Czynniki decydujące o właściwościach i trwałości strunobetonowych podkładów kolejowych

Podobne dokumenty
LABORATORIUM zajęcia 1 Z KONSTRUKCJI BETONOWYCH

2. Badania doświadczalne w zmiennych warunkach otoczenia

Montaż strunobetonowych podkładów kolejowych w torze Wytyczne

ZŁOŻONE KONSTRUKCJE BETONOWE I DŹWIGAR KABLOBETONOWY

SAS 670/800. Zbrojenie wysokiej wytrzymałości

ZAJĘCIA 2 DOBÓR SCHEMATU STATYCZNEGO PŁYTY STROPU OBLICZENIA STATYCZNE PŁYTY

4. Ścinanie w elementach sprężonych

B 78. Kotwy chemiczne - pręty gwintowane. R-CAS-V Winyloestrowa kotwa chemiczna w szklanej ampułce do betonu R-CAS-V R-STUDS-FL OZNACZENIE PROJEKTOWE

ZAJĘCIA 2 ZESTAWIENIE OBCIĄŻEŃ (STAŁYCH I ZMIENNYCH) PŁYTY STROPU

BUDOWNICTWO I KONSTRUKCJE INŻYNIERSKIE. dr inż. Monika Siewczyńska

Spis treści. Strona 2

AUTOREFERAT Wpływ zawartości alkaliów w cemencie na trwałość autoklawizowanego betonu do produkcji podkładów kolejowych

Kotwy chemiczne - pręty gwintowane

Wytrzymałość Materiałów

Naprężenia i odkształcenia spawalnicze

EUROPEJSKA APROBATA TECHNICZNA ETA-05/0202 SYSTEM WEWNĘTRZNEGO SPRĘŻANIA BETONU BBV L3 - BBV L31

Strunobetonowe płyty TT. Poradnik Projektanta

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

POZ BRUK Sp. z o.o. S.K.A Rokietnica, Sobota, ul. Poznańska 43 INFORMATOR OBLICZENIOWY

R-CAS-V Kotwa winyloestrowa w ampułce z prętami gwintowanymi - wkręcana

WARUNKI WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH M Kable sprężające

TECHNOLOGIE SPRĘŻANIA

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

OBLICZENIOWE PORÓWNANIE SYSTEMÓW STROPOWYCH MUROTHERM I TERIVA NA PRZYKŁADZIE STROPU W BUDYNKU MIESZKALNYM O ROZPIĘTOŚCI 7,20 M

POŁĄCZENIA ŚRUBOWE 1.1 ASORTYMENT I WŁAŚCIWOŚCI ŁĄCZNIKÓW. Konstrukcje Metalowe Laboratorium

Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

KOTWY MECHANICZNE. R-HPT Rozprężna kotwa opaskowa do średnich obciążeń - beton spękany 37 A METODA OBLICZENIOWA (ETAG)

Konstrukcje sprężone Cz. 1. Materiały i wykonanie prac

Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych. Tom 2

WYTRZYMAŁOŚĆ RÓWNOWAŻNA FIBROBETONU NA ZGINANIE

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2012. Zgrzewane siatki stalowe B500A do zbrojenia betonu WARSZAWA

Spis treści. 2. Zasady i algorytmy umieszczone w książce a normy PN-EN i PN-B 5

KONSTRUKCJE BETONOWE PROJEKT ŻELBETOWEJ HALI SŁUPOWO-RYGLOWEJ

R-CAS-V Kotwa winyloestrowa w ampułce z prętami gwintowanymi - wkręcana

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

Mocowania Chemiczne. Zaprawa kotwiąca poliestrowa do materiałów pełnych i materiałów z pustką NCS

SCHÖCK ISOKORB Materiały budowlane do zastosowania w połączeniach betonu z betonem

KONSTRUKCJE BUDOWLANE I INŻYNIERSKIE

Kod CPV ZBROJENIE SST 009

OBLICZENIE ZARYSOWANIA

R-CAS-V Kotwa winyloestrowa w ampułce z prętami gwintowanymi - wkręcana

PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI STALOWYCH WEDŁUG EUROKODÓW.

10.1 Płyta wspornikowa schodów górnych wspornikowych w płaszczyźnie prostopadłej.

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

6. CHARAKTERYSTYKI SKUTKÓW KLIMATYCZNYCH NA DOJRZEWAJĄCY BETON

5. SPRAWDZENIE WYMOGÓW MIEJSCA ZAINSTALOWANIA

Katedra Konstrukcji Budowlanych. Politechnika Śląska. Dr hab. inż. Łukasz Drobiec

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

MATERIAŁOZNAWSTWO vs WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW

Wymiarowanie sztywnych ław i stóp fundamentowych

POŁĄ ŁĄCZENIA KONSTRUKCJI STALOWYCH Z BETONOWYMI. Marian Bober

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

7.0. Fundament pod słupami od stropu nad piwnicą. Rzut fundamentu. Wymiary:

Badanie wpływu plastyczności zbrojenia na zachowanie się dwuprzęsłowej belki żelbetowej. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

9.0. Wspornik podtrzymujący schody górne płytowe

Dotyczy PN-EN :2008 Eurokod 2 Projektowanie konstrukcji z betonu Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków

ATM Sp. z o.o. Zaawansowane technologie i materiały do zastosowań konstrukcyjnych i geotechnicznych. Zaawansowa. technologie.

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2010. Zgrzewane siatki stalowe B500B - RUNOWO do zbrojenia betonu WARSZAWA

TYP R. Regulowana podstawa słupa Stal węglowa z ocynkowaniem Dac Coat TYP R - 01 REGULOWANE ODSTĘP OD PODŁOŻA DBAŁOŚĆ O SZCZEGÓŁY DAC COAT KOTWY

Fizyczne właściwości materiałów rolniczych

1. Projekt techniczny żebra

R-HAC-V Kotwa winyloestrowa w ampułce z prętami gwintowany mi - wbijana

SKURCZ BETONU. str. 1

R-KEX II Kotwa wklejana epoksydowa z prętami gwintowanymi

Zestawić siły wewnętrzne kombinacji SGN dla wszystkich kombinacji w tabeli:

1. Projekt techniczny Podciągu

Wymiarowanie złączy na łączniki trzpieniowe obciążone poprzecznie wg PN-EN-1995

KSIĄŻKA Z PŁYTĄ CD. WYDAWNICTWO NAUKOWE PWN

LABORATORIUM zajęcia 3 Z KONSTRUKCJI BETONOWYCH

Kablobetonowe belki podsuwnicowe po 50 latach eksploatacji

Rys. 32. Widok perspektywiczny budynku z pokazaniem rozmieszczenia kratownic

Wzmocnienia konstrukcje metodą wstępnie naprężonych taśm kompozytowych z włókien węglowych doświadczenia polskie. Construction

R-Group Finland Oy. Stalowe pętle linowe RVL Wytyczne projektowe. Projekt zgodny z Eurokodami

R-HAC-V Kotwa winyloestrowa w ampułce z prętami gwintowanymi - wbijana

PaleZbrojenie 5.0. Instrukcja użytkowania

Jak projektować odpowiedzialnie? Kilka słów na temat ciągliwości stali zbrojeniowej. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

prefabrykaty drogowo-mostowe

R-KEX II Kotwa wklejana epoksydowa z tulejami z gwintem wewnętrznym ITS

WYNIKI BADAŃ BELEK ŻELBETOWYCH W ASPEKCIE ZMIENNEJ INTENSYWNOŚCI ZBROJENIA POPRZECZNEGO

Spis treści. Wprowadzenie... Podstawowe oznaczenia Ustalenia ogólne... 1 XIII XV

OZNACZENIE PROJEKTOWE

«160. 6, S r aby f u n d a m e n t we. Śruby f u n d a m e n t o w e służą do połączenia, siłom odrywającym, lub swywrae. ającynu

R-KER II Hybrydowa kotwa wklejana z tulejami z gwintem wewnętrznym

Wytyczne dla projektantów

Obliczenia ściany oporowej Dane wejściowe

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ST 3

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

Przykład obliczeń głównego układu nośnego hali - Rozwiązania alternatywne. Opracował dr inż. Rafał Tews

R-KER II Hybrydowa kotwa wklejana z tulejami z gwintem wewnętrznym

1 9% dla belek Strata w wyniku poślizgu w zakotwieniu Psl 1 3% Strata od odkształceń sprężystych betonu i stali Pc 3 5% Przyjęto łącznie: %

Zakład Konstrukcji Żelbetowych SŁAWOMIR GUT. Nr albumu: Kierunek studiów: Budownictwo Studia I stopnia stacjonarne

2/ Warszawa tel/fax: (22)

BETONOWE PRZEWODY KANALIZACYJNE

TYP X. Podstawa słupa krzyżowa Stal węglowa ocynkowana ogniowo TYP X - 01 USZTYWNIONY INNOWACYJNY DWIE WERSJE WSZECHSTRONNY ZASTOSOWANIE

INSTRUKCJA MONTAŻU STROPU GĘSTOŻEBROWEGO TERIVA

R-XPT-II-A4 nierdzewna kotwa opaskowa

Stalowe ściągi wklejane technologia przydatna w usztywnianiu murów konstrukcyjnych obiektów zabytkowych z bogato dekorowanymi fasadami

ETA-17/0678 z 17/08/2017. Europejska Ocena Techniczna. Część ogólna. Instytut Techniki Budowlanej DROP IN ANCHOR TDX

Transkrypt:

Prof. Wiesław Kurdowski 1, dr inż. Wit Derkowski 2 1 Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Warszawie 2 Instytut Materiałów i Konstrukcji Budowlanych Politechnika Krakowska Czynniki decydujące o właściwościach i trwałości strunobetonowych podkładów kolejowych

Znaczenie strunobetonowych podkładów kolejowych Decydują o bezpieczeństwie ruchu kolejowego i trwałości nawierzchni. Minimalny projektowy okres użytkowania podkładów betonowych, gwarantujący bezpieczeństwo ruchu kolejowego, wynosi 40 lat 2

Znaczenie strunobetonowych podkładów kolejowych Rygorystyczne wymagania stawiane są zarówno używanym materiałom, jak i samemu procesowi technologicznemu Uszkodzenia wbudowanych podkładów strunobetonowych powodują poważne koszty społeczne. 3

Czynniki decydujące o trwałości podkładów O trwałości strunobetonowych podkładów decydują ich właściwości fizyczne i chemiczne, przy czym lepiej poznane są te pierwsze, natomiast chemiczne właściwości betonu ograniczają się do podania rodzaju cementu CEM I 52,5R oraz zawartości sumy sodu i potasu Na 2 O e < 0,6 [0,8?]. 4

Technologie stosowane w produkcji podkładów Na świecie stosowane są różne technologie produkcja podkładów na długim, stałym torze naciągowym [rys. 1a] lub w przesuwnych formach sztywnych, najczęściej mieszczących 4 podkłady i poruszających się karuzelowo [rys. 1b] 5

Technologie stosowane w produkcji podkładów 6

Metody kotwienia strun sprężających a) podkłady z cięgnami o niewielkim przekroju poprzecznym, w postaci drutów gładkich o średnicy 5 mm lub 7 mm, produkowane na długich torach naciągowych naprężenie ściskające jest przekazywane poprzez wiązanie adhezję zaczynu cementowego ze stalą oraz siły tarcia 7

Metody kotwienia strun sprężających b) podkłady z cięgnami z prętów profilowanych o większej średnicy, na przykład o średnicy 10,5 mm, produkowane w sztywnych formach więzy analogiczne jak w przypadku a), jednak zwiększone dodatkowo przez mechaniczne zazębianie się stali z betonem; 8

Metody kotwienia strun sprężających c) na gwintowanych końcówkach prętów sprężających instalowane są niewielkie stalowe tarczki kotwiące siła sprężająca jest przekazywana na beton analogicznie jak w przypadku podkładów b), a także przez opór tarczek; 9

Metody kotwienia strun sprężających d) podkłady z cięgnami z prętów gładkich lub profilowanych Na gwintowanych końcówkach prętów instalowane są kielichy kotwiące o stosunkowo dużej średnicy, blokowane nakręcanymi tulejami. siła sprężająca przekazywana jest na beton głównie poprzez opór kielichów kotwiących; 10

Metody kotwienia strun sprężających e) podkłady z cięgnami z prętów gładkich, głównie o średnicy 7 mm, z końcówkami w postaci główek, opartymi na masywnych stalowych płytkach kotwiących siła sprężająca przekazywana jest na beton przede wszystkim poprzez opór płytek kotwiących. 11

Metody kotwienia strun sprężających a) b) c) 12

Metody kotwienia strun sprężających d) e) 13

Masywne stalowe płytki kotwiące płytka zamocowanie w formie 14

Długość transmisji przekrój podszynowy jest zwykle najbardziej wytężonym przekrojem w elemencie, o bezpieczeństwie całej konstrukcji decyduje długość odcinka, na którym następuje przekazanie siły sprężającej na beton. Jest on w normach nazywany długością transmisji l pt. 15

Składowe przyczepności zbrojenia do betonu w strunobetonie Przyczepnością nazywa się zespół czynników zabezpieczających przerwanie wiązania między dwoma materiałami. Czynniki: adhezja tarcie zazębienie mechaniczne efekt Hoyera 16

Adhezja Siły adhezji są wiązaniem powierzchni różnych materiałów w wyniku powstawania wiązań chemicznych między cząsteczkami. Występują one w strefie przejściowej beton - stal. 17

Adhezja stal pasywująca błonka < 100 nm strefa przejściowa ~ 5 μm Fe 2+ OH - (Ca(OH) 2 ) Fe Fe 3+ O - -Si 4+ (C-S-H) O 2- O Al 3+ (CAH 13 ) beton 18

Tarcie 19

Mechaniczne zazębienie splotu sprężającego 20

Efekt Hoyera Mechanizm klina [efekt Hoyera], występujący w konstrukcjach strunobetonowych, to jest gdy zbrojenie poddane jest wstępnemu rozciąganiu, jeszcze przed zabetonowaniem elementu. Na skutek wprowadzenia siły rozciągającej, cięgno zmniejsza swoją średnicę i pole powierzchni przekroju poprzecznego o wielkość wynikającą ze współczynnika Poissona. 21

Efekt Hoyera Po jego zabetonowaniu, w chwili zwolnienia naciągu, to jest przekazania siły sprężającej na beton, zbrojenie wykazuje tendencję powrotu do pierwotnych wymiarów. Stwardniały beton otaczający cięgna ogranicza ich poprzeczne odkształcenia (rozszerzanie), co wywołuje powstawanie ściskających sił normalnych do pobocznicy cięgien (radialnych do osi). W efekcie powstają dodatkowe siły tarcia wzdłuż osi cięgna. 22

Efekt Hoyera 23

Zarysowania betonu w strefie czołowej podkładu Przekazywanie siły sprężającej na beton w strefie czołowej podkładu strunobetonowego powoduje powstanie złożonego, przestrzennego stanu naprężeń, składającego się z podłużnych strumieni naprężeń ściskających beton oraz poprzecznych naprężeń rozciągających. 24

Naprężenia betonu w strefie czołowej podkładu 2 2 3 3 3 3 3 1 1 1 1 1 3 1 3 3 siła sprężająca 25

Zniszczony podkład w strefie czołowej 26

Badania strunobetonowych podkładów w Politechnice Krakowskiej 1,2 podkłady PS-83 i PS-94, sprężone ośmioma gładkimi drutami o średnicy 7 mm z zakotwieniem główkowym systemu BBRV [Birkenmaier, Brandestini, Ros, Vogt ] 3 podkład PS-83, sprężony czterema profilowanymi prętami o średnicy 10.5 mm z dodatkową płytką kotwiącą o średnicy 30 mm, nakręcaną na gwintowaną końcówkę pręta; 4 podkład PS-94 sprężony czterema profilowanymi drutami o średnicy 9.5 mm, których kotwienie polegało wyłącznie na przyczepności betonu do stali; Badania obejmowały próby statyczne, obciążenia dynamiczne oraz długotrwałe obciążenia zmieniające się cyklicznie. 27

Badania strunobetonowych podkładów w Politechnice Krakowskiej Najmniejszą nośność miał podkład 4, w którym druty profilowane były połączone z betonem głównie adhezją. Różnica nośności wynosiła aż 36%. Podkłady 3 i 4 osiągnęły nośność około 23% mniejszą od 1 i 2, co było spowodowane w przypadku podkładu 3 niszczeniem gwintu łączącego pręt żebrowany z tarczką oporową, a 4 braku mechanicznego kotwienia. 28

Korozja betonu w podkładach kolejowych Z początkiem lat osiemdziesiątych wstąpiły masowe uszkodzenia podkładów na liniach kolejowych w Stanach Zjednoczonych i w Niemczech. Wiązały się one ze zmianą technologii wytwarzania cementu portlandzkiego, polegającą na przejściu z metody mokrej na suchą. 29

Korozja zewnętrzna podkładów kolejowych? 30

Korozja wewnętrzna betonu Wielką rolę w wyjaśnieniu przyczyn korozji wewnętrznej odegrali uczeni niemieccy Heinz i Ludwig z Akwizgranu Wieker z Berlina Heinz i Ludwig wykazali, że przyczyną jest opóźnione powstawanie ettringitu Wieker wykazał, że ettringit nie jest trwały w 70 o C gdy Na 2 (OH) > 400 mmoli/l 31

Opóźnione powstawanie ettringitu Co to znaczy 400 mmoli NaOH/L? Skład betonu w kg/m 3 : cement 320, 0,5% Na 2 O e, piasek 600, kruszywo 1600 0,02% Na 2 O e, woda 134. Wynik: 0,005x320 + 0,0002x1600 = 1,6+0,32 = =1.92 Na 2 O e kg/m 3 a w L wody = 0,0143 kg/l 1 kg Na 2 O e = 1,32 kg NaOH 0,0143x1,32 = =0,019 kg NaOH/L =0,475 mola/l = 475 mmol/l Dopiero 0,4% Na 2 O e zapewnia 400 mmol/l 32

Trwałość ettringitu 33

Skutki braku trwałości ettringitu 34

Wpływ temperatury na ekspansję betonu 35

Wpływ temperatury W przypadku stosowania obróbki cieplnej betonu w 50 o C zawartość Na 2 O e nie powinna przekraczać 600 mmoli/l co wykazał Pawluk 36

Doświadczenia z badania zniszczonych podkładów 37

Oznaczenie składu fazowego powierzchni zniszczonego podkładu 38

Oznaczenie składu fazowego powierzchni zniszczonego podkładu. Masywny ettringit! 39

Oznaczenie składu fazowego powierzchni zniszczonego podkładu Ettringit! 40

Wnioski W przypadku przekazania siły sprężającej na beton jedynie przez więzy przyczepności, a brak dodatkowych elementów kotwiących, podstawowa długości transmisji jest na tyle duża, że w najbardziej obciążonym przekroju podszynowym tylko część siły sprężającej jest przekazywana na beton 41

Wnioski Z tego punktu widzenia zalecane jest stosowanie dodatkowego mechanicznego kotwienia cięgien. Badania doświadczalne pokazały, że najlepszy efekt uzyskuje się stosując zakotwienia główkowe drutów sprężających [BBRV], które stanowi podstawę technologii przyjętej w zakładach podkładów strunobetonowych w Polsce. 42

Wnioski W przypadku stosowania obróbki cieplnej w temperaturze nie przekraczającej 70 o C we wnętrzu strunobetonowego podkładu, zawartość rozpuszczalnych w wodzie tych pierwiastków, wyrażonych w postaci ekwiwalentu sodowego Na 2 O e nie powinna przekraczać 0,43%. W przypadku obróbki w 50 o C zawartość ta nie powinna przekraczać 0,65%. Te wielkości odnoszą się do betonu, w którym zawartość cementu wynosi 320 kg/m 3, a w/c jest równe 0,42 43