background image

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu                                                               WROCŁAW  20.06.2013r 

KONSTRUKCJE 

BETONOWE 

Żelbetowy monolityczny strop płytowo-

żebrowy w budynku                                    

gospodarczo-magazynowym 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

[ Projekt zawiera obliczenia żelbetowego stropu płytowo-żebrowego w budynku gospodarczo-
magazynowym. Obliczenia zostały wykonane na podstawie PN-EN 1992-1-1:2004+AC+2008] 

background image

 

Zawartość 

1. Dane projektowe ............................................................................................................................. 3 

2. Projekt wstępny ............................................................................................................................... 3 

2.1 Ustalenie grubości płyty ................................................................................................................ 3 

2.1.1 Grubość płyty ze względu na nośność i warunki ekspozycji ....................................................... 3 

2.1.2 Grubość płyty ze względu na odporność ogniową ..................................................................... 4 

2.2 Ustalenie gabarytów żebra stropu . .............................................................................................. 5 

2.2.1 Gabaryty żebra stropu ze względu na nośność i warunki ekspozycji ......................................... 5 

2.2.2  Gabaryty żebra ze względu na odporność ogniową .................................................................. 6 

2.3 Ustalenie gabarytów podciągu ...................................................................................................... 6 

2.3.1 Gabaryty podciągu stropu ze względu na nośność i warunki ekspozycji ................................... 6 

2.3.2 Gabaryty podciągu ze względu na odporność ogniową ............................................................. 7 

3. Stan granicznej nośności SGN .......................................................................................................... 7 

3.1 Obliczenia statyczne płyty ............................................................................................................. 7 

3.2 Obliczenia statyczne żebra ............................................................................................................ 9 

3.2.1 Wyznaczenie efektywnej szerokości półki ................................................................................. 9 

3.2.2 Wyznaczenie obwiedni momentów ......................................................................................... 10 

3.2.3 Wymiarowanie żebra na ścinanie ............................................................................................ 12 

3.3 Obliczenia statyczne podciągu .................................................................................................... 15 

4. Konstruowanie zbrojenia............................................................................................................... 18 

4.1 Zbrojenie żebra ............................................................................................................................ 18 

4.1.1  Ścinanie pomiędzy płytą i żebrem ........................................................................................... 20 

4.2  Zbrojenie podciągu ..................................................................................................................... 21 

4.2.1  Ścinanie pomiędzy płytą i podciągiem .................................................................................... 21 

5  Stany graniczne użytkowalności .................................................................................................... 22 

5.1  Sprawdzenie zarysowania bez obliczania szerokości rys ............................................................ 22 

5.1.1 Sprawdzenie zarysowania w przęśle żebra .............................................................................. 23 

5.1.2 Sprawdzenie szerokości rys żebra na podporze wewnętrznej B .............................................. 24 

5.1.3 Sprawdzenie szerokości rys w podciągu................................................................................... 25 

5.2 Obliczanie szerokości rys ............................................................................................................. 25 

5.2.1 Obliczenie szerokości rysy w podciągu ..................................................................................... 26 

6  Sprawdzenie ugięć ......................................................................................................................... 27 

6.1 Sprawdzenie ugięcia przez określenie granicznego stosunku rozpiętości do wysokości ............ 27 

 

background image

 

1. Dane projektowe 

1. Długość budynku:    

L = 18,5 m 

2. Szerokość budynku:    

B = 10,4 m 

3. Długość podciągu: 

  

P = 5,8 m 

4. Obciążenie użytkowe:  

5,5 kN/m

2

 

5. Klasa odporności ogniowej:   REI60 

6. Klasa betonu: 

 

C 40/50 

 

2. Projekt wstępny 

2.1 Ustalenie grubości płyty 

2.1.1 Grubość płyty ze względu na nośność i warunki ekspozycji 

 

 

 

   

 

  

    

 

  

                          

 

 

                   

Przyjęto         

 

         

Całkowite obciążenie: 

   

   

 

   

   

   

 

   

 

   

 

gdzie: 

 

   

                                   

 

   

                                  

 

   

                     

 

                                                

 

 

 

 

Szacunkowy moment do ustalenia wysokości użytecznej płyty: 

 

  

             

 

 

background image

 

 

  

                  

 

            

 

  

 

  

   

                                                 

 

  

 

   

    

                                           

Obliczenie wysokości użytecznej płyty: 

         

 

  

     

  

        

     

         

         

Wartość nominalna otulenia wynosi: 

 

   

   

   

    

   

 

 

   

       

     

   

       

    

     

    

      

    

       

        

 

   

   

   

    

   

                 

Ostatecznie: 

                        

Przewidywania wstępne okazały się nie trafne, przyjęto ostateczną grubość płyty 120 mm. 

 

2.1.2 Grubość płyty ze względu na odporność ogniową  

 

Klasa  

odporności 

ogniowej 

Minimalne wymiary [mm] 

Grubość płyty  

h

s

 

Odległość środka ciężkości zbrojenia a 

Zbrojenie  

1-kierunkowe 

Zbrojenie 2-kirunkowe 

 

 

  

 

      

       

 

  

 

    

R 30 

60 

10 

10 

10 

R 60 

80 

20 

10 

15 

R 90 

100 

30 

15 

20 

R 120 

120 

40 

20 

25 

R 180 

150 

55 

30 

40 

R 240 

175 

65 

40 

50 

 

W rozważanym przykładzie wymagane jest REI 60, co oznacza minimalną grubość płyty  

 

        i 

         . Oba warunki są spełnione, gdyż                

   

         

background image

 

2.2 Ustalenie gabarytów żebra stropu . 

2.2.1 Gabaryty żebra stropu ze względu na nośność i warunki ekspozycji 

 

 

 

 

                     

 

       

 

   

                          

 

 

   

 

 

  

 

 

  

                      

 

Wstępnie przyjęto wymiary żebra h=350 mm i b = h/2 = 175 ≈ 180 mm 

 

Obciążenie obliczeniowe żebra od płyty wynosi: 

 

 

                

        

      

  

 

   

        

 

 

 

                                              

 

Moment nad podporą wewnętrzną wynosi: 

 

  

            

 

   

 

     

   

 

 

 

  

                             

 

             

Wysokość użyteczna żebra: 

           

 

  

     

  

         

      

            

         

Z tablicy 4.4N odczytano wielkość minimalnego otulenia: 

 

   

   

   

    

   

                 

Przewidując średnicę prętów 20 mm, ustalono wysokość żebra -                    

  
  

        . 

Ostatecznie przyjęto  

 

         - założenia okazały się niesłuszne 

   

 
 

            

background image

 

 

2.2.2  Gabaryty żebra ze względu na odporność ogniową 

 

Klasa 

odporności 

ogniowej 

Minimalne wymiary [mm] 

Możliwe kombinacje: szerokość  

   

 i odległość środka ciężkości 

zbrojenie   

Grubość 

środnika 

R 30 

 

   

     

       

160 

12 

80 

R 60 

 

   

      

       

200 

12 

100 

R 90 

 

   

      

       

250 

25 

110 

R 120 

 

   

      

       

300 

35 

450 

35 

500 

30 

130 

R 180 

 

   

      

       

400 

50 

550 

50 

600 

40 

150 

R 240 

 

   

      

       

500 

60 

650 

60 

700 

50 

170 

 

Dla REI 60 mamy szerokość belki                  

   

                               

  

   

         Wymagania ze względu na odporność ogniową zostały spełnione. 

 

2.3 Ustalenie gabarytów podciągu 

2.3.1 Gabaryty podciągu stropu ze względu na nośność i warunki ekspozycji 

 

Reakcje od żeber oddziaływujące na podciąg oszacowano jako: 

 

 

           

 

   

 

     

   

 

 

 

                                          

Przyjmujemy poprzeczne wymiary podciągu: 

 

 

 

   

 

 

  

 

 
 

   

 

              

Wymiary poprzeczne podciągu przyjęto wstępnie 0,38x0,70m, co oznacza obciążenie ciągłe od 
ciężaru własnego: 

 

 

                                         

  

 

 

 

background image

 

Maksymalny moment zginający będzie wynosić: 

 

  

                                   

 

             

 

Wysokość użyteczna podciągu: 

           

      

            

         

         

   

 

 

 

   

 

            

  

 

             

Ostatecznie przyjęto wysokość podciągu  

 

         

 

2.3.2 Gabaryty podciągu ze względu na odporność ogniową 

Klasa 

odporności 

ogniowej 

Minimalne wymiary [mm] 

Możliwe kombinacje: szerokość  

   

 i odległość środka ciężkości 

zbrojenie   

Grubość 

środnika 

R 30 

 

   

     

       

120 

20 

160 

15 

200 

15 

80 

R 60 

 

   

      

       

160 

35 

200 

30 

300 

25 

100 

R 90 

 

   

      

       

200 

45 

300 

40 

400 

35 

110 

R 120 

 

   

      

       

240 

60 

300 

55 

500 

50 

130 

R 180 

 

   

      

       

300 

70 

400 

65 

600 

60 

150 

R 240 

 

   

      

       

350 

80 

500 

75 

700 

70 

170 

3. Stan granicznej nośności SGN 

3.1 Obliczenia statyczne płyty 

Zestawienie obciążeń: 

Lp. 

Rodzaje obciążeń 

Charakterystyczne 

 

 

 

Obliczeniowe 

 

Stałe (g) 

kN/m

kN/m

1. 

Warstwy podłogowe 

1,1 

1,35 

1,49 

2. 

Ciężar płyty             

1,35 

4,05 

 

Razem stałe (g) 

4,23 

 

5,54 

 

Zmienne (q) 

 

 

 

3. 

Użytkowe 

5,50 

1,5 

8,25 

 

Razem (g+q) 

9,6 

 

13,79 

 

background image

 

Momenty w przęsłach skrajnych i przedskrajnych: 

 

 

   

       

  

   

   

 

 

 

 

   

       

  

      

 

             

Momenty w przęsłach pośrednich i na podporach pośrednich: 

 

 

   

       

  

   

   

 

 

 

 

   

       

  

      

 

            

Wartość momentów minimalnych w przęsłach pośrednich M

i M

4

 obliczamy dla obciążenia: 

   

 
 

        

    

 

      

  

 

 

 

 

   

            

 

 

          

 

 

            

 

 

   

           

 

 

          

 

 

           

Zasięg w przęśle skrajnym momentu podporowego na podporze przedskrajnym wyznaczyć można ze 
wzoru: 

 

  

 

           

   

        

 

  

 

            

       

         

 

Dla betonów zwykłych   

  

          i stali zbrojeniowej "500" względna graniczna wysokość 

strefy ściskanej wynosi: 

 

   

   

        

                     

          

Algorytm obliczania zbrojenia jest następujący: 

 

  

 

 

  

     

 

   

  

 

   

                      

  

    

                            

   

         

                

 

background image

 

Przekrój potrzebne zbrojenia należy obliczyć ze wzoru: 

 

  

 

 

  

         

  

 

Wyniki obliczeń potrzebnego zbrojenia: 

Wartość 

momentów 

 

  

 

  

  

 

  

 

 

     

[-] 

[-] 

[-] 

  

 

 

 

 

        

0,0801 

0,1045 

0,9582 

4,18 

Przęsło skrajne i podpora przed skrajna 

 

 

       

0,0551 

0,0709 

0,9716 

2,83 

Przęsła i podpory wewnętrzne 

 

 

       

0,0070 

0,0088 

0,9965 

0,35 

Zbrojenie górne na moment minimalny 

Warunki zbrojenia minimalnego: 

 

     

        

 

   

 

  

   

 

                                  

 

    

 

     

        

   

   

                     

 

                                             

 

 

Ostatecznie ze względu na stan graniczny nośności (SGN) w poszczególnych przekrojach płyty należy 
zadysponować następujące pola przekroju zbrojenia: 

 

3.2 Obliczenia statyczne żebra 

Lp. 

Rodzaje obciążeń 

Charakterystyczne 

 

 

 

Obliczeniowe 

 

Stałe (g) 

kN/m

kN/m

1. 

Warstwy podłogowe             

3,85 

1,35  5,20 

2. 

Ciężar własny płyty             

12,25 

1,35  16,54 

3. 

Ciężar własny żebra                          2,38 

1,35  3,21 

 

Razem stałe (g) 

18,48 

 

24,95 

 

Zmienne (q) 

 

 

 

4. 

Użytkowe            

19,25 

1,50  28,88 

 

Razem (g+q) 

37,73 

 

53,83 

 

3.2.1 Wyznaczenie efektywnej szerokości półki 

 

Dla przęsła: 

 

 

          

 

                       

Dla odcinka podporowego: 

 

 

           

 

   

 

                             

background image

 

10 

Rozstaw żeber wynosi            Rozpiętość płyty w świetle krawędzi belek wynosi 3,25 m. Wymiary 
 

 

    

 

 są sobie równe i wynoszą 1,75 m. Szerokości współpracujących części stropu po obu stronach 

belki we fragmencie przęsłowym wynoszą: 

 

     

   

     

                                             

 

          

 

   

 

        

Efektywna szerokość półki w przęśle wynosi: 

 

   

                                        

Efektywna szerokość półki nad podporą wynosi: 

 

     

   

     

                                             

 

          

Dla dalszych obliczeń przyjęto 0,292 m. 

 

   

                                        

 

3.2.2 Wyznaczenie obwiedni momentów 

 

Rysunek 1 Obwiednia momentów zginających 

 

Rysunek 2 Obwiednia sił tnących 

 

background image

 

11 

Ekstremalne wartości 

M

AB 

M

T

T

kN/m 

kN/m 

kN 

kN 

134,64 

-180,20 

132,31 

195,50 

 

Wymiarowanie żebra na zginanie  

Przęsło AB i BC    

  

             

 

        

 

        

 

 

    

 

 

  

 

 

  

     

 

   

  

 

      

            

 

       

         

   

                      

  

    

 

                           

    

               

     

           

         

                                            

 

  

 

 

  

         

  

 

      

                       

         

 

 

Podpora B    

 

                       

 

           

  

  

           

      

                                      

 

 

     

                            

 

  

 

      

            

 

       

         

Strefa ściskana jest teraz na dole żebra, więc    0,38 m 

   

                           

    

         

                              

 

  

 

      

                       

         

 

 

dolne przęsło:                                             

 

 

górne przęsło:               

 

 

background image

 

12 

3.2.3 Wymiarowanie żebra na ścinanie 

Podpora A    

 

            

Do wymiarowania na ścinanie jest miarodajna siła tnąca w odległości   od krawędzi podpory. Od 
teoretycznej osi podparcia przekrój miarodajny jest oddalony o odcinek: 

 

 

     

    

 

                 

Siła tnąca w tym przekroju wynosi: 

 

 

    

   

 

   

 

 

                                                  

Sprawdzamy, czy zbrojenie poprzeczne jest obliczeniowo potrzebne. Miarodajną siłę tnącą należy 
porównać z nośnością elementu niewymagającego zbrojenia na ścinanie (nośność betonowego 
krzyżulca rozciąganego). Dla elementów niesprężonych wzór ma postać: 

 

    

    

    

      

 

 

  

 

 
 

   

 

   lecz nie mniej niż   

    

   

   

 

 

  

W powyższych wzorach symbole oznaczają: 

 

    

 

    

 

 

           współczynnik empiryczny dostosowany do polskich postanowień krajowych   

 

 

      

         

   

 

      współczynnik skali (  podstawia się w mm) 

 

 

 

 

  

 

 

 

         stopień zbrojenia rozciąganego, które sięga na odległość nie mniejszą niż 

  

  

     poza rozważany przekrój 

 

  

  wytrzymałość charakterystyczna betonu w MPa 

 

 

  najmniejsza szerokość strefy rozciąganej przekroju 

 

   

        

 
 

 

  

 
 

  wzór (6.3N) normy EN 1992-1-1:2004+AC:2008 

 

Dla rozważanego żebra: 

         

   
   

           

 

 

 

    

       

                , założono doprowadzenie do podpory dwóch prętów - 2Ø20 

 

    

                                    

 

 

                     

 

           

 

   

 

 

                

 

 

    

 

 

                   

 

          

background image

 

13 

Należy zbroić na ścinanie strefę przypodporową, ponieważ: 

 

    

           

  

          

Długość odcinka od teoretycznej osi podparcia, na którym wymagane jest zbrojenie poprzeczne, 
wynosi: 

 

 

 

 

 

   

    

     

 

              

     

        

Od krawędzi podpory stanowi to:                      . 

Zbrojenie na ścinanie projektujemy w postaci strzemion, których nośność określa wzór: 

 

    

 

 

  

 

  

   

     

w którym: 

 

  

  jest polem przekroju strzemion w jednej płaszczyźnie 

    rozstaw strzemion wzdłuż osi belki 

    ramię sił wewnętrznych, można przyjmować      

 

   

  obliczeniowa granica plastyczności strzemion 

       kotangens kąta nachylenia rysy ukośnej, można przyjmować z przedziału od 1 do 2. 

Dla strzemion dwuramiennych o średnicy Ø8   

  

        

 

 i ustalonego kąta   (najmniejsza 

zbrojenie jest dla         ) rozstaw strzemion określamy z przekształconego wzoru: 

   

 

  

          

   

 

  

      

                       

      

            

Przyjęto rozstaw strzemion          , co oznacza             

Kolejnym elementem, który należy sprawdzić, jest nośność krzyżulca ściskanego według wzoru: 

 

      

 

 

  

 

 

  

 

 

  

           

 

w którym: 

 

  

  współczynnik zależny od stanu naprężeń w pasie ściskanym, dla elementów żelbetowych 

 

  

    

 

 

  współczynnik redukcji wytrzymałości betonu zarysowanego przy ścinaniu, wartość zalecana: 

 

 

                

 

  

   

              

  

   

         ,   

  

 w [MPa] 

 

      

 

                                      

             

            

background image

 

14 

Nośność krzyżulca ściskanego dla przyjętego            jest znacznie większa od obliczeniowej siły 
tnącej na krawędzi podpory A. 

Podpora B 

Siła tnąca na krawędzi podpory i w odległości d od krawędzi wynosi: 

 

  

  

   

 

 

 

 

                                              

 

 

  

 

   

 

   

 

 

                                                             

Do obliczeń przyjęto zbrojenie znajdujące się wyłącznie na szerokości środnika, czyli  

             

 

  

 

 

 

   

         

                 

 

    

                                    

 

 

                     

 

           

 

 

 

 

 

   

    

     

 

              

     

         

Odcinek ten dzielimy na dwie strefy o długościach 1,09 m każda. Dla pierwszego obliczamy rozstaw 
strzemion jak dla podpory A. 

   

 

  

          

   

 

  

      

                       

      

                

Przyjęto rozstaw strzemion 200 mm             dla którego stwierdzamy, że: 

 

      

 

                                      

            

                

  

  

            

Dla drugiego odcinka miarodajna siła tnąca wynosi: 

 

  

      

                                               

   

 

  

          

   

 

  

      

                       

      

             

Przyjęto rozstaw strzemion 350 mm 

 

 

 

background image

 

15 

3.3 Obliczenia statyczne podciągu 

Podstawowym obciążeniem podciągu są reakcje od żeber i jego ciężar własny. 

Zestawienie obciążeń 

Lp.  Rodzaj obciążenia 

charakterystyczne 

 

 

 

obliczeniowe 

 

stałe (g) 

kN 

kN 

1. 

Reakcja od obciążeń stałych 

162,35 

1,35 

219,17 

 

zmienne (q) 

 

 

 

2. 

Reakcja od obciążeń zmiennych 

229,30 

1,50 

343,95 

 

Razem (g+q) 

391,65 

 

563,12 

 

Wymiary poprzeczne podciągu to 0,38x0,60 m, obciążenie ciągłe od ciężaru własnego wynosi: 

                       

  

                                       

                  

 

                         

 

 

 

6,30

A

3

9

1

,6

5

3

9

1

,6

5

B

4

,5

6

4

,5

6

 

 
 
 

 

Określenie szerokości współpracującej płyty: 

 

     

   

     

                                       

 

           

 

   

 

       

          

Decyduje warunek     

 

         

 

   

                                        

          

 

 

1

2

A

4

0

6

,0

1

B

4

0

6

,0

1

570,93

 

 

background image

 

16 

1

2

A

B

406,01

7,98

399,63

-399,63

-7,98

-406,01

 

 
 
 

Maksymalny moment w przęśle -  

      

            

 

Wysokość użyteczna d=600-35-12,5-8=545 mm 

 

  

 

      

            

 

       

         

   

                           

    

          

   

         

        

                              

 

  

 

      

                       

         

 

 

Przyjęto zbrojenie                                     

 

 

 

Wymiarowanie podciągu na ścinanie. 

 

Podpora A    

 

         

Do wymiarowania na ścinanie jest miarodajna siła tnąca w odległości d od krawędzi podpory. Od 
teoretycznej osi podparcia przekrój miarodajny jest oddalony o odcinek 0,25+0,54=0,79. Miarodajna 
siła do wymiarowania wynosi: 

 

  

 

                                        

         

   
   

           

 

 

 

     
     

               , założono doprowadzenie do podpory 100% zbrojenia, 

 

    

                                      

 

 

                    

 

           

background image

 

17 

Zbrojenie poprzeczne jest potrzebne na odcinku od krawędzi podpory do siły skupionej (żebra). 
Założono maksymalny         , dla którego nośność krzyżulca ściskanego wynosi: 

 

      

 

                                     

       

             

  

  

        

Dla strzemion czteroramiennych z prętów o średnicy Ø8mm -  

  

        

 

, potrzebny ich 

rozstaw wynosi: 

   

 

  

          

   

 

  

 

      

                     

       

          

Przyjęto rozstaw strzemion s=200mm 

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

18 

4. Konstruowanie zbrojenia 

 
4.1 Zbrojenie żebra 

 

 

 

 

  

 

 

  

  

      

  

              

 

VED 

MED 

MED 

ΔFtd 

min 

132,31 

0,0 

0,0 

119,08  119,08 

0,325 

109,72 

39,28 

86,14 

98,75 

184,89 

0,650 

90,22 

72,28 

158,51 

81,19 

239,7 

0,975 

69,42 

97,52 

213,86 

62,48 

276,34 

1,300 

47,76 

117,18  256,97 

42,98 

294,85 

1,625 

27,00 

129,12  283,16 

24,3 

294,85 

1,950 

2,57 

134,45  294,85 

2,31 

294,85 

2,275 

-15,83 

133,24  292,19 

-14,25 

277,94 

2,600 

-30,85 

124,43  272,87 

-27,77 

245,1 

2,925 

-59,83 

108,98  238,99 

-53,85 

185,14 

3,250 

-60,28 

86,84 

190,44 

-54,32 

136,12 

3,575 

-64,35 

58,64 

128,59 

-57,92 

70,67 

3,900 

-73,46 

15,28 

33,51 

-66,11 

-32,6 

4,225 

-77,24 

-20.35 

-44,63 

-69,52  -114,15 

4,550 

-85,56 

-67,45  -147,92  -77,00  -224,92 

4,880 

-91,37  -125,24  -274,65  -82,23  -356,88 

Wyniki obliczeń sił rozciągających dla  

   

 

VED 

MED 

MED 

ΔFtd 

min 

62,26 

0,0 

0,0 

56,03 

56,03 

0,325 

53,15 

12,46 

27,32 

47,84 

75,16 

0,650 

43,35 

29,07 

63,75 

39,01 

102,76 

0,975 

33,98 

36,97 

81,07 

30,58 

111,65 

1,300 

24,84 

45,95 

100,77 

22,36 

123,13 

1,625 

15,47 

49,54 

108,64 

13,92 

122,56 

1,950 

5,02 

50,53 

110,81 

4,52 

115,33 

2,275 

-13,26 

48,32 

105,96 

-11,93 

94,03 

2,600 

-32,84 

42,91 

94,10 

-29,56 

64,54 

2,925 

-68,28 

35,82 

78,55 

-61,45 

17,1 

3,250 

-89,35 

21,48 

47,11 

-80,42 

-33,31 

3,575 

-110,74 

8,43 

18,49 

-99,67 

-81,18 

3,900 

-131,81  -29,79 

-65,33  -118,63  -183,96 

4,225 

-152,57  -53,11  -116,47  -137,04  -253,51 

4,550 

-173,96  -110,13  -241,51  -156,56  -393,66 

4,880 

-195,35  -179,51  -393,66  -175,82  -393,66 

Wyniki obliczeń sił rozciągających dla  

   

 

background image

 

19 

Nośność obliczeniowa zbrojenia: 

                                  

 

         

 

     

  

           

  

          

 

            

                           

 

         

 

     

  

           

  

          

 

            

                           

 

          

 

     

  

            

  

          

 

           

                           

 

         

 

     

  

           

  

          

 

           

                           

 

         

 

     

  

           

  

          

 

          

 

Podstawową długość zakotwienia obliczamy ze wzoru: 

 

     

 

 

 

 

 

  

 

  

 

 

  

       

 

 

 

 

   

 

gdzie: 

 

   

   

  

 

        

 

 

  obliczeniowa wytrzymałość betonu na rozciąganie,  

 

  częściowy 

współczynnik bezpieczeństwa dla betonu,  

  

  współczynnik stosowany w celu uwzględnienia 

efektów długotrwałych oraz niekorzystnych wpływów, wynikających ze sposobu przyłożenia 
obciążenia, na wytrzymałość betonu na rozciąganie - wartość zalecana 1,0 

 

 

  współczynnik zależny od jakości warunków przyczepności i pozycji pręta w czasie 

betonowania (1,0 - gdy warunki dobre, 0,7 - gdy warunki słabe) 

 

 

  zależny od średnicy pręta: 1,0 dla Ø ≤ 32 mm; dla Ø ≥ 32 mm mniejsze od 1,0 

Obliczeniową długość zakotwienia wyznacza się ze wzoru: 

 

  

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

, lecz nie mniej niż  

     

 

 

   

 

   
   

            

 

  

                                         dla dobrych warunków kotwienia 

 

  

                                        dla słabych warunków kotwienia 

Słabe warunki kotwienia występują dla zbrojenia górnego. 

Obliczamy długość zakotwienia zbrojenia: 

Φ 

zakotwienie 

minimalne 

mm 

0,3lbd 

10Φ 

100mm 

20 

258 

77,4 

200 

100 

16 

208 

62,4 

160 

100 

 

background image

 

20 

4.1.1  Ścinanie pomiędzy płytą i żebrem 

Podłużne naprężenia styczne  

  

 w płaszczyźnie styku między jedną stroną półki i środnikiem jest 

określane poprzez zmianę siły normalnej (podłużnej) na długości rozpatrywanej części półki zgodnie 
ze wzorem: 

 

  

 

  

 

 

 

    

 

w którym: 

 

 

  oznacza grubość półki w miejscu połączenia ze środnikiem 

     oznacza rozpatrywaną długość 

  

 

  oznacza zmianę siły normalnej w półce na długości    

  

 

          

     
     

           

Naprężenia na styku żebra i półki na odcinku             wynoszą: 

 

  

 

      

            

                      

    

   

                             

  

 

Zbrojenie poprzeczne na jednostkę długości  

  

  

 

 można określić ze wzoru: 

 

  

  

  

 

 

 

 

  

  

 

    

 

 

Dopuszcza się następujący zakres wartości     

 

  

          

 

        dla półek ściskanych 

          

 

         dla półek rozciąganych 

Potrzebne dodatkowe zbrojenie przy przyjęciu     

 

      wynosi: 

 

  

 

 

 

 

  

  

 

 

  

     

 

 

          

       

         

 

            

 

   

Zmiażdżeniu ściskanych krzyżulców w półce zapobiega się spełniając warunek: 

 

  

    

  

    

 

    

 

                                          

 

 

 

background image

 

21 

4.2  Zbrojenie podciągu 

Obliczenie skutecznego zakotwienia przy przyjęciu           

 

  

 

  

  

 

 

 

 

  

 

 

 

           

 

          

 

            

 

  

   

     

 

 

 

 

 

  

 

  

 

           

         

        

Zredukowana reakcja od żeber przekazywana na podciąg: 

 

   

    

 

 

 

 

 

gdzie: 

    reakcja żebra 

 

 

   

 

  wysokości przekrojów żebra i podciągu 

W rozważanym przykładzie reakcje obliczeniowe mają wartość       . Wartość zredukowanej 
reakcji wynosi: 

 

   

          

   
   

           

Potrzebny przekrój strzemion wynosi: 

 

  

 

 

   

 

   

 

           

 

   

       

 

 

Przyjęto zbrojenie z prętów czteroramiennych   , w sumie  

  

      

 

 

 

4.2.1  Ścinanie pomiędzy płytą i podciągiem 

Naprężenia w styku podciągu i półki na odcinku             (od podpory do siły skupionej) 
wynoszą: 

 

  

 

      

          

          

Siłę   

 

 ustalono na podstawie momentu w miejscu występowania siły skupionej (przyjęto wartość 

przybliżoną  

   

     ) według wzoru: 

  

 

 

 

     

 

 

     

 

   

 

      

              

 

     

    

           

Dodatkowe zbrojenie: 

 

  

 

 

 

 

  

  

 

 

  

     

 

 

          

       

        

 

   

background image

 

22 

Sprawdzenie nośności krzyżulca ściskanego: 

 

  

    

  

    

 

    

 

                                          

Przyjęto zbrojenie dodatkowe -                

 

         

 

 

 

 

5  Stany graniczne użytkowalności 

5.1  Sprawdzenie zarysowania bez obliczania szerokości rys 

 

Tablica 5.1 Ograniczenie rys - maksymalne średnice prętów  

 

 

 

Naprężenie 

w stali [MPa] 

Maksymalna średnica prętów [mm] 

 

 

           

 

           

 

         

160 

40 

32 

25 

200 

32 

25 

16 

240 

20 

16 

12 

280 

16 

12 

320 

12 

10 

360 

10 

400 

450 

 

Tablica 5.2 Ograniczenie rys - maksymalny rozstaw prętów 

Naprężenie 

w stali [MPa] 

Maksymalna średnica prętów [mm] 

 

 

           

 

           

 

         

160 

300 

300 

200 

200 

300 

250 

150 

240 

250 

200 

100 

280 

200 

150 

50 

320 

150 

100 

360 

100 

50 

Maksymalną średnicę prętów, otrzymaną z tablicy ..., przy zginaniu należy zmodyfikować według 
poniższych zasad: 

 

 

   

 

 

 

 

      

   

 

 

 

  

  

        

 

w którym: 

 

 

 

  średnica pręta z tablicy ... 

 

 

  zmodyfikowana maksymalna średnica pręta 

    całkowita wysokość przekroju 

background image

 

23 

 

  

  wysokość strefy rozciąganej tuż przed zarysowaniem 

    wysokość użyteczna przekroju 

5.1.1 Sprawdzenie zarysowania w przęśle żebra 

Pole powierzchni przekroju sprowadzonego: 

 

  

   

 

   

 

  

  

   

 

  

  

                                                          

 

 

moment statyczny względem górnej krawędzi przekroju: 

 

  

              

   

 

                            

         

 

                          

            

 

 

wysokość strefy ściskanej: 

   

 

  

 

  

 

        

      

           

wysokość strefy rozciąganej: 

 

  

                                  

Sprowadzony moment bezwładności względem osi x przechodzącej przez środek ciężkości przekroju 
wynosi: 

 

    

 

          

 

  

                        

   

 

 

 

 

                    

 

 

 

            

 

 

                      

 

                      

 

            

 

 

Moment rysujący oblicza się ze wzoru: 

 

  

 

 

   

  

    

 

  

 

Dla analizowanego przekroju ( 

   

     ) moment rysujący wynosi: 

 

  

 

        

 

           

      

           

 

 

 

 

     

 

            

              

 

      

                      

 

      

              

 

      

   

 

 

 

 

 

  

  

Dla rozważanego przekroju stopień zbrojenia wynosi  

 

 

    

       

         , stąd          

 

 

 

      

                       

           

 

 

    

   
   

 

            

            

       

background image

 

24 

5.1.2 Sprawdzenie szerokości rys żebra na podporze wewnętrznej B 

Pole powierzchni przekroju sprowadzonego: 

 

  

   

 

   

 

  

  

   

 

  

  

                                                          

             

 

 

moment statyczny względem górnej krawędzi przekroju: 

 

  

             

   

 

                            

         

 

                                  

                    

 

 

wysokość strefy ściskanej: 

       

 

  

 

  

       

           

         

           

wysokość strefy rozciąganej: 

 

  

                                  

Dla rozważanego przekroju stopień zbrojenia wynosi  

 

 

        

 

       

       , stąd          

Moment podporowy dla oddziaływań prawie stałych wynosi: 

 

  

                                            

Naprężenia w zbrojeniu: 

 

 

 

      

                       

           

Położenie osi obojętnej jest dodatnim pierwiastkiem poniższego równania: 

   

 
 

    

 

   

  

   

  

      

 

 

   

  

   

  

 

 

       

 

   

  

      

  

  

 

  

W rozważanym przekroju: 

   

 

   

                       

       

 

              

 

                                                    

Naprężenia w zbrojeniu rozciąganym wynoszą: 

 

 

 

 

  

   

  

 

      

        

 

                       

  

             

 

 

   

 

 

 

 

      

   

 

 

 

  

  

        

       

   
   

 

            

               

               

 

background image

 

25 

5.1.3 Sprawdzenie szerokości rys w podciągu 

Pole powierzchni przekroju sprowadzonego: 

 

  

   

 

   

 

  

  

   

 

  

  

                                                           

            

 

 

moment statyczny względem górnej krawędzi przekroju: 

 

  

              

   

 

                            

         

 

                                 

                  

 

 

wysokość strefy ściskanej: 

   

 

  

 

  

 

        

        

           

wysokość strefy rozciąganej: 

 

  

                                

Obliczenie naprężenia w zbrojeniu rozciąganym: 

 

 

 

 

     

 

 

      

                     

         

Na podstawie tablicy 5.1 ustalono średnicę  

 

 

     . Po zmodyfikowaniu otrzymano: 

 

 

   

 

 

 

 

      

   

 

 

 

  

  

        

     

   
   

 

           

               

         

 

  

 

 

 

  

 

 

   

 

  

 

 

 

 

  

 

   

 

  

 

 

      

 

        

 

               

           

 

       

Przyjęta średnica ekwiwalentna jest większa od średnicy dopuszczalnej, należy obliczyć szerokość rys. 

 

5.2 Obliczanie szerokości rys 

W przypadku konieczności przeprowadzenia obliczeń, szerokość rys  

 

 oblicza się ze wzoru: 

 

 

   

     

   

  

   

  

  

w którym: 

 

     

  maksymalny rozstaw rys 

 

  

  jest średnim odkształceniem zbrojenia (pod wpływem odpowiedniej kombinacji obciążeń) 

obliczonym z uwzględnieniem wpływu odkształceń wymuszonych oraz wpływu usztywnienia przy 
rozciąganiu) 

 

  

  średnie odkształcenie betonu między rysami 

background image

 

26 

5.2.1 Obliczenie szerokości rysy w podciągu 

Dla rozważanego przekroju mamy: 

 

 

   

 

 

 

  

  

      

    

         

         

 

 

   

 

 

 

  

  

      

   

         

          

   

 
 

 

   
   

        

   

 

 

 

 

  

   

          

   

 

   

   

 

 

          

   

       

   

 

 

 

 

   
   

        

 

 

   

 

   

 

                                               

 

 

   

 

    

 

       

 

                                                 

 

         

      

 

 

    

 

   

 

        

 

                                          

Przekrój jest pozornie teowy. 

 

 

   

 

 

 

  

 

   

 

        

    

          

         

 

 

   

 

 

 

  

 

   

 

        

   

          

          

W przekroju prostokątnym: 

 

 

   

 

   

 

         

 

 

   

 

    

 

         

      

 

 

    

 

   

 

         

 

                               

                                  

 

     

   

 

 

 

   

 

        

 

   

 

        

 

   

   

 

 

  

   

      

 

 

                       

 

                              

 

               

 

  

            

 

 

background image

 

27 

 

 

   

 

 

 

  

         

 

     

        

                       

         

            

Warto zauważyć, że naprężenia w zbrojeniu rozciąganym są mniejsze od wyliczonych w sposób 
uproszczony. Różnica wynika z oszacowania ramienia sił wewnętrznych. 

 

    

                                          

 

    

 

     

 

 

           

 

           

 

     

                     

 

 

 

     

 

    

     

         

 

  

   

  

 

             

   

                            

       

                

     

       

         

 

     

   

 

      

 

  

 

  

 

 

 

 

     

 

 

     

                                

     

      

           

 

 

                              

   

        

Warunek szerokości rys jest zachowany. 

 

6  Sprawdzenie ugięć 

6.1 Sprawdzenie ugięcia przez określenie granicznego stosunku rozpiętości 
do wysokości 

Można uważać, że strzałka ugięcia elementu zginanego nie przekroczy 1/250 jego rozpiętości, jeśli 
jest zachowany stosunek rozpiętości do wysokości użytecznej określony według poniższych wzorów: 

 

 

                 

  

 

 

 

 

        

 

 

 

    

 

 

                

 

 

 

 

                 

  

 

 

 

      

 

 

  

   

  

 

  

 

 

                 

 

 

W powyższych wzorach: 

 

 

  graniczna wartość stosunku rozpiętości do wysokości użytecznej 

    współczynnik zależny od rodzaju konstrukcji 

background image

 

28 

 

 

  porównawczy stopień zbrojenia  

 

    

  

    

  

 

    wymagany stopień zbrojenia rozciąganego ze względu na nośność w środku rozpiętości (we 
wsporniku na podporze) 

 

 

  wymagany stopień zbrojenia ściskanego ze względu na nośność w środku rozpiętości (we 

wsporniku na podporze) 

 

  

  wytrzymałość charakterystyczna betonu wyrażona w MPa 

Sprawdzenie ugięcia żebra: 

 

 

 

   

         

            

 

    

  

    

  

         

 

 

                 

  

 

 

 

      

 

 

  

   

  

 

  

 

 

   

 

 

                            

      

                

 

 

  

     

       

      

           

 

   

 

 

     
     

                                                             

 

Sprawdzenie ugięcia podciągu: