OBLICZENIE SZEROKOŚCI RYS W ZGINANYCH ELEMENTACH ŻELBETOWYCH WEDŁUG EC2:2008 I DIN :2008

Podobne dokumenty
OBLICZENIE ZARYSOWANIA

Pręt nr 0 - Element żelbetowy wg PN-EN :2004

ZAJĘCIA 4 WYMIAROWANIE RYGLA MIĘDZYKONDYGNACYJNEGO I STROPODACHU W SGN I SGU

Grubosç płyty żelbetowej: h p. Aanlizowana szerokośç płyty: b := 1000 mm. Rozpiętośç płyty o schemacie statycznym L t. 1.5 m

Sprawdzenie stanów granicznych użytkowalności.

Opracowanie: Emilia Inczewska 1

9.0. Wspornik podtrzymujący schody górne płytowe

Pręt nr 0 - Płyta żelbetowa jednokierunkowo zbrojona wg PN-EN :2004

POZ BRUK Sp. z o.o. S.K.A Rokietnica, Sobota, ul. Poznańska 43 INFORMATOR OBLICZENIOWY

10.1 Płyta wspornikowa schodów górnych wspornikowych w płaszczyźnie prostopadłej.

Wybrane problemy obliczania minimalnego zbrojenia wg PN-EN przykłady

10.0. Schody górne, wspornikowe.

7.0. Fundament pod słupami od stropu nad piwnicą. Rzut fundamentu. Wymiary:

KONSTRUKCJE BETONOWE PROJEKT ŻELBETOWEJ HALI SŁUPOWO-RYGLOWEJ

Rzut z góry na strop 1

Pręt nr 1 - Element żelbetowy wg. EN :2004

Opracowanie: Emilia Inczewska 1

Pręt nr 1 - Element żelbetowy wg. PN-B-03264

Zakład Konstrukcji Żelbetowych SŁAWOMIR GUT. Nr albumu: Kierunek studiów: Budownictwo Studia I stopnia stacjonarne

PaleZbrojenie 5.0. Instrukcja użytkowania

1. Projekt techniczny żebra

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

Projekt belki zespolonej

Praktyczne aspekty wymiarowania belek żelbetowych podwójnie zbrojonych w świetle PN-EN

Spis treści. 2. Zasady i algorytmy umieszczone w książce a normy PN-EN i PN-B 5

PRZEZNACZENIE I OPIS PROGRAMU

1. Projekt techniczny Podciągu

ZŁOŻONE KONSTRUKCJE BETONOWE I DŹWIGAR KABLOBETONOWY

Współczynnik określający wspólną odkształcalność betonu i stali pod wpływem obciążeń długotrwałych:

Algorytm do obliczeń stanów granicznych zginanych belek żelbetowych wzmocnionych wstępnie naprężanymi taśmami CFRP

Zestaw pytań z konstrukcji i mechaniki

ZAJĘCIA 3 DOBÓR SCHEMATU STATYCZNEGO PŁYTY STROPU OBLICZENIA STATYCZNE PŁYTY

Pręt nr 4 - Element żelbetowy wg PN-EN :2004

Temat VI Przekroje zginane i ich zbrojenie. Zagadnienia uzupełniające

Zestawić siły wewnętrzne kombinacji SGN dla wszystkich kombinacji w tabeli:

Projekt z konstrukcji żelbetowych.

Ćwiczenie nr 2. obliczeniowa wytrzymałość betonu na ściskanie = (3.15)

700 [kg/m 3 ] * 0,012 [m] = 8,4. Suma (g): 0,138 Ze względu na ciężar wykończenia obciążenie stałe powiększono o 1%:

Przykłady obliczeń belek i słupów złożonych z zastosowaniem łączników mechanicznych wg PN-EN-1995

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

Zarysowanie ścian zbiorników żelbetowych : teoria i projektowanie / Mariusz Zych. Kraków, Spis treści

Informacje ogólne. Rys. 1. Rozkłady odkształceń, które mogą powstać w stanie granicznym nośności

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2014/15

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

Dotyczy PN-EN :2008 Eurokod 2 Projektowanie konstrukcji z betonu Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków

Ścinanie betonu wg PN-EN (EC2)

SAS 670/800. Zbrojenie wysokiej wytrzymałości

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

UGIĘCIE ZGINANYCH ELEMENTÓW ŻELBETOWYCH Z KRUSZYWOWYCH BETONÓW LEKKICH

OBLICZENIA STATYCZNO - WYTRZYMAŁOŚCIOWE

BETONOWE KONSTRUKCJIE MASYWNE

Wytrzymałość Materiałów

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

Strunobetonowe płyty TT. Poradnik Projektanta

Wytyczne dla projektantów

Widok ogólny podział na elementy skończone

Załącznik nr 3. Obliczenia konstrukcyjne

KOMINY MUROWANE. Przekroje trzonu wymiaruje się na stan graniczny użytkowania. Sprawdzenie należy wykonać:

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. mgr inż. Magdalena Piotrowska Centrum Promocji Jakości Stali

Jak projektować odpowiedzialnie? Kilka słów na temat ciągliwości stali zbrojeniowej. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

ZAJĘCIA 2 DOBÓR SCHEMATU STATYCZNEGO PŁYTY STROPU OBLICZENIA STATYCZNE PŁYTY

- 1 - OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE - ŻELBET

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2015/16

1 9% dla belek Strata w wyniku poślizgu w zakotwieniu Psl 1 3% Strata od odkształceń sprężystych betonu i stali Pc 3 5% Przyjęto łącznie: %

KONSTRUKCJE DREWNIANE I MUROWE

Zaprojektować zbrojenie na zginanie w płycie żelbetowej jednokierunkowo zginanej, stropu płytowo- żebrowego, pokazanego na rysunku.

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego w sytuacji wystąpienia katastrofy postępującej.

Schöck Isokorb typu K-Eck

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

WYTRZYMAŁOŚĆ RÓWNOWAŻNA FIBROBETONU NA ZGINANIE

Badania zespolonych słupów stalowo-betonowych poddanych długotrwałym obciążeniom

Stropy TERIVA - Projektowanie i wykonywanie

Zbrojenie konstrukcyjne strzemionami dwuciętymi 6 co 400 mm na całej długości przęsła

Wytrzymałość Materiałów

e = 1/3xH = 1,96/3 = 0,65 m Dla B20 i stali St0S h = 15 cm h 0 = 12 cm 958 1,00 0,12 F a = 0,0029x100x12 = 3,48 cm 2

Sztywność zarysowanego betonu w ciągłych belkach zespolonych typu stal beton według PN-EN

Liczba godzin Liczba tygodni w tygodniu w semestrze

Nośność belek z uwzględnieniem niestateczności ich środników

- 1 - Belka Żelbetowa 3.0 A B C 0,30 5,00 0,30 5,00 0,25 1,00

PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ

Założenia obliczeniowe i obciążenia

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

SCHÖCK ISOKORB Materiały budowlane do zastosowania w połączeniach betonu z betonem

τ R2 := 0.32MPa τ b1_max := 3.75MPa E b1 := 30.0GPa τ b2_max := 4.43MPa E b2 := 34.6GPa

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. mgr inż. Magdalena Piotrowska Centrum Promocji Jakości Stali

Mosty ćwiczenie projektowe obliczenia wstępne

Schöck Isokorb typu K-HV, K-BH, K-WO, K-WU

1. Dane : DANE OGÓLNE PROJEKTU. Poziom odniesienia: 0,00 m.

Przykład obliczeń głównego układu nośnego hali - Rozwiązania alternatywne. Opracował dr inż. Rafał Tews

1. Płyta: Płyta Pł1.1

2. Badania doświadczalne w zmiennych warunkach otoczenia

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Centrum Promocji Jakości Stali

Optymalna wysokość wolnopodpartej żelbetowej belki prefabrykowanej o przekroju prostokątnym

Schöck Isokorb typu KF

POLSKA NORMA PRZEDMOWA

Badania porównawcze belek żelbetowych na ścinanie. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

Tasowanie norm suplement

Schöck Isokorb typu K-HV, K-BH, K-WO, K-WU

Transkrypt:

EWA JAROMSKA OBLICZENIE SZEROKOŚCI RYS W ZGINANYCH ELEMENTACH ŻELBETOWYCH WEDŁUG EC2:2008 I DIN 1045-1:2008 CALCULATION OF CRACK WIDTH IN REINFORCED CONCRETE BENDING ELEMENTS ACCORDING TO EC2:2008 AND DIN 1045-1:2008 CODES Streszczenie Abstract W artykule omówiono problemy związane z obliczeniem rozstawu i szerokości rys w żelbetowych elementach zginanych. W analizie uwzględniono normy PN-EN 1992-1-1:2008 i DIN 1045-1:2008. Przedstawiony przykład obliczeniowy wykazał znaczną różnicę otrzymanych wartości (ponad 100%) rozstawu rys i ich szerokości. Słowa kluczowe: rysy, szerokość rys, rozstaw rys In the paper the problems dealing with the calculations of crack spacing and crack width in bending reinforced concrete elements are discussed. PN-EN 1992-1-1:2008 and DIN 1045-1:2008 are taken into consideration. Calculation example for bending element has pointed the serious difference in obtained values of crack spacing as well as crack width (above 100%). Keywords: crack, crack spacing, crack width Mgr inż. Ewa Jaromska, doktorantka, Instytut Materiałów i Konstrukcji Budowlanych, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska.

62 1. Wstęp Do kwietnia 2010 roku obowiązywała w Polsce norma PN-B-03264/2002: Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie. W maju 2010 został przyjęty EC2 jako norma krajowa PN-EN 1992-1-1: Eurokod 2 Projektowanie konstrukcji z betonu. Od wielu lat istnieje współpraca Polski z krajami europejskimi, które nie przyjęły Eurokodu. Do krajów tych zaliczane są Niemcy, których naukowcy odegrali znaczącą rolę przy formułowaniu wytycznych do projektowania elementów rozciąganych i zginanych w stanie granicznym użytkowalności. Podane w normach procedury dotyczą betonów zwykłych. W prezentowanym artykule przedstawiono procedury projektowania elementów zginanych z betonu zwykłego według wyżej wymienionych norm i skutki wynikające z odmiennego podejścia do zagadnienia. W ostatnich kilkunastu latach obserwuje się znaczący wzrost prac badawczych dotyczących projektowania i wykonania konstrukcji z betonów wysokiej wytrzymałości do 120 MPa. Właściwości mechaniczne tych betonów są bardzo zróżnicowane w zależności od rodzaju i uziarnienia stosowanego kruszywa, udziału innych materiałów wiążących poza cementem (pył krzemionkowy i popiół lotny) i warunków pielęgnacji. Te wszystkie czynniki wpływają na wzajemne relacje wytrzymałości na ściskanie i rozciąganie w zależności od metody badań, jak również modułu sprężystości. Pojawienie się pierwszej rysy, rozwój rys i ich stabilizacja są uzależnione między innymi od rozwoju naprężeń przyczepności betonu ze zbrojeniem zwykłym i sprężającym, jak również od tego, czy mamy do czynienia z elementem rozciąganym czy zginanym. W związku z powyższym zachodzi pytanie, w jakim stopniu podane wytyczne normowe dla betonów zwykłych są przydatne dla elementów z betonów wysokiej wytrzymałości. Temat ten został podjęty w Zakładzie Konstrukcji Sprężonych Politechniki Krakowskiej. 2. Zbrojenie minimalne Jeżeli w przekroju betonowym wymagane jest sprawdzenie rys, to w obszarach rozciąganych, w których spodziewamy się ich pojawienia, należy umieścić zbrojenie nie mniejsze od minimalnego określonego przez normę EN 1992-1-1:2004+AC:2008 w punkcie 7.3.2. Mając na uwadze przyczepność stali do betonu, możemy z warunków równowagi między siłą rozciągającą w betonie tuż przed zarysowaniem a siłą rozciągającą w zbrojeniu bezpośrednio po zarysowaniu, obliczyć potrzebny przekrój prętów. Normy podają wzór na wyznaczenie wymaganego minimalnego pola przekroju zbrojenia, który można stosować, jeżeli przez dokładniejsze obliczenia nie wykaże się, że właściwsza jest mniejsza ilość stali, przy czym przekroje złożone np. ze środników i półek obliczane być powinny niezależnie od siebie. Minimalne zbrojenie wyznacza się ze wzoru PN-B-03264: 2002 PN-EN 1992-1-1: 2004+AC:2008 DIN 1045-1:2008 A s,min = k c k f ct,eff A ct /σ s,lim A s,min σ s = k c k f ct,eff A ct A s = k c k f ct,eff A ct /σ s

2.1. Wartość σ s lub σ s,lim Minimalnie zbrojenie A s,min ograniczające szerokość rys ma za zadanie przejąć rysujące siły przekrojowe ze zredukowanym naprężeniem w stali, które jest związane z odpowiednio małymi wydłużeniami w stali w obszarze powstania rys. Wartość σ s jest wartością bezwzględną maksymalnego dozwolonego naprężenia w zbrojeniu, które powstaje natychmiast po pojawieniu się rysy. Maksymalną dopuszczalną wartością naprężeń w zbrojeniu jest charakterystyczna granica plastyczności f yk, ale jeżeli wymagany jest warunek nieprzekroczenia granicznych szerokości rys, wtedy istnieje konieczność przyjęcia mniejszej wartości dozwolonego naprężenia, zależnego od największej średnicy lub rozstawu prętów. Podobnie norma PN-B-03264: 2002 stosuje σ s,lim i definiuje jako naprężenie przyjęte w zbrojeniu rozciąganym natychmiast po zarysowaniu, które jest zależne od granicznej szerokości rys i średnicy prętów zbrojenia zestawionych w tablicy 12 tejże normy. Naprężenie to powstaje w prętach natychmiast po pojawieniu się rysy. Całą siłę rozciągającą przejmuje zbrojenie, natomiast naprężenia w betonie maleją do zera. Naprężenia w prętach zbrojeniowych przebiegają skokowo. 2.2. Współczynnik k uwzględniający nieliniowy rozkład naprężeń rozciągających w stali Współczynnik k uwzględnia wpływ nierównomiernych, samorównoważących się naprężeń, które prowadzą do zmniejszenia sił od odkształceń wymuszonych. Rozkład naprężeń termicznych i skurczowych można przedstawić jako sumę naprężeń liniowych i samorównoważnych nieliniowych (rys. 1) [6]. Jako naprężenia samorównoważne nie powodują powstania ani sił podłużnych ani momentów zginających, natomiast wpływają na powstanie naprężeń rozciągających w warstwach przypowierzchniowych elementu betonowego. Stosując współczynnik k, zostaje zredukowana wytrzymałość betonu na rozciąganie i w ten sposób efekt zjawiska rozciągania zewnętrznych warstw zmniejszający odporność elementu na zarysowanie zostaje ujęty we wzorach. a) b) c) d) e) 63 Rys. 1. Naprężenia spowodowane chłodzeniem górnej powierzchni płyty: a) temperatura, b) naprężenia, c) i d) naprężenia wymuszone, e) naprężenia własne [6] Fig. 1. Stress due to cooling of top surface slab: a) temperature, b) stress, c) i d) restraint stresses, e) self stress [6] Norma polska PN-B-03264: 2002 i norma niemiecka DIN 1045-1: 2001-07 oraz jej nowsza wersja DIN 1045-1: 2008 zalecają uwzględnić różnicę przy występowaniu odkształceń wymuszonych przyczynami wewnętrznymi i zewnętrznymi. Do pierwszych zali-

64 czać będziemy odkształcenia wywołane zjawiskami występującymi w całej objętości elementu, np. skurcz i odpływ ciepła hydratacji, a do drugich narzucone przemieszczenia punktów podparcia, np. przemieszczanie podpór. W pierwszym przypadku stosuje się korzystny współczynnik k 1,0, drugi przypadek na to nie pozwala. EC2 odchodzi od zasad odróżnienia wymuszenia wewnętrznego i zewnętrznego, kierując się wyłącznie geometrią przekroju, którą też uwzględnia polska norma PN-B-03264: 2002 i norma niemiecka DIN 1045-1: 2001-07 oraz jej nowsza wersja DIN 1045-1: 2008 w drugim kroku. Rzuca się w oczy różnica między PN-EN 1992-1-1 i DIN EN 1992-1-1 (obie z roku 2004). O ile w wersji polskiej bierze się pod uwagę środniki o wysokości h = 300 mm i 800 mm oraz półki o szerokości 300 mm i 800 mm jako wielkości charakterystyczne, to w wersji niemieckiej przy uwzględnieniu środników i półek chodzi zawsze o wysokość. W normie niemieckiej brany jest pod uwagę mniejszy wymiar z wysokości i szerokości przekroju (h = min {h, b}). Różnice w doborze współczynnika k w przypadku smukłego i krępego przekroju zilustrowano na rys. 2 [7]. smukły środnik krępy środnik b pas b pas h pas h pas 800 h pas DIN k pas = 0,8 EC2 k pas = 0,65 DIN k środ = 0,8 EC2 k środ = 0,65 h środ b środ DIN k pas = 0,8 EC2 k pas = 1,0 DIN k środ = 0,65 EC2 k środ = 0,83 b środ Rys. 2. Przykłady dla różnych wartości k przy przekrojach częściowych [7] Fig. 2. Examples of different k-factors at partial sections [7] Dalej w tabeli 1 zestawiono ujęcie tego problemu według dyskutowanych norm. Współczynniki k wyznaczone na podstawie DIN EN 1992-1-1:2004 są o 25% większe niż wyznaczone na podstawie DIN 1045-1, przy czym nie dokonuje się żadnej różnicy między wymuszeniem wewnętrznym i zewnętrznym. Odnoszą się one (dla smukłych części przekrojów) do większego wymiaru (wysokość środnika lub szerokość pasa), przy czym wychodzi się z założenia, że nieliniowo rozłożone naprężenia własne zaznaczają się bardziej na większych wymiarach elementu niż na mniejszych, które to są odpowiedzialne za ich redukcję. Wartości według DIN odnoszą się zawsze do mniejszego wymiaru (założenie to jest bezpieczniejsze) rozważanej części przekroju. Wymóg ten uwzględnia fakt, że naprężenia własne powstałe na przykład na skutek odpływającego ciepła hydratacji, przy cienkich przekrojach, przy mniejszym gradiencie temperatury pomiędzy powierzchnią betonu i rdzeniem, mogą okazać się mniejsze. Redukuje się za to wartość współczynnika k z uwagi

na wpływy obniżające siłę rysowania, których nie można ilościowo dokładnie ująć. Dlatego też w DIN EN 1992-1-1:/NA: 2010-09 zostały przejęte z DIN 1045-1 ustalenia wypróbowane na drodze doświadczeń, w których wartości współczynnika k według oryginału DIN EN 1992-1-1:2004 zostają pomnożone przez 0,8 w przypadku obciążenia wymuszonego czynnikami wewnętrznymi. Odnoszą się one do mniejszych wymiarów przekroju lub jego części k 300 mm = 1,0 0,8 = 0,8 i k 800 mm = 0,65 0,8 = 0,52 Zestawienie współczynnika k według poszczególnych norm Norma PN-B-03264: 2002 65 Tabela 1 k odkształcenia wymuszone przyczynami wewnętrznymi dla przekrojów prostokątnych ogólnie 0,8 h 300 mm 0,8 h 800 mm 0,5 odkształcenia wymuszone przyczynami zewnętrznymi 1,0 Norma k PN-EN 1992-1-1:2004 i PN-EN 1992-1-1: 2004+AC:2008 środniki o wysokości h 300 mm i półki o szerokości 300 mm środniki o wysokości h 800 mm i półki o szerokości 800 mm 1,0 0,65 Norma DIN EN 1992-1-1: 2004 k środniki o wysokości h 300 mm i półki o wysokości 300 mm środniki o wysokości h 800 mm i półki o wysokości 800 mm 1,0 0,65 Norma DIN 1045-1: 2001-07 i DIN 1045-1: 2008 k odkształcenia wymuszone przyczynami wewnętrznymi h 300 mm h = min (h, b) h 800 mm h = min (h, b) 0,8 0,5 odkształcenia wymuszone przyczynami zewnętrznymi 1,0

66 2.3. Współczynnik k c Współczynnik k c zależy od rozkładu naprężeń w przekroju w chwili bezpośrednio poprzedzającej zarysowanie oraz od zmiany ramienia sił wewnętrznych. W przypadku czystego rozciągania wszystkie rozważane normy zgodnie przyjmują k c = 1,0, wobec czego A ct = A c, co prowadzi do zależności A s,min σ s = k f ct,eff A c w którym A c wyraża pole przekroju betonowego. Rozważając przypadek czystego zginania (rys. 3) [6] przed i po zarysowaniu oraz uwzględniając efekt zmiany ramienia sił wewnętrznych z 2h/3 na 5h/6, otrzymujemy zależność a po przekształceniu A s,min σ s 5h/6 = 0,5 A ct k f ct,eff 2h/3 A s,min = 0,4 A ct k f ct,eff /σ s Wartość k c = 0,4 odnajdujemy w PN-B-03264: 2002 w przypadku zginania. A ct h h h f ct,eff A s,min σ s Rys. 3. Współczynnik k c przy zginaniu [6] Fig. 3. k c bending coeffiction [6] Ściślejsze obliczenia, względnie przyjęcie innego rozkładu naprężeń przed zarysowaniem (np. trapezowy czy prostokątny) lub uwzględnienie wpływu skurczu na moment inicjujący, prowadzą do odmiennych wyników, które spotykamy w literaturze. Przypadek zginania z siłą osiową ujęty jest w normach obok przypadku czystego rozciągania (patrz: zestawienie). Rozważane normy ujmują współczynnik k c w przypadku zginania lub zginania z siłą podłużną w zależności od tego, czy są to środniki czy półki przekrojów skrzynkowych i teowych. W przekrojach prostokątnych i środnikach przekrojów złożonych występuje wzór podobnie zbudowany, jednakże z rzucającą się w oczy różnicą stosowania znaku,,+ lub,,. Jest to związanie z definicją siły ściskającej, która w niemieckiej normie DIN określona jest jako ujemna, natomiast w EC2, a co za tym idzie w polskiej, jako dodatnia. W EN 1992-1-1: 2004 występuje również znak,,+, co należy uznać jako błąd.

Zestawienie współczynnika k c według poszczególnych norm 67 Tabela 2 Norma PN-B-03264: 2002 k c rozciąganie osiowe 1,0 zginanie 0,4 Norma PN-EN 1992-1-1: 2004 k c zginanie lub zginanie z siłą osiową czyste rozciąganie 1,0 przekroje prostokątne i środniki przekrojów σ c 0,4 1 + 1,0 skrzynkowych oraz przekroje h teowe k1 f * ct, eff h półki przekrojów F cr 0,9 0,5 skrzynkowych i teowych Act f ct, eff Norma PN-EN 1992-1-1:2004+AC:2008 i DIN EN 1992-1-1:2004 k c zginanie lub zginanie z siłą podłużną czyste rozciąganie 1,0 przekroje prostokątne σ c i środniki przekrojów 0,4 1 1,0 h skrzynkowych i teowych k1 f * ct, eff h półki przekrojów F cr 0,9 0,5 skrzynkowych i teowych Act f ct, eff Norma DIN 1045-1:2001-07 i DIN 1045-1:2008 czyste rozciąganie 1,0 k c zginanie lub zginanie z siłą podłużną przekroje prostokątne σ c i środniki przekrojów 0,4 1 + 1,0 skrzynkowych i teowych kf 1 ct, eff półki przekrojów F cr 0,9 0,5 skrzynkowych i teowych Act f ct, eff

68 2.4. Wartości f ct,eff i A ct Wartość f ct,eff jest średnią wartością wytrzymałości betonu na rozciąganie, osiągniętą w chwili, w której jak się oczekuje, powstaną rysy. Do obliczeń można założyć, że f ct,eff = f ctm jeżeli oczekuje się zarysowania po 28 dniach, lub wartość mniejszą f ct,eff = f ctm (t), gdy zarysowanie nastąpi wcześniej. W tej definicji wszystkie cytowane normy są zgodne. Norma niemiecka uzupełnia powyższą uwagę o jeszcze dwa zapisy. Po pierwsze jeżeli zarysowanie nastąpi w ciągu pierwszych 3 5 dni w wyniku np. odpływającego ciepła hydratacji, można zredukować f ct,eff do 50% wartości średniej, jeżeli nie są prowadzone dokładniejsze obliczenia. Po drugie, jeżeli zarysowanie nie nastąpi z całą pewnością w ciągu 28 dni, należy w obliczeniach przyjąć przynajmniej f ct,eff = 3 N/mm 2 dla betonu normalnego i f ct,eff = 2,5 N/mm 2 dla betonu lekkiego. Wartość A ct jest polem poprzecznym strefy rozciąganej betonu. Jest to ta część przekroju, która według obliczeń jest rozciągana tuż przed zarysowaniem. 3. Szerokość rozwarcia rys Dalej w tabelach zestawiono procedurę obliczania szerokości rys według PN-EN 1992-1-1: 2004+AC:2008 oraz według DIN 1045-1:2008. 4. Przykład obliczeniowy Jako przykład obliczeniowy posłuży nam płyta w obszarze podporowym wykonana z betonu C35/45. Dane wyjściowe: h c = 0,23 m φ = 2,0 E cm = 33300 MN/m 2 d = 0,162 m α c = 18 E c,eff = 11100 MN/m 2 x I = 0,119 m d sm = 9,3 mm σ s = 234 MN/m 2 b = 1,0 m a s1 = 13,4 cm 2 /m 4.1. Rozstaw rys Koncepcja określania maksymalnego rozstawu między rysami w oryginale DIN EN 1992-1-1: 2004 opiera się na zależności odległości rys od otuliny betonowej c w formie addytywnego składnika k 3 c. Odpowiada to mocno uproszczonemu założeniu, że obustronnie od brzegu rysy w środku znajduje się odcinek pozbawiony przyczepności, równy otulinie betonowej. Drugi składnik k 1 k 2 k 4 φ/ρ p,eff odpowiada podwójnej długości wprowadzenia siły uwzględniając jakość przyczepności zbrojenia zawarty we współczynniku k 1 oraz rozkład wydłużenia ujęty we współczynniku k 2. Współczynnik k 4 zależy od stosunku naprężeń przyczepności τ s do średniej wytrzymałości na rozciąganie betonu f ctm. DIN 1045-1 opierając się na EC2, pozostaje jednak przy swoich wartościach współczynników. Wartość współczynnika k 3 (w EC2 k 3 = 3,4) została przyjęta jako równa 0, natomiast przez przyjęcie iloczynu k 1 k 2 = 1 zostaje on praktycznie wyeliminowany.

Obliczenie szerokości rys według DIN 1045-1:2008 Norma DIN 1045-1:2008 (ε sm ε cm ) fct, eff σs 0,4 1+αe ρ eff ρ E σ s ( eff ) s sprężenie z przyczepnością naprężenie w zbrojeniu rozciąganym w obrębie rysy 1 1 σ s2 + 0,4 fct, eff eff ρ ρtot σ s2 69 Tabela 3 naprężenie w zbrojeniu wzgl. przyrost naprężenia w stali sprężającej σ tot (A s + A p )/A c,eff 0,4 w normach EC2 jest k t α e effρ 2 As +ξ1a p A ceff, E s /E cm h c,ef b d s s s s r,max 3,6eff ρ 3,6 fct, eff σ d A c,eff ξ 1 A p h c,ef d d ogólnie h eff = 2,5d 1 min[2,5(h d), (h x)/3] min[2,5(h d), h/2] s ξ stosunek wytrzymałości przyczepności p ξ z tablicy 6.2 d s (= φ s ) max śred. stali zbrojeniowej d p (= φ p ) zast. średnica cięgna wg 6.8.2 pole przekroju cięgien sprężających leżących w granicach A c,eff Współczynnik k 4 przyjęto jako 1/3,6, co odpowiada charakterystycznym naprężeniom przyczepności τ sk = 1,8 f ctm stali użebrowanej. Górne ograniczenie w równaniu σ s φ/(3,6 f ct,eff ) znaczy, że minimalny możliwy rozstaw rys odpowiada podwójnej długości wprowadzenia siły, przy czym siła rysująca jest wprowadzona całkowicie przez przyczepność jako siła rozciągająca stal A s σ s s r,max = 0 c + 1,0(1/3,6)φ/ρ p,eff ) = φ/(3,6 ρ p,eff ) σ s φ/(3,6 f ct,eff ) Porównanie rozwiązań przedstawia rysunek 4.

70 Norma (ε sm ε cm ) Obliczenie szerokości rys według PN-EN 1992-1-1: 2004+AC:2008 σ k f ( 1+α ρ, ) ct, eff s t e p eff ρ peff, E s PN-EN 1992-1-1: 2004+AC:2008 Tabela 4 σ s beton zbrojony naprężenie w zbrojeniu rozciąganym (II faza) beton sprężony Δσ p k t obciążenia krótkotrwałe 0,6 obciążenia długotrwałe 0,4 α e ρ 2 p,eff As +ξ1ap A A c,eff ξ 1 ceff, d ξ d s p h c,ef E s /E cm h c,ef b min[2,5(h d), (h x)/3] min[2,5(h d), h/2] ξ z tablicy 6.2 φ s max śred. stali zbrojeniowej φ p zast. średnica cięgna wg 6.8.2 A p pole przekroju cięgien sprężających leżących w granicach A c,eff s r,max k 3 c + k 1 k 2 k 4 ϕ/ρ p,eff c otulina zbrojenia pręty żebrowane 0,8 k 1 pręty z powierzchnią gładką (też cięgna) 1,6 k 2 przy osiowym rozciąganiu 1,0 przy zginaniu 0,5 k 3 3,4 k 4 0,425 w przypadku prętów o takiej samej średnicy ϕ Φ w przypadku prętów o różnej średnicy n φ + n φ n φ + n φ 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2

Obliczenie szerokości rys według PN-EN 1992-1-1:2004+AC: 2008 71 Tabela 5 σ s σs Δσ p 0,6 kt 0,4 α e b h c,ef = min[2,5(h d), (h x)/3] h c,ef = min[2,5(h d), h/2] A c,eff = h c,ef b (ε sm ε cm ) ξ ϕ s ϕ p ξ 1 ρ p,eff A p w k c k 1 = 0,8 k1 k 1 = 1,6 k 2 = 1,0 k 2 = (ε 1 + ε 2 )/2ε 1 k 2 = 0,5 k 2 s r, max k 3 = 3,4 k 3 k 4 = 0,425 k 4 ϕ ϕ ϕ eq

72 Obliczenie szerokości rys według DIN 1045-1: 2008-08 Tabela 6 σ s2 A s A p A c,eff ρ tot σ s α e b h c,ef = 2,5d 1 h c,ef = min[2,5(h d), (h x)/3] A c,eff = h c,ef b (ε sm ε cm ) h c,ef = min[2,5(h d), h/2] w k ξ d s d p ξ 1 eff ρ A p d σ s s r, max eff ρ Z dokonanych obliczeń otrzymano: maksymalny rozstaw rys wg PN: s r,max = 281 mm wg DIN: s r,max = 107 mm średnia różnica odkształceń: wg PN: ε sm ε cm = 0,79 wg DIN: ε sm ε cm = 0,79 szerokości rys: wg PN: w k = 0,222 mm wg DIN: w k = 0,084 mm

DIN EN 1992-1-1:2005-10 DIN EN 1992-1-1:/NA:2010-09 lub DIN 1045-1: 73 S r, max S r, max ε ε ε sm ε s ε s A c,eff Δε ε cm ε ε c c l t k 3 c l t l t l t ε c τ sm = 2,25 f ctm τ s = 0 τ sm = 2,25 f ctm τ sk = 1,8 f ctm Rys. 4. Wyznaczenie maksymalnego rozstawu rys koncepcja Fig. 4. Calculation of the maximum crack spacing concept 5. Wnioski Korzystając z zależności zawartych w PN-EN 1992-1-1:2004+AC: 2008 oraz DIN 1045-1:2008 przy obliczaniu rozstawu rys oraz ich szerokości, uzyskano w tym przypadku duże różnice, co sugeruje konieczność dokonania głębszej analizy porównawczej dla innych przypadków obliczeniowych. Zależności zawarte w normach odnoszą się do betonu zwykłego. Brakuje informacji na temat przydatności powyższych wzorów do zastosowania dla betonów o wysokiej wytrzymałości. Problem dotyczący obliczania szerokości rys i zbrojenia minimalnego w betonach o wysokiej wytrzymałości został podjęty i będzie kontynuowany. Dalszym celem będzie analiza zginanych elementów żelbetowych i z betonu sprężonego wykonanych z betonów wysokiej wytrzymałości. Literatura [1] PN-B-03264:2002: Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie. [2] PN-EN 1992-1-1:2004+AC:2008: Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków. [3] DIN 1045-1: 2001 Juli: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Teil 1: Bemessung und Konstruktion. [4] DIN 1045-1: 2008 August: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Teil 1: Bemessung und Konstruktion.

74 [5] DIN EN 1992-1-1: 2004 Dezember: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Deutsche Fassung. [6] Knauff M., Stany graniczne użytkowalności, [w:] Podstawy projektowania konstrukcji żelbetowych i sprężonych według Eurokodu 2, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2006. [7] Fingerloos F., Der Eurocode 2 für Deutschland Erläuterungen und Hintergründe. Teil 3: Begrenzung der Spannungen, Rissbreiten und Verformungen, [w:] Beton und Stahlbau 105 (2010) Heft 8. [8] DIN EN 1992-1-1:/NA:2010-09: Nationaler Anhang zu Eurocode 2. Teil 1-1. [9] PN-EN 1992-1-1:2004: Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.