ZESTAWIENIE OBCIĄŻEŃ (STAŁYCH I ZMIENNYCH) PŁYTY STROPU PRZYKŁADY OBLICZENIOWE (DOBÓR GRUBOŚCI OTULENIA PRĘTÓW ZBROJENIA, ROZMIESZCZENIE PRĘTÓW W PRZEKROJU ORAZ OKREŚLENIE WYSOKOŚCI UŻYTECZNEJ PRZEKROJU) ZAJĘCIA 2 PODSTAWY PROJEKTOWANIA KONSTRUKCJI BETONOWYCH MGR. INŻ. JULITA KRASSOWSKA SEM. V
PRZYKŁADY OBLICZENIOWE: - DOBÓR GRUBOŚCI OTULENIA PRĘTÓW ZBROJENIA, 2
TRWAŁOŚĆ I OTULINA Trwała konstrukcja powinna spełniać wymagania użytkowalności, nośności i stateczności przez cały zamierzony okres użytkowania, bez znaczącego obniżenia przydatności oraz bez konieczności nadmiernych zabiegów konserwacyjnych W celu osiągnięcia wymaganego okresu użytkowania konstrukcji powinny być podjęte odpowiednie środki, aby zabezpieczyć każdy element konstrukcyjny przed spodziewanymi oddziaływaniami środowiska. Warunki ekspozycji obejmują zarówno chemiczne, jak i fizyczne wpływy, na które narażona jest konstrukcja oprócz oddziaływań mechanicznych 3
4
5
6
PRZYPISANIE KLAS EKSPOZYCJI BETONU RÓŻNYM ODDZIAŁYWANIOM ŚRODOWISKA 7
WYMAGANIA DOTYCZĄCE TRWAŁOŚCI W celu zapewnienia projektowego okresu użytkowania konstrukcji należy podjąć odpowiednie kroki, chroniące każdy element konstrukcji przed wpływającymi na trwałość oddziaływaniami środowiska. Rozpatrując: koncepcję konstrukcji, dobór materiałów, szczegóły konstrukcji, wykonanie, kontrolę jakości, przeglądy, sprawdzenia, środki specjalne (np. zastosowanie stali nierdzewnej, powłok, ochrony katodowej) należy uwzględniać wymagania dotyczące trwałości. 8
OTULINA Jest to odległość zewnętrznej powierzchni zbrojenia do najbliższej powierzchni betonu 9
ODPOWIEDNIA OTULINA JEST WYMAGANA, ABY ZAPEWNIĆ: Bezpieczne przeniesienie sił przyczepności Zabezpieczenie stali przed korozją Odpowiednią ognioodporność Nominalna grubość c otuliny betonowej prętów (odległość powierzchni zbrojenia od najbliższej powierzchni betonu) musi spełniać warunki normowe. Przy ustalaniu tego wymiaru bierze się pod uwagę strzemiona i zbrojenie rozdzielcze lub montażowe (z uwzględnieniem odchyłki wymiarowej). 10
METODY SPRAWDZANIA Otuleniem betonem nazywa się najmniejszą odległość pomiędzy powierzchnią zbrojenia (z włączeniem połączeń i strzemion oraz zbrojenia powierzchniowego, gdy jest istotne) i powierzchnią betonu. Otulenie nominalne jest sumą otulenia minimalnego c min i dodatku (uwzględnianego w projekcie) ze względu na odchyłkę Δ c dev 11
OTULENIE MINIMALNE C MIN W celu spełnienia wymagań zarówno ze względu na przyczepność, jak i na warunki środowiskowe jako wartość c min należy zastosować największą z trzech wartości wyrażeń w nawiasie we wzorze 12
W celu bezpiecznego przekazania sił przyczepności i w celu umożliwienia odpowiedniego zagęszczenia betonu minimalne otulenie nie powinno być mniejsze od wartości c min, podanych w Tab. 4.2. PN-EN 13
Minimalne otulenie zbrojenia i cięgien sprężających w betonie zwykłym nazwane c min,dur wyznacza się, biorąc pod uwagę klasy ekspozycji i klasy konstrukcji. 14
15
C MIN,DUR 16
17
UWZGLĘDNIANIE ODCHYŁEK OTULENIA W OBLICZENIACH Obliczając nominalne otulenie c nom w celu uwzględnienia odchyłki Δc dev - należy w projekcie zastosować dodatek do minimalnego otulenia. Wymaganą minimalną grubość otulenia należy zwiększyć o wartość bezwzględną dopuszczalnej odchyłki ujemnej. Uwaga: Wartość Δc dev do stosowania w kraju może być podana w Załączniku krajowym. Wartością zalecaną jest 10 mm. 18
19
PRZYKŁADY OBLICZENIOWE: - ROZMIESZCZENIE PRĘTÓW W PRZEKROJU 20
ZBROJENIE BETONU Zbrojenie w postaci: wiotkich prętów, drutów lub siatek stalowych stanowi wzmocnienie betonu przy przenoszeniu naprężeń rozciągających, biernie poddając się siłom przekazywanym z otaczającego betonu poprzez zjawisko przyczepności. Stosujemy stal zbrojeniową w postaci: druty lub pręty walcowane na gorąco, bez dodatkowej obróbki cieplnej po walcowaniu, stale w postaci drutów lub prętów walcowanych z dodatkową obróbką plastyczną na zimno, stale stopowe, uzyskiwane dzięki dodatkom uszlachetniającym 21
ZBROJENIE PŁYT: Zbrojenie na zginanie Pręty główne, Pręty rozdzielcze Zbrojenie na ścinanie Strzemiona 22
Zbrojenie główne rozmieszcza się w linii efektywnej rozpiętości płyty l eff dodatkowo prostopadle do wymiaru l eff układa się pręty rozdzielcze. Pasma płyt pracujących jednokierunkowo mogą być zbrojone prętami pojedynczymi lub siatkami z prętów zgrzewanych. Średnica prętów w płytach monolitycznych powinna być nie mniejsza niż 4,5 mm, a prętów siatek nie mniejsza niż 3 mm. 23
24
ZBROJENIE BELEK: Zbrojenie podłużne Pręty podłużne Zbrojenie na ścinanie Strzemiona Zbrojenie na skręcanie Strzemiona Zbrojenie przypowierzchn iowe Siatka zbrojeniowa 25
Kształty przekroju poprzecznego i podłużnego belek dostosowuje się do ich funkcji statycznej w rozpatrywanym ustroju nośnym i do sposobu wykonania elementu. Monolityczne belki w stropach i układach ramowych mają najczęściej przekrój poprzeczny prostokątny, teowy lub złożony. 26
Średnica nominalna prętów zbrojeniowych w belkach wykonywanych na miejscu wbudowania nie może być mniejsza niż: 8 mm dla prętów rozciąganych, 12 mm dla prętów ściskanych. Wkładki o średnicy > 32 mm mogą być stosowane Jedynie w belkach, których wysokość jest większa niż 15 średnic zbrojenia (h > 15 ). 27
Jeśli szerokość belki przekracza 350 mm oraz liczba prętów rozciąganych jest większa niż 3 jest wymagane stosowanie strzemion czteroramiennych. 28
ROZSTAW PRĘTÓW 29
s 1 max 20mm d g 5mm 30
PRZYKŁADY OBLICZENIOWE: - OKREŚLENIE WYSOKOŚCI UŻYTECZNEJ PRZEKROJU 31
Wysokość użyteczny d przekroju w elemencie zginanym określa się jako rzut odcinka łączącego najbardziej ściskany punkt przekroju z najbardziej rozciąganym (lub najmniej ściskanym) prętem zbrojenia podłużnego na zginanie d = h- a 1 gdzie a 1 - odległość środka ciężkości zbrojenia rozciąganego od najbliższej krawędzi przekroju, liczona po prostej prostopadłej do tej krawędzi. 32
PRZYKŁADY OBLICZENIOWE 33
PRZYKŁAD NR.1 Płyta żelbetowa monolityczna grubości h=250mm i jednostkowej szerokości pasma b=1,0m. Pręty zbrojenia głównego o średnicy 12mm. Płyta ma być użytkowana jako strop w budynku mieszkalnym. 34
Dane: środowisko, planowany okres użytkowania Określenie klasy ekspozycji, klasy betonu Ewentualna zmiana klasy betonu i klasy konstrukcji Wyznaczenie c min,dur Wyznaczenie c min,b Obliczenie c min Ewentualne zwiększenie c min Wyznaczenie Δc dev Obliczenie c nom Wyznaczenie rozstawu prętów Określenie środka ciężkości zbrojenia 35
PRZYKŁAD NR.2 Płyta żelbetowa prefabrykowana grubości h=80mm i jednostkowej szerokości pasma b=1,0m. Pręty zbrojenia głównego o średnicy 8mm. Zostanie wykorzystana jako element falochronu. Okres użytkowania wynosi 100 lat. 36
PRZYKŁAD NR.3 Belka żelbetowa o przekroju prostokątnym bxh=250x450mm. Będzie pracowała jako element nośny konstrukcji basenu, zakładając zabiegi specjalne przy kontroli jakości. Zastosowano średnicę strzemion 8mm i prętów rozciąganych 2x25mm. Belka żelbetowa o przekroju prostokątnym bxh=250x450mm. Zastosowano średnicę strzemion 8mm i prętów rozciąganych 8x20mm. Belka żelbetowa o przekroju prostokątnym bxh=250x450mm. Zastosowano średnicę strzemion 8mm i prętów rozciąganych 6x16mm. 37
ZESTAWIENIE OBCIĄŻEŃ (STAŁYCH I ZMIENNYCH) PŁYTY STROPU 38
Projektowanie konstrukcyjne obiektów budowlanych polega ogólnie na określeniu stanów granicznych, po przekroczeniu których konstrukcja nie spełnia stawianych jej kryteriów projektowych. Stany związane z katastrofą lub zniszczeniem konstrukcji, dotyczące bezpieczeństwa ludzi (a czasem także zawartości budowli) nazywane są stanami granicznymi nośności, a stany, po przekroczeniu których konstrukcja lub jej element przestają spełniać stawiane im wymagania użytkowe i funkcjonalne, a także dotyczące komfortu użytkowników (drgania) i wyglądu obiektu (ugięcia, rysy) - stanami granicznymi użytkowalności. Stany graniczne należy odnosić do sytuacji obliczeniowych, które dzieli się na: trwałe, których miarodajny czas trwania jest tego samego rzędu co planowany okres eksploatacji obiektu (użytkowanie obiektu zgodne z przeznaczeniem), przejściowe o dużym prawdopodobieństwie wystąpienia, których czas trwania jest znacznie krótszy niż przewidziany okres użytkowania konstrukcji (chwilowe warunki podczas budowy i naprawy), wyjątkowe i odnoszące się do wyjątkowych warunków użytkowania konstrukcji lub jej eksploatacji (pożar, uderzenie, wybuch), sejsmiczne - uwzględniające trzęsienie ziemi. 39
40
KLASYFIKACJA OBCIĄŻEŃ DZIAŁAJĄCYCH NA KONSTRUKCJE STAŁE HYDROSTA TYCZNE PARCIE GRUNTU POŻAREM OBCIĄŻEŃ DZIAŁAJĄCYCH NA KONSTRUKCJE SKURCZ ŚRODOWIS KOWE TRZĘSIENIE ZIEMI UŻYTKOWE 41
ZESTAWIENIE OBCIĄŻEŃ NA 1M 2 PŁYTY STROPU lastriko bezspoinowe 20mm jastrych cementowy 50mm płyta żelbetowa 80mm tynk cementowo-wapienny 15mm 42
ZESTAWIENIE OBCIĄŻEŃ NA 1M 2 PŁYTY STROPU L.p. Rodzaj obciążenia Wartości charakterystyczne [kn/m 2 ] 1. Lastryko bezspoinowe gr. 20mm 0,02 x 22 = 0,44 Współ. obciążenia Wartości obliczeniowe [kn/m 2 ] 2. Jastrych cementowy gr. 50mm 0,05 x 21 = 1,05 1,42 3. Płyta żelbetowa gr. 80mm 0,08 x 25 = 2,00 1,35 2,70 Obciążenie ściankami działowymi opcjonalnie zgodnie z PN-EN-1 Całkowita wartość obciążenia charakterystycznego: Qk= Gk+ Pk Całkowita wartość obciążenia obliczeniowego: Qd= Gd+ Pd 43 0,59 4. Tynk cem-wap. gr. 15mm 0,015 x 19 = 0,29 0,39 Σg k 3,78 Σg d 5,1 1. Obciążenie zmienne użytkowe 5,80 1,5 8,7 Σp k 5,80 Σg d 8,7