background image

1

7.1.4. Przekroje podwójnie zbrojone

Zazwyczaj najpierw zakłada się wymiary przekroju, a następnie oblicza się zbrojenie. 

Im wyższy przekrój tym mniej potrzeba zbrojenia

, ale oczywiście tym więcej betonu i 

tym mniej w pełni użytecznej przestrzeni pod belkami. Zagadnienie ekonomicznego 
zbrojenia było przedmiotem analiz prawie od początków stosowania żelbetu. Takie 
analizy można opierać np. na 

minimalizacji sumy kosztów betonu i zbrojenia

. Poważne 

znaczenie mogą mieć jednak różne inne czynniki (np. walory użytkowe, sztywność 
elementu i konstrukcji, potrzeba dopasowania projektowanego elementu do innych itp.); 
niektóre z nich trudno jednoznacznie ująć ilościowo. Dlatego zwykle wymiary 
przekrojów dobiera się tak, aby uzyskać „zgrabne” rozwiązanie, dostosowane do 
wymagań rozpatrywanego projektu, przy którym µ< µ

lim

(dla µ> µ

lim 

otrzymuje się 

bardzo duże zbrojenie, patrz Wykres 1, część 2), a ugięcia nie przekraczają wartości 
granicznych. Wstępne wskazówki dotyczące stosunku wysokości użytecznej przekroju 
do rozpiętości można uzyskać na podstawie tablicy zawartej w rozdziale dotyczącym 
ugięć.

Tak więc, na ogół stosuje się wymiary przekroju na tyle duże, żeby zbrojenie 
ściskane nie było potrzebne.

background image

2

Najczęściej w praktyce występuje następujące zagadnienie. Potrzebna jest 
nośność większa niż M

lim

(M

lim

oznacza tu moment graniczny osiągany dla 

ξ = ξ

lim

). Np. projektując zbrojenie przekroju na moment M

Ed

stwierdzono, że 

M

Ed

M

lim

, a zbrojenie potrzebne do osiągnięcia tego momentu w przekroju bez 

zbrojenia ściskanego jest bardzo duże. Jeżeli nie chcemy zwiększać przekroju, to 
trzeba zastosować ściskane zbrojenie o polu A

s2

Poszukujemy rozwiązania przy x

lim

Każde zadanie dotyczące nośności  można rozwiązać na podstawie warunków 
równowagi i założenia płaskich przekrojów. Powszechnie stosowany prosty 
sposób polega na przedstawieniu granicznego momentu zginającego w postaci 
sumy dwóch par sił.

Wyjątkiem mogą być przypadki, w których występują lokalnie słabsze obszary 
np. zmniejszenia wysokości użytecznej ze względu na wycięcia lub otwory. 
Takie obszary można wzmocnić stosując zbrojenie ściskane.

background image

3

Para 1 składa się z siły ściskającej w betonie (wyznaczonej dla x

lim

) i równoważącej 

ją siły w zbrojeniu rozciąganym. Do wytworzenia momentu M

lim

potrzebne jest zbrojenie 

rozciągane o polu przekroju  A

s1,lim

yd

cd

s

f

f

d

b

A

lim

,

1

lim

,

1

α

=

Współczynnik α

1,lim

można wziąć z tablic albo z wykresu.

Rys. 7.1.4. Siły wewnętrzne w przekroju podwójnie zbrojonym

lim

2

lim

2

2

x

a

x

cu

s

=

ε

ε

ε

cu2

a

2

x

lim

f

cd

b

A

s1

Para sił 1 
(M

lim

)

A

s2

A

s2

σ

s2

∆A

s1

f

yd

A

s1,lim

f

yd

Para sił 2 
(M

2

)

d-a

2

x

lim

- a

2

background image

4

Para 2 składa się z dwóch równych sił: A

s2

σ

s

∆A

s

f

yd

Zwykle odkształcenie w zbrojeniu ściskanym jest na tyle duże, że σ

s2

f

yd

, a więc nie 

trzeba obliczać wartości σ

s2

∆A

s1

A

s2

.

.

Wyjątkowo, w przekrojach, które mają małą 

wysokość (np. niezbyt grube płyty), wartość a

2

może być duża w porównaniu do x

lim

– wtedy naprężenie w zbrojeniu ściskanym może być mniejsze od obliczeniowej 
granicy plastyczności. 

ε

cu2

a

2

x

lim

f

cd

b

A

s1

Para sił 1 
(M

lim

)

A

s2

A

s2

σ

s2

∆A

s1

f

yd

A

s1,lim

f

yd

Para sił 2 
(M

2

)

d-a

2

x

lim

- a

2

background image

5





=

=

lim

2

lim

2

2

2

ξ

δ

ξ

ε

σ

yd

cu

s

yd

s

f

E

f

k

lim

lim

2

1

ξ

ξ

ε

=

yd

cu

s

f

E

lim

2

lim

2

1

ξ

δ

ξ

=

k

x

lim

- a

2

ε

cu2

lim

2

lim

2

2

x

a

x

cu

s

=

ε

ε

Z zależności 

wynika, że





=

lim

2

lim

2

2

x

a

x

cu

s

ε

ε

background image

6

Moment tej pary sił wynosi

(

)

2

2

2

2

a

d

A

M

s

s

=

σ

lim

2

M

M

M

Ed

=

Zbrojenie potrzebne ze względu na ten moment

(

)

2

2

lim

2

a

d

M

M

A

s

Ed

s

=

σ

Ostatecznie wymagane pole zbrojenia ściskanego wynosi A

s2

a pole zbrojenia 

rozciąganego

1

lim

,

1

1

s

s

s

A

A

A

+

=

Wzory wyprowadzone w tym punkcie przedstawiono jako algorytm w tab. 4. 

Druga para sił ma przenieść nadwyżkę momentu

Łatwo jest zbudować podobne algorytmy dla betonów mocniejszych wykorzystując 
dane z tablicy 2.

yd

s

s

s

f

A

A

2

2

1

σ

=

background image

7

Tab. 4. Obliczanie zbrojenia przekrojów podwójne zbrojonych - beton f

ck

≤ 50 MPa

yd

cd

s

f

f

d

b

A

lim

,

1

lim

,

1

α

=

lim

2

lim

2

1

ξ

δ

ξ

=

k

1

2

<

k

1

2

k

(

)

2

2

lim

2

a

d

M

M

A

s

Ed

s

=

σ

yd

s

s

s

s

f

A

A

A

2

2

lim

,

1

1

σ

+

=

Dane: bd,  a

2

f

cd

,  f

yd

Oblicza się: A

s1

,  A

s2

a

2

b

d

A

s1

A

s2

cd

Ed

f

d

b

M

M

2

lim

lim

µ

=

>

d

a

2

2

=

δ

f

yd

=

190

210

310

350

420

435

ξ

lim

0,787

0,769

0,693

0,667

0,625

0,617

µ

lim 

=

0,428

0,424

0,399

0,390

0,374

0,371

α

1,lim

=

0,637

0,628

0,561

0,540

0,506

0,499

yd

s

f

k

2

2

=

σ

yd

s

f

=

2

σ

background image

8

Przykład

Przekrój podwójnie zbrojony

Dane: wymiary przekroju, 

beton f

ck

= 25 MPa,  f

cd

= 17,86 MPa,

stal:  f

yd

= 420 MPa ,

moment obliczeniowy: M

Ed 

450 kNm.

Należy obliczyć A

s1

A

s2

.

2

4

lim

,

1

cm

 

04

,

29

10

420

86

,

17

45

,

0

30

,

0

506

,

0

=

=

s

A

1111

,

0

450

50

2

=

=

δ

1

37

,

1

625

,

0

1

1111

,

0

625

,

0

2

>

=

=

k

a więc w zbrojeniu A

s2

osiąga się granicę plastyczności.

50

300

400

50

A

s2

A

s1

Według tab. 4:

MNm

 

0,450

M

 

 

4062

,

0

86

,

17

45

,

0

30

,

0

374

,

0

Ed

2

lim

=

<

=

=

M

Potrzebne jest zbrojenie ściskane

background image

9

Warto porównać ten wynik z poprzednim przykładem. Stosując beton 
f

ck

= 25 MPa, trzeba zużyć 2,61+31,65 = 34,26 cm

2

zbrojenia. Ten sam 

moment można przenieść stosując 25,99 cm

2

zbrojenia rozciąganego i 

beton  f

ck

= 80 MPa.

(

)

2

4

2

cm

 

61

,

2

10

05

,

0

45

,

0

420

4062

,

0

450

,

0

=

=

s

A

2

1

cm

 

65

,

31

04

,

29

61

,

2

=

+

=

s

A

background image

10

7.2. Przekroje teowe i inne obliczane jako teowe

7.2.1. Uwagi wstępne

Rozpatruje się przekroje teowe, w których strefa ściskana mieści się w półce, 
całkowicie lub częściowo. Np. w belkach ciągłych (z półką u góry), momenty zginające 
zwykle są dodatnie w środkach przęseł, a więc przekroje w tych częściach belek można 
projektować jako przekroje teowe (półka jest po stronie ściskanej). Przekroje w 
częściach przypodporowych, gdzie zwykle rozciągana jest górna część belki a ściskana 
dolna, projektuje się jako prostokątne o szerokości równej grubości środnika.

Nośność przekrojów teowych zależy od kształtu strefy ściskanej. Kształt strefy 
rozciąganej nie ma wpływu na obliczenia, gdyż zakłada się, że wytrzymałość betonu 
na rozciąganie jest zerowa. Dlatego teoria przekrojów teowych znajduje zastosowanie 
do innych przekrojów, mających prostokątną strefę ściskaną. Łatwo zauważyć, że 
równania dotyczące przekroju teowego są takie same jak równania dotyczące 
przekroju skrzynkowego, w którym suma szerokości ścianek jest równa szerokości 
środnika w  porównywanym teowniku.

background image

11

W piśmiennictwie, jak np. w [ ] i [], można znaleźć analizy przekrojów  teowych 
(w przypadku tzw. przekrojów rzeczywiście teowych raczej zawiłe) przy 
zastosowaniu paraboliczno-prostokątnego wykresu naprężeń w betonie. Eurokod 
zezwala na stosowanie prostokątnego wykresu naprężeń w strefie ściskanej. Takie 
założenie bardzo upraszcza obliczenia przekrojów teowych - dlatego na nim 
oprzemy metodę przedstawioną w tym wykładzie. 

Współczynniki λ η i inne szczegóły związane ze stosowaniem prostokątnego
wykresu naprężeń przedstawiono w wykładzie dotyczącym założeń Eurokodu.
Równania równowagi mają teraz postać

ηf

cd

ε

cu3

ε

cu2

d

P

c

b

x

A

s1

λx

A

s1

f

yd

z = d - 0,5λx

yd

s

cd

c

f

A

f

x

b

P

1

=

=

η

λ

(

)

cd

c

Rd

f

x

d

x

b

z

P

M

η

λ

λ

5

,

0

=

=

(S)

(M)

background image

12

Powtarzając w dalszym ciągu – przy założeniu, że wykres naprężeń jest 
prostokątny - tok postępowania, który doprowadził do uzyskania wzorów 
związanych z wykresem paraboliczno- prostokątnym, można uzyskać wzory 
podobne do umieszczonych w tablicach 1 i 2. Jednakże w przekrojach teowych 
przekroczenie ξ

lim

jest prawie niemożliwe, gdyż strefa ściskana jest zwykle 

znacznie szersza od żebra i równowagę sił uzyskuje się przy umiarkowanym 
zasięgu naprężeń ściskających. Dlatego wzorów, które są właściwe dla ξ > ξ

lim

nie 

będzie się tu zamieszczać.

Dzieląc obie strony równania (S) przez bdf

cd

, a obie strony (M) przez bd

2

f

cd

otrzymuje się:

yd

s

cd

c

f

A

f

x

b

P

1

=

=

η

λ

(

)

cd

c

Rd

f

x

d

x

b

z

P

M

η

λ

λ

5

,

0

=

=

1

α

ληξ

ω

=

=

(

)

λξ

ληξ

µ

µ

5

,

0

1 −

=

=

Rd

(S)

(M)

Wyznaczając ξ z równania kwadratowego (M) i podstawiając do tego rozwiązania 
wynikający z (S) związek ξ = ω/λη otrzymuje się

ηµ

η

η

ω

2

2

=

background image

13

Przy obliczaniu przekrojów teowych istnieją dwie możliwości. 

ηf

cd

ηf

cd

M

Rd

b)

h

f

λx

A

s1

b

w

d

A

s1  

f

yd

a)

A

s

f

yd

λx

b

f

Przekrój pozornie teowy i przekrój rzeczywiście teowy

Jeżeli zasięg strefy ściskanej λx jest mniejszy od grubości półki h

(rys. a)

poniżej), to występuje przypadek przekroju pozornie teowego. Przekrój taki 
oblicza się jak przekrój prostokątny o szerokości b

, gdyż obliczenia zależą od 

wymiarów strefy ściskanej i od zbrojenia, a kształt strefy rozciąganej nie ma 
wpływu na nośność przekroju. W tym przypadku można więc zastosować 
wzory dla przekroju prostokątnego z b

Jeżeli λx > h

f

, to strefa ściskana obejmuje półkę i część środnika poniżej półki 

– przekrój jest rzeczywiście teowy.

background image

14

Pierwszym krokiem obliczeń jest sprawdzenie hipotezy λx ≤ h

f

. Dla wartości ω 

obliczonej według tab. 5 przy b = b

f

wyznacza się

λη

ω

ξ

=

d

x

η

ω

λ

=

Jeżeli tak obliczony zasięg strefy ściskanej λx jest mniejszy niż grubość półki h

f

to przekrój jest pozornie teowy. W przeciwnym przypadku oś zerowych naprężeń 
leży poniżej półki i przekrój rozpatruje się jako rzeczywiście teowy.

Uwaga. Inny sposób sprawdzenia, czy przekrój 
jest pozornie teowy polega na porównaniu 
momentu M

f

, który jest potrzebny do wytworzenia 

strefy ściskanej o zasięgu równym h

f

z momentem 

M

Ed.

. Jeżeli 

(

)

,

5

,

0

f

cd

f

f

f

Ed

h

d

f

b

h

M

M

=

η

to przekrój jest pozornie teowy.

h

f

b

w

d

b

f

background image

15

Prosty sposób obliczania przekrojów rzeczywiście teowych opiera się na 
podzieleniu strefy ściskanej na dwie części:

część 1 – obszar półki o wymiarach (b

– b

w

) i h

f

część 2 - obszar środnika o wymiarach b

w

λx.

ηf

cd

b

f

A

s1  

f

yd

A

s1

b

w

d

λx

b

w

Część 2

0,5(b

f

-b

w

)

h

f

A

s1,1

Część 1

=

+

λx

A

s1,2

Moment zginający przenoszony przez część 1 przekroju i zbrojenie potrzebne 
ze względu na ten moment:

(

)(

)

cd

f

w

f

f

f

h

d

b

b

h

M

η

5

,

0

1

=

(

)

yd

f

s

f

h

d

M

A

5

,

0

1

1

,

1

=

background image

16

Na część 2 przypada moment 

cd

w

f

d

b

M

2

2

=

µ

a następnie według tab. 4 wartość ω i

yd

cd

w

s

f

f

d

b

A

ω

=

2

,

1

Całe potrzebne zbrojenie jest sumą zbrojeń części 1 i 2

.

2

,

1

1

,

1

1

s

s

s

A

A

A

+

=

b

w

Część 2

λx

A

s1,2

1

2

M

M

M

Ed

=

Zbrojenie potrzebne ze względu na ten moment oblicza 
się jak dla przekroju prostokątnego o szerokości b

w

.

.. 

Oblicza się 

background image

17

Tab. 5. Obliczanie zbrojenia przekrojów teowych

ω

α

=

:

1

yd

cd

f

s

f

f

d

b

A

1

1

α

=

Dane: b

w

b

, h

f

d

f

cd

,  f

yd

,  M

Ed

Oblicza się: A

s1

h

cd

f

Ed

f

d

b

M

2

=

µ

µ

η

η

η

ω

2

:

2

=

d

x

η

ω

λ

=

f

h

>

λ

f

h

λ

(

)(

)

cd

f

w

f

f

f

h

d

b

b

h

M

η

5

,

0

1

=

(

)

yd

f

,

s

f

h

,

d

M

A

5

0

1

1

1

=

1

2

M

M

M

Ed

=

cd

w

f

d

b

M

2

2

=

µ

µ

η

η

η

ω

2

:

2

=

yd

cd

w

s

f

f

d

b

A

ω

=

2

,

1

2

,

1

1

,

1

1

s

s

s

A

A

A

+

=

Uwaga: Założono, że zawsze µ ≤ µ

lim

b

w

b

d

background image

18

Drugie podstawowe zadanie to obliczanie nośności M

Rd

dla danego zbrojenia 

A

s1

. Podobnie jak poprzednio, najpierw zakłada się, że przekrój jest pozornie 

teowy i z warunku równowagi 

yd

s

cd

f

f

A

f

b

x

1

=

η

λ

wyznacza się λx. Jeżeli λx ≤ h

f

, to przekrój jest pozornie teowy, a w przeciwnym 

przypadku, do obliczenia momentu granicznego stosuje się sposób oparty na 
podziale strefy ściskanej na części 1 i 2.

Zbrojenie potrzebne ze względu na nośność części 1 można wyznaczyć z warunku 
równowagi 

(

)

cd

w

f

f

yd

s

f

b

b

h

f

A

η

=

1

,

1

Nośność części 2 oblicza się przyjmując A

s1,2

= A

s1

- A

s1,1

Nośność przekroju jest sumą nośności części 1 i 2.

background image

19

Przykład

Przekrój teowy 
Dane są wymiary [w mm] przekroju,
beton:  f

cd

= 20 MPa, 

stal: f

yd

= 420 MPa, 

moment obliczeniowy M

Ed

1700 kNm.

Należy obliczyć  A

s1

.

400

800

700

150

Tu warto zauważyć, że przekroje belek stropowych są na ogół pozornie teowe 
– tu dobrano dane w taki sposób, żeby otrzymać przekrój rzeczywiście teowy. 
W takich przekrojach zbrojenie będzie na ogół bardzo duże. 

Dla f

ck

≤ 50 MPa

η = 1,0         λ = 0,8

2168

,

0

0

,

20

70

,

0

80

,

0

70

,

1

2

=

=

µ

2475

,

0

2168

,

0

2

1

1

=

=

ω

Do przekroju teowego stosuje się algorytm według tab. 5.

m

 

15

,

0

1732

,

0

70

,

0

2475

,

0

=

>

=

=

f

h

x

λ

, a więc przekrój jest rzeczywiście teowy 

background image

20

Drugi sposób sprawdzenia, czy przekrój jest rzeczywiście teowy 

(

)

MNm

 

70

,

1

 

MNm

 

50

,

1

15

,

0

5

,

0

70

,

0

20

80

,

0

15

,

0

=

<

=

=

Ed

f

M

M

a więc przekrój jest rzeczywiście teowy.

(

)(

)

MNm

 

750

,

0

0

,

20

15

,

0

5

,

0

70

,

0

40

,

0

80

,

0

15

,

0

1

=

=

M

(

)

2

4

1

,

1

cm

 

57

,

28

10

420

15

,

0

5

,

0

70

,

0

750

,

0

=

=

s

A

kNm

 

950

750

1700

2

=

=

M

2423

,

0

0

,

20

70

,

0

40

,

0

950

,

0

2

=

=

µ

2822

,

0

2423

,

0

2

1

1

=

=

ω

.

2

4

2

,

1

cm

 

63

,

37

10

420

0

,

20

70

,

0

40

,

0

2822

,

0

=

=

s

A

2

2

,

1

1

,

1

1

cm

 

20

,

66

63

,

37

57

,

28

=

+

=

+

=

s

s

s

A

A

A

background image

21

7.2.4. Przekroje skrzynkowe i inne obliczane jako teowe

Jeżeli kontur przekroju poprzecznego składa się z linii zakrzywionych lub prostych 
nierównoległych do osi pionowej, to w zasadzie do obliczania nośności trzeba 
stosować całkowanie. 
Kształt rozciąganej części przekroju nie ma wpływu na obliczenia. Dlatego wiele 
często stosowanych kształtów (np. płyty prefabrykowane, elementy skrzynkowe) 
można z dobrym przybliżeniem analizować jako przekroje teowe. W celu obliczenia 
nośności lub zbrojenia przekrój skrzynkowy można zastąpić przekrojem teowym, w 
którym środnik ma grubość równą sumie grubości ścianek skrzynki. Również 
złożone kształty można obliczać na podstawie teorii przekrojów teowych, stosując ją 
„krok po kroku” do kolejnych części (niezbędną częścią analizy jest znalezienie 
prostokąta, w którym leży oś zerowych naprężeń).

=

background image

22

7.3. Minimalne i maksymalne zbrojenie podłużne elementów zginanych

7.3.1. Zbrojenie minimalne

Pole przekroju  zbrojenia rozciąganego powinno być co najmniej równe A

s,min

b

t

oznacza średnią szerokość strefy 

rozciąganej,

f

ctm

oznacza wytrzymałość betonu na 

rozciąganie.

  

,

26

,

0

min

,

d

b

f

f

A

t

yk

ctm

s

=

lecz nie mniej niż 0,0013 b

t

d.

Minimalny stopień zbrojenia 
rozciąganego wynosi zatem

yk

ctm

t

s

f

f

d

b

A

26

,

0

min

,

min

,

1

=

=

ρ

0,17
0,15

0,19

0,21

0,13

0,23

A

s,min

/(b

d) [%]

0,25

20 25

35

45

55

70

80

90

60

f

ck

[MPa]

ρ

1,min

(f

yk

= 500 MPa)  w zależności od f

ck

background image

23

Uzasadnienie tego przepisu wynika z zależności przedstawionych na rysunku poniżej. 

f

ctm

A

s1

σ

s1

d

z ≈ 0,8d

b

a) 

b) 

P

c

Siły wewnętrzne: a) bezpośrednio przed zarysowaniem,  b) bezpośrednio po zarysowaniu

h

Moment rysujący wynosi

Zakłada się, że bezpośrednio przed pojawieniem się rysy naprężenie rozciągające w 
skrajnych włóknach przekroju jest równe f

ctm

Po zarysowaniu naprężenia rozciągające beton spadają w rysie do zera i cała siła 
rozciągająca zostaje przejęta przez zbrojenie. Moment zginający jest równy 
momentowi pary sił A

s1

σ

s1

P

i nadal jest równy M

cr

.

W

f

M

ctm

cr

=

oznacza tu odpowiedni wskaźnik wytrzymałości przekroju, wyznaczony bez 
uwzględniania wpływu zbrojenia – np. dla prostokąta = 0,1667bh

2.

background image

24

Oczywiście, naprężenie w zbrojeniu nie może być większe od granicy plastyczności 
(jeśli nie uwzględnia się wzmocnienia). Tak więc, w tym przypadku graniczny 
moment przekroju zbrojonego (obliczony dla σ

s1

f

yk

) staje się mniejszy od 

momentu granicznego przekroju niezbrojonego. Gdyby taki element wykonać i 
zbadać, to natychmiast po przekroczeniu M

cr

, czemu towarzyszą tylko niewielkie 

odkształcenia i ugięcia,  nastąpi nagłe zniszczenie, gdyż zbrojenie nie jest w stanie 
przejąć siły, która pojawi się w nim po zarysowaniu.

Nagłe zniszczenie przy małych odkształceniach, bez wyraźnych odkształceń 
plastycznych, bywa nazywane zniszczeniem „kruchym”. Kruche zniszczenie uważa 
się za zjawisko niepożądane i niebezpieczne, gdyż utrata nośności nie jest 
poprzedzona fazą, w której rysy, rozszerzając się w miarę zwiększania obciążenia, 
sygnalizują, że nośność elementu może być zagrożona. 

A

s1

σ

s1

z ≈ 0,8d

P

c

z

A

M

s

s

cr

1

1

σ

=

z

A

M

s

cr

s

1

1

=

σ

Jeżeli ilość zbrojenia rozciąganego jest 
bardzo mała, to naprężenie σ

s1

, obliczone 

na podstawie zależności odpowiedniej dla 
przekroju zarysowanego może być 
większe od  f

yk

.

background image

25

Stosowanie zbrojenia o polu równym co najmniej określonemu w normie 
minimum zapobiega kruchemu zniszczeniu. Minimum to można wyznaczyć na 
podstawie wymagania, że naprężenie w zbrojeniu, wywołane przez moment 
rysujący, nie powinno być większe niż f

yk

.  

W przekroju prostokątnym:

bezpośrednio przed zarysowaniem, czyli w fazie I:

(

)

ctm

ctm

cr

f

b

d

f

h

b

M

6

1

,

1

6

1

2

2

=

bezpośrednio po zarysowaniu, czyli w fazie II: 

d

f

A

M

yk

s

cr

8

,

0

min

,

=

Porównując te dwie zależności otrzymuje się wzór zawarty w normie

yk

ctm

yk

ctm

yk

ctm

s

f

f

d

b

f

f

d

b

f

d

f

d

b

A

26

,

0

252

,

0

8

,

0

6

21

,

1

2

min

,

=

=

background image

26

Na podobnej zasadzie, tzn. porównując moment rysujący obliczony na podstawie 
teorii fazy I z obliczonym na podstawie teorii fazy II, można uzyskać „ścisłe” 
wzory na minimum zbrojenia dla przekrojów nieprostokątnych. Według normy 
można poprzestać na prostym przybliżeniu określonym przez omówiony powyżej 
wzór dla prostokąta.

Przekroje, które mają zbrojenie mniejsze od A

s,min

należy rozpatrywać jako 

przekroje niezbrojone – współczynnik bezpieczeństwa stosowany do betonu jest 
wtedy większy niż współczynnik stosowany, gdy element jest żelbetowy.

Dla dużych elementów (np. grubych płyt) ilość zbrojenia wynikająca z przepisów 
dotyczących minimum może być bardzo znaczna.

Minimum zbrojenia nie zależy od momentu zginającego, a więc może się zdarzyć, 
że przy niewielkich momentach potrzebna jest duża objętość zbrojenia, przede 
wszystkim dlatego, że duża jest objętość betonu. 

W takich przypadkach norma zezwala na pewne  osłabienie wymagań. Według 
Eurokodu: „Alternatywnie, w elementach drugorzędnych, w których można 
akceptować pewne ryzyko kruchego zniszczenia, można stosować A

s,min

równe 120% 

pola zbrojenia, które wynika ze sprawdzania stanu granicznego użytkowalnosci”.

background image

27

Omawiane w tym punkcie minimalne zbrojenie ma zapobiegać kruchemu 
zniszczeniu i ma być  stosowane wszędzie tam, gdzie może wystąpić 
rozciąganie, wywołane przez obciążenia. 

Inne przepisy dotyczące minimalnego zbrojenia, związane z potrzebą 

ograniczenia szerokości ewentualnych rys, które mogą być wywołane przez 
obciążenia w SGU, a przede wszystkim przez skurcz betonu i odpływ ciepła 
hydratacji cementu, zostaną omówione później. Do tych właśnie przepisów 
nawiązuje cytowany powyżej punkt Eurokodu.

Ze wzoru na minimum zbrojenia wynika, że im mocniejszy jest beton, tym 
większe jest potrzebne minimalne zbrojenie. Jest to ważna cecha 
charakterystyczna konstrukcji żelbetowych (wystąpi ona także przy 
sprawdzaniu SG użytkowalności). Stosowanie bardzo mocnego betonu, jeżeli 
nie jest konieczne ze względu na wymagania dotyczące wytrzymałości i 
trwałości, jest nieekonomiczne, gdyż pociąga za sobą potrzebę stosowania 
wysokiego minimum zbrojenia w strefach słabo obciążonych 

background image

28

7.3.2. Zbrojenie maksymalne

Według Eurokodu pole przekroju zbrojenia rozciąganego (lub ściskanego) nie 
powinno przekraczać A

s,max

= 0,04A

c

. Ograniczenie to dotyczy obszarów, w których 

nie występują połączenia na zakład, co oznacza, że na odcinkach zakładów limit ten 
może być przekroczony.

Zalecenie to wynika z wymagań dotyczących rozmieszczania zbrojenia – rozstaw 
prętów powinien umożliwiać właściwe ułożenie i zagęszczenie betonu.

Ilości zbrojenia zbliżające się do A

s,max

mogą być racjonalnie wykorzystane tylko w 

przekrojach podwójnie zbrojonych i teowych. Zbrojenie przekrojów pojedynczo 
zbrojonych należy dobierać  na podstawie warunku α

1

≤ α

1,lim

, w którym α

1,lim

oznacza 

względną siłę graniczną w zbrojeniu, która powstaje gdy ξ = ξ

lim

(µ = µ

lim

). Graniczne 

wartości α

1

, ξ, µ można wyznaczyć stosując tablice, a ewentualne przekroczenie tych 

wartości „ujawnia się samo” przy stosowaniu zamieszczonych tam algorytmów. 

Przykład. Dla zestawienia beton f

ck

= 25 MPa, stal f

yk

= 500 MPa otrzymuje się 

α

1

≈ 0,5 i  przyjmując f

yd

= 435 MPa, f

cd

= 30/1,4 = 21,4  MPa mamy 

%

46

,

2

435

4

,

21

5

,

0

5

,

0

lim

,

1

lim

,

1

=

=

=

=

yd

cd

s

f

f

d

b

A

ρ

Niekiedy, chcąc uniknąć podwójnego zbrojenia, można zastosować zbrojenie pojedyncze 
przy µ > µ

lim

, ale znaczne przekroczenie µ

lim

prowadzi do zupełnie nieracjonalnych ilości 

zbrojenia.