22.Zasady kształtowania zbrojenia w płytach, belkach i ramach.
· Średnica prętów stosowanych do zbrojenia płyt powinna być nie mniejsza niż 4,5 mm. W przypadku siatek zgrzewanych dopuszcza się stosowanie drutów o średnicy 3 mm.
· Do podpory należy doprowadzić bez odgięć nie mniej niż 1/3 dolnych prętów potrzebnych w przęśle i nie mniej niż 3 pręty na 1 m szerokości przekroju.
· Jeżeli na podporze nie występują warunki zapewniające swobodę obrotu, należy stosować odpowiednie zbrojenie górne.
· Pręty rozdzielcze powinny mieć rozstaw nie większy niż 300 mm oraz łączną nośność nie mniejszą niż :
- 1/10 nośności zbrojenia głównego przy obciążeniu równomiernie rozłożonym
- ¼ nośności zbrojenia głównego przy obciążeniu równomiernie rozłożonym i obciążeniu siłami skupionymi w przypadku, gdy momenty zginające wywołane obciążeniami skupionymi są nie większe niż 50% momentów całkowitych. W przeciwnym przypadku zbrojenie prostopadłe dozbrojenia głównego należy odpowiednio obliczyć.
· W przypadku otworów występujących w polu płyty, obrzeża otworów powinny być dodatkowo zbrojone. Jeżeli wymiary otworu nie przekraczają 1/4 obliczeniowej rozpiętości płyty, zaś obliczeniowe obciążenie płyty ponad ciężar własny nie większe niż 10 kN/m2, przekrój zbrojenia obrzeżnego powinien być nie mniejszy niż przekrój zbrojenia przypadającego na szerokość otworu. W przeciwnym przypadku wzmocnienie płyty przy otworze należy zaprojektować w postaci wymianów. Przy przyjęciu wymianów jako belek ukrytych w grubości płyty, ich szerokość nie może przekraczać 4 grubości płyty.
· W płycie ze zbrojeniem głównym ułożonym równolegle do podpory, którą stanowi belka lub ściana, należy zastosować dodatkowe zbrojenie górne, prostopadłe do tej podpory, o nośności nie mniejszej niż 1/3 nośności zbrojenia głównego w tej płycie, o przekroju zdolnym przenieść siłę rozciągającą nie mniejszą niż 40 kN/m długości podciągu. Zbrojenie to powinno być wpuszczone w płytę na długość nie mniejszą niż 1/4 obliczeniowej rozpiętości płyty po każdej stronie podpory, licząc od jej krawędzi. Jednocześnie zbrojenie główne płyty w paśmie o szerokości równej 1/4 obliczeniowej rozpiętości płyty, przylegającym do tej podpory, można zredukować do połowy.
Rys. Połączenie płyty z podciągiem
Zbrojenie płyt dwukierunkowo zbrojonych należy konstruować zgodnie z założeniami metody obliczania momentów zginających.
W jednoprzęsłowych płytach podpartych na 4 krawędziach, obliczanych wg analizy liniowo sprężystej zbrojenie powinno przebiegać następująco:
· Zbrojenie każdego z dwóch kierunków wyznaczone dla środkowej części płyty powinno być układane w paśmie środkowym o szerokości równej 3/5 szerokości płyty.
· W pasmach skrajnych, obejmujących po 1/5 szerokości płyty, przekrój zbrojenia może być zmniejszony do połowy.
· W narożach wolno podpartych należy umieszczać dwukierunkowe zbrojenie górne, równoległe do krawędzi, na szerokości równej 0,3 mniejszej rozpiętości. Przekrój tego zbrojenia na jednostkę szerokości przekroju płyty powinien wynosić w każdym kierunku co najmniej połowę przekroju większego zbrojenia znajdującego się w środku płyty.
· W narożach, w których zbiega się krawędź swobodnie podparta z krawędzią zamocowaną, postanowienie to rozciąga się jedynie na zbrojenie naroża równoległe do krawędzi zamocowane, natomiast przekrój zbrojenia prostopadłego do krawędzi zamocowanej wynika z obliczeń.
· W narożach wolno podpartych należy również umieszczać dodatkowe zbrojenie dolne, układane prostopadle do dwusiecznej i rozmieszczone na szerokości równej 0,2 mniejszej rozpiętości płyty. Przekrój tego zbrojenia na 1 m szerokości przekroju powinien być co najmniej równy przekrojowi większego zbrojenia w środku płyty.
Rys. Zbrojenie płyt krzyżowo zbrojonych :
1 – zbrojenie dolne,
2 – zbrojenie górne
Średnica podłużnych prętów rozciąganych nie powinna być mniejsza niż :
· 8 mm – w belkach wykonanych na miejscu budowy
· 5,5 mm – w belkach prefabrykowanych
Średnica podłużnych prętów ściskanych nie powinna być mniejsza niż :
· 12 mm – w belkach wykonanych na miejscu budowy
· 10 mm – w belkach prefabrykowanych
W belkach żelbetowych co najmniej 1/3 prętów zbrojenia dolnego potrzebnych w przęśle i nie mniej niż dwa pręty powinny być doprowadzone bez odgięć do podpory.
Średnica strzemion powinna być nie mniejsza niż :
· 4,5 mm – w belkach wykonanych na miejscu budowy
· 3,0 mm – w belkach prefabrykowanych
Ponadto średnica strzemion powinna być nie mniejsza niż 0,2 średnicy zbrojenia podłużnego.
Średnica strzemion wykonanych z prętów gładkich nie powinna być większa niż 12 mm.
Pręty powinny być odpowiednio zakotwione. Połączenie na zakład przy powierzchni bocznej środnika dopuszcza się tylko dla prętów żebrowanych.
Stopień zbrojenia na ścinanie nie może być mniejszy od wartości podanych w tabeli (w zależności od klasy stali i klasy wytrzymałości betonu).
Maksymalny odstęp ramion strzemion smax w kierunku podłużnym określają warunki :
· dla smax = 0,8d £ 300 mm
· dla smax = 0,6d £ 300 mm (*)
· dla smax = 0,3d £ 200 mm (**)
Maksymalny odstęp strzemion smax w kierunku poprzecznym nie powinien przekraczać :
· przy mniejszej z dwóch wartości : smax = d lub800 mm
· przy obowiązują warunki (*) i (**)
Pręty odgięte uwzględnione w obliczeniach, powinny być rozmieszczane w strefie przypodporowej tak, aby odległości sa i sb były nie większe od wartości podanych na rysunku :
Rys. Rozstaw prętów odgiętych w strefie przypodporowej
Jeżeli w belce zastosowano pręty ściskane, potrzebne ze względów obliczeniowych, rozstaw strzemion zamkniętych nie powinien być większy niż 15 średnic tego zbrojenia.
W belkach prostokątnych nie połączonych z płytami, należy stosować strzemiona zamknięte. W belkach o szerokości większej niż 350 mm zbrojonych w strefie rozciąganej więcej niż 3 prętami, należy stosować strzemiona czteroramienne.
Zbrojenie elementów skręcanych lub jednocześnie skręcanych i zginanych powinno składać się z dwuramiennych strzemion i dodatkowych – w stosunku do zbrojenia ze względu na moment zginający – prętów podłużnych rozmieszczonych równomiernie na obwodzie rdzenia belki. Zbrojenie elementów skręcanych, jeżeli znak momentu skręcającego nie ulega zmianie, można projektować w postaci uzwojenia o kierunku zgodnym z kierunkiem skręcania. Rozstaw prętów uzwojenia powinien być nie większy niż mniejszy bok przekroju prostokątnego.
W elementach skręcanych należy stosować strzemiona zamknięte, łączone na zakład o długości równej co najmniej 30 średnic strzemienia, lub łączone za pomocą spajania.
Odstęp strzemion powinien spełniać warunki jak dla elementów zginanych.
Węzły, załamania oraz naroża ram należy tak konstruować, aby pręty zbrojeniowe rozciąganej strefy nie miały tendencji do wyrwania się przy ich prostowaniu się na wskutek przenoszenia naprężeń rozciągających.
Zbrojenie elementów o kształcie załamanym :
· Belki o kształcie załamanym, w których pręty rozciągane znajdują się od strony wklęsłej, należy zbroić przez skrzyżowanie tych prętów w punkcie załamania belki. Należy przyjmować dla prętów odpowiednią długość zakotwienia od miejsca skrzyżowania.
Rys. Zbrojenie elementów załamanych
przy a ³ 15°
· W przypadku, gdy kąt załamania elementu jest mniejszy niż 15°, zbrojenie rozciągane można załamać, pod warunkiem zabezpieczenia prętów przed wyrwaniem za pomocą dodatkowych strzemion. Strzemiona te powinny odpowiadać następującym warunkom :
- sumaryczne pole przekroju strzemion powinno wynosić :
, gdzie :
AS – pole przekroju prętów załamanych
a - kąt załamania elementu,
- każdy załamany pręt rozciągany musi być uchwycony co najmniej przez jedno ramię strzemion
- przy średnicy prętów załamanych większej niż 20 mm pręty i strzemiona powinny być ze sobą zespawane
- strzemiona, których przekrój obliczony jest wg powyższego wzoru, powinny być rozstawione na długości nie większej niż 8 średnic prętów załamanych, licząc w każdą stronę od miejsca załamania
przy a < 15°
W elementach zakrzywionych każdy zakrzywiony pręt rozciągany o średnicy większej niż 12 mm, znajdujący się po wklęsłej stronie elementu, powinien być uchwycony co najmniej przez jedno ramię strzemienia. Odstęp strzemion nie powinien w tym przypadku przekraczać 1/4 promienia krzywizny.
Prawidłowe rozwiązanie węzła sztywnego monolitycznego :
Zbrojenie rygla przedłużeniem zbrojenia słupa
Rys. Błędne (a) i prawidłowe (b) skonstruowanie sztywnego monolitycznego węzła
Przy konstruowaniu zbrojenia w skosie słupa należy rozróżnić dwie odmiany skosów :
· krótki skos – pręty dolne wpuszcza się w słup, skos zbroi się konstrukcyjnie
· długie skosy – mające na celu zwiększenie wysokości rygla w przekroju przypodporowym, w którym występują znaczne momenty ujemne, lub też zmniejszenie naprężeń ścinających w tym przekroju. Przy długich skosach zbrojenie rygla może być łączone (na zakład) na początku skosu, ale wzdłuż jego pochylenia należy wówczas umieścić zbrojenie z co najmniej dwóch prętów o łącznym przekroju równym co najmniej 1/3 przekroju zbrojenia przęsłowego. Długość zakładu la ³ 30d.
Rys. Konstrukcja węzła monolitycznego sztywnego
a) przy skosie konstrukcyjnym
b) przy skosie mającym znaczenie konstrukcyjno-wytrzymałościowe
Dolne pręty zbrojenia rygla wpuszcza się w słup na długość równą co najmniej 15d.
Górne pręty zbrojenia przypodporowego wpuszcza się w skrajny słup tak, aby zapewnić im należytą przyczepność. W tym celu należy e przedłużyć co najmniej o 30d poniżej dolnej linii rygla.
Szczególną uwagę należy zwrócić na konstruowanie naroży ustrojów ramowych. Z doświadczeń wynika, że największe rozciąganie nie występuje w punkcie narożnym, lecz przesuwa się do osi geometrycznej ramy. Z tego względu właściwiej jest stosować wkładki zewnętrzne zaokrąglone o promieniu r > 20 średnic głównego zbrojenia. Podział naprężeń w węźle zależy również od wielkości kąta wewnętrznego jaki tworzy połączenie dwóch prętów narożnych. Przy kącie prostym występują największe ściskające naprężenia normalne prostopadle skierowane do siecznej kąta, zatem im łagodniej jest skonstruowane przejście słupa w rozporę, tym mniejsze są naprężenia miejscowe w węźle. W związku z tym w ustrojach ramowych stosuje się w węzłach skosy lub przejścia zaokrąglone.
Rys. Konstruowanie połączenia rygla ze słupem w ramie monolitycznej a) wpływ kształtu naroża ramy na przebieg naprężeń wewnętrznych b) konstrukcje połączeń
Zestaw II, Pytanie nr 37
Sprężyste i przegubowe połączenie słupa z fundamentem.
Połączenia słupów ze stopami za pośrednictwem przegubów są stosowane dość rzadko. Przeguby należą do pracochłonnych elementów konstrukcji żelbetowych i należy je stosować tylko tam gdzie jest to niezbędne, np. w trudnych warunkach gruntowych lub na terenach szkód górniczych (tylko jednoprzęsłowa rama przegubowo połączona ze stopami jest mało wrażliwa na nierównomierne osiadanie gruntu).
Przeguby w konstrukcjach żelbetowych realizowane są poprzez zmniejszenie szerokości podparcia do 1/4 - 1/ 3 szerokości przekroju słupa (i odpowiednie uzbrojenie). Są to jednak tylko półprzeguby, gdyż obrót w nich może nastąpić tylko po pokonaniu stosunkowo dużego oporu. Zbliżone do idealnych są tylko przeguby stalowe, stosowane w przypadkach bardzo dużych sił podłużnych.
Na poniższych rysunkach pokazano kilka typów przegubów stosowanych w słupach monolitycznych.
Rys. Przeguby : a) i b) półprzeguby z pionowych prętów, c) półprzeguby z prętów ukośnych, d) półprzegub z blachy ołowianej (konieczne siatki poziome), e) przegub stalowy (we wszystkich przypadkach konieczne są zagęszczone strzemiona czteroramienne w słupie koło przegubu i pod słupem, tzn. w górnej części fundamentu) 1 – przekładka korkowa lub z impregnowanej płyty pilśniowej, lub też z kilku warstw papy, 2 – blacha z ołowiu
Przegub (a) jest odpowiedni tylko przy niezbyt dużym obciążeniu siłą podłużną N, która zostaje tu przekazana tylko przez bezpośredni docisk (dozbrojony kilkoma siatkami), stykających się ze sobą powierzchni słupa i stopy fundamentowej.
Przeguby (b) i (c) stosowane są przy siłach podłużnych N, które mogą być przejęte nie przez docisk, lecz całkowicie za pośrednictwem pionowych prętów o łącznym przekroju poprzecznym Fa = N/Ra, wpuszczonych w słup oraz w fundament na długości co najmniej 40d, licząc od teoretycznego miejsca przegubu. W celu umożliwienia chociaż nieznacznego obrotu w przegubie umieszcza się przekładkę z kilku warstw papy lub impregnowanej miękkiej płyty pilśniowej.
Przegub (d) może przenosić znaczne obciążenia pionowe, gdyż przekładki z blachy ołowianej(grubości 10 – 20 mm) dzięki swej plastyczności łagodzą niekorzystny wpływ miejscowych nierówności wzajemnie dociskających się powierzchni oraz dobrze pracują na docisk i miejscowe przeciążenia powstające przy obrotach przekroju.
Ponieważ w obu dociskających się (poprzez przekładki) elementach tworzą się myślowo wydzielone kliny działające rozrywająco, zatem w przegubach (c) i (d) konieczne są elementy zbrojeniowe w postaci punktowo zgrzewanych siatek z prętów o średnicy 8 – 10 mm. Należy sprawdzić nośność przekroju żelbetowego poddanego działaniu obciążeń miejscowych (na docisk), zbrojenie strefy docisku powinno spełniać odpowiedni warunek wg normy.
Poziomą siłę w przegubie należy całkowicie przejąć za pomocą dwóch kompletów strzemion (przeważnie czteroramiennych), pracujących na rozciąganie.
Należy je zaopatrzyć w silne haki i zagęścić nad i pod podporą. Pionowe pręty przegubów sprawdza się na miejscowy poziomy docisk do betonu, przyjmując długość docisku 4d, d – średnica pionowych prętów.
Rys. Schemat pracy i szczegóły zbrojenia żelbetowych słupów w pobliżu przegubów : a) tworzenie się klinów rozrywających słup i stopę fundamentową, b) umiejscowienie siatek zgrzewanych prętów o małej średnicy, c) zagęszczenie strzemion (co najmniej czteroramiennych), d) docisk boczny pionowego pręta do betonu w przegubie
W celu monolitycznego połączenia stopy z konstrukcją słupa, wypuszcza się z fundamentu pręty pionowe o polu przekroju równym polu przekroju zbrojenia słupa w miejscu łączenia. Narożne pręty tego zbrojenia powinny sięgać do siatki zbrojenia stopy i być zakończone hakiem prostym umożliwiającym łatwe oparcie na tym zbrojeniu. Pozostałe pręty powinny być zakotwione w fundamencie na głębokość określoną odpowiednio dla prętów ściskanych lub rozciąganych. Jeżeli wysokość stopy jest większa od wymaganej długości zakotwienia prętów, wtedy należy zmniejszyć średnicę prętów w słupie przy powiększeniu ich liczby. Pręty zakotwione w fundamencie należy objąć strzemionami skonstruowanymi analogicznie jak strzemiona słupa. Pierwsze 3 – 4 strzemiona należy rozłożyć we wzajemnej odległości :
· 7,5d zbrojenia podłużnego, gdy stopień zbrojenia słupa m < 3%
· 5d zbrojenia podłużnego, gdy stopień zbrojenia słupa m > 3%
Pozostałe strzemiona rozmieszcza się konstrukcyjnie.
W przypadku znacznej różnicy klasy betonu konstrukcji i fundamentu oraz przy dużych obciążeniach należy umieścić pod górną krawędzią fundamentu siatkę zbrojeniową (lub dwie siatki) o oczkach 0,05 x 0,05 lub 0,10 x 0,10, z prętów o średnicy 6 – 10 mm.
Pręty wystające z fundamentu nie powinny być dłuższe niż 3 m. Najczęściej łączy się na zakład pręty z fundamentu i słupa z zachowaniem odpowiedniej długości zakotwienia.
Gdy liczba prętów wynosi nie więcej niż 4 z każdej strony wówczas pręty wypuszczone ze stopy zakańcza się na jednym poziomie, przy większej liczbie prętów na dwóch lub więcej poziomach. W miejscach połączeń prętów zagęścić należy dwukrotnie rozstaw strzemion.
Rys. Zasady konstruowania zbrojenia pionowego w fundamencie : 1 – pręty narożne, 2 - siatka
Zestaw II, Pytanie nr 38
Dylatacje w konstrukcjach żelbetowych.
Dylatacja – celowe przerwanie ciągłości budowli, bądź elementu konstrukcji dla umożliwienia przesunięć, lub obrotów bez uszkodzenia samej konstrukcji.
W przypadku długich budynków skurcz betonu i wpływ temperatury wywołują znaczne naprężenia rozciągające działające wzdłuż budowli. Przy bardzo długich budynkach wpływ skurczu betonu i temperatury są tak ...
sothis6