background image

Powrót do spisu treści

Poprzednia strona

5. STRATY SIŁ SPRĘŻAJĄCYCH

5.1. Ogólne inform acje dotyczące strat sił sprężających . Należy uwzględnić następujące rodzaje strat sił 
sprężających:
a) straty doraźne,
b) straty reologiczne.
Przy obliczaniu strat dor aźnych za podstawę należ y przyjmować s iły początkowe P

0

.

Przy obliczaniu strat r eologicznych należy przyjmować za podstawę wartość siły sprężającej obliczonej z 
uwzględnieniem strat doraźnych.
Sprężanie konstrukcji powinno być realizowane na podstawie odrębnie opracowanego programu sprężania.
Straty doraźne powinny być weryfikowane w czasie realizacji sprężania.

5.2. Rodzaje strat sił sprężających w elementach strunobetonowych.  Należy uwzględniać następujące straty 
doraźne sił sprężających w elementach strunobetonowych spowodowane:
a) sprężystym odkształceniem betonu w chwili zwolnienia cięgien 

P

bv

,

b) tarciem przy łamanych trasach ci ęgien 

P

t

,

c) poślizgam i cięgien w urządzeniach kotwiących 

P

p

,

d) odkształceniami elementów oporowych 

P

F

,

e) różnicą temperatur w cięgnach i urządzeniach oporowych 

P

T

;

oraz straty r eologiczne wywołane:
f) skurczem i pełzaniem betonu 

P

v0

,

g) relaksacją stali  sprężającej w cięgnach 

P

r

.

Jeśli istni eją udokumentowane dane dotyczące strat w urządzeniach kotwiących wg poz. c), należy je wprowadzić do 
obliczeń.
Należy dążyć do ograniczenia lub elimi nacji st rat przez odpowiednie zwiększ enie początkowego naciągu.
W przypadku naciągu grupowego zaleca się chwilowe prze ciąganie cięgien w celu zmniejszenia strat wymienionych w 
poz. b) i g).

5.3. Rodzaje strat sił sprężających w elementach kablobetonowych.  W cięgnach sprężających elementy 
kablobetonowe należy uwzględniać następujące straty sił sprężających spowodowane:
a) tarciem kabli w osłonie 

P

tk

,

b) sprężystym odkształceniem betonu przy naciągu kabli 

P

bvk

,

c) poślizgiem ci ęgien w urządzeniach kotwiących 

P

pk

,

oraz straty r eologiczne wywołane:
d) skurczem i pełzaniem betonu 

P

v0

,

e) relaksacją stali spr ężającej w cięgnach 

P

r

.

Należy dążyć do ograniczenia lub elim inowania wszystki ch strat p rzez odpowiednie zwiększenie początkowego 
naciągu kabli,  zaś ograniczenia strat wywołanych wpływami wg poz. a), b), c) i  e) przez chwilowe dodatkowe 
przeciążenie kabli ponad poziom siły początkowej.

5.4. Straty doraźne w elementach strunobetonowych

5.4.1. Straty siły sprężającej wywołane sprężysty m odkształceniem  betonu 

P

bv

 w chwili zwolnienia strun należy 

obliczać wg wzoru

      (7)

w którym:

E

v

E

b

 - współczynniki sprężystości cięgien i betonu,

A

v

 - pole przekroju cięgien sprężających,

A

bi

 - pole przekroju sprowadzonego betonu i cięgien,

e

v

 - mi mośród środka ciężkości cięgien względe m środka ciężkości przekroju sprowadzonego,

I

bi

 - moment bezwładności przekroju sprowadzonego względe m środka ciężkości tego przekroju,

P

0

 - początkowa siła sprężająca.

PN-91/S-10042 Obiekty mostowe Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone Projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrzeżone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Część 6  Strona 1

background image

5.4.2. Straty siły sprężającej wy wołane tarciem w m iejscach załamania tras cięgien  

P

t

 należy obliczać wg wzoru

      (8)

w którym:
V

i

 - oddziaływanie normalne warstwy strun na  i-tą opórkę z uwzględnieniem redukcji  naciągu o tarcie na opórkach 

poprzedzających opórkę  i,
µ - współczynnik tarcia stali po materiale opórki wg 5.5.1.

5.4.3. Strat y siły sprężającej wywołane poślizgiem cięgien w urządzeniach kotwiących  

P

p

 należy określać 

uwzględniając charakterystyki zastosowanych urządzeń kotwiących.

5.4.4. Straty siły sprężającej wywołane odkształceniami element ów oporowych 

P

F

 należy określać każdorazowo 

uwzględniając charakterystyki elem entów i urządzeń oporowych.

5.4.5. Strat y siły sprężającej wywołane różn icą tem peratur cięgien i ur ządzeń oporowych 

P

T

 (np. przy 

naparzaniu elementów) należy obliczać wg wzoru

      (9)

w którym:

α

T

 - współczynnik rozszerzalności termicznej stali cięgien sprężających (

σ

T

 = 10

-5

/°C),

T - różnica temperatur  cięgien i urządzeń oporowych.

5.5. Straty doraźne w elementach kablobetonowych

5.5.1. Straty siły sprężającej wywołane tarciem kabli w osłonie (w kanałach)  

P

tk

 należy obliczać wg wzoru

      (10)

w którym:

λ

 - opór tarcia na j ednostkę długości kabla (prostego lub zakrzywionego) wynikający z nied okładności wykonania. 

Jeżeli opór 

λ

 nie jest ustalony doświadczalnie należy przyjmować następujące wartości:

λ

 = (0,002 ÷ 0,004) ( m - 1) dla kabli z drutów,

λ

 = (0,003 ÷ 0,005) ( m - 1) dla kabli z lin,

µ - współczynnik tarcia kabla o ściankę kanału na odcinku zakrzywionym,

µ = 0,10 ÷ 0,15 dla tarcia stali z użyciem smaru,
µ = 0,25 ÷ 0,35 dla tarcia stali po stali, bez smaru,
µ = 0,30 ÷ 0,40 dla tarcia stali  po betonie, bez smaru,

T - straty siły naciągu kabl a na jednostkę długości, nieza leżnie od wartości naciągu (kN/m).
Należy je przyjmować:

T = 0 dla kabli z drutów,
T = (0,05 ÷ 0,1) 1kN/m dl a kabli z lin pojedynczych,
T = (0,5 ÷ 0,7) kN/m  dla kabli z wiązek lin,

e - liczba Eulera,
P

0

 - początkowa siła sprężająca,

x = 

Σ

a

i

 + 

Σ

ϕ

i

 

 r

i

 - długość kabla od m iejsca przyłożenia siły naciągu do przekroju, w którym wyznacza się siłę sprężania,

ϕ

i

 - kąt środkowy  i-tego łuku w radianach,

r

i

 - promień i-tego łuku,

α

 = 

Σϕ

i

 w radianach wg rys. 3.

PN-91/S-10042 Obiekty mostowe Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone Projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrzeżone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Część 6  Strona 2

background image

Rys. 3. Oznaczenia przyjmowane przy obliczaniu strat siły naciągu wywołanych tarciem ci ęgien w osłonach i 

poślizgiem w zakotwieniach

Niższe wartości powyższych współczynników należy przyjmować przy niekorzystnym wpływie sprężania na 
poszczególne części konst rukcji, zaś wyższe przy korzystnym wpływie sprężania.
W przypadku stosowania kabli  poza przekrojem dźwigara (na przykład sprężanie lub dopręż anie przęseł istniejących)  
straty od t arcia należy wyznaczać wg wz oru (8).

5.5.2. Straty wywołane sprężystym odkształceniem betonu w czasie naciągu kabli 

P

bvk

 należy uwzględniać tylko 

przy stosowaniu kilku kabli i przy ich kolejnym naciągu z ostatecznym kotwieniem.
W cięgnie k stratę 

P

bvk

 od naciągu następnych cięgien oblicza się wg wzoru

      (11)

zaś łączną całkowitą stratę sprężania 

P

bv

 wyznacza się z równania

      (12)

gdzie:
P

k0

 - siła początkowa w cięgnie  k,

E

v

E

b

A

v1

A

b

 - współczynniki sprężystości i pola przekroju cięgien i betonu,

ev - mimośród ś rodka ciężkości przekroju cięgna wzglę dem środka ciężkości przekroju betonu,
i

b

 - prom ień bezwładności przekroju betonu,

m - ogólna liczba cięgien,
k - kolejne cięgno,
P

0

 - całkowita siła początkowa.

5.5.3. Strat y wywołane poślizgiem cięgien w urządzeniach kotwiących  

P

pk

 należy uwzględniać tylko przy 

stosowaniu bloków kotwiących działających na zasadzie tarcia i docisku.
Wartości przemieszczenia kabla  a

p

 należy przyjmować według charakterystyk naciągarek i zakotwień.

Wartości straty siły naciągu można obliczać wg wzoru

      (13)

w którym:
a

p

 - wartość przemieszczenia kabla w zakotwieniu na skutek poślizgu i docisku,

E

v

A

v

 - współczynnik sprężystości i pole przekroju kabla,

PN-91/S-10042 Obiekty mostowe Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone Projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrzeżone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Część 6  Strona 3

background image

x - odległość rozpatrywanego przekroju od punktu przyłożenia siły naciągu ( x 

 x

0

 - rys. 3). Zasięg poślizgu  x

0

 wynosi:

- dla kabli prostych

      (14)

- dla kabli zakrzywionych

      (15)

w których:
µ' = µ + 

λ

r,

µ, 

λ

 - wg 5.5.1,

r - prom ień krzywizny kabla (w przypadku zmiennej krzywizny - śre dni prom ień krzywizny),

σ

0

 - początkowe naprężenia w cięgnach (bez uwzględnie nia stra t).

5.6. Straty reologiczne

5.6.1. Straty wywołane skurczem i pełzaniem betonu
5.6.1.1. Przypadek element ów osiowo ściskanych lub rozciąganych.  
Wartość strat wywołanych skurczem
i pełzaniem betonu w elementach osiowo ści skanych lub rozciąganych 

P

v0

 należy obliczać wg wzoru

      (16)

w którym:
P

0

 - siła naciągu w chwili zwolnienia cięgien lub zakotwienia kabli, a więc pomniejszona o sumę strat doraźnych,

N - siła osiowa ze znakiem plus dla ściskania i m inus dla rozciągania,

ε

s

 - odkształcenie skurczu wg rozdz. 3,

ϕ

p

 - współczynnik pełzania wg rozdz. 3,

      (17)

gdzie E

v

E

b

A

v

A

b

 - współczynniki sprężystości oraz pola przekroju cięgien sprężających i betonu.

5.6.1.2. Przypadek elementów zginanych i mim ośrodowo ściskanych lub rozciąganych.  Wartość strat 
wywołanych skurczem i pełz aniem betonu w elementach zginanych i mim ośrodowo ściskanych lub rozciąganych 
należy obliczać wg wzoru

      (18)

w którym:
P

0

N

ε

s

ϕ

p

 - jak we wzorze (16),

      (19)

      (20)

PN-91/S-10042 Obiekty mostowe Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone Projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrzeżone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Część 6  Strona 4

background image

      (21)

      (22)

e

v

 - mi mośród si ły sprężającej (od osi bezwładności przekroju),

M

g

 - mom ent zginający wywołany obciąż eniem długotrwałym,

I

b

 - mom ent bezwładności elementu,

      (23)

E

v

E

b

A

v

A

b

 - jak we wzorze (17).

We wzorze (18) należy przyjmować przed siłami  N i P

z

 znak plus dla ściskania, znak minus dla rozciągania.

5.6.2. Straty wywołane relaksacją stali sprężającej w cięgnach  

P

r

 należy obliczać wg wzoru

      (24)

w którym:

R

vk

P

vk

 - wytrzymałość lub nośność charakterystyczna,

σ

v0

P

v0

 - naprężenie lub siła na początku sprężania (po naciągu).

Straty te m ożna zmniejszyć o 40% jeżeli kable przed ich zakotwieniem są przeciągane prze z 15 min zwiększonym 
naciągiem o 10% w stosunku do naciągu po zakotwieniu.

5.7. Mi nimalne straty siły sprężającej.  Sumar yczne straty siły sprężającej, niezależnie od obliczonych według 
wskazanych wyżej zasad, nie mogą być przyjm owane o wartości mniejszej niż 15% dla kablobetonu i 20% dla 
strunobetonu. Nie należy zatem przyjmować do obl iczeń większej wartości  siły sprężającej niż:

      (25)

      (26)

Następna strona

Powrót do spisu treści

 
 

PN-91/S-10042 Obiekty mostowe Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone Projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrzeżone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Część 6  Strona 5