Wybrane aspekty bezpieczeństwa konstrukcji sprężonych kablami zewnętrznymi w świetle zaleceń „Biuletynu fib” nr 97

W artykule zaprezentowano przegląd dostępnych na rynku rodzajów zewnętrznych cięgien sprężających, opisując zarówno ich zalety, jak też wady i ograniczenia.

Bezpieczeństwo konstrukcji mostowych zależy od bardzo wielu czynników. W przypadku konstrukcji sprężonych jednym z ważniejszych są jakość i trwałość zastosowanych kabli sprężających. Artykuł dotyczy szczególnego ich rodzaju – kabli służących do sprężenia zewnętrznego zarówno konstrukcji betonowych, jak i stalowych.

Sprężające kable zewnętrzne są cięgnami prowadzonymi poza przekrojem konstrukcji nośnej, lecz mieszczącymi się w jej obrysie (kable prowadzone poza obrysem konstrukcji, tzw. kable extradosed, podlegają innym kryteriom oceny i przepisom). Dzisiejszy stan techniki pozwala na stosowanie rozwiązań o różnych, także bardzo wysokich poziomach zaawansowania technologicznego. Odpowiednio można im przypisać różne poziomy trwałości opisane w przepisach normowych i wytycznych, w tym w najnowszym wydaniu biuletynu fib poświęconym kablom sprężającym – „Biuletyn fib” nr 97 External Tendons for Bridges.

Wprawdzie stosowanie technologii najbardziej zaawansowanych nie zawsze jest technicznie, a zwłaszcza ekonomicznie uzasadnione, jednak zarówno biura projektowe, jak też jednostki administracji publicznej zamawiające i eksploatujące obiekty mostowe powinny mieć jak najwyższy poziom wiedzy na temat kryteriów ich wyboru. Zastosowanie optymalnego rodzaju cięgien do sprężenia zewnętrznego, w szczególności sposobu ich zabezpieczenia antykorozyjnego, może mieć kluczowy wpływ na bezpieczeństwo i trwałość tych konstrukcji.

Strategie ochrony antykorozyjnej

Wydany w grudniu 2020 roku „Biuletyn fib” nr 97 External Tendons for Bridges to najnowsze opracowanie tak wysokiej rangi, poświęconym kablom zewnętrznym. W obszarze zabezpieczenia antykorozyjnego odnosi się do zdefiniowanych uprzednio w „Biuletynie fib” nr 33 Durability of post-tensioning tendons filozofii i strategii ochrony. Strategie ochrony z kolei opierają się na zasadzie ochrony wielowarstwowej:

• PL1 (Protection Level 1): poziom ochrony PL1 uzyskuje się poprzez zastosowanie rury osłonowej i środka ją wypełniającego o właściwościach antykorozyjnych.
• PL2: drugi poziom ochrony uzyskuje się poprzez rozszerzenie zabezpieczenia poziomu PL1 o pełne zam­knięcie cięgna na całej długości i zapewnienie trwałej bariery wodoszczelnej.
• PL3: poziom PL3 stanowi rozszerzenie poziomu PL2 o możliwość monitorowania i przeglądu integralności kabla lub jego hermetyzacji. Jak dotychczas najlepsze znane i jedyne wprowadzone do praktycznego zastosowania rozwiązanie to kable izolowane elektrycznie EIT.

W filozofii strategii ochrony wymagany w konkretnym zastosowaniu poziom zabezpieczenia kabla sprężającego PL1-PL3 dobiera się, biorąc pod uwagę dwa czynniki:

• agresywność środowiska i klasę ekspozycji: zgodnie z zasadami określonymi w normie PN-EN 206-1 Beton – Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność (obecnie wycofana i zastąpiona przez PN-EN 206+A2:2021);
• poziom zabezpieczenia konstrukcyjnego: pod uwagę bierze się jakość betonu i otulinę kabla, systemy ochrony powłokowej betonu lub systemy izolacji, system odwodnienia, urządzenia dylatacyjne, zarysowania betonu, styki konstrukcyjne, styki segmentów (konstrukcje prefabrykowane), trasę kabla sprężającego, dostęp w celu przeglądu i prac utrzymaniowych.

Zasadę doboru przedstawia schemat przedstawiony w tab. 1.

Galeria