2. TECHNOLOGIE BETONOWEGO BUDOWNICTWA MONOLITYCZNEGO

Transkrypt

1 2. Technologie etonowego udownictwa monolitycznego 1 2. TECHNOLOGIE BETONOWEGO BUDOWNICTWA MONOLITYCZNEGO 2.1.Podział konstrukcji monolitycznych Konstrukcje monolityczne dzielą się na 3 grupy: a) konstrukcje ścianowe - siatka projektowa o wymiarach 0,6 0,6 m; - rozpiętości statki wynoszą od 1,8 (dla klatek chodowych)i sięgają do 7,8 m w udynkach mieszkalnych i hotelach; - gruości ścian: 0,15 m - udynki do 16 kondygnacji 0,20 m - udynki do 100 m 0,30 m - udynki powyżej 100 m ys. 2.1 ) konstrukcje ezelkowe - gruość stropu 0,2; 0,22; 0,24 m - wymiary słupów 0,3 0,4 m - odległości między słupami 6,60; 7,20; 7,80 m - słup jest odsunięty od ściany o pewną odległość modularną 1,8; 2,4 m c) konstrukcje elkowe ys w płaszczyźnie słupów ułożony jest dodatkowy podciąg - wymiary słupów 0,2; 0,3; 0,4 0,3 1,5 m - odległości modularne między słupami prostopadle do elki podciągowej 6,00; 7,20; 7,80 m ; równolegle do elek nie więcej niż 18 m - słup jest odsunięty od ściany o prostopadłej do żeer więcej niż 3 m, natomiast równolegle do żeer 1,2; 1,8m ys. 2.3 Wszystkie wyżej wymienione systemy wykonuje się ezpośrednio na udowie przy pomocy specjalnych urządzeń formujących. 2.2.odzaje urządzeń formujących TADYCYJNE - jednorazowe indywidualne PŁASKIE - kilkukrotnie powtarzalne - dronowymiarowe - średniowymiarowe - wielkowymiarowe KLASYFIKACJA UZĄDZEŃ FOMUJĄCYCH INWENTAYZOWANE - tunelowe - półtunelowe - kopułkowe - pneumatyczne PZESTZENNE - ślizgowe pionowe - ślizgowe poziome Józef Jasiczak - Technologie udowlane II 2003r.

2 2. Technologie etonowego udownictwa monolitycznego 2 MATEIAŁY STOSOWANE DO WYKONYWANIA DESKOWANIA Preferuje się materiały umożliwiające gładkie ułożenie mieszanki etonowej w ścianie: - drewno - sklejka - płyty stolarskie impregnowane - stal (lacha + profile) - aluminium - tworzywa sztuczne - guma - w deskowaniach traconych: eton zrojony zrękoeton styropian 2.3. Siły działające na deskowanie podczas układania mieszanki etonowej Podczas układania mieszanki etonowej na deskowanie działa szereg sił. Parcie rośnie liniowo dopóki mieszanka ma postać cieczy gdy rozpoczyna się wiązanie wykres ma charakter prostokątny. Podczas szykiego etonowania małych powierzchni parcie jest stałe. Masę etonową układa się na ogół warstwami o gruości cm i zagęszcza wiratorami, przez co zwiększa się kąt tarcia wewnętrznego z do około 50. Zagęszcza ono masę etonową, a tym samym zwiększa parcie oczne o 10 20%. Wszelkie domieszki opóźniające wiązanie oraz plastyfikatory zwiększają parcie oczne. Gruość warstwy masy etonowej i przekrój formy wywierają inny wpływ w słupkach o wymiarze oku do 180 cm niż w ścianach. Słupy są etonowane przeważnie w krótkim czasie na całą wysokość. Wirowanie zwiększa jeszcze parcie oczne etonu, jeżeli przeiega ono niż 3m/h, należy parcie uwzględnić na całej wysokości słupa i przyjmować jako maksymalne. Zaleca się ay nie dopuszczać do parcia przekraczającego 50 kn/m 2 przy etonowaniu słupów z wirowaniem. Deskowanie przy tym powinno yć oliczone na 100 kn/m 2 W ścianach gruość układanej warstwy masy etonowej nie powinna przekraczać 120 cm, a maksymalne parcie oczne 9,7 kn/m 2. ys. 2.4 ozkład parcia etonu wg Böhma ys. 2.5 Wykresy parcia etonu wg doświadczeń ACJ Józef Jasiczak - Technologie udowlane II 2003r.

3 2. Technologie etonowego udownictwa monolitycznego 3 Wielkość parcia ocznego jest określona różnymi wzorami, które są tu niżej przedstawione. Dla szykiego etonowania (1m/h) wtedy parcie mieszanki etonowej wynosi 100 kn/m 2, a dla słupów 150 kn/m p = T T Dla wolniejszego etonowania (< 1m/h) oraz dla słupów p = Wzór odina określający wielkość parcia P m w funkcji szykości układania masy etonowej: T kg 2 m kg 2 m gdzie: P = γ H = 1,62γ m m 3 V m η η η 1 2 3,kN / m 2 P m - maksymalne parcie etonu na głęokości H m od poziomu układania mieszanki etonowej, kn/m 2, V m - szykość układania masy etonowej, m/godz, γ - zastępczy ciężar ojętościowy masy etonowej w kn/m 3 równy 17,6 kn/m 3 w przypadku zagęszczania ręcznego oraz 24,0 kn/m 3 w przypadku zagęszczania wiratorami wgłęnymi, η 1 - współczynnik korekcyjny w zależności od proporcji składników, η 2 - współczynnik korekcyjny w zależności od konsystencji, η 3 - współczynnik korekcyjny w zależności od temperatury. ys. 2.6 ys. 2.7 Związek pomiędzy wielkością parcia P m a szykością układania masy etonowej V m 1 - eton zagęszczany mechanicznie 2 - eton zagęszczany ręcznie Wykres zależności pomiędzy wysokością H, na której parcie etonu osiąga wielkość maksymalną a szykością układania etonu V m Józef Jasiczak - Technologie udowlane II 2003r.

4 2. Technologie etonowego udownictwa monolitycznego Wytrzymałości rozformowania konstrukcji Przed 1980 r. oowiązywały normatywne wytrzymałości i terminy rozformowania konstrukcji uzależnione od smukłości elementów, rozpiętości przegród poziomych itp. Terminy te wynosiły odpowiednio: - 2 dni lu 2,5 MPa dla usunięcia ocznych elementów deskowań formujących elki, sklepienia i łuki oraz słupy o powierzchni przekrojów powyżej 0,16 m 2, - 4 dni lu 5 MPa dla usunięcia elementów deskowań filarów i słupów o przekroju do 0,16 m 2 i ścian etonowych wykonywanych za pomocą form przestawnych, - 5 dni lu 50% 28 - dla stropów o rozpiętości do 2,5 m, - 28 dni lu co najmniej 100% 28 dla konstrukcji o większych rozpiętościach. W warunkach zimowych podane terminy rozformowania ulegają oczywiście wydłużeniu. Talica 2.1 Wytrzymałość rozformowania w zależności od pory roku i elementu konstrukcyjnego (wg BN-79/ ) Element Pora roku konstrukcyjny lato zima eton w stropach 10 MPa 12,5 MPa eton w ścianach 4 MPa 10 MPa W okresie zimowym należy eton chronić przed zimnem o poniżej -4 C wystąpi zjawisko wysadzinowe w etonie (poiera się próki i ada się wytrzymałość na ściskanie). Oliczanie wytrzymałości rozformowania opiera się na następującym kryterium praktycznym: gdzie: 28 = = M M 28 E M M E - wytrzymałość etonu w chwili rozformowania, MPa, 28 - oczekiwana 28-dniowa wytrzymałość etonu, MPa, M - wartość sił wewnętrznych, spowodowanych ociążeniami zewnętrznymi, w chwili rozformowania konstrukcji, M E - wartość sił wewnętrznych, spowodowanych ociążeniami zewnętrznymi, w okresie pełnej eksploatacji konstrukcji (na taką wielkość ociążeń konstrukcja jest zaprojektowana). Przez M należy rozumieć moment w przypadku elementów zginających, lu siłę podłużna w przypadku elementów osiowo ściskanych. Ay wyznaczyć wielkość należy przeprowadzić oliczenia statyczne konkretnych układów konstrukcyjnych na przykład o rozpiętości stropów od 2,40 co 0,60 do 7,20 m. Józef Jasiczak - Technologie udowlane II 2003r.

5 2. Technologie etonowego udownictwa monolitycznego 5 ys.2.8 Podział płyty stropowej na trzy strefy i zasięg tych stref Ograniczając rozważania dla układów ścianowo-płytowych, które mogą występować jako układy poprzeczne przelotowe, poprzeczne ze ścianą korytarzową i zamknięte, wyrano dla dalszych oliczeń rozwiązania ze ściana korytarzową. Układy takie występują najczęściej w praktyce, zarówno w udownictwie mieszkaniowym jak i ogólnym i użyteczności pulicznej. W układach tych występują stropy oparte na trzech krawędziach, przy czym do oliczeń statycznych i wymiarowania przyjmuje się podział płyty stropowej na trzy strefy, tj. dwa pasma skrajne i jedno środkowe zrojone jednokierunkowo, a przy zamkniętych występuje jedynie pasmo krzyżowo zrojone. Oliczenia sprowadzają się do ustalenia wielkości ociążeń występujących w fazie realizacji i eksploatacji oraz rozważenia warunków równowagi przekroju żeletowego, zgodnie z rysunkiem 2.9. ys.2.9 Warunki równowagi przekroju żeletowego Józef Jasiczak - Technologie udowlane II 2003r.

6 2. Technologie etonowego udownictwa monolitycznego 6 W sytuacji, gdy konstrukcja jest zwymiarowana na ociążenia eksploatacyjne, w momencie rozformowania znane są wielkości h 0, a, F a, natomiast nie jest znana wielkość strefy ściskanej x oraz wytrzymałości rozformowania etonu. Z warunków równowagi dla rozważanego przekroju (przy szerokości oliczeniowej płyty ) otrzymujemy równania: X=0; x = F a a x M=0; M = x ( h 0 ) 2 a po przekształceniach a Fa = M 2 ( h0 F a a ) W wyrażeniach tych h 0 jest wysokością użyteczną płyty, a oliczeniową wytrzymałością stali, a F a przekrojem zrojenia dla fazy eksploatacyjnej. Wprowadzenie w 1999 roku nowej normy żeletowej (PN-99/B-03264) nie spowodowało zmiany podejścia do warunków równowagi zginanego przekroju prostokątnego. Warunki równowagi pozostały nie zmienione, zmieniono natomiast oznaczenia jak na rysunku. ys.2.10 Schemat rozkładu sił w zginanym przekroju prostokątnym pojedynczo zrojonym (metoda uproszczona) Józef Jasiczak - Technologie udowlane II 2003r.

7 2. Technologie etonowego udownictwa monolitycznego 7 Prostokątny kształt strefy ściskanej przekroju pozwala na wprowadzenie do równań równowagi następujących opisów: A cc,eff = x eff z eff = d- 0,5x eff S cc,eff = A cc,eff z eff = x eff (d-0,5x eff ) ównania równowagi po wprowadzeniu opisów wynikających z wymiarów geometrycznych przekroju przyjmują postać: X = 0 A s1 f yd = αf cd x eff M = 0 M Sd = αf cd x eff (d 0,5x eff ) M Sd = A s1 f yd (d 0,5x eff ) Dokonując oliczeń według metody stanów granicznych ustalona wielkość uważana jest za oliczeniową wytrzymałość rozformowania. Ay otrzymać gwarantowana wytrzymałość rozformowania należy : - wyznaczyć charakterystyczną wytrzymałość rozformowania mnożąc wielkość współczynniki 1,3; 1,15 (współczynniki te przyjęto z normy PN-76/B-03264) - przekształcić zależność (norma jw. ): k przez k G = (0,76-0,0001 ) G i z równania drugiego stopnia z niewiadomą G, wyliczyć tę wartość. ozwiązując równanie otrzymuje się: G = 0,76-0,5776-0,0004 0,002 k W praktyce większe znaczenie ma średnia wytrzymałość rozformowania, zależna od wytrzymałości gwarantowanej i wielkości rozrzutu wytrzymałości (S ). Wielkość tę można wyznaczyć z zależności: = G + 1,65 S. Józef Jasiczak - Technologie udowlane II 2003r.

8 2. Technologie etonowego udownictwa monolitycznego 8 Przykład oliczenia wytrzymałości rozformowania Oliczenia przeprowadzone według zasad sformułowanych powyżej dla konkretnego udynku wykonywanego w systemie SBM-75 na terenie kraju. Ociążenia występujące w fazie eksploatacji wynoszą: a) ociążenia stałe: - ciężar stropu 0,16x25 = 4,0 kn/m 2 - gładź 0,02x22 = 0,44 kn/m 2 - zatarcie stropu 0,005x19 = 0,10 kn/m 2 - wykładzina = 0,06 kn/m 2 g = 4,6 kn/m2 ) ociążenia użytkowe - pomieszczenia mieszkalne p = 1,5 kn/m 2 azem g + p = 6,1 kn/m 2 Ponadto skrajne pasmo stropu o szerokości 0,6 m ociążone jest ścianą osłonową, której sprawdzony ciężar wynosi: - 4,2 kn/m - dla pomieszczeń o szerokości do 4,80 m, - 4,75 kn/m - dla pomieszczeń o szerokościach większych. Pomieszczenia o szerokości do 4,8 m nie są ociążone ściankami działowymi, natomiast w pomieszczeniach od 5,40 m dodatkowo do wyliczonych ociążeń dodać należy ciężar ścianek działowych: - dla pasma o szerokości 0,6 m - 1,03 kn (siła skupiona), - dla pozostałej części stropu - 1,25 kn/m 2. Łączne ociążenia stropów w fazie eksploatacji są równe: - pomieszczenia do 4,80 m: pasmo skrajne - 7,86 kn/m, pasma pozostałe - 6,1 kn/m 2 - pomieszczenia od 5,40 m: pasmo skrajne - 8,41 kn/m + 1,03 kn, pasma pozostałe - 7,35 kn/m 2. Ociążenia występujące w fazie eksploatacji wynoszą: a) ociążenia stałe- ciężar stropu 4,0 kn/ m 2 ) ociążenia zmienne ciężar urządzeń formujących 1,0kN/m 2 razem g + p = 5,0kN/m 2 Józef Jasiczak - Technologie udowlane II 2003r.

9 2. Technologie etonowego udownictwa monolitycznego 9 Sprowadzone ociążenia dla pasma skrajnego wynoszą 3,0 kn/m. Tak więc ociążenia występujące w fazie realizacji są zdecydowanie mniejsze od ociążeń eksploatacyjnych. W związku z tym niezędna wytrzymałość etonu, gwarantująca stateczność konstrukcji, może yć także mniejsza. Dalsza część oliczeń dotyczy wyznaczenia wielkości momentów przypodporowych i przęsłowych dla trzech, zaznaczonych na rysunku 2.8, stref. W wyniku przeprowadzonych oliczeń ustalono, że największe wielkości momentów występują w paśmie A. Posługując się zależnościami. Oliczono gwarantowane wytrzymałości etonu. Dane wyjściowe, przyjęte z dokumentacji technicznej są następujące: eton klasy B18, stal 34GS o = 360MPa, przekroje zrojenia różne dla poszczególnych rozpiętości stropów, h o =0,147+0,136 m, h=0,16 m. Wytrzymałości przy rozformowaniu, gwarantowane przez producenta mieszanek z 95% prawdopodoieństwem ich nią, są następujące: - 2,7 Mpa - przy rozpiętości stropu do 3,6 m, - 3,6 Mpa - przy rozpiętości stropu 4,2 m, - 4,8 Mpa - przy rozpiętości stropu 4,8 m, - 7,2 Mpa - przy rozpiętości stropu 5,4m, - 10,2 Mpa - przy rozpiętości stropu 7,2m, - 13 Mpa - przy rozpiętości stropu 6,6 m, - 17 Mpa - przy rozpiętości stropu 7,2 m. ys.2.11 Czas uzyskiwania gwarantowanych wytrzymałości rozformowania przegród etonowych przy różnych rozpiętościach stropów i temperaturach dojrzewania. Wytrzymałości rozformowania dla rozpiętości stropów powyżej 6,0 m są znaczne i wymagają dłuższego okresu dojrzewania w lecie oraz intensywniejszej termooróki w zimie (rys. 2.11). Uwzględniając także kwestie mrozoodporności etonu rozformowania konstrukcji można dokonać przy mniejszej wytrzymałości, stosując stemplowanie stropów. Przy tych zaiegach należy zwrócić uwagę na Józef zmianę Jasiczak schematu - Technologie statycznego udowlane stropu II 2003r. (powstaje moment ujemny, na który konstrukcja nie jest zrojona).

10 2. Technologie etonowego udownictwa monolitycznego 10 schematu statycznego stropu (powstaje moment ujemny, na który konstrukcja nie jest zrojona). Sytuacja taka wymaga sprawdzenia, czy nastąpiło przekroczenie naprężeń rozciągających w górnych warstwach płyty etonowej. Jeśli przekroczenie naprężeń występuje, należałoy stosować dodatkowe zrojenie na realizacyjny moment ujemny lu zagęścić rzędy stempli. Ustalenie średnich wytrzymałości rozformowania wymaga dodatkowo analizy rozrzutów wytrzymałości produkowanych etonów. Na przykład przy rozrzucie S = 1,5 MPa, zgodnie z zależnością: = G + 1,65 S gwarantowane wytrzymałości należy zwiększyć o 2,5 MPa, a przy wielkości rozrzutu 3,0 MPa - o 5 MPa. Wynika stąd wniosek, iż przy oecnie oowiązujących normach producent etonu zmuszony jest do kontroli jakości produkowanych mieszanek oraz do.takiego sterowania procesami produkcyjnymi, y rozrzuty wytrzymałości yły możliwie najmniejsze. Józef Jasiczak - Technologie udowlane II 2003r.