Obliczanie konstrukcji żelbetowych według Eurokodu 2 : zasady ogólne i zasady dotyczące budynków / Michał Knauff. wyd. 2. zm., 1 dodr.

Transkrypt

1 Obliczanie konstrukcji żelbetowych według Eurokodu 2 : zasady ogólne i zasady dotyczące budynków / Michał Knauff. wyd. 2. zm., 1 dodr. Warszawa, 2016 Spis treści Podstawowe oznaczenia Spis tablic XIV XXIII 1. Wstęp 1 2. Właściwości betonu Uwagi wstępne, struktura a właściwości mechaniczne betonu Doświadczalne wyznaczanie wytrzymałości betonu Wytrzymałość na ściskanie Wytrzymałość na rozciąganie Wytrzymałość na ściskanie jako zmienna losowa o rozkładzie normalnym Wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie Definicja wytrzymałości charakterystycznej Kontrola jakości i wyznaczanie wytrzymałości betonu Klasy wytrzymałości i wytrzymałość obliczeniowa betonu Klasy wytrzymałości i cechy mechaniczne betonu Wytrzymałość obliczeniowa Zależność naprężenie-odkształcenie przy obciążeniu krótkotrwałym Zależność naprężenie-odkształcenie zalecana do analizy konstrukcji Zależności stosowane do analizy nośności granicznej Wpływ wieku betonu na jego wytrzymałość i moduł sprężystości Wytrzymałość w trójosiowym stanie naprężenia i wytrzymałość betonu skrępowanego Uwagi ogólne Wpływ wytężenia w dwu- i trójosiowych stanach naprężenia według normy [N1] Skurcz Skurcz swobodny, wpływ skurczu na konstrukcję, rodzaje skurczu Miarodajny wymiar h 0 i współczynnik k h Odkształcenia skurczowe - końcowe wartości i zależność od wieku betonu Pełzanie Definicja, pełzanie liniowe przy stałym naprężeniu Pełzanie nieliniowe Wyznaczanie wartości współczynnika pełzania 44

2 Zmodyfikowany wiek betonu t Końcowy współczynnik pełzania ϕ(, t 0 ) Współczynnik pełzania jako funkcja wieku betonu Uwagi o wpływie pełzania na konstrukcje z betonu Przykłady Zbrojenie - właściwości i ogólne zasady konstruowania Ogólna charakterystyka zbrojenia i wymagania norm projektowania Właściwości stali zbrojeniowej Podstawowe cechy zbrojenia i norma PN-EN Granica plastyczności i wytrzymałość stali zbrojeniowej Zależność naprężenie-odkształcenie Ciągliwość Obliczeniowa granica plastyczności i uproszczony wykres σ-ε Użebrowanie i średnica nominalna Inne właściwości stali zbrojeniowej Przykładowe rodzaje stali zbrojeniowej Stal według polskiej normy projektowania PN Przykłady wyrobów dziś oferowanych na rynku Ogólne zasady konstruowania i kotwienia zbrojenia Uwagi wstępne Odstępy pomiędzy prętami Krzywizna prętów Przyczepność i podstawowa, wymagana długość zakotwienia l b,rqd Wyznaczanie i odmierzanie obliczeniowej długości zakotwienia Połączenia prętów na zakład Rozmieszczanie połączeń na zakład i prętów w połączeniach Obliczeniowa długość zakładu Zbrojenie poprzeczne w strefie zakładu Połączenia na zakład siatek spajanych z prętów żebrowanych Połączenia zbrojenia głównego Zakłady zbrojenia drugorzędnego i rozdzielczego Dodatkowe wymagania dotyczące grubych prętów i wiązek prętów Pręty o dużych średnicach Wiązki prętów Zbrojenie przypowierzchniowe Siły i naprężenia w przekrojach elementów żelbetowych Uwagi wstępne Fazowy opis stanu przekrojów żelbetowych Osiowe rozciąganie Zginanie Przekroje z niezerową siłą podłużną i moment M s Klasyczna teoria liniowa Założenia, przekroje sprowadzone 97

3 Krzywizna i naprężenia Faza I Czyste zginanie w fazie II Faza II przy N Faza II - rozciąganie z małym mimośrodem Algorytmy teorii liniowej Przykłady Podstawy projektowania Podstawowe wymagania Uwagi wstępne i zastosowanie teorii niezawodności Wymagania ogólne Norma projektowania konstrukcji z betonu na tle systemu norm europejskich Metoda współczynników częściowych (stanów granicznych) Uwagi wstępne Stany graniczne Sytuacje obliczeniowe, oddziaływania charakterystyczne i reprezentatywne Kombinacje oddziaływań i ogólne zasady sprawdzania stanów granicznych Metoda współczynników częściowych - krótkie podsumowanie Trwałość konstrukcji i otulenie zbrojenia Podstawowe czynniki i zjawiska wpływające na trwałość Środowisko - klasy ekspozycji i wymagane klasy wytrzymałości betonu Ogólne zasady określania otulenia zbrojenia Dodatkowe wymagania dotyczące otulenia Odchyłki otulenia Wyznaczanie otulenia - ujęcie algorytmiczne i przykład Uwzględnianie pożaru w projektowaniu konstrukcji Uwagi wstępne Ogólne zasady projektowania i wpływ temperatur pożarowych na właściwości betonu i zbrojenia Pożar nominalny i kryteria R, E, I Stosowanie metody częściowych współczynników do sprawdzania kryterium R Projektowanie tabelaryczne Odpryskiwanie i odpadanie betonu oraz konstrukcja połączeń Beton wysokiej wytrzymałości Obliczanie nośności w warunkach pożaru metodą izotermy Zasady konstruowania zwiększające bezpieczeństwo pożarowe konstrukcji Nośność graniczna przekrojów normalnych - podstawy teorii 169

4 6.1. Uwagi wstępne Nośność graniczna według Eurokodu Założenia Eurokodu Wybrane założenia Eurokodu zastosowane w książce Naprężenia i siły w stanie granicznym nośności Obliczanie nośności przekrojów o dowolnym kształcie Graniczny zasięg strefy ściskanej i racjonalne zbrojenie belek Zginanie Przekroje prostokątne Podstawowe zależności Podstawowe zależności w funkcji zmiennych bezwymiarowych Obliczanie przekrojów pojedynczo zbrojonych Algorytmy, wykresy, tablice Przekroje podwójnie zbrojone Przekroje teowe i inne obliczane jako teowe Uwagi wstępne Stosowanie prostokątnego wykresu naprężeń w betonie Obliczanie zbrojenia i nośności przekrojów teowych Przekroje skrzynkowe i inne obliczane jako teowe Minimalne i maksymalne zbrojenie podłużne elementów zginanych Zbrojenie minimalne Zbrojenie maksymalne Przykłady Obliczanie przekrojów, na które działa moment zginajqcy i siła podłużna Uwagi wstępne Przekrój prostokątny - siły wewnętrzne i odkształcenia w stanie granicznym Obliczanie momentu granicznego Obliczanie przekrojów symetrycznie zbrojonych za pomocą krzywych granicznych Stosowanie przekrojów symetrycznie zbrojonych Krzywa graniczna przekroju Obliczanie przekrojów prostokątnych i kołowych Obliczanie zbrojenia niesymetrycznego Podstawowe zależności - przypadki CT i CC Obliczanie zbrojenia w przypadku CT Obliczanie zbrojenia w przypadku CC Algorytmy UU Ukośne zginanie Elementy rozciągane Obliczanie zbrojenia za pomocą komputerów Przykłady 255

5 9. Analiza konstrukcji Zakres i zadania analizy konstrukcji Idealizacja kształtu konstrukcji i obliczanie ustrojów jednokierunkowo zginanych Uwagi wstępne Płyty, belki, słupy, ściany, tarcze - podstawowe definicje Schematy statyczne, rozpiętości efektywne i kombinacje obciążeń Obliczanie belek ciągłych Wymagania dotyczące minimalnych momentów w przęsłach i na podporach Efektywna szerokość półek przekrojów teowych Elementy usztywniające i usztywnione Imperfekcje geometryczne konstrukcji i elementów wydzielonych Definicja elementów wydzielonych Rodzaje imperfekcji Wpływ nachylenia konstrukcji na siły wewnętrzne Trzy podstawowe zagadnienia związane z wpływem imperfekcji Przykłady zastosowania przepisów normy do analizy wpływu imperfekcji Wpływ efektów drugiego rzędu na elementy ściskane Ogólne zasady uwzględniania efektów drugiego rzędu Efektywna długość elementów wydzielonych Wspólne zasady metod polegających na analizie wydzielonych elementów Metoda nominalnej sztywności i współczynnik powiększenia momentu Metoda nominalnej krzywizny Pomijanie wpływu efektów drugiego rzędu na elementy wydzielone Krytyczne przekroje w słupach, algorytmy i postępowanie iteracyjne Wpływ efektów drugiego rzędu na słupy w niektórych typach budynków Globalne efekty drugiego rzędu Przykłady Ścinanie Uwagi wstępne Ogólne zasady sprawdzania nośności na ścinanie Zasady konstruowania zbrojenia na ścinanie Minimalne zbrojenie poprzeczne Przypadki, w których obliczanie zbrojenia na ścinanie jest zbędne Siła graniczna V Rd,c Obliczeniowa wartość siły poprzecznej V Ed Przykłady 351

6 10.6. Przypadki, w których należy obliczyć zbrojenie na ścinanie Model kratownicowy i warunki równowagi Pionowe zbrojenie na ścinanie Ukośne strzemiona i pręty odgięte Obliczeniowa wartość siły poprzecznej V Ed Optymalne projektowanie strzemion pionowych Nośność jako funkcja zbrojenia i maksymalne zbrojenie na ścinanie Elementy z nierównoległymi krawędziami Projektowanie zbrojenia na ścinanie - podsumowanie Przykłady Ścinanie między półkami i środnikiem w elementach teowych Naprężenia styczne w styku i graniczne wartości tych naprężeń Miarodajne wartości siły F d i naprężeń stycznych V Ed Rola zbrojenia na zginanie płyty i łączne zbrojenie poprzeczne w styku Przykład Uwagi o zbrojeniu układów płyta-żebro-podciąg Skręcanie Uwagi wstępne Przykłady skręcania i pomijanie skręcania w obliczeniach Naprężenia styczne wywołane skręcaniem Cienkościenny przekrój zamknięty jako model przekroju żelbetowego Wymagania konstrukcyjne Warunki równowagi w stanie granicznym nośności na skręcanie Wymiarowanie przekrojów prostokątnych na jednoczesne skręcanie i ścinanie Maksymalna nośność ze względu na beton Przypadki, w których obliczanie zbrojenia poprzecznego jest zbędne Obliczanie zbrojenia Przykłady Ogólne zasady analizy konstrukcji Ogólna charakterystyka metod analizy zalecanych w normie Działy mechaniki a modele do analizy konstrukcji z betonu Stosowanie teorii plastyczności Uwagi wstępne Przeguby plastyczne, redystrybucja momentów zginających, przykład Graniczny kąt obrotu w strefie przegubu plastycznego Ograniczenia zastępujące sprawdzanie kątów obrotu Liniowe i nieliniowe metody obliczeń i efekty drugiego rzędu 417

7 Zasady ogólne Klasyfikacja metod obliczeń Stany graniczne użytkowalności - wymagania ogólne, obliczanie naprężeń Podstawowe wymagania i zasady Ograniczenia naprężeń Ograniczenia naprężeń ściskających w betonie Ograniczenia naprężeń rozciągających w zbrojeniu Siła rysująca i moment rysujący Obliczanie naprężeń Zastosowanie teorii klasycznej Uproszczone obliczanie naprężeń Przykłady Zarysowanie Zarysowanie jako zjawisko i wymagania normy Rysy wywołane oddziaływaniami bezpośrednimi Rysy spowodowane ograniczeniem swobody odkształceń Przeciwdziałanie zarysowaniu spowodowanemu skrępowaniem odkształceń Wymagania dotyczące pojawiania się rys i ich szerokości Obliczanie rozstawu i szerokości rys Założenia teorii Wpływ przyczepności na rozstaw rys Efektywne pole rozciągane Wpływ otulenia i wymiarów strefy rozciąganej Obliczanie rozstawu rys Szerokość rys Kontrola zarysowania na podstawie tablicy maksymalnych średnic zbrojenia Przykład Minimalne zbrojenie ze względu na zarysowanie Uwagi wstępne Minimalne zbrojenie elementów osiowo rozciąganych Podstawowy wzór normy Pole A ct i współczynnik k c Efektywna wytrzymałość na rozciąganie f ct,eff Obliczanie minimalnego zbrojenia i stosowanie tablicy maksymalnych średnic Przykłady Komentarz Sztywność, krzywizna i ugięcia elementów zginanych 474

8 16.1. Uwagi wstępne Wymagania dotyczące ugięć Sztywność Sztywność elementów zginanych w fazach I і II Sztywność elementów ściskanych Uśredniona krzywizna i obliczanie ugięć przez całkowanie Przybliżone obliczanie ugięć na podstawie najmniejszej sztywności przęsła Podstawowe wzory Obliczanie ugięć wywołanych przyrostami obciążenia Kontrola ugięć przez ograniczenie smukłości elementów zginanych Przykłady Dwuosiowy rozkład naprężeń i projektowanie za pomocą modeli ST Uwagi wstępne Obliczanie zbrojenia na podstawie naprężeń Obliczanie zbrojenia według Załącznika F do normy [N1] Projektowanie za pomocą modeli ST Uwagi wstępne Obszary typu B i typu D - schemat projektowania metodą ST Naprężenia graniczne w prętach S i T Węzły i strefy węzłowe Przykład Krótkie wsporniki Kształt, podstawowe wymagania Obliczanie zbrojenia głównego Obliczanie strzemion Przykład Zasady konstruowania Uwagi wstępne Wpływ siły poprzecznej na siłę w zbrojeniu podłużnym Rozciągane zbrojenie podłużne - rozmieszczanie i kotwienie na podporach Rozmieszczanie zbrojenia podłużnego Kotwienie zbrojenia dolnego na podporach skrajnych Płyty Grubość, głębokość oparcia i zakotwienie zbrojenia na podporach Zbrojenie na zginanie Zbrojenie krawędzi swobodnych i naroży Zbrojenie na ścinanie Wpływ elementów ograniczających ugięcia stropów, obciążenia lokalne i obrzeża otworów Belki 542

9 Kształt, wysokość i proporcje belek, zbrojenie minimalne i maksymalne Zakotwienia zbrojenia przęsłowego na podporach Zbrojenie górne nad podporami belek Ściskane zbrojenie podłużne Zbrojenie na ścinanie i na skręcanie Zbrojenie w skrzyżowaniach belek Zbrojenie przypowierzchniowe i zbrojenie wysokich belek Słupy Zbrojenie podłużne Zbrojenie poprzeczne Ściany Systemy wiążące i wieńce Podstawowe zasady Wieńce obwodowe Wieńce wewnętrzne Powiązania poziome stropów ze słupami i/lub ścianami Powiązania pionowe Fundamenty Ławy i stopy niezbrojone Zakotwienie zbrojenia głównego fundamentów Zbrojenie elementów załamanych i zakrzywionych 558 Załączniki 560 Literatura 571 oprac. BPK