SPENNBETONG SPENNBETONG

HVA ER FORSPENNING? SPENNARMERT BETONG/SPENNBETONG Armert betong hvor all eller deler av armeringen av armeringen er forspent og dermed er gitt en strekktøyning i forhold til betongen. Kreftene som tilsvarer denne tøyningen er overført til konstruksjonen selv. Armeringen gis en strekkraft, som blir trykk i betongen. HOVEDHENSIKT Ved forspenning tilstrebes å gi elementet et spenningsbilde som så nær som mulig er motsatt av de spenninger som forårsakes av lastene. Etablere et spenningsbilde i betongen som skal motvirke det som siden skapes av egenvekt og påførte laster. Hensikten er å kompensere for betongens lave strekkfasthet. Rissdannelse hindres ev. utsettes og motvirker deformasjoner. Dvs påfører trykkraft fra spennarmering der det oppstår strekkrefter. SPENNBETONG

HVOR BENYTTES FORSPENNING? Pga produksjonsmetoder som stiller krav til utstyr og rasjonell drift, er spennarmering noe som egner seg godt til fremstilling av: PREFABRIKERTE BETONGELEMENTER innendørs på fabrikk. Krever armering med høy fasthet. Spennarmering. Krever betong med høy fasthet Betongen må tåle stor trykkspenning fra forspenningen. Høyfast betong kan utnyttes uten at deformasjoner og riss blir for store. FORSPENNING benyttes ofte i konstruksjonsdeler påvirket av bøyemomenter bjelker og plater. SPENNBETONG

FORSPENNING I EN BØYEPÅKJENT KONSTRUKSJON SPENNBETONG

FORSPENNINGSMETODER Forspenning foregår generelt på to hovedmåter. FØROPPSPENNING ETTERSPENNING Forskjellen ligger i om man påfører spennstålet strekk før eller etter at betongen er støpt og herdet. SPENNBETONG

PRODUKSJON FØROPPSPENNING Føroppspente konstruksjoner benyttes hovedsakelig i seriefremstilte elementer som dekker og bjelkeelementer produsert i fabrikk. Spennarmeringen spennes opp med jekk og låses i spennbenkens mothold. Betongelementene formsettes. Det benyttes spennbenker med plass til en serie like elementer. Betongen støpes og herdes. Når betongen har oppnådd tilstrekkelig fasthet, kappes spennarmeringen mellom form og endeforankringer og mellom elementene. Forspenningen på betongen er oppnådd. Og elementene løftes ut å lagres inntil montasje. SPENNBETONG

PRODUKSJON HULLDEKKER Forspente hulldekker støpes ved eksrudering i store lengder på stålbunn. Det benyttes jordfast betong. Dvs ingen formsider. Elementene sages til foreskrevne lengder etter at betongen har oppnådd tilstrekkelig fasthet. SPENNBETONG

ETTERSPENNING Etteroppspenning kan være aktuelt ved avstivende veggelementer og sjakter som er påført store horisontale laster som vind og skjevstilling. Det støps inn korrugerte rør vertikalt i veggelementene som passer over hverandre på strekksiden hvor kablene tres igjennom. Forankringer er støpt inn i fundamentet (passiv ende). Etterspenningen på toppen av veggelementene (aktiv ende) etter at alle elementene er montert, fugestøpt og herdet. Rørene injiseres med mørtel. Dette kreves stor nøyaktighet ved innstøping av korrugerte rør og plassering av forankring i fundamentet. Det stilles krav til fugestøpen mellom elementene. SPENNBETONG

FORDELER MED FORSPENNING DEFORMASJONENE ER VESENTLIG REDUSERT Betongen i den spennarmerte konstruksjonen er påført trykkspenning som motvirker strekkspenninger fra ytre laster. RISS UNNGÅS I BRUKSGRENSETILSTANDEN Ved passende valg av armering og forspenningstøyning heves spennbetongens risslast over vanlig brukslastnivå. STÅL MED HØY FASTHET KAN UTNYTTES Pga fordeler ved mindre deformasjon og riss kan høye stålfastheter utnyttes. PRIS Stål med høy fasthet er dyrere pr tonn enn vanlig kamstål, men pris pr kraftenhet er likevel lavere. Det kreves en del ekstra armering i forankringssonen ved bruk av spennstål samt bruk av spesialutstyr ved produksjon og høye betongfastheter. Det kan benyttes slankere tverrsnitt ved bruk av spennstål. DVS en totalvurdering av PRIS er nødvendig. KAN BENYTTE LENGRE SPENN VED BRUK AV SPENNARMERING Deformasjonsforholdene vil ofte nødvendiggjøre bruk av forspenning. SPENNBETONG

MATERIALER BETONG Benytter betong med høy fasthet Betongen må tåle stor trykkspenning fra forspenningen. Høyfast betong kan utnyttes uten at deformasjoner og riss blir for store. Det er viktig å benytte betong med lite svinn og krypdeformasjoner, slik effekten av forspenningen ikke reduseres. Tap av spennkraft pga kryp og svinn. SPENNBETONG

MATERIALER SPENNSTÅL Stål med høy fasthet er nødvendig. Oppnås ved en kombinasjon av legering og kaldbearbeiding. f02 - Stålet har ikke en utpreget flytgrense. Definerer tilsvarende flytgrense ”02-grensen” f02, dvs den spenningen hvor stålet har fått 0,2% inelastisk tøyning (den spenningen som gir 2‰ varig deformasjon). fpp – spenning der kurven begynner å avvike fra lineær elastisk. 80 – 90% av f02 fpu – bruddfastheten i størrelsesorden 10% større enn f02. Ofte benyttes spennstål med f02=15 000 – 18 000 N/mm2 (3*fastheten til B500C fy = 500 N/mm2) SPENNBETONG

MATERIALER SPENNSTÅL forts.. Spennstål fremstil av tråder med diameter 4-5 mm viklet sammen til 0,5” eller 0,6” spenntau. 0,5” - spenntau med Ø = 13 mm, A =100mm2, 6 kordeller spunnet rundt en rett senter kordell. E-modul =200 000N/mm2 Normal oppspenningskraft 90 – 120 kN pr spenntau. Relaksasjon – tap av spennkraft når spennstålet er oppspent over lang tid. Dvs all spennstål vil ha noe relaksasjon. Spennsålet har en lavere motstand mot korrosjon enn kamstål, og omtales som korrosjonsømfintlig stål etter NS 3473. Det har også lavere kritisk temperatur, og har lavere motstand mot brannpåvirkning enn kamstål. SPENNBETONG

TAP AV SPENNKRAFT TAP AV SPENNKRAFT I FORHOLD TIL MÅLT JEKKRAFT. Faktisk tap av tøyningsdifferanse mellom spennstål og betong. Skjer hovedsakelig ved etteroppspent armering. Låsetap – spennstålet gir etter ved kiling av låser seg i den aktive forankringen. Friksjonstap – friksjon mellom spennstål og betong ved krum kabel. Temperaturtap – pga oppvarming av oppspent armering i føroppspente elementer Spenningsendring pga kortidslast. Skjer f.eks ved kapping av armering i spennbenken på forspente konstruksjoner. En umiddelbar deformasjon av elementet pga spennkrefter som trykker betongen sammen. Tidsavhengig tap. Kryp – Lastavhengig deformasjon av betongen pga last over lang tid. Svinn av betongen – Deformasjon av betongen når betongen tørker ut. Relaksasjon av spennstål – Spenningsfall som oppstår når stålet utsettes for konstant tøyning i lang tid (som kryp for betongen) SPENNBETONG

DIMENSJONERING Bruddgrensetilstanden Bruksgrensetilstanden Konstruksjonen dimensjoneres som vanlig i bruks- og bruddgrensetilstanden. Bruddgrensetilstanden Armeringsmengden i strekksonen bestemmes i en helt vanlig bruddberegning hvor man beregner nødvendig kraft i strekksonen, og deretter ved stålets fasthet bestemmer nødvendig armeringsareal. Pga spennstålets høye fasthet, vil det være behov for mindre armeringsareal og mindre plass enn for bruk av slakkarmering. Bruksgrensetilstanden Man forsøker å etablere et spenningsbilde som motvirker det ytre momentet fra egenvekt og påførte laster. Nedbøyning og riss blir redusert. Tverrsnittet forblir i stadium I Man kan variere spennkraften for å regulere nedbøyningen. Ofte vil elementene ha en overhøyde ved montering HUSK – Man kan ikke øke kapasiteten i bruddgrensetilstanden ved å øke oppspenningskraften på spenntauene. Ved å øke oppspenningskraften reduserer man nedbøyningen ev. øker elementets overhøyde. Oppspenningskraft på spenntau fra 90 – 120 kN SPENNBETONG