TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Podobne dokumenty
Styk montażowy. Rozwiązania konstrukcyjnego połączenia

2. Schemat ideowy układu pomiarowego

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 1, zima 2016/ n 333))

Wprowadzenie. metody elementów skończonych

Pierwiastki z liczby zespolonej. Autorzy: Agnieszka Kowalik

Rozdział 4 Model teoretyczny 40

1. Granica funkcji w punkcie

Podstawy informatyki 2. Podstawy informatyki 2. Wykład nr 9 ( ) Plan wykładu nr 9. Politechnika Białostocka. - Wydział Elektryczny

Nośność elementów ściskanych zbrojonych prętami FRP. Wyniki badań doświadczalnych

Rentgenowska analiza fazowa jakościowa i ilościowa Wykład 9

Informatyka Stosowana-egzamin z Analizy Matematycznej Każde zadanie należy rozwiązać na oddzielnej, podpisanej kartce!

MATEMATYKA (poziom podstawowy) przykładowy arkusz maturalny wraz ze schematem oceniania dla klasy II Liceum

ANALIZA DRGAŃ POPRZECZNYCH PŁYTY PIERŚCIENIOWEJ O ZŁOŻONYM KSZTAŁCIE Z UWZGLĘDNIENIEM WŁASNOŚCI CYKLICZNEJ SYMETRII UKŁADU

LABORATORIUM MODELOWANIA I SYMULACJI. Ćwiczenie 5

Prawo odbicia i załamania. Autorzy: Zbigniew Kąkol Piotr Morawski

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 1, zima 2016/17

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2B, lato 2015/16

Ćwiczenia nr 5. TEMATYKA: Regresja liniowa dla prostej i płaszczyzny

NIESTABILNOŚĆ ROZWIĄZAŃ RÓWNAŃ STATYKI WYBRANYCH TYPÓW UKŁADÓW PRĘTOWYCH W WYSOKIEJ TEMPERATURATURZE

Arkusz ćwiczeniowy z matematyki Poziom podstawowy ZADANIA ZAMKNIĘTE. W zadaniach od 1. do 21. wybierz i zaznacz poprawną odpowiedź. 1 C. 3 D.

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Metoda relaksacji dynamicznej z parametrem długości łuku w analizie słupów żelbetowych

3. Regresja liniowa Założenia dotyczące modelu regresji liniowej

P π n π. Równanie ogólne płaszczyzny w E 3. Dane: n=[a,b,c] Wówczas: P 0 P=[x-x 0,y-y 0,z-z 0 ] Równanie (1) nazywamy równaniem ogólnym płaszczyzny

Wykład 11. a, b G a b = b a,

DRGANIA BELKI NA DWUPARAMETROWYM PODŁOśU SPRĘśYSTYM VIBRATION OF BEAM WITH TWO-PARAMETER ELASTIC FOUNDATION

W wielu przypadkach zadanie teorii sprężystości daje się zredukować do dwóch

ANALIZA PRZYCZYN AWARII OBWAŁOWAŃ POLA REFULACYJNEGO PODCZAS KONSOLIDACJI TORFÓW

Metoda relaksacji dynamicznej w analizie zginanych elementów żelbetowych

Materiał ćwiczeniowy z matematyki Marzec 2012

Znajdowanie pozostałych pierwiastków liczby zespolonej, gdy znany jest jeden pierwiastek

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 11

ANALIZA MATEMATYCZNA 1 (MAP 1024) LISTY ZADAŃ

Agenda. Piotr Sawicki Optymalizacja w transporcie. Politechnika Poznańska WIT ZST 1. Kluczowe elementy wykładu

KADD Metoda najmniejszych kwadratów

3. Zjawisko wzmocnienia i nasycenia. Rozkład mocy w przekroju poprzecznym (TEM)

Przykładowe zadania dla poziomu rozszerzonego

Układy liniowosprężyste Clapeyrona

D. Miszczyńska, M.Miszczyński KBO UŁ, Badania operacyjne (wykład 6 _ZP) [1] ZAGADNIENIE PRZYDZIAŁU (ZP) (Assignment Problem)

Metrologia: miary dokładności. dr inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

CEL PRACY ZAKRES PRACY

Analiza dokładności pomiaru, względnego rozkładu egzytancji widmowej źródeł światła, dokonanego przy użyciu spektroradiometru kompaktowego

Twierdzenie Cayleya-Hamiltona

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny z matematyki w klasie III poziom rozszerzony

Korelacja i regresja. Dr Joanna Banaś Zakład Badań Systemowych Instytut Sztucznej Inteligencji i Metod Matematycznych. Wykład 12

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Szeregi liczbowe

, gdzie b 4c 0 oraz n, m ( 2). 2 2 b b b b b c b x bx c x x c x x

Statystyka matematyczna dla leśników

Rys.59. Przekrój poziomy ściany

Egzaminy. na wyższe uczelnie zadania

Struktura czasowa stóp procentowych (term structure of interest rates)

SIECIOWA METODA LOKALIZACJI OBIEKTÓW JAKO CZYNNIK OGRANICZAJĄCY KOSZTY TRANSPORTU W ROLNICTWIE

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

X i. X = 1 n. i=1. wartość tej statystyki nazywana jest wartością średnią empiryczną i oznaczamy ją symbolem x, przy czym x = 1. (X i X) 2.

V OGÓLNOPOLSKI KONKURS Z FIZYKI Fizyka się liczy I Etap ZADANIA 27 lutego 2013r.

Szereg geometryczny. 5. b) b n = 4n 2 (b 1 = 2, r = 4) lub b n = 10 (b 1 = 10, r = 0). 2. jest równa 1 x dla x = 1+ Zad. 3:

Wytrzymałość Materiałów I studia zaoczne inŝynierskie I stopnia kierunek studiów Budownictwo, sem. III materiały pomocnicze do ćwiczeń

Optymalizacja sieci powiązań układu nadrzędnego grupy kopalń ze względu na koszty transportu

Przykładowy arkusz z rozwiązaniami. Arkusz II poziom rozszerzony

Geometrycznie o liczbach

W(s)= s 3 +7s 2 +10s+K

Elementy nieliniowe w modelach obwodowych oznaczamy przy pomocy symboli graficznych i opisu parametru nieliniowego. C N

Materiał ćwiczeniowy z matematyki marzec 2012

Szkic do wykładów z mechaniki analitycznej

Egzamin maturalny z matematyki CZERWIEC 2011

Termodynamika defektów sieci krystalicznej

Kinetyczna teoria gazów. Zjawiska transportu : dyfuzja transport masy transport energii przewodnictwo cieplne transport pędu lepkość

MATURA 2014 z WSiP. Zasady oceniania zadań

PODSTAWY OPRACOWANIA WYNIKÓW POMIARÓW Z ELEMENTAMI ANALIZY NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

BADANIA OSIOWEGO ROZCIĄGANIA PRĘTÓW Z WYBRANYCH GATUNKÓW STALI ZBROJENIOWYCH

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2B, lato 2015/16

Podstawy wytrzymałości materiałów

ĆWICZENIE 1. (8.10) Rozciąganie statycznie wyznaczalne, pręty o skokowo zmiennym przekroju, kratownice, Obciążenia termiczne.

ZADANIA PRZYGOTOWUJĄCE DO SPRAWDZIANÓW W KLASIE DRUGIEJ.

Parametryzacja rozwiązań układu równań

KSZTAŁTOWANIE KRZYWEJ PRZEJŚCIOWEJ U PODSTAWY ZĘBA W ASPEKCIE MINIMALIZACJI NAPRĘŻEŃ ZGINAJĄCYCH

Matematyka I. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr zimowy 2018/2019 Wykład 11

O pewnych zastosowaniach rachunku różniczkowego funkcji dwóch zmiennych w ekonomii

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE CZĄSTKOWE

Właściwości mechaniczne

Poziom rozszerzony. 5. Ciągi. Uczeń:

Modele wzrostu populacji w czasie dyskretnym

IMPUTACJE I JĄDRO GRY

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka W12: Statystyczna analiza danych jakościowych. Dr Anna ADRIAN Paw B5, pok 407 adan@agh.edu.

21. CAŁKA KRZYWOLINIOWA NIESKIEROWANA. x = x(t), y = y(t), a < t < b,

Metody Obliczeniowe w Nauce i Technice laboratorium

VI. OBLICZANIE WYZNACZNIKA I ODWRACANIE MACIERZY

Statystyka Wzory I. Analiza struktury

w stanie granicznym nośności

ELEMENTY OPTYKI GEOMETRYCZNEJ

Wytrzymałość materiałów

OBLICZENIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH DLA BELKI SWOBODNIE PODPARTEJ SWOBODNIE PODPARTEJ ALGORYTM DO PROGRAMU MATHCAD

x t 1 (x) o 1 : x s 3 (x) Tym samym S(3) = {id 3,o 1,o 2,s 1,s 2,s 3 }. W zbiorze S(n) definiujemy działanie wzorem

VII MIĘDZYNARODOWA OLIMPIADA FIZYCZNA (1974). Zad. teoretyczne T3.

UKŁADY RÓWNAŃ LINOWYCH

MATERIAŁY POMOCNICZE DO WYKŁADU Z PODSTAW ZASTOSOWAŃ ULTRADŹWIĘKÓW W MEDYCYNIE (wyłącznie do celów dydaktycznych zakaz rozpowszechniania)

MODELE MATEMATYCZNE W UBEZPIECZENIACH. 1. Renty

ma rozkład złożony Poissona z oczekiwaną liczbą szkód równą λ i rozkładem wartości pojedynczej szkody takim, że Pr( Y

Fraktale - ciąg g dalszy

Stwierdzenie 1. Jeżeli ciąg ma granicę, to jest ona określona jednoznacznie (żaden ciąg nie może mieć dwóch różnych granic).

Transkrypt:

TRANOP XIV INTERNATIONAL ONFERENE OPUTER TE AIDED IENE, INDUTR AND TRANPORT Aleksader WED aria WŁODARK Kostrukcje Ŝelbetowe, zgiaie belki, ośość, sztywość, relacje kostytutywe ANALIA GINANIA BELKI śelbetowej W AKREIE NIELINIOW W artykule przedstawioo sforułowaie ieliiowego zagadieia zgiaia w płaszczyźie belki Ŝelbetowej o przekroju prostokąty. Przykładowy eleet kostrukcyjy jest ajbardziej rozpowszechioy w praktyce iŝyierskiej w kostrukcjach Ŝelbetowych, co ozacza, Ŝe jest zakoity reprezetate w auczaiu zarówo echaiki, jak i kostrukcji Ŝelbetowych. zczegółowa aaliza faz pracy kostrukcji dostarcza ateriału dydaktyczego, który oŝe być traktoway jako poost iędzy teorią i zastosowaie oraz poaga zrozuieć kocepcję staów graiczych. NONLINEAR ANALI OF REINFORED ONRETE BEA IN FLEXURE Paper deals with a oliear aalysis of reiforced cocrete bea i plae bedig. This structural eber, beig the ost wide-spread eleet i egieerig activity, akes it to be a attractive tool i learig of structural echaics ad reiforced cocrete. Preseted, detailed aalysis of work phases i behavior bridges the theory ad applicatio ad helps studets to uderstad the cocept of liit states i structural aalysis ad diesioig of structures.. WTĘP W typowy procesie dydaktyczy a kieruku budowlay pojawia się rozdźwięk iedzy auczaie echaiki kostrukcji i kostrukcji Ŝelbetowych czy etalowych. wykle przedioty teoretycze abstrahują od zastosowań, zaś przedioty aplikacyje dotyczące projektowaia ie wikają w echaiczą stroę odelowaia zachowaia eleetów kostrukcyjych. oŝa wskazać ielicze podręcziki traktujące aalizę zgiaia eleetów prętowych w zakresie ieliiowy [, ], do których rzadko odwołują się wykładowcy kostrukcji Ŝelbetowych. Niiejszy artykuł jest próbą połączeia osiągięć echaiki i ich zastosowaia w kostrukcjach a relatywie prosty przykładzie. Warsaw Uiversity of Techology, ivil Egieerig Faculty, POLAND, Warszawa 637, Arii Ludowej 6. Phoe: 48 34-56-76, e ail: a.szwed@il.pw.edu.pl Politechika Świętokrzyska, Wydział Budowictwa i IŜyierii Środowiska; 5-34 Kielce; al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, tel: + 48 4 34-4-75, e-ail: ariaw@tu.kielce.pl

34 Aleksader WED, aria WŁODAK Wyprowadziy w tej pracy zaleŝości iędzy oete i krzywizą dla przekroju Ŝelbetowej belki zgiaej w płaszczyźie. W poiŝszej aalizie ograiczyy rozwaŝaia do przekroju prostokątego belki, chociaŝ uzyskae wzory łatwo jest uogólić a przekroje syetrycze względe płaszczyzy zgiaia. Rozpatrzyy takŝe jedyie jedą warstwę zbrojeia w strefie rozciągaia przekroju. Uwzględieie kilku warstw powoduje rachukową koplikację opisu i ogość przypadków do rozpatrzeia faz pracy przekroju. W przypadku betou przyjiey zerową wytrzyałość a rozciągaie oraz spręŝystoplastyczy odel przy ściskaiu ateriału, por. prace [, 3], które dotyczą ogóliejszego przypadku. Poiiey efekt uocieia ateriału po zarysowaiu w obecości zbrojeia oraz poślizg iędzy betoe i zbrojeie. W przypadku stali zbrojeiowej załoŝyy spręŝysto-plastyczy odel ateriału przy ściskaiu i rozciągaiu. ałoŝyy prawdziwość hipotezy o płaskich przekrojach zarówo przy zgiaiu spręŝysty jak i spręŝystoplastyczy w zakresie ałych odkształceń. Wyprowadziy wzory dotyczące zagadieia brzegowego płaskiego zgiaia belek w zakresie spręŝysto-plastyczy i przeprowadziy ich dyskusję. We wioskach poday graficzą iterpretację wyików i dyskusję zastosowań praktyczych uzyskaych zaleŝości.. ODEL ATERIAŁU I AŁOśENIE KINEATNE Przyjiey załoŝeie o płaskich przekrojach, które posłuŝy do wyprowadzeia podstawowych rówań zgiaej belki. godie z ty załoŝeie, przekroje poprzecze belki w trakcie spręŝystych i plastyczych deforacji są prostopadłe do ugiętej osi belki. Oś obojęta belki jest określoa, jako połoŝeie puktów, w których występują zerowe odkształceia w przekroju belki. godie z powyŝszy, pozioe przeieszczeie u puktu w odległości z od osi obojętej, wyraŝoe jest zaleŝością kieatyczą o postaci: ( dw x u ( x, z = z tgφ = z, ( dx gdzie w( x jest fukcją ugięcia osi belki. ( wyikają odkształceia: (, d w( x u x z ( x, z z = z ( x, ( x dx gdzie ( x jest fukcją krzywizy zgiaej belki. Do opisu zachowaia zgiaia belki przyjujey uproszczoe jedowyiarowe odele betou i stali. W przypadku betou poijay wytrzyałość a rozciągaie, będącą w typowych przypadkach o rząd wielkości iejszą od wytrzyałości a ściskaie. Dla ściskaia betou i stali zakładay spręŝysto-plastycze zachowaie, które opisae jest poiŝszyi zaleŝościai, por. rys. : σ dla U < σ = E dla dla >, f dla < σ = E dla f dla <. (3

ANALIA GINANIA BELKI śelbetowej 34 W zaleŝości (3 jest graiczy odkształceie spręŝysty, σ jest apręŝeie uplastycziający. E jest odułe ouga dla liiowo spręŝystego zachowaia betou, zaś U jest graiczy odkształceie (ziaŝdŝeia przy ściskaiu. W przypadku stali jest graiczy odkształceie spręŝysty (uplastyczieia, f jest graicą plastyczości, E odułe ouga dla stali oraz jest graiczy odkształceie stali. oduł ouga betou i stali oraz paraetry ciągliwości tych ateriałów są postaci: σ E E f = ; U λ γ =. (4 Wygodie jest rozpatrywać w dalszych rozwaŝaiach paraetry będące stosukie odułów ouga stali i betou oraz stosukie wytrzyałości stali i betou wg wzorów: E E f η = to σ ζ η. (5 Wprowadzoe bezwyiarowe paraetry charakteryzujące kaŝdy z rozpatrywaych ateriałów ( λ i γ, jak rówieŝ paraetry wiąŝące oba ateriały (, η i ζ będą stosowae w dalszej części rozwaŝań. a b Rys.. odele jedowyiarowe: a betou; b stali zbrojeiowej. Rówowaga sił i oetów działających a ały wyciek belki będącej w staie płaskiego zgiaia prowadzi do astępujących rówań rówowagi: ( d x T ( x dx ( dt x dx ( + p x =, (6 gdzie ( x jest fukcją oetu zgiającego, T ( x fukcją siły poprzeczej i p ( x obciąŝeie. W przypadku belek statyczie wyzaczalych rówaia powyŝsze ogą być scałkowae, a stałe całkowaia wyzaczae są ze statyczych waruków brzegowych. 3. OENT GINAJĄ W PREKROJU BELKI PoiŜej przedstawiy wyprowadzeie relacji iedzy oete i krzywizą zgiaej belki zarówo w zakresie spręŝystego, jak i spręŝysto-plastyczego zachowaia

34 Aleksader WED, aria WŁODAK ateriałów. Jeda warstwa zbrojeia będzie rozpatrzoa w strefie rozciągaia, co jest podyktowae jedyie uproszczeie aalizy. Rozpatrzyy róŝe fazy czystego zgiaia przekroju belki w fukcji poziou obciąŝeia i stosowaego stopia zbrojeia przekroju. Poday graice stosowalości uzyskaych zaleŝości dla kaŝdej z faz pracy przekroju belki. Rozpatrzyy takŝe przypadek ieograiczoej ciągliwości ateriałów, prowadzący do górego oszacowaia ośości przekroju, które jest stosowae w teorii ośości graiczej i praktyce projektowej kostrukcji Ŝelbetowych. Faza I. giaie w zakresie spręŝysty W przypadku odkształceń w przekroju belki poiŝej wartości w betoie i poiŝej w stali ay spręŝystą, pierwszą fazę pracy przekroju belki. Przekrój prostokąty belki oraz rozkład odkształceń i apręŝeń po wysokości przekroju wraz ze stosowayi ozaczeiai pokazae są a rysuku. Rys. Odkształceia i apręŝeia w zbrojoy przekroju belki w róŝych fazach pracy iła podłuŝa N i oet zgiający wyikające z rozkładu apręŝeia, przedstawioego a rys., w przekroju Ŝelbetowy defiiują ośość przekroju w fazie I. Na podstawie relacji ( i (3 i załoŝeń do fazy I uzyskujey: N bc E A E d c = +. (7 3 3 = + ( =, bc E A E ( d c Ozaczeia we wzorze (7 wyjaśioe są a rys.. Wprowadzay bezwyiarowe paraetry defiiujące stopień zbrojeia ρ, odułowy stopień zbrojeia ξ i współczyik strefy ściskaia przekroju : A ρ =, bd E, E ξ ρ ρ c =. (8 d W dalszych rozwaŝaiach wygodie będzie uŝywać paraetru ξ będącego stopie zbrojeia skaloway stosukie odułów ouga. Rozwiązując rówaie (7 przy zastosowaiu ozaczeń (8, zajdziey zasięg strefy ściskaia przekroju, i w rezultacie z (7 związek iędzy oete i krzywizą w fazie I pracy przekroju belki: I = ( +, 4 3 6 ( ξ ξ ξ 3 { } 3 bd = E ξ + ξ + ξ ξ ξ + =, (9

ANALIA GINANIA BELKI śelbetowej 343 gdzie ideks I ozacza pierwszą fazę i jest sztywością przekroju. wykle zaleŝość (9 wystarcza do oszacowaia sztywości belki, która występuje w waruku stau graiczego uŝytkowaia. Wprowadzay ozaczeia a krzywizę skalującą i oet skalujący (odiesieia o postaci: σ i d E d bd = σ ( 6 takie, Ŝe EI = /, gdzie I 3 = bd /. Wielkości skalujące i ozaczają krzywizę i oet ośości spręŝystej hipotetyczego przekroju prostokątego, o wysokości d i szerokości b, wykoaego z jedorodego ateriału liiowo spręŝystego o tej saej wytrzyałości a ściskaie i rozciągaie σ. tosując ozaczeia ( w relacji (9 otrzyay bezwyiarową zaleŝość iędzy oete i krzywizą o postaci: 4 3 6 ( 3 I = ξ + ξ + ξ ξ ξ + k = si k ( x, ( x k ( x ( x =. ( relacji ( widać, Ŝe związek iędzy oete i krzywizą jest liiowy w fazie I. Rozpatrzyy obecie dwa oŝliwe przypadki przejścia dwóch ateriałów w sta uplastyczieia. Pierwszy dotyczy sytuacji, gdy odkształceia w stali osiągą wartość, a drugi, gdy w skrajych włókach ściskaych betou odkształceia osiągają wartość. Koiec spręŝystego zachowaia przekroju jest osiągięty, gdy odkształceia w stali osiągą, czyli apręŝeia osiągą graicę plastyczości f. Na ty pozioie odkształceń krzywiza realizująca te sta oŝe być wyzaczoa stosując zaleŝości ( i (9, tj. = z = ( d i ( I I I I = ξ ξ + ξ. Ozaczeie I defiiuje krzywizę dla końca fazy I w chwili uplastyczieia stali. Eliiując z wcześiej wprowadzoych ozaczeń uzyskujey: k I I η, + ξ ξ ( ξ + I I i korzystając I η si, ( + ξ ξ ( ξ + tj. krzywizę i oet odpowiadający uplastyczieiu stali zbrojeiowej w przekroju. Koiec spręŝystego zachowaia przekroju oŝe być osiągięty takŝe wtedy, gdy odkształceia w skrajych włókach ściskaych betou osiągają graicę spręŝystości. W ty przypadku ay: c d = = i ( I I I I = ξ ξ + ξ, gdzie I defiiuje krzywizę dla końca fazy I w chwili uplastyczieia betou. Eliiując I obliczyy krzywizę i oet początku uplastyczieia betou w przekroju belki,, ξ ( ξ + ξ I k I s. (3 ξ ( ξ + ξ I I I

344 Aleksader WED, aria WŁODAK W przypadku jedoczesego osiągięcia odkształceń w skrajych włókach ściskaych betou i w stali ay sta jedoczesego uplastyczieia ateriałów w przekroju. tąd wyzaczay taki stopień zbrojeia, który rozgraicza stay pierwszego uplastyczieia stali ( ρ < ρ i betou ( ρ > ρ w przekroju belki. Porówując rezultaty dla krzywiz ( i (3 uzyskay wzór a stopień jedoczesego uplastyczieia: ξ = ρ η =. (4 ( + η asięg strefy ściskaia w przekroju, krzywiza i oet dla stopia zbrojeia (4 będą: k + η +η = ( + 3η ( + η. (5 Faza II. giaie przy spręŝysty ściskaiu betou i uplastyczieiu stali W przypadku, gdy odkształceia w stali przekraczają wartości graiczą astępuje faza II pracy przekroju. W tej fazie zakładay takŝe, Ŝe apręŝeia ściskające w betoie są poiŝej graicy plastyczości σ, czyli stopień zbrojeia spełia waruek: ρ < ρ wg (4. iłę podłuŝą i oet zgiający wyzaczay całkując rozkład apręŝeń w przekroju dla fazy II, pokazay a rys. : 3 = + σ =, = bc E + Aσ ( d c. (6 3 N bc E A rówaia (6 zajdziey zasięg strefy ściskaia dla fazy II cii = II d i z (6 otrzyay bezwyiarową zaleŝość iędzy oete i krzywizą o postaci: II II = 3 k, gdzie k σ = ρ = ρη (7 σ azyway wytrzyałościowy stopie zbrojeia, czyli stopie skaloway stosukie wytrzyałości stali i betou. e wzoru (7 widać, Ŝe związek iędzy oete i krzywizą opisay jest fukcją ieliiową. Asyptota pozioa dla relacji (7 jest określoa wzore: = 6. IIAsy Koiec spręŝystego zachowaia betou przy ściskaiu jest osiągięty, gdy apręŝeia w skrajych włókach ściskaych betou osiągają graicę plastyczości σ. W ty przypadku krzywiza i oet charakteryzujący początek uplastyczieia betou są:. (8 II k = II = 4, II ( II 3 Dla odkształceń w betoie w strefie ściskaia przekroju poiŝej wartości graiczej astępuje faza IIb pracy przekroju, której aalizę poiiey w ty artykule. W tej

ANALIA GINANIA BELKI śelbetowej 345 fazie zakładay takŝe, Ŝe apręŝeia rozciągające w stali są poiŝej graicy plastyczości σ, czyli stopień zbrojeia spełia waruek: ρ > ρ wg zaleŝości (4. Faza III. giaie przy spręŝysto-plastyczy ściskaiu betou i uplastyczioej stali W przypadku odkształceń w betoie w strefie ściskaia przekroju poiŝej wartości graiczą i w stali odkształceia są większe od to astępuje faza III pracy przekroju. W tej sytuacji siłę podłuŝą i oet zgiający wyzaczay całkując rozkład apręŝeń w przekroju dal fazy III, pokazay a rys. : σ ( σ N b a c bc E A = + +. (9 3 3 = +, bσ ( c a bc E A σ ( d c odkształceń wg zaleŝości ( z wykorzystaie ( wyzaczyy zasięg liiowego rozkładu apręŝeń w betoie dla przekroju belki a : d = a, czyli a. ( k ate z rówaia N = obliczay zasięg strefy ściskaia: ciii = III d, a zaleŝości (9 prowadzą do relacji iędzy oete i krzywizą w fazie III, tj.: III 4k = +, III 3 ( =. ( 6k Relacja ( jest ieliiowa, zaś asyptota pozioa daa jest wzore: 3 ( IIAsy =. Początek fazy III realizoway przez uplastyczieie stali, będący zaraze końce fazy IIb zachowaia przekroju, jest osiągięty, gdy odkształceia w stali osiągą wartość. tąd uzyskujey krzywizę i oet przy uplastyczieiu stali zbrojeiowej w przekroju: k IIb IIb + η 4 IIb, IIb 3 ( ( ( ( + η. ( ta graiczy ośości przekroju będzie osiągięty, gdy ciągliwość betou przy ściskaiu będzie wyczerpaa, tj. gdy odkształceia w skrajych włókach ściskaych betou osiągają wartość U. W ty przypadku krzywiza i oet charakteryzujący koiec fazy III przez wyczerpaie ciągliwości betou będzie postaci: k IIIU λ 4 IIIU IIIU = IIIU ( 3 ( λ. (3 Koiec ciągliwości stali wystąpi, gdy =, co takŝe ozacza osiągięcie stau graiczego ośości przekroju. Wtedy krzywiza i oet wyoszą: k III III + ηγ 4 III, III 3 ( ( ( ( + ηγ. (4

346 Aleksader WED, aria WŁODAK W przypadku jedoczesego osiągięcia ciągliwości odkształceń w skrajych włókach ściskaych betou i odkształceń uplastyczieia w stali wyzaczay stopień zbrojeia ρ U ( λ ( γη + λ ηρ U, przy który sta te wystąpi, czyli, λ λ + ηγ k λ + ηγ = 3 + 3ηγ ( + ηγ ( λ + ηγ, (5 defiiując odpowiedi zasięg strefy ściskaia, krzywizę i oet dla stopia zbrojeia. W przypadku jedoczesego osiągięcia ciągliwości odkształceń w skrajych włókach ściskaych betou U i odkształceń uplastyczieia w stali wyzaczay stopień zbrojeia. tąd stopień zbrojeia, zasięg strefy ściskaia, krzywiza i oet będą: U ρ U ( λ ( η + λ ηρ U, U λ = λ + η, λ + η ku U = 3 + 3η ( + η ( λ + η. (6 W dalszej aalizie zgiaia belek będziey brali pod uwagę jedyie stopie zbrojeia iejsze od ρ U, gdyŝ tylko takie wartości zbrojeia dają oŝliwość ciągliwego ziszczeia belki. Osiągięcie ośości oco zbrojoych belek (o stopiu zbrojeia około lub powyŝej ρ U charakteryzuje się agły i kruchy ziszczeie. PoŜąday type ziszczeia przekroju belki jest przez uplastyczieie stali, a ie przez ziaŝdŝeie betou. Fakt te zalazł odzwierciedleie w przepisach orowych akładający ograiczeie: ax λ U U =.8U =.8 =.8. (7 λ + η + harakterystyczy stopie zbrojeia ρ jest przypadek jedoczesego osiągięcia odkształceń w skrajych włókach ściskaych betou i ciągliwości w stali, czyli ηρ ( ηγ + i = + ηγ, k U +ηγ = ( + 3ηγ ( + ηγ. (8 Nośość graicza przekroju W przypadku rozpatrywaia ieograiczoej ciągliwości betou ( λ i stali ( γ oŝey posługiwać się tzw. asyptotyczą ośością graiczą przekroju. Relacja oet-krzywiza ( defiiuje tę wartość, gdy k, czyli f f IIIU = 3 ( = 3 ρ ρ. (9 σ σ Wzór te defiiuje ośość graiczą wg teriologii teorii ośości graiczej. (9 oŝa bardzo szybko oszacować ośość przekroju przy załoŝeiu jego wyiarów, wytrzyałości obu ateriałów i wartości zbrojeia. oŝa takŝe obliczyć potrzeby stopień zbrojeia przy zaday oecie od obciąŝeń oraz wytrzyałości betou i stali.

ANALIA GINANIA BELKI śelbetowej 347 Wyik (9 stosuje się w waruku stau graiczego ośości przy projektowaiu belek Ŝelbetowych. 4. ANALIA WNIKÓW I WNIOKI Przyjujey astępujące dae ateriałowe dotyczące betou: σ = 6 Pa, E = 3GPa, =.35. tąd obliczay paraetry: =.87, λ = 4.4. Dae U ateriałowe dla stali zbrojeiowej są astępujące: f = 4Pa, E = GPa, =.. Wtedy paraetry bezwyiarowe: =., γ = 8.33. Paraetry wiąŝące własości betou i stali wyoszą: = 6.67, η = 9.3 oraz ζ =.38. kalowae stopie zbrojeia będą: ξ = ρ = 6.67ρ i = ηρ = 9.3ρ. Do aalizy przyjęto prostokąty przekrój belki. Dla stopia zbrojeia ρ wg wzorów (3 ay: ρ =.7, =.49, k =.9 i =.8. W przypadku stopia zbrojeia ρ U wg wzorów (6 otrzyujey: ρ U =.77, U =.745, k U =.7 i U =.63. Dla stopia zbrojeia ρ wg (5 obliczay: ρ =.46, =.59, k = 7.79 i =.. Przy ρ wg (8 ay: ρ =.43, =.798, k = 6.7 i =.33. Wykorzystując powyŝsze dae sporządzoo wykresy względej wysokości strefy ściskaia = c / d w fukcji skalowaej krzywizy k = /. Paraetre ziey a wykresach jest stopień zbrojeia przekroju ρ. Na rys. 3 wykresy ( k pokazao dla charakterystyczych stopi zbrojeia wyikających z przeprowadzoej aalizy oraz iych wybraych stopi zbrojeia. Na rys. 3 wskazao takŝe obszary obowiązywaia rozwiązań dla rozpatrywaych faz pracy przekroju i pukty charakterystycze. Rys. 3. Wykresy zasięgu strefy ściskaia betou w fukcji krzywizy dla róŝych stopi zbrojeia z pokazaie obszarów faz pracy przekroju porządzoo takŝe wykresy oetu zgiającego w fukcji skalowaej krzywizy k. Paraetre ziey a wykresach jest stopień zbrojeia przekroju ρ. Na rys. 4 wykresy ( k pokazao dla charakterystyczych stopi zbrojeia, jak rówieŝ wybraych stopi zbrojeia. Na rysuku ty pokazao takŝe obszary obowiązywaia rozwiązań i ich graice dla rozpatrywaych faz pracy przekroju.

348 Aleksader WED, aria WŁODAK Na rys. 5 pokazao wykresy charakterystyczych oetów i krzywiz w fukcji stopia zbrojeia. W przypadku wykresów oetów większość wykresów zbliŝoa jest do paraboli określoej zaleŝością (9, czyli ośości graiczej. Wyjątkie jest wykres I ( ρ day zaleŝością (3, co ozacza, Ŝe uplastyczieie betou przy wysokich stopiach zbrojeia jest krytyczy paraetre do osiągięcia wysokiej ośości przekroju. W przypadku wykresów krzywiz oŝey prześledzić tzw. ciągliwość przekroju, określoą jako zdolość do osiągięcia wysokich wartości krzywizy w fazie osiągięcia określoych odkształceń w przekroju belki. wykresów widać, Ŝe stosowaie wysokich stopi zbrojeia w zaczy zakresie redukuje ciągliwość w chwili osiągięcia ośości graiczej. uporządkowaia krzywych wyika, Ŝe dla przekrojów oco zbrojoych krytyczyi odkształceiai są kolejo:, i U, czyli iiu określa ciągliwość betou. ygalizuje to oŝliwość osiągięcia ośości graiczej w wyiku ziaŝdŝeia betou w krytyczy przekroju belki. e względu a ograiczeie (7 stopie zbrojeia przekraczające ρ.5 są iedopuszczale w praktyce projektowej. ax aksyaly zasięg ściskaia dla przyjętych daych wyosi około.6. U Rys. 4. Wykresy oetu w fukcji krzywizy dla charakterystyczych stopi zbrojeia z pokazaie obszarów faz pracy przekroju Rys. 5. Wykresy charakterystyczych oetów i krzywiz. Puktai zazaczoo wybrae stopie zbrojeia przy jedoczeseu osiągięciu charakterystyczych odkształceń

ANALIA GINANIA BELKI śelbetowej 349 5. BIBLIOGRAFIA [] he W.F, Atsuta T.: Theory of bea-colus, Vol.: I-plae behavior ad desig, New ork, cgraw-hill 976. [] Gawęcki A.: echaika ateriałów i kostrukcji prętowych, Pozań, Wyd. Polit. Pozańskiej 998. [3] zersze., zwed A., Li V..: Flexural respose of reiforced bea with high ductility cocrete aterial, Proc. of Iter. yp. o Brittle atrix oposites 8, A.. Bradt, V.. Li, I.H. arshall, eds., TUREK RI ad Woodhead Publishig, Warsaw, 6, pp. 6-74.