KONSTRUKCJE BETONOWE - semestr 4

Przykładowe pytania egzaminacyjne

1. Wyjaśnić, co oznacza idealizacja geometrii i obciążeń konstrukcji

Idealizacja geometrii to wydzielenie w konstrukcji poszczególnych elementów.
Możemy je podzielić na:
▪ elementy jednowymiarowe (prętowe)
płatwie, belki (l>3h), dźwigary (dachy)
żebra, podciągi (stropy)
rygle, słupy (l>3h)(ustroje ramowe)
▪ elementy dwuwymiarowe
płyty (l>5h) (obciążone prostopadle do ich płaszczyzny) tarcze (obciążone w ich płaszczyźnie)
▪ elementy trójwymiarowe
powłoki - walcowe, stożkowe, kuliste i wiele innych

Efektywna rozpiętość przy różnych warunkach podparcia

Idealizacja obciążeń - rozróżnia rodzaj postać oraz sytuacje obliczeniowe: 1 ciężar własny, ciężar konstrukcji, ciężar wykończenia, obciążenie użytkowe, od wiatru śniegu, termiczne, wyjątkowe. 2 siła skupiona moment, obciążenie liniowe, obciążenie równomiernie rozłożone. 3 uwzględnia częstość prawdopodobieństwo i możliwość łączenia się obciążeń przez odpowiednie kombinacjie współczynniki konstrukcja wymiarowana jest na największe obciążenie.

2. Sposoby idealizacji odpowiedzi konstrukcji na obciążenie; proszę podać, który sposób jest powszechnie stosowany

Odpowiedź sprężysta

Odpowiedź sprężysta z ograniczoną redystrybucją

Odpowiedź plastyczna, obejmująca również modele ST (Struts and Ties)

Odpowiedź nieliniowa

3. Co to jest redystrybucja sił wewnętrznych w statycznie niewyznaczalnych elementach żelbetowych, dzięki czemu jest możliwa

Możliwa jest wtedy gdy konstrukcja ma możliwość przemieszczenia.

4. Idea sprężenia elementu, jaka jest różnica między strunobetonem a kablobetonem

Sprężanie konstrukcji następuje poprzez wprowadzenie naprężeń ściskających co powoduje zmniejszenie naprężeń rozciągających dolną część konstrukcji od zginania. Naprężenia te uzyskuje się poprzez naciągniecie prętów stalowych. strunobeton - rodzaj żelbetowej konstrukcji sprężonej charakteryzującej się naciągiem cięgna sprężającego przed zabiegiem betonowania oraz przekazaniem siły sprężającej z cięgna na beton przez przyczepność. kablobeton - betonowa konstrukcja sprężona charakteryzująca się wprowadzeniem siły sprężającej po częściowym lub całkowitym stwardnieniu mieszanki betonowej oraz przekazywaniem jej na konstrukcję głównie przez docisk za pomocą specjalnych systemów zakotwień

5. Co oznacza symbol betonu C30/37? Badanie wytrzymałości betonu na ściskanie, co wpływa na wyniki badania

Wytrzymałość gwarantowana próbki (Cwalcowej/kostki) na ściskanie. Wpływ:

-Wiek betonu

-Klasa cementu

-w/c

-sposób przyłożenia siły

-szybkość zadawania obciążenia

6. Wytrzymałość betonu na rozciąganie - metody badań, porównywalność wyników

- rozciąganie osiowe

- rozłupywanie

- rozciąganie przy zginaniu

7. Jak określa się doświadczalnie zależność σ_c - ε_c dla ściskanego betonu, charakterystyczne punkty takiej zależności

f_cm - średnia wytrzymałość betonu na ściskanie

f_ctm - średnia wytrzymałość betonu na rozciąganie

0,4f_cm - służy do określenia przybliżonej wartości E_cm

8. Współczynnik sprężystości betonu - jak się go określa, jakie ma wartości

- sieczny moduł sprężystości betonu

E_cm=27-44 GPa

9. Pełzanie betonu - co na nie wpływa, co jest miarą pełzania

• wiek betonu w chwili obciążenia ↓

• wilgotność względna powietrza ↓

• wytrzymałość betonu ↓

• pole powierzchni przekroju i stopień wystawienia powierzchni na bezpośredni kontakt z powietrzem

• rodzaj cementu i temperatura, w której twardnieje beton

• okres trwania obciążenia

Miarą pełzania są odkształcenia

10. Jakie czynniki wpływają na skurcz betonu

• Skład betonu

• w/c

• klasa betonu

• wilgotność środowiska

• wymiary zew elementu

11. Co oznaczają symbole f_yk , f_y0,2 , f_yd

f_yk - charakterystyczna granica plastyczność zbrojenia

f_y0,2 - charakterystyczna 0,2% umowna granica plastyczność zbrojenia

f_yd -obliczeniowa granica plastyczna zbrojenia

12. Co uznaje się za charakterystyczną i obliczeniową wytrzymałość stali zbrojeniowej na rozciąganie i ściskanie

Granice plastyczności zbrojenia

13. Podstawowa długość zakotwienia prętów zbrojeniowych

σ_sd- naprężenie obliczeniowe w miejscu od którego odmierza się długość zakotwienia

f_bd - naprężenie przyczepności

14. Podstawowe założenia przyjmowane przy wymiarowaniu lub określaniu nośności zbrojonego przekroju, obciążonego momentem zginającym i siłą podłużną (stan odkształcenia, zależności σ - ε dla betonu i zbrojenia, warunki równowagi)

• płaskie przekroje pozostają nadal płaskie,

• odkształcenie zbrojenia z przyczepnością jest takie samo jak otaczającego betonu

• wytrzymałość betonu na rozciąganie pomija się

• naprężenia ściskające w betonie ustala się na podstawie związku σ - ε podanego w PN-EN

• naprężenia w stali zbrojeniowej ustala się na podstawie obliczeniowych wykresów wg PN-EN

• przy ocenie naprężeń w cięgnach sprężających uwzględnia się początkowe odkształcenie w tych cięgnach.

15. Mechanizmy zniszczenia przekroju zginanego (pośredni i bezpośredni)

1 - pośredni uplastycznienie rozciąganego zbrojenia bez wyczerpania nośności na ściskanie betonu

2 - bezpośredni zmiażdżenie betonu w strefie ściskanej bez równoczesnego osiągnięcia granicy plastyczności zbrojenia rozciąganego

16. Jak wyznaczyć graniczny stopień zbrojenia przekroju (tylko w strefie rozciąganej) ρ_lim , który decyduje o sposobie zniszczenia przekroju zginanego

17. Podać trzy sposoby opisywania zależności σ_c - ε_c (trzy modele betonu), przyjmowane przy obliczaniu przekroju zbrojonego, obciążonego siłą podłużną i momentem zginającym

- faza 1 - występująca w tych przekrojach elementu w których moment zginający nie jest zbyt duży, a odkształcenia i naprężenia rozciągające w betonie nie osiągają jeszcze wartości wywołujących rysy prostopadłe do osi podłużnej elementów

- faza 2 - występująca po przekroczeniu wartości momentu odpowiadającego zarysowaniu; w strefie rozciąganej elementu pojawiają się rysy prostopadłe, beton rozciągany w przekroju przez rysę nie pracuje

- faza 3 - oznacza fazę zniszczenia przekroju żelbetowego

18. Kiedy w przekroju zginanym potrzebne jest zbrojenie nie tylko w strefie rozciąganej, lecz także w strefie ściskanej; jak się je oblicza

W momencie kiedy moment zginający zaczyna rozciągać górną cześć betonu, dzieje się tak w przypadku belek wieloprzęsłowych nad podporami pośrednimi.

, gdzie: M -moment rozciągający, d - wysokość użyteczna

19. Jak ustalić, czy w obliczeniach nośności słupa trzeba uwzględnić jego smukłość

λ < λ_lim

λ = l₀ / i

gdzie:

l₀ - długość efektywna

i - promień bezwładności nie zarysowanego przekroju betonowego przekrój prostokątny

A - uwzględnia wpływ pełzania; można przyjąć A = 0,7

B - wpływ intensywności zbrojenia; można przyjąć B = 1,1

C = 1,7 - r_m ; jeżeli wartość r_m nie jest znana, można przyjąć C = 0,7

n - względna siła normalna n = N_Ed / A_c f_cd

20. Obliczeniowe metody uwzględniania wpływu smukłości słupa na jego nośność

Metoda ogólna - nieliniowa analiza II rzędu Wynikiem analizy jest bezpośrednio nośność obliczeniowa

Metoda uproszczona - metoda nominalnej sztywności

- metoda nominalnej krzywizny

21. Założenia kratownicowego modelu ścinania

Założenie, że po powstaniu rys ukośnych w konstrukcji belki powstaje układ sił wewnętrznych, który można zmodelować płaską kratownicą. Jest to kratownica o pasach równoległych jeden z nich jest ściskany drugi rozciągany. Pasy są połączone pionowymi słupkami i czsami dodatkowo krzyżulcami. Krzyżulce są ściskane i nachylone do osi belki pod kątem Θ. W przyjętym modelu są to ściskane fragmenty betonu. Słupki są rozciągane, a ich fizyczną interpretacją są strzemiona.

22. Jak sprawdzić, czy belka wymaga zbrojenia na ścinanie

23. Jak przyjmować wartość cotθ przy obliczaniu elementu na ścinanie, co o tym decyduje

1,0<cotΘ<2 Θ- kąt nachylenia ukośnych krzyżulców betonowych

Ze względu na krzyżulec ściskany - tak, aby nie przekroczyć jego nośności

Ze względu na strzemiona - jak najmniejszy

24. Założenia kratownicowego modelu ścinania; jak ustalić, na jakim odcinku jest potrzebne zbrojenie poprzeczne

Na podstawie wzoru

,gdzie

V_Ed -obliczeniowa siła tnąca w podporze

V_Rd,c - nośność betonu na ścinanie

25. 
    Kratownicowy model ścinania - jak decyzja o przyjęciu wartości cotθ wpływa na ilość
    zbrojenia poprzecznego, potrzebnego ze względu na ścinanie

Im wiekszy cotΘ tym mniej zbrojenia potrzeba

26. Jak przyjmować wartość cotθ przy obliczaniu belki na ścinanie; na co wpływa ta decyzja

Decyzja ta wpływa na rozstaw, ilość zbrojenia na ścinanie oraz odległość na jakiej musimy je stosować, nośność krzyżulca ściskanego 1,0<cotΘ<2

27. Sposób ukształtowania zbrojenia elementu obciążonego tylko momentem skręcającym

Zbrojenie elementów poddanych czystemu skręcaniu powinno składa się z dwuramiennych zamkniętych strzemion i dodatkowych prętów podłużnych rozmieszczonych równolegle na obwodzie rdzenia elementu. Dopuszcza się także stosowanie zwojów prętów w przypadku gdy moment skręcający jest 1 znaku.

28. Kształtowanie zbrojenia potrzebnego w elemencie ze względu na ścinanie i skręcanie, proszę wskazać różnice i podobieństwa

W obydwu zbrojeniach występuje strzemię otaczające. W przypadku skręcania powinien występować zakład zbrojenia lub powinny być odpowiednio zagięte haki.

29. Naprężenia rozwarstwiające w przekroju zespolonym, co je przenosi

Przenoszą je strzemiona

30. Modele ST (Struts and Ties) - założenia obliczeniowe, do jakich celów te modele są przydatne

Założenia: Modele ST składają się z:
- prętów S (Struts), odwzorowujących pola naprężeń ściskających,
- prętów T (Ties), odwzorowujących rozciągane zbrojenie,
- węzłów, łączących S i T.

Stosuje się do obliczania i konstruowania obszarów, w których nie można przyjąć liniowego rozkładu odkształcenia

Można stosować:

- do sprawdzania ULS, w obszarach jednorodnego i niejednorodnego rozkładu naprężeń

- do sprawdzania SLS, np. naprężeń w zbrojeniu i szerokości rys, jeżeli jest zapewniona zgodność

31. Co oznacza pojęcie „system wiążący” i jaka jest jego rola w konstrukcji

system wiążący ma umożliwić wytworzenie się wtórnego ustroju nośnego, co ma zapobiec katastrofie postępującej.

32. Stan graniczny użytkowalności - zasady obliczeń (co sprawdzamy, jakie wartości
    obciążeń i wytrzymałości przyjmujemy w obliczeniach)

Stan graniczny naprężeń,

Stan graniczny zarysowań, (przyjmuje się średnią wytrzymałość betonu na rozciąganie f_ctm.)

Stan graniczny ugięć.

Przyjmujemy charakterystyczne wartości obciążeń i wytrzymałości materiałów

33. Na czym polega sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności

E_d - efekt oddziaływań C_d - graniczna wartość

34. Dlaczego i do jakich wielkości ogranicza się szerokość rys

Ogranicza się je ze względu na osłabienie konstrukcji oraz ze względu na wygląd estetyczny. W zależność od klasy ekspozycji w_max=0,3do0,4 mm

35. Jak określić moment zginający, przy którym w belce pojawią się rysy; jaki jest obraz rys w belce wolnopodpartej obciążonej dwiema siłami skupionymi

gdzie:

I_cs - moment bezwładności przekroju teowego

h_cr - wysokość strefu rozciąganej

36. Dlaczego skurcz może doprowadzić do zarysowania betonu

Ponieważ podczas zjawiska skurczu opór ze strony zbrojenia wywołuje w betonie naprężenia rozciągające, które mogą doprowadzić do zarysowania betonu.

37. Określić siłę, przy której pojawią się rysy w elemencie zbrojonym, rozciąganym osiowo

A_c - pole przekroju poprzecznego.

38. Powody zarysowania elementów ( omówić obciążenia zewnętrzne i odkształcenia wymuszone)

Nie dostateczne zbrojenie na ścinanie

Ograniczenie możliwości odkształcania się (dylatacje)

39. Jak policzyć naprężenia w zbrojonym przekroju zginanym, po zarysowaniu, w miejscu powstania rysy (faza II)

Stan po zarysowaniu

Moment statyczny przekroju sprowadzonego względem osi x

stąd równanie

położenie osi obojętnej jest dodatnim pierwiastkiem tego równania

moment bezwładności przekroju względem osi obojętnej

naprężenia spowodowane działaniem momentu

- ściskające w betonie

=

- ściskające w stali

=

- rozciągające w stali

=

40. Jak zmienia się krzywizna uśrednionego przekroju w funkcji momentu zginającego, podać przybliżony wykres tej zależności

41. Jak zmienia się sztywność elementu zginanego w miarę wzrostu obciążenia, jak uwzględnia się to w obliczeniach ugięć

42. Co to jest karbonatyzacja betonu, jakie są jej skutki

Karbonatyzacja betonu jest to proces chemiczny w wyniku którego następuje zmniejszenie się pH betonu spadek ochrony zbrojenia przed korozją.

43. Sposoby ochrony zbrojenia przed korozją

▪ dostateczna otulina zbrojenia, szczelny beton, staranne wykonanie
▪ inhibitory korozji (preparaty dodawane do mieszanki betonowej)
▪ powłoki ochronne nakładane na pręty zbrojeniowe (galwanizacja, cynkowanie,
powlekanie epoksydem)
▪ powierzchniowe uszczelnianie betonu
▪ katodowa ochrona zbrojenia

---