Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 01.04.1958, Blaðsíða 17

TÍMARIT VFl 1958
23
Minna þarf af krækjum í forspennta bita svo sem
augljóst er af 5. mynd. Venjulega eru þær eigi for-
spenntar, en þó getur það komið fyrir.
Gólf í brúm eru að jafnaði eigi forspennt, en þó kem-
ur það einnig fyrir, þvi forspennukraftar í lengdarátt
eru oft það miklir, að fullan gaum verður að gefa þenslu
í þverátt er af þeim leiðir.
Gerðar eru strangar kröfur um gæði steypunnar; brot-
styrkur teninga nemur 350—600 kg/sm". Vatnssements-
stuðull verður að vera sem minnstur og hið sama gildir
um sementsmagn, svo að plastiskar breytingar og sam-
dráttur steypu verði um lágmark. Það er algengt að
þrýstispenna nemi 110 kg/sm2, en 140 kg/sm! meðan for-
spennt er og stundum verða þær enn hærri, t. d. 150 og
250 kg/sm-. Steypuna ber ávallt að vibrera. Þanstuðull
slíkrar steypu er frá 300—450.000 kg/sm!.
Við formbreytingar fylgist að þensla stáls og steypu
þegar notþungi bætist við, þareð dælt hefur verið steypu
i strengrörin og hún hörðnuð. Kemur þá fram spennu-
aukning Aa; I járnum. Nú er það algengt að neðst í bita,
um það bil er strengir eru, sé a\f= 100 kg/sm- þrýsting-
ur en er til kemur notþungi sá er bitinn er gerður fyrir,
verður spennan 0 þegar forspennan er valin þannig að
togrifur nái eigi að myndast. Má af því finna
E •
Aaj= 3 Aob~7-Aab og þá hér 7-100 = 700 kg/sm2
spennubreyting í stáli. Sést því að stálið verður fyrir
mestri raun einmitt þegar forspennt er og venjulega má
notþungi nær tvöfaldast án þess að farið sé fram úr
forspennu stálsins. Á þetta við um alla stærri bita og
er það óneitanlega kostur að þeir eru lítið næmir fyrir
auknum umferðarþunga.
Brotþungi.
Við ákvörðun á járnmagni og gildleika þversniðs verð-
ur fyrst og fremst að athuga hverjar spennur eru þegar
forspennt er, svo og spennur þegar notþungi kemur til,
enda þótt venjulega sé hættulegra ástand meðan for-
spenna fer fram, eins og að framan er getið.
Oft er krafist öryggis gegn því að togrifur myndist,
t. d. öryggis 1,2 og þá miðað við beygjutogstyrk er þá
jafnframt verður að skilgreina, t. d. sem 0,1 X brotþol
teninga og miðist þá togspennur við heilt og órifið
þversnið.
Mest er þó um vert að ákveða spennur við svonefndan
brotþunga, l,5g+2,5p eða l,5g+2,0p þegar spennur frá
eiginþunga eru mun meiri en frá hvikþunga og spennur
frá þeim þunga verða að sjálfsögðu að vera lægri en
brotþol efnisins, — í steypunni 0,75 X prismastyrkur og
stálinu 0,9 X brotspenna, þ. e. 0,9.15.000 = 13.500 kg/
sm2 í stáli 150 og það er oft framangreindur þungi er
ræður gildleika stáls og steypu og veldur þvi jafnvel
að bæta verður mjúku stáli við, til að fullnægt verði
brotskilyrðum.
Brotspennunni verður að gefa nákvæman gaum, því
eigi er nema stutt skref frá 13.500 kg/sm- að algjöru
broti með hruni við 15.000 kg/sm: með stáli 150 og þegar
hver strengur er samsettur úr mörgum þráðum kemur
brotið fram jafnvel nokkru fyrr, t. d. við 96% af 15.000
eða við 14.400 kg/sml Verulegar togrifur er til kynna
gefa, að hér sé eigi allt með felldu, koma eigi fram
fyrr en komið er nokkuð nálægt broti. Hér kemur því
brotið fremur snögglega, þegar borið er saman við
venjulega steypu með mjúku stáli 3700, því þar er venj-
an að reikna með þunga l,5g + 2,5p og flotmörkum í
stáli allt að 2600 kg/sm2 og er þá ennþá langt að broti
með hruni við 3700 kg/sm'-. Hér er því regin munur á
því hvernig brot fer fram og verður helzt úr bætt með
því að einnig sé mjúkt stál í þversniðinu, þótt slíkt
hafi kostnað í för með sér. Má þvi ljóst vera, hversu
mikilvægt það er að kanna það ástand er ríkir, er komið
er að broti, og gera ráðstafanir til að brotið verði seig-
ara og líkist sem mest broti venjulegrar steypu, þótt
þvi verði eigi náð til fulls. Brotþunginn ákveðst annað-
hvort af þrýstiþoli steypunnar eða brotþoli stálsins.
Venjulega verður brotið í þrýsta hluta þversniðsins.
Spennubreytingar í þversniðinu fylgja þá eigi beinni
línu sem svo oft annars er miðað við, en fylgja þenslu
steypunnar eins og hún er við mismnnandi spennu á
hverjum stað í þvercniðinu. Þá eru flotmörk stálsins eigi
fastákveðin, né þensla þess við háar spennur og þareð
núll-lína þversniðsins ákveðst af þenslu steypu og stáls
verður erfitt að finna hið rétta gildi á n og því eðlileg-
ast að beita hér svonefndum n-lausum aðferðum við á-
kvörðun spennu i steypu og stáli. Má gera þetta með
ýmsu móti, svo sem með brotformúlum Whitney’s, sem
t. d. ýtarlega er lýst hjá A. Engelund: Brobygning II,
Kaupmannahöfn 1945.
Óvenjumiklar formbreytingar verða í steypu þegar
stálspenna eykst úr 8500 í 13.500 kg/sm5, þ. e. 5000
kg/sm- og er þar ólíku saman að jafna við venjulega
járnbenta steypu er spennan eykst úr 1200 í 2600 (flot-
mörk) um 1400 kg/sm2 við þunga l,5g+2,5p. Það er
þvi eðlilegt að sett séu takmörk fyrir slíkum breyting-
um, t. d. 4 eða 5% í þrýstri steypu.
Margs er að gæta við ákvörðun og mælingu forspennu-
krafts. Kemur þar fyrst til núningur þráðanna við veggi
rörsins, bæði í beygjum og beinni línu; mótstaða í
pressum, samdráttur og plastiskar breytingar stáls og
steypu. Kann því stundum að fara svo, að eigi takist
að ná réttum forspennukrafti, skakki t. d. 10% og at-
huga þarf þá hverjar verða spennur við brotþunga l,5g
+ 2,5p í því falli, þvi svo getur staðið á, að munur á
spennum sé enn meiri og þá full ástæða til að taka til-
lit til þess.
Hér hefur nú verið lýst nokkrum helztu forspennu-
kerfum og drepið lauslega á nokkur atriði er mestu
valda um val gildleika.
—O—
Freyssinnet kemur fyrstur manna fram með þá til-
högun sem við nefnum strengsteypu og var það laust
fyrir 1940. Voru þá þegar byggðar nokkrar brýr og önn-
ur mannvirki, en á ófriðarárunum var þó litið um fram-
kvæmdir og því lítið aðhafst á þessu sviði, enda þótt
aðferð þessi vekti þá þegar óskipta athygli.
Að ófriðnum loknum kom mikill skriður á fram-
kvæmdir þessar og varð aðferðin þá þegar mikið notuð,
fyrst og fremst i Frakklandi og Belgiu, á seinni árum
í Þýzkalandi og vekur þar einna mesta athygli, að
byggðar hafa verið þar margar brýr með stórum bita-
höfum, mest eftir kerfi Leonhards. 1 Skandinavíu er
hún nokkuð notuð, einkanlega í Danmörku.
Með sanni má segja, að með viðtækum rannsóknum
í tilraunastofum sé nú fullrannsakað eðli forspenntrar
steypu þar sem þræðir eru teygðir áður en steypan I mót-
unum harðnar utan um þá. Öðru máli er að gegna um
„strengsteypu”. Þar má segja að framkvæmdir hafi orðið
á undan rannsóknum í tilraunastofum og hefur þó víst