzającym wysypywanych

na nawierzchnię konstrukcji mostowych

str. 19

Rys. 24. Przykłady zakotwień firmy TENSACCIAI [7]

Odpowiednie zaprojektowanie systemu odwodnienia, dylatacji, połączeń konstrukcyjnych i

połączeń elementów prefabrykowanych

o Zadaniem projektanta jest zaprojektowanie elementów konstrukcji tak, aby w

przypadku awarii, któregokolwiek z nich woda nie dostawała się do cięgien

sprężających

A w szczególności konstrukcji sprężonej:

Elementy konstrukcji sprężonej zaprojektowane tak, aby zminimalizować negatywny wpływ

wody (odpowiednia lokalizacja)

Dogodny dostęp utrzymaniowy do dewiatorów, zakotwień i połączeń kabli

Odpowiednia ochrona cięgien sprężających wg tab. 1 i tab. 2

Tab. 5, Kategorie ochrony cięgien sprężających [fib, 2005a], [3]

Kategoria (oznaczenie)

Wymagania użytkowe Uwagi

1 (PL1)

Kanały wystarczająco mocne i trwałe w trakcie: wytwarzania, transportu, układania, zalewania betonu, naprężania cięgien oraz odpowiednio odporne na przecieki betonu,

Materiał kanałów niereaktywny z: betonem, stalą sprężającą, stalą miękką oraz iniektem wypełniającym kanały,

Materiał iniekcyjny musi być stabilny chemicznie, niereagujący ze stalą sprężającą i kanałami cięgien,

Wypełnianie kanałów musi być tak zorganizowane, aby nie powstawały w nich pustki

Kanał wypełniony materiałem

zapewniającym trwałą ochronę antykorozyjną

2 (PL2)

Pokrywa musi być wodoszczelna i nieprzepuszczalna dla pary wodnej na całej długości,

materiał pokrywy musi być stabilny chemicznie, bez oznak kruchości i zmiękczenia w przewidzianym zakresie temperatur podczas eksploatacji obiektu, z materiału nie mogą się wydobywać wolne jony chlorkowe

Jak dla PL1 oraz dodatkowo wypełnienie

otaczające wiązkę rozciąganą wzdłuż całego elementu i dostarczającą

stałą, szczelną barierę

3 (PL3)

musi być zapewniona spójność osłony stali sprężającej i/lub możliwość pokazania stali sprężającej oraz powtarzalność pomiarów,

niezbędne jest sprawdzenie metod i wyników początkowych aprobat,

Jak dla PL2 oraz integralność cięgien lub możliwość kontroli bądź

monitorowania w dowolnym momencie

str. 20

Tab. 6, Warstwy ochrony cięgien sprężających w zależności od agresywności/ekspozycji i konstrukcyjnych warstw ochronnych [fib, 2005a], [3]

Konstrukcyjne warstwy ochronyWysoka Średnia Niska

Agre

syw

ność

/Eks

pozy

cja

Wys

oka

Śred

nia

Nis

ka

str. 21

PL3PL2

PL1

6. Trzy pytania egzaminacyjne

a. Wymienić i krótko opisać podstawowe elementy systemu sprężania cięgna wewnętrznego z przyczepnością:

Kabel spr ęż aj ą cy (cięgno) - wiotkie cięgno sprężające wykonane z wiązki równoległych splotów lub

drutów.

Os ł onka kablowa - zwijana, karbowana rura wykonana ze stalowej taśmy lub z tworzyw sztucznych,

wraz z elementami łączącymi i odpowietrzającymi tworzy kanał kablowy.

Zakotwienie naci ą gowe (czynne) - zakotwienie usytuowane od strony wprowadzania przez zestaw

naciągowy siły naciągowej do kabla.

Zakotwienie bierne - zakotwienie, do którego nie przykłada się zestawu naciągowego, sytuowane po

przeciwnej stronie kabla sprężającego w stosunku do zakotwienia naciągowego.

Rurka do iniekcji - element doprowadzający iniekt do osłonki kablowej.Rurka odpowietrzająca - element, przez który ucieka powietrze podczas iniekcji.

b. Opisać dwa kryteria klasyfikacji systemów sprężania:

Sposób naciągu i kolejność betonowania

Jest to podstawowy podział konstrukcji sprężonych.

Strunobeton

o Naciąg cięgien jest realizowany przed betonowaniem elementu.

o Przekazanie siły sprężającej na beton za pomocą przyczepności.

Kablobeton

o Naciąg kabli (umieszczonych w uformowanych kanałach kablowych) realizowany po

stwardnieniu betonu, jednocześnie wywołujący sprężenie elementu.

Lokalizacja sprężenia względem przekroju

Sprężenie wewnętrzne

o Cięgna sprężające umieszczone wewnątrz elementu betonowego.

Sprężenie zewnętrzne

o Cięgna sprężające umieszczone są poza przekrojem betonowym lub wewnątrz

przekroju skrzynkowego.

str. 22

c. Na czym polega ochrona przeciw degradacji systemów sprężania?

Istotne na etapie projektowania:

• Uwzględnienie przyszłego wpływu otoczenia• Poprawna ocena intensywności czynników agresywnych wobec betonu i stali• Odpowiedni dobór materiałów• Odpowiednie kształtowanie konstrukcji i detali• Ochrona przed wodą!

Elementy systemu ochrony konstrukcji betonowej (żelbetowej, sprężonej):

• Odpowiednia otulina betonowa• Powierzchniowy system izolacji przeciwwodnej• Odpowiednie zaprojektowanie systemu odwodnienia, dylatacji, połączeń konstrukcyjnych i

połączeń elementów prefabrykowanych

A w szczególności konstrukcji sprężonej:

• Elementy konstrukcji sprężonej zaprojektowane tak, aby zminimalizować negatywny wpływ wody (odpowiednia lokalizacja)

• Dogodny dostęp utrzymaniowy do dewiatorów, zakotwień i połączeń kabli• Odpowiednia ochrona cięgien sprężających w zależności od agresywności środowiska i

konstrukcyjnych warstw ochronnych

str. 23

d. Wymienić i opisać współcześnie stosowane systemy zakotwień drutów, splotów i prętów, podać przykłady i opisać zasadę kotwienia.

Typ Kotwienie Typowy producent

1 Zakotwienie stożkowe Stożek + głowica kotwiąca (bierne), stożek + splot (czynne)

Freyssinet

2 Zakotwienie główkowe

Spaczona główka drutu BBRV

3 Zakotwienie śrubowe Nakrętka + gwintowany pręt (czynne), nakrętka + płytka dociskowa (bierne)

Macalloy

4 Zakotwienie przez przyczepność

Wgłębne Freyssinet/Dywidag Systems

Ad. 1 - Składa się z bloku zakotwienia w kształcie walca z układem przelotowych otworów. W każdym ze stożkowych otworów mieści się pojedynczy splot oraz obejmująca go stożkowa szczęka kotwiąca. Walcowy blok opiera się na powierzchni bloku oporowego (stalowego lub żeliwnego). Kotwienie bierne splotu jest zapewnione dzięki wpychaniu szczęk kotwiących do ich stożkowych otworów przy użyciu stalowych sprężyn, będących elementem zakotwienia.

Ad. 2 - Zakotwienie w postaci stalowego bloku w kształcie walca z szeregiem równoległych otworów przelotowych. Na otworach opierają się spęczniane główki końców drutów, działające jako bierne zakotwienie. Nakrętka utrzymująca walcowy blok opiera się na płycie stalowej umieszczonej na czole sprężanej konstrukcji.

Ad. 3 - Zakotwienie, w którym siłę sprężającą wprowadza się przez nakręcanie śruby. Gwinty są nacinane na prętach, a nakrętka opiera się na płytce podkładkowej.

Ad. 4 - Działanie jest oparte na przekazaniu siły z kabla na beton poprzez przyczepność lub docisk. Końcówki splotów w tych rozwiązaniach są rozplecione lub zakończone zaciskami plastycznymi, opartymi na stalowej blasze, i są zabetonowane wewnątrz sprężanej konstrukcji.

e.

str. 24

7. Bibliografia

[1] – Freyssinet Polska, katalog branżowy, Konstrukcje sprężone SYSTEM C,

h ttp://www.freyssinet.pl/images/stories/katalogi/System_C.pdf

[2] – Czasopismo Mosty, artykuł „Przegląd zakotwień”, 02/2013,

http://mosty.elamed.pl/strona-numer-2-2013-1651.html

[3] – dr inż. Wojciech Trochymiak, Mosty betonowe z naprężanymi cięgnami: ewolucja form

konstrukcyjnych i zasad obliczania,

[4] – Andrzej Ajdukiewicz, Jakub Mames, Konstrukcje z betonu sprężonego,

[5] – materiały dydaktyczne dr inż. Zbigniewa Plewako, Betonowe konstrukcje sprężone,

[6] - http:// www.dywidag-systems.pl/produkty/systemy-sprezania

[7] - http://www.tensacciai.it/

[8] – http://www.macalloy.com

str. 25