DOBÓR SCHEMATU STATYCZNEGO PŁYTY STROPU OBLICZENIA STATYCZNE PŁYTY 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
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
C MIN,DUR 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
16
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. 17
18
PRZYKŁADY OBLICZENIOWE: - ROZMIESZCZENIE PRĘTÓW W PRZEKROJU 19
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 20
ZBROJENIE PŁYT: Zbrojenie na zginanie Pręty główne, Pręty rozdzielcze Zbrojenie na ścinanie Strzemiona 21
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. 22
23
ZBROJENIE BELEK: Zbrojenie podłużne Pręty podłużne Zbrojenie na ścinanie Strzemiona Zbrojenie na skręcanie Strzemiona Zbrojenie przypowierzchn iowe Siatka zbrojeniowa 24
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. 25
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 ). 26
Jeśli szerokość belki przekracza 350 mm oraz liczba prętów rozciąganych jest większa niż 3 jest wymagane stosowanie strzemion czteroramiennych. 27
PRZYKŁADY OBLICZENIOWE 28
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. 29
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 30
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. 31
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. 32
DOBÓR SCHEMATU STATYCZNEGO PŁYTY STROPU OBLICZENIA STATYCZNE PŁYTY 33
34
WSTĘPNE PRZYJĘCIE WYMIARÓW ŻEBRA Prawidłowa wysokość belek h wynosi Belki drugorzędne i słabo obciążone Żebra silnie i średnio obciążone Podciągi słabo obciążone w budownictwie powszechnym Podciągi silnie obciążone Szerokość belek b Belki prostokątne 1 1 b h 2 2,5 1 1 h l 18 20 1 1 h l 12 18 1 1 h l 15 18 1 1 h l 18 15 s Belki teowe 1 1 b h 2,5 3 35
36
SCHEMAT STATYCZNY Wymiary płyty spełniają warunek, gdzie a- długość, b- szerokość płyty, więc płyta jest jednokierunkowo zbrojona. Rozpiętości poszczególnych płyt nie różnią się o więcej niż 20% (rys. 1), obliczenia zostaną więc wykonane za pomocą metody plastycznego wyrównania momentów. Przyjęto, że rozpiętość efektywna leff płyty równa jest rozpiętości płyty w świetle żeber. 37
OBLICZENIE WARTOŚCI MOMENTÓW M1 M2 M2 M3 M4 M1 M2 M2 M3 M4 ln ln ln ln ln ln Przęsła i podpory skrajne: Przęsła i podpory środkowe: M M ( g q) 11 ( g q) 16 2 l eff 2 l eff Obciążenie zastępcze: Wartości momentów minimalnych w przęsłach: Zasięg momentu podporowego podpory przyskrajnej na przęsło skrajne 38
OBLICZENIE WARTOŚCI SIŁ TNĄCYCH VA VBP VCP VDP VEP VBL VCL VDL VEL ln ln ln ln 39