58

Konstrukcje sprężone Cz. 1. Materiały i wykonanie practekst:dr. inż. PIOTR GWOŹDZIEWICZ,PracowniaKonstrukcjiSprężonych,InstytutMateriałówiKonstrukcjiBudowlanych,PolitechnikaKrakowska

Ryc. 1. Pylon z betonu sprężonego - wiadukt nad linią kolejową w ciągu ul. Reymonta w Opolu, fot. B. Karaś

59 Wrzesień – Październik 2014 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne

KonstrukcjesprężoneŚWIAT

1. Koncepcja sprężaniaHistoria sprężania, czyli celowego

wprowadzanianaprężeńwmateriał, li-czywielewieków.Dziśrzadkomówisięo tym,żekołoroweru,dębowabeczkaczykamiennyłuksąprzykładamielementówsprężonych(tenostatniwyłączniewskutekwpływuciężarumateriału).W inżynieriilądowejpojęciesprężaniaodnosisiędokonstrukcjibudowlanych.Dosprężeniaelementów konstrukcyjnych używa sięprzedewszystkimcięgienstalowych(stalsprężająca w  postaci drutów, splotówi prętów)o wytrzymałościpomiędzy1000i 2000MPa.Takatechnologiasprężeniajestrozwi-

janaodok.80 lat.Choćtrudnojąza-temnazwaćtechnologiąnowoczesnegobudownictwa, ogromna popularnośćw ostatnimokresiepowoduje,żewieleosóbstykasięz tąnowądlanichtechnolo-giąporazpierwszyi w swoichdziałaniachpotrzebujeodpowiedniejo niejwiedzy.Podstawowympodręcznikiemw zakresiekonstrukcjisprężonychw Polscejestpracaprof.AndrzejaAjdukiewicza[1].W  ostatnich kilkunastu latach do

wprowadzeniasiłw konstrukcjęużywasięrównieżmateriałówkompozytowychzbrojonychwłóknami.W przyszłościbyćmożedosprężaniabędąwykorzystywanestopyz pamięciąkształtu,nadktórymiobecnieprowadzonesąbadania.Każdyz wymienionychsposobówcechujesięokreślonymstopniemrozwojustandar-dóworazwłasnącharakterystyką.Ni-niejszapracajestpoświęconawybranymzagadnieniomprojektowym,obliczenio-wymi wykonawczymkonstrukcjisprężo-nych,związanymz rosnącymudziałemkonstrukcjisprężonychw budownictwie.

2. Materiały w konstrukcjach sprę-żonych

W betonowychkonstrukcjachsprężo-nychwykorzystujesiębeton,stalzbroje-niową(jejopiszostaniepominięty)i stalsprężającą lubmateriałkompozytowyzbrojonywłóknami.Każdyz tychmate-riałówposiadacechy,któremająwpływnapracęelementusprężonego.Ponadtow konstrukcjistosujesięelementyarma-turysprężaniaspecyficznedladanegosystemu.

2.1. BetonCechyi wymaganiadlabetonuodnoszą

siędonormyEN-206.Odbetonuw kon-strukcjisprężonejoczekujesięwysokiejwytrzymałościnaściskaniei w zasadzie

niedopuszczasięsprężaniaelementówz betonuo klasieniższejniżC30/37.Matozwiązekw szczególnościz konieczną,wysokąwytrzymałościąbetonuw strefieprzekazywaniasiłysprężającejz zako-twieńlubsplotównabetonorazw strefieoddziaływaniareakcji.ChoćmniejuwagipoświęcasięzwyklekwestiirzeczywistejwartościmodułusprężystościpodłużnejEcm,jegoznaczeniedlapoprawnejpracykonstrukcjinie jestmniejsze–wpływaonnawielkośćdoraźnychodkształceńbetonu.Występującąw wieluprzypad-kachw praktycekonsekwencjąnadmier-nychodkształceńbetonupodobciąże-niemi sprężeniemsąnadmierneugięcia,częściej–nadmiernewygięcie,a takżeznaczne skrócenie elementu, któregoskutkiem jest równieżnadmiernyspa-deksiłysprężającej,jakteżkoniecznośćregulacji łożysk konstrukcyjnych. Dlaotrzymaniabetonuo wysokimmodulesprężystościkonieczne jestzastosowa-niekruszywałamanego,najlepiejbazal-towego.Z uwaginaprędkośćwzrostuwytrzymałości,a takżez uwaginacechyfizykochemiczne(ewentualnaagresyw-nośćwobecstali), istotnyw konstrukcjisprężonejmożebyćteżwybórrodzajucementu.Rodzajkruszywajestjednymz parame-

trówistotnychrównieżz uwaginawielkośćwspółczynnikapełzania,którypowinienbyćniski. Poza kruszywemwpływmatuwybórcementu,proporcjemieszankibetonowej(zwyklezastępowanew ob-liczeniachwytrzymałościąnaściskanie)orazwarunkidyfuzjiwilgociz betonudootoczenia.Przyjmowananaetapiepro-jektowymwartośćwspółczynnikapeł-zaniapowinnazatembraćpoduwagęrealiawykonawstwa,gdzieczęstotrudnozakładać,żeczasodzabetonowaniadoobciążeniaelementuwyniesieconajmniej28,a nierzadkonawet14dni.Z drugiejstrony,decyzjenaetapiebudowy,pozwa-lającenaszybszypostępprac,powinnybyćpodejmowanenietylkonapodstawiedanycho wytrzymałościbetonunaściska-nie,aleprzedewszystkimanalizywpływutakichzmiannaodkształceniakonstrukcjii ewentualnąredystrybucjęnaprężeńmię-dzymateriałami.Szczelność, jednorodność i mrozood-

porność betonu, układające sięw  za-sadzienapoziomie lepszychwynikówdlabetonówwyższychklas,sątak jaki wytrzymałośćbetonuzależneodjegoreceptury,w szczególnościwskaźnikaw/c

orazszczelnościstosukruszywa.W kon-strukcjachsprężonychwymagasiępo-nadtodobrejprzyczepnościdostaliorazwysokiejwytrzymałościnadocisk.Mimożeteostatniecechysązależneodwieluczynnikówzarównomateriałowych, jaki wykonawczych(m.in.pielęgnacja), tozwyklenieprzysparzająznaczącychkło-potóww czasiebudowy.Podsumowując,zastosowaniew kon-

strukcjisprężonejbetonuo cechachod-powiadającychklasieokreślonejw normieEN-206i nieniższejniżC30/37pozwalauzyskaćodpowiednieefekty,z zastrze-żeniemwykorzystaniaodpowiedniegorodzajukruszywa, laboratoryjnejwery-fikacjimodułusprężystościbetonuorazrealizacjipełnegoprocesudojrzewaniabetonu przed jego obciążeniem. Od-powiedniaanalizazachowaniabetonuw konstrukcjisprężonejwymagauwzględ-nieniakolejnychetapówwzrostunaprę-żeń,wpływupełzaniabetonunaredy-strybucjęsiłmiędzymateriałamioraznaodkształceniakonstrukcji.W przypadkukonstrukcjiwznoszonychetapowowy-magatozwyklezbudowaniazłożonegomodeluobliczeniowegokonstrukcji.Te-matykaobliczeńw tymzakresiezosta-nieomówionaw dalszejczęścininiejszejpracy.

2.2. Stal sprężającaStalsprężającajestmateriałem,którego

charakterystyka–poprzezzastosowaniew wąskimzakresiesprężaniakonstrukcji–jestpowszechniemniejznana.Jedno-cześniecechystalisprężającejmająklu-czoweznaczeniedlapowodzeniai trwa-łościsprężenia.

Ryc. 2. Kable sprężające złożone ze splotów, fot. B. Karaś

60 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Wrzesień – Październik 201460

Stal sprężająca jest produkowanaw postacidrutóworazprętów.Drutysąwykorzystywanezarównow postacinie-zmienionej,jaki skręconew sploty.Tech-nologiaprodukcjioburodzajówwyrobówprzedstawiasięnastępująco:1.Drutyprodukujesięzestaliwysoko-

węglowej,walcówki,o wytrzymałościok.1000MPa.Pouzyskaniudrutuw huciepoddajesięgoprocesowitzw.przecią-ganianazimno,którypozwalanareduk-cjęśrednicydrutu.Procestenpowodujeznakomite zwiększenie wytrzymałościstalinarozciąganie,czyniącjąjednakżejednocześnie stosunkowowrażliwą naobciążeniepoprzeczne.Ostatecznaśred-nicadrutuwynosiod2do5mm.Stalprzeciągananazimnojestwrażliwanakorozjęnaprężeniowąi chemiczną,a przywzroście temperatur powyżej 500 °Cstopniowemu obniżeniu podlegają jejcechywytrzymałościowe,stądwrażliwośćtejstalinazetknięciesięz temperaturąspawania. Przeciąganie na zimno po-zwalauzyskaćwytrzymałośćnapoziomie1570–1860MPa.W niewielkichilościachprodukujesięteżobecniedrutsprężającyo wytrzymałościnapoziomie2160MPa,a przewidujesię,żew przyszłościbędziestosowanastalo wytrzymałościsięgającej2500MPa.W praktycenajczęściejstosujesiędrutsprężającyo wytrzymałości1860MPaoraz–rzadziej–1770MPa.Z  uzyskanego drutu sprężającego

możnaw kolejnymetapieuzyskaćsplotsprężający(ryc.2), lecztaoperacjaniezmienia już cech drutu. Powierzchniadrutusprężającegojestgładka,możeteżbyćnagniatananazimno.2. Jako stopowa stalwalcowananagorąco.Walcowanie pozwala uzyskaćbezpośredniodocelową średnicę orazgwintnapowierzchnizewnętrznejpręta,koniecznydojegopóźniejszegonaciągui kotwienia.Powalcowaniuprętypod-dawanesątermicznejobróbce,mającejnaceluwyrównaniewytrzymałościi eli-minacjęnaprężeńlokalnych.Walcowaneśrednicemieszcząsięzwyklew zakresiepomiędzy15mmi 65mm,a wytrzyma-łośćstaliwynosi1030–1050MPa.Prętydostarczasięw odcinkachprostych.Prętysprężającesąbardziejodpornezarównomechanicznie–równieżnadociskpo-przeczny–jaki nakorozjęorazwpływpodwyższonychtemperatur.Splotsprężającyskładasięz dwóch,

trzechlubsiedmiu(najczęściej)drutów,skręconychw wytwórniw takisposób,

żepoprzecięciudrutysięnierozkręcają.Niespełnienietejzasady, jakteżobec-nośćprzerww drutachtworzącychsplotuniemożliwiająużyciesplotudospręża-nia.Uzyskanesplotysązwijanew kręgio średnicydo170cmi masiedook.3,5t.Badania cech stali sprężającejodby-

wająsięw laboratoriumwspółpracującymz wytwórnią.Dowodemtakichbadańjestdostarczanywrazz dostawąstalidoku-mentatestu,zawierającyw szczególnościwynikibadańnastępującychcech:składuchemicznego,polaprzekrojusplotu,siłyzrywającej,wytrzymałościnarozciąganie,siłyoraznaprężeniadlaumownejgranicyplastyczności0,1%oraz0,2%,wydłużeniaw procentachnabazie500mm,modułusprężystościorazciężarujednostkowego.Atestzawierateżwykresydlabadanychpróbeki opracowaniestatystyczneuzyska-nychwyników.Zważywszy,żestosowanyw naszymkrajumateriałpochodziw zasa-dziewyłącznieoduznanychproducentów,spełnieniewymagańdlastalisprężającejzwyklejestpełne.Dopodstawowychcechwytrzymało-

ściowychstalisprężającejistotnez punktuwidzeniaprojektowaniasą:wytrzyma-łość,granicaplastycznościorazmodułsprężystości.Stalsprężającatomateriałliniowo-sprężysty do uplastycznienia,a następniesprężysto-plastyczny.Doob-liczeńprzyjmujesięuproszczonąformęwykresu naprężenie – odkształcenie.W obliczeniachprowadzonychwedługEC2możnaprzyjąćwykrestamzamiesz-czony.Ważnymwymaganiemdlastalijest,bygranicaplastycznościznajdowałasięwysokow porównaniudowytrzyma-łości.Dladrutówi splotówgranicapla-styczności0,1%musispełniaćwarunekfp0,1k ≥ 0,9fpk.Dlaprętówwymagasię,bygranicaplastycznościwynosiłaconaj-mniej900MPa.Dodatkowoproducentstalisprężającej

prowadziokresowebadania relaksacji,badaniazmęczeniowemateriałuorazba-daniaodpornościnakorozjęnaprężeniowąw środowiskuagresywnymNH4SCN.Odstalisprężającejwymagasięniskiejrelak-sacjipodobciążeniem.Próbarelaksacjipoleganadługotrwałymobciążeniuod-cinkastalidziałaniemstałegoodkształce-niaorazobserwacjipoziomunaprężeń.Dlastalisprężającejw postacisplotówobecnieoczekujesięrelaksacjiniższejod2,5%przypoczątkowympoziomienaprężeń0,7fpk.Stosowanaobecniestalsprężającaniewy-magawykonywanegowcześniejprzecią-

gania,któregocelembyłojeszczew latach70.XXw.obniżeniepóźniejszegowpływurelaksacjiw konstrukcji.Zawierającetakiezaleceniezapisyniektórychspecyfikacjitechnicznychniepowinnybyćstosowanei należyjez tychdokumentówsukcesywnieusuwać.

3. Rodzaje stalowych cięgien sprę-żających

Opisanepowyżejrodzajestalispręża-jącejpozwalająnabudowęwielutypówcięgien.Z uwaginaswojąbudowęi pod-stawowącharakterystykęcięgnaspręża-jącedzielisięnakablesprężające,struny(stosowane w  strunobetonie) i  prętysprężające.Kablesprężającebudujesięz drutówrównoległychlub–częściej–zesplotów.Kablezłożonez drutówstoso-wanesąw szczególnychprzypadkach,zwłaszczatam,gdzieniewielkadługośćcięgnawykluczaużyciezakotwieńz po-ślizgiem.Najbardziejpowszechniestoso-wanymrodzajemcięgnasprężającegojestobecniecięgnozłożonez 1do31splotów.Prętysprężającesąwykorzystywanedowszelkiegorodzajutymczasowychi trwa-łychmocowańi kotwieńelementówkon-strukcji(połączeniaelementówstalowychi betonowych)orazdosprężeniakrótkichelementównośnych.

4. Cięgna z materiałów kompozyto-wych zbrojonych włóknami

Odkilkunastulatrozwijanesątechnolo-giezwiązanez zastosowaniemmateriałówkompozytowychzbrojonychwłóknamiw konstrukcjachbudowlanych.Począt-kowozastosowaniaograniczałysiędoprzyklejenia taśm i matw  stanienie-naprężonymdokonstrukcji,następniepodjęto próby dokonania wstępnegonaciągutaśmprzedichprzyklejeniem.Najbardziejpopularnymtypemcięgnajesttaśmao szerokościok.60mmi gru-bościok.2,4mm,zbrojonawłóknamiwęglowymi.Jejwytrzymałośćsięga2400MPa,z czegow trakciesprężaniawyko-rzystujesięmaksymalnieok.55%.Cięgnategotypusąwykonywanez pojedynczychtaśm,niestosujesięobecniecięgienzło-żonychz większejichliczby.Wspólnącechącięgienkompozytowych

jestichniewielkaodpornośćnauszkodze-niamechaniczneoraznapodwyższonątemperaturę.Z uwaginamiejscemontażu–powierzchniawzmacnianejkonstruk-cji–zastosowanietej technologiimożewymagaćdodatkowegozabezpieczenia

ŚWIAT Konstrukcjesprężone

61 Wrzesień – Październik 2014 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne

KonstrukcjesprężoneŚWIAT

61

mechanicznegolubtermicznego.Z dru-giej jednakstronynależypodkreślić,żezarównoz uwaginailośćzajmowanegomiejsca, jak i nawaloryestetycznecię-gnaz taśmkompozytowychmogąmiećw niektórychprzypadkachprzewagęnadcięgnamistalowymi.

5. Dodatkowe elementy cięgien sprężających

Dowykonaniasprężeniaelementuka-blobetonowegocięgnamistalowymiko-niecznejestużycienastępującegozestawuelementówi rozwiązańdotyczącychkabli,określanychzwyklejakoarmaturasprę-żania: � osłonkikanałówkablowych, � zakotwieniakabli, � odpowietrzeniakanałówkablowych.

5.1. Osłonki kanałów kablowych Osłonkikanałówkablowychsąwyko-

nywanez blachystalowej(ryc.3)lub–znacznierzadziej–z tworzywsztucznych(PE).Osłonkistalowezapewniająnajpierwprzesuwcięgnaw kanalew trakcienaciągu,a następniewspółpracęcięgnaz otaczają-cymbetonemdziękiprzyczepności.Osłonkiz tworzywsztucznychzapewniająizolacjęcięgienodprądówbłądzących,a takżedo-datkowąochronęantykorozyjną.Osłonkistalowesąwykonywanez pa-

skablachyo szerokości30mmi grubościod0,3do0,5mm,spiralnieskręcanegow maszynie.Gotowyodcinekrurypowi-nienbyćszczelnyi odpornynaoperowa-nienimw trakciemontażuw zbrojeniunabudowie.Osłonkikanałówkablowychpoddajesiębadaniomnaszczelnośći wy-trzymałośćnazginanie.Osłonkiposiadająśrednicedopasowane

doprzekrojupoprzecznegokabla.Dlaka-blizłożonychzesplotówprzeciętnewypeł-nienieprzekrojukanałustaląwynosi1/3.Z uwaginaciężarstalisprężającejwło-

żonejdokanałuprzedbetonowaniemlubsiływyporudziałającejnapustykanał

w trakciewibrowaniamieszankibeto-nowej,osłonkimocujesiędozbrojeniaw rozstawachdo1,5m.Połączeniaodcin-kówrury,wykonanenamufy,uszczelniasiętaśmą.Montażosłonekw szalunkuw sąsiedztwieznaczniesztywniejszychprętówzbrojeniowych,a następniebeto-nowanieelementuwymagająostrożnościodwykonawcówtychprac,którejbrakmożespowodowaćzniekształcenie lubrozszczelnieniekanałukablowego.

5.2. Zakotwienia cięgien stalowychZakotwieniasąelementem,wobecktó-

regostawiasiębardzowysokiewymaga-niadotyczącewytrzymałościi dokładnościwykonania.Towłaśnieteelementysąnawniosekproducentaobjęteeuropejskąaprobatątechnicznąi regularniepodda-wanekontroliw ramachnadzorunadcer-tyfikatemzgodności.Ichprodukcjajestob-jętaścisłymplanemzapewnieniajakości.Zakotwieniapowinnypozwolićnado-

konanienaciągukabli, ichzakotwienieorazutrzymaniesiły sprężającejprzezcałyokreseksploatacji.Obecnienajczę-ściejstosujesięzakotwieniaszczękowe,zakotwieniaz zaciskamiplastycznymiorazzakotwieniawgłębne.Zakotwieniaszczękowemogąpełnićrolę

zakotwieńczynnych(ryc.4)orazbiernych(ryc.5).Składająsięzestalowegowalcaz układemprzelotowychotworówstożko-wych.Liczbaotworówodpowiadamak-symalnej liczbiesplotóww kablu.Splotsprężającyjestotoczonystożkowąszczękądwu-lubtrójdzielną(w zależnościodsys-temu).Zakotwieniabiernesąwyposażonew stalowesprężyny,opartenastalowejbla-szei wpychająceszczękiw otwory.Blokizakotwieńopierająsięnapowierzchniblokuoporowego,umieszczonegow konstrukcjiprzedbetonowaniem.Rozmiaryi kształtblokuoporowegow różnychsystemachsązróżnicowane,mająjednakzapewniaćbezpieczneprzeniesienienabetonmak-symalnejsiły,jakamożewystąpićw kablusprężającym.Zakotwieniawrazz blokamioporowymipodlegająszczegółowymba-daniomdopuszczeniowymw laboratorium.Dodatkowawartośćniektórychstosowa-nychrozwiązań–stopieńrozbudowaniablokuoporowego,jegorozmiary,liczbakołnierzyprzekazującychsiłęnabeton–pozwalazapewnićwiększyzapasbezpie-czeństwa.Wartozauważyć,żestopniowarozbudowablokówoporowychw wielusystemachi zmianaichkształtuz klinowegonawalcowy,wyposażonyw kilkapierścieni,jestpomocnaszczególniew przypadkunie-

doskonałościbetonuułożonegow skądinądtrudnejdozabetonowaniastrefiew są-siedztwiezakotwień.Specyficznącechązakotwieńszczęko-

wychjestwystępującyw trakciekotwieniacięgienichpoślizg.W kablacho długościpowyżej20m,w szczególnościprzytrasiezakrzywionej,poślizgniemawielkiegowpływuna efektywną siłę sprężającąw elemencie.W cięgnachkrótkichi pro-stychpoślizgmożejednakznaczącore-dukowaćefektnaciągu.Zakotwieniaz zaciskamiplastycznymi

(ryc.6)pozwalają zniwelowaćpoślizgcięgienw trakciekotwienia.Zaciskpla-stycznyjestwykonywanyzestalowejtuleiprzyużyciuprasydozaciskówi opartynazakotwieniuw postaciwalcaz szeregiemrównoległychotworówwalcowych.Zako-

Ryc. 3. Osłonki kabli w szalunku, fot. P. Gwoździewicz

Ryc. 4. Zakotwienie czynne szczękowe wraz z blokiem oporowym, odpowietrznikiem oraz początkiem osłony kanału kablowego

Ryc. 5. Przekrój zakotwienia biernego szczękowego

Ryc. 6. Przekrój zakotwienia biernego z zaciskami plastycznymi

Ryc. 7. Zakotwienie bierne przyczepnościowe

62 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Wrzesień – Październik 2014

ŚWIAT Konstrukcjesprężone

twienieczynnejestwyposażonedodat-kowow zewnętrznygwint,pozwalającynaregulacjęsiływ cięgnie.Zakotwienia wgłębne przyczepno-

ściowe(ryc.7)wykorzystująprzyczep-nośćbetonudostali.Dlazwiększeniaichwydajnościstosujesięrozplotykońcówkisplotów stabilizowane dodatkowymiwkładkamizbrojenia.Zastosowanieza-kotwieniaprzyczepnościowegowymagabardzodobregozagęszczeniamieszankibetonowejw  strefieotaczającej zako-twienie.Wszystkierodzajezakotwieńpodlegają

bardzoszczegółowymbadaniomprzeddopuszczeniemdostosowania.Badaniateobejmujązarównonośnośćsamychzakotwień,jaki odpowiedniozbrojonejbetonowejstrefysąsiadującej.Wydanieeuropejskiej aprobaty technicznejpo-twierdzaprzeprowadzeniewymaganychbadań.Zastosowaniezakotwieńw Polscewymagazwykleprzedstawieniaścisłegotłumaczeniaaprobaty,dokonanegow od-powiednimjęzykutechnicznym,którejestczytelnei pozwalazapoznaćsięz charak-terystykąsystemu.Ponadtokoniecznejest

przedstawieniekopiicertyfikatuzgodno-ściCE,wydanegoprzezuprawnionądotegojednostkę.

5.3. Zakotwienia z kompozytowych taśm sprężającychZakotwieniacięgienz materiałówkom-

pozytowychsąznaczniebardziejróżno-rodnymirozwiązaniamii sądostosowanedodanegosposobuichnaciągu.Najstar-szymstosowanymw Polscerozwiązaniemjestzakotwieniezłożonezestalowychpłytskręcanychśrubami(ryc.8),zastosowanew czasiepierwszejaplikacjitakiegoroz-wiązaniaw praktycebudowlanejw Polscew 2004r.[2].Odtegoczasurozwijanesąróżnerodzajezakotwień,opartenasiletarciamiędzytaśmąa blachamizako-twienia,nasiletarciaorazsiłachdociskudosworznioraznasiletarciamiędzyta-śmąa szczękamizakotwieniaz tworzywsztucznych(ryc.9).Rozwiązaniazakotwieńtegorodzajuniedoczekałysiędotychczasścisłychregulacjizasadichzastosowaniai jedyniewiodącyproducencilegitymująsięobecnieszerokimirezultatamibadańorazwystawianymicertyfikatamimate-riałowymi.

5.4. Odpowietrzniki kanału kablowegoDla zapewnienia ucieczki powietrza

z kanałóww trakcieiniekcjii szczelnegoichwypełnieniazaczynemcementowymw blokachoporowychoraznadługo-ścikanałówstosujesięodpowietrzenia (ryc.10i 11).Dowykonaniaodpowie-trzeńużywasiępolietylenowejarmaturynakładanejnaosłonkękanałui wyprowa-dzonejnazewnątrzelementu.

6. Urządzenia do wykonania prac

6.1. Urządzenia naciągowe (prasy, na-ciągarki)Urządzenia te są dostosowane dorodzaju zakotwienia i  różnią sięmię-dzysystemamikształtemi wymiarem.Wspólną cechą jest sposób ich pracy– są tourządzeniahydrauliczne,osią-gająceciśnienianapoziomieok.700b–orazkoniecznośćregularnegoichce-chowania(nierzadziejniżcosześćmie-sięcy).Pozaurządzeniaminaciągowymi (ryc.12)dowykonanianaciągusąko-niecznepompyhydraulicznewrazz prze-wodamiorazurządzeniadodatkowe,po-zwalającerozkotwićnaciągniętecięgno,jeśliokażesiętokonieczne.

6.2. IniektarkiKanałykablowezwyklewypełniasięza-

czynemcementowym,rzadziejmateriałamitrwaleplastycznymi.Istotnymelementem

Ryc. 8. Złożone z blach stalowych zakotwienie taśm sprężających CFRP w trakcie naciągu cięgna, fot. W. Derkowski

Ryc. 9. Zakotwienie taśmy sprężającej nowej generacji, fot. dzięki uprzejmości Sika oraz StressHead

Ryc. 10. Widok czoła konstrukcji z otworami odpowietrzników powyżej zakotwień, fot. P. Gwoździewicz

Ryc. 11. Widok rurki odpowietrzającej kanał kablowy na końcu konstrukcji, wypływający spie-niony zaczyn cementowy, fot. P. Gwoździewicz

Ryc. 12. Prasa naciągowa w trakcie nakładania na końcówkę kabla, fot. P. Gwoździewicz

Wrzesień – Październik 2014 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne

wyposażeniaw trakciesprężaniakonstrukcjisązatemurządzeniadoprzeprowadzeniacementowejiniekcjikanałówkablowych.Oczekiwanajednorodnośćzaczynui ko-nieczneodpowiednietempopompowa-niawymagają,abyurządzeniadoiniekcjipozwalałyna systematycznąprodukcjęzaczynuorazjegonieprzerwanepompo-waniedokanału.Prawidłowyzestawdoiniekcjiskładasięzezbiornikadowstępnegomieszaniaskładników,mieszarkiszybko-obrotowejrozbijającejmieszaninędokon-systencjiżeluorazzbiornikadopobieraniamieszanki(ryc.13).Zastosowanietakichurządzeńpozwalawykonaćiniekcjęzgodniez wymaganiami,w szczególnościdotyczą-cymiograniczeńpłynnościzaczynu,jegosedymentacjii zmianyobjętości,a takżewytrzymałościnaściskanie.Warunki do prowadzenia iniekcji

przedewszystkimnawiązujądopostu-latu,wedługktóregow trakciewiązaniai ażdomomentuuzyskaniamrozoodpor-

nościzaczynniemożebyćnarażonynazamarzanie.Przyjmujesię,żeminimalnatemperaturaprowadzenia iniekcjiwy-nosi+5°Cprzyjednoczesnejprognoziewykluczającejmrózprzeznastępne24godziny.W raziekoniecznościwykona-niainiekcjiw niesprzyjającychwarunkachtemperaturowychkoniecznejestprzykry-ciei ogrzewanieobiektuorazstanowiskaprowadzonejiniekcji.

7. Badania w czasie wykonywania prac

Należącedotechnologiisprężaniaba-daniadzielisięnadwiegrupy:badaniaw trakcienaciągucięgieni badaniaw cza-sieprowadzeniainiekcji.W trakcienaciągucięgiencelembadań

jestpotwierdzenie,żesiławprowadzonaw  konstrukcję uzyskuje zaplanowanąwcześniejwartośćorazżejejrozkładnadługościcięgnaz technicznądokładno-ściąodpowiadaobliczeniom.W tymceluprzedewszystkimprowadzisiękontrolę

ciśnieniaolejuw układziehydraulicznymi opierającsięnatablicycechowaniaze-stawunaciągowego,określasięnabie-żącosiłęw cięgniew miejscunaciągu.Jed-nocześnieprowadzisięetapowypomiarwydłużeniacięgna,którepoprzezswójzwiązekpotwierdzazgodnośćrozkładusiłynadługościkabla.Ostatnimz po-miarówdlakażdegocięgnajestpomiarpoślizguszczękw zakotwieniach,którywykonuje siępośrednioprzezpomiarruchutłokanaciągowegoprasyw cza-sieredukcjiciśnienia.Wszystkiewynikipomiarówsąumieszczaneniezwłoczniew sposóbtrwaływ dziennikachsprężania,którepodlegająpełnejarchiwizacji.Badaniaw trakcieiniekcjimajązaza-

daniepotwierdzićjakośćwypełnieniaka-nałówkablowych,którajestdecydującaz uwaginatrwałośćsprężenia.Wielokrot-niepowtarzanąpróbąw trakcieprowadze-niainiekcjijestkontrolapłynnościzaczynumetodąlejkaMoerschalubwalcaSon-tharda.W trakcieprowadzeniainiekcjipo-bierasiętakżepróbkidobadaniastabilno-ścizaczynu,rozumianejjakoograniczoneoddzielaniewody(ograniczeniedo2%),orazdobadaniazmianyobjętości(-2%;+0,5%).Kontrolęwytrzymałościzaczynuiniekcyjnegonaściskaniewykonujesięna12próbkachpobieranychw trakcieiniekcjii składowanychrównocześniew wodziei w warunkachkonstrukcji.Wymagasię,byśredniawytrzymałośćnaściskanieniebyłaniższaniżodpowiednio:posiedmiudniach–26MPa,po28dniach–30MPa.Choćprowadzenieiniekcjikanałówkablowychjest pozorniemniej ciekawymetapemsprężaniakonstrukcji,toprawidłowejejwykonaniewrazz przeprowadzeniemba-dańjestkoniecznedlapełnegozabezpie-czeniatrwałościwykonywanejkonstrukcji.Odbudowanychobecniekonstrukcji

(Ryc.15-18)oczekujesiętrwałościconaj-mniejstuletniej.

Literatura

[1]AjdukiewiczA.,MamesJ.:Konstrukcje z betonu sprężonego.StowarzyszenieProducentówCementu.Kraków2008.

[2] Seruga A., Derkowski W., Faust-mann D.,KaźmierczakS.,SzydłowskiR.,ZychM.:Wzmocnienie żelbetowej konstrukcji przykrycia hali produk-cyjnej.„Inżynieria i Budownictwo”2009,nr4.

Artykuł recenzowany zgodnie z wy-tycznymi MNiSW.

Ryc. 13. Zbiornik zaczynu cementowego do iniekcji

Ryc. 14. Most przez Nysę Kłodzką w ciągu DK94 w Skorogoszczu, fot. T. Miernik

Ryc. 15. Kładka pieszo-jezdna przez potok Słomka w w Budzowie, fot. P. Gwoździewicz

Ryc. 16. Wiadukt w ciągu ul. Wita Stwosza w Krakowie, fot. P. Gwoździewicz

Ryc. 17. Most w ciągu S69 w Milówce, fot. P. Gwoździewicz

Ryc. 18. Silos na klinkier w Cementowni Górażdże, fot. P. Gwoździewicz

63