Zastosowanie modeli
kratownicowych
Modele S – T
(Strut and Tie
Models)
Zastosowanie modeli
kratownicowych
Modele S – T
(Strut and Tie
Models)
Stosuje się do obliczania i
konstruowania obszarów, w których
nie można przyjąć liniowego rozkładu
odkształcenia
Modele ST składają się z:
-
prętów S (Struts)
,
odwzorowujących
pola naprężeń ściskających,
-
prętów T (Ties)
,
odwzorowujących
rozciągane zbrojenie,
-
węzłów
, łączących S i T.
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
modeli S & T z rozwiązaniami sprężystymi
(w szczególności usytuowanie i kierunek
zastrzałów
powinno odpowiadać liniowej teorii
sprężystości)
- cięgna (pręty T) w modelu S & T powinny
odpowiadać układowi zbrojenia
B – obszar
jednorodny
D – obszar
niejednorodny
F
b
a
b
4
1
T
a) częściowa nieciągłość (b<H/2)
b) pełna nieciągłość (b>H/2)
F
h
a
7
,
0
1
4
1
T
Naroże ramy obciążone momentem zamykającym
2/3 < h
2
/ h
1
< 3/2
Naroże ramy obciążone momentem zamykającym
h
2
/ h
1
< 2/3
Długość zakotwienia l
bd
określać dla siły ΔF
td
=F
td2
-F
td
tanQ – wg aneksu krajowego; zalecane 0,4 < tanQ
<1,0
Naroże ramy obciążone momentem rozwierającym
A
s
/bh < 2%
Naroże ramy obciążone momentem rozwierającym
A
s
/bh > 2%
Wsporniki
a
c
< z
0
1,0 < tanQ < 2,5
Wsporniki
a
c
> 0,5h
c
i
F
Ed
> V
Rd,c
a
c
< 0,5h
c
zalecane k
1
=0,25 A
s,lnk
>k
2
F
Ed
/f
yd
A
s,lnk
>k
1
A
s,main
zalecane k
2
=0,50
A
s,main
A
s,lnk
>As
,mai
n
Obliczanie i konstruowanie zbrojenia belki podciętej
Systemy wiążące i wieńce
Konstrukcje, które nie zostały zaprojektowane
na oddziaływania wyjątkowe, muszą mieć
odpowiedni
system wiążący
Ma on umożliwić wytworzenie się wtórnego
ustroju nośnego, co ma
zapobiec katastrofie
postępującej
Na ten system składają się:
▪ wieńce obwodowe
▪ wieńce wewnętrzne
▪ wieńce poziome, łączące słupy lub ściany
▪ powiązania pionowe (np. w budynkach ze
ścianami prefabrykowanymi)
Powiązania potrzebne ze względu na
oddziaływania wyjątkowe
A – wieńce obwodowe B – wieńce wewnętrzne
C – wieniec poziomy słupa lub ściany
Wieniec obwodowy
musi przenieść siłę [kN]:
F=10 l
i
l
i
- rozpiętość skrajnego przęsła, m
F = 70 kN
Powiązania wewnętrzne
powinny być zdolne do
przeniesienia siły rozciągającej
F = 20 kN/m (na metr szerokości konstrukcji)
Powiązania poziome
ze słupami i/lub ścianami
F = 20 kN/m (na metr elewacji)
F = 150 kN (każdy słup, słupy narożne należy
związać w dwóch kierunkach)
Powiązania pionowe
muszą przenieść obciążenia
powstające po losowej utracie (np. na skutek
wybuchu) nośności słupa lub ściany podpierającej
strop
Trwałość obiektów
budowlanych z betonu
Zgodnie z
dyrektywą Rady Wspólnot
Europejskich
obiekty budowlane powinny spełniać
podstawowe wymagania w zakresie:
- nośności i stateczności,
- bezpieczeństwa pożarowego
- higieny, zdrowia i ochrony środowiska
- bezpieczeństwa użytkowania
- ochrony przed hałasem
- oszczędności energii i izolacyjności
termicznej
Wymagany okres użytkowania budynków
Kategoria
Opis
Okres
użytkowania w
latach
Przykłady
1
budynki tymczasowe
do 10
tymczasowe obiekty na placu budowy,
budynki mieszczące okresowe wystawy
2
budynki o małej
trwałości
minimum 10
budynki przemysłowe dla
krótkotrwałych procesów
produkcyjnych, tymczasowe magazyny i
składowiska
3
budynki o średniej
trwałości
minimum 30 większość budynków przemysłowych,
budynki remontowane
4
budynki o normalnej
trwałości
minimum 70
nowe budynki dla służby zdrowia i
mieszkalne oraz monumentalne obiekty
publiczne
5
budynki i obiekty
budowlane o dużej
trwałości
minimum 120
budynki inżynierskie i inne budynki
monumentalne spełniające ważną rolę
społeczną
Przyczyny degradacji konstrukcji z
betonu:
- karbonatyzacja betonu
- oddziaływanie chlorków
- korozja betonu w środowiskach
ciekłych
- działanie opadów atmosferycznych
i mrozu
- naprężenie w betonie
- reaktywność alkaliczna kruszywa
- korozja biologiczna
Karbonatyzacja betonu
Roztwór w porach betonu charakteryzuje się wysoką
alkalicznością
wskaźnik pH 12,5 do 14,5
Dzięki temu następuje
pasywacja zbrojenia
2Fe(OH)
3
+ Ca(OH)
2
= Fe
2
O
3
·CaO + 4H
2
O
żelazian wapna niewrażliwy
na działanie wody
Stan ochrony zbrojenia zależy od:
- potencjału korozyjnego
- wartości pH
Karbonatyzacja betonu
– zobojętnienie otuliny
betonowej
w wyniku
działania CO
2
przy stężeniu CO
2
>
0,3% objętościowo
Ca(OH)
2
+ CO
2
= CaCO
3
+ H
2
O
W wyniku karbonatyzacji
- zwiększa się szczelność, gęstość pozorna
i wytrzymałość betonu w warstwie otuliny
- obniża się pH
Na szybkość karbonatyzacji ma wpływ:
• zawartość CO
2
w powietrzu
• ilość cementu w betonie
• wskaźnik c/w (porowatość betonu)
• zawartość żużla i popiołów lotnych w cemencie
• szczelność betonu
• wilgotność względna powietrza i związane z
tym
wypełnienie porów betonu wilgocią sorpcyjną
w.w. < 25%
karbonatyzacja
nie zachodzi
w.w. 40 – 80% szybka
karbonatyzacja
w.w. ~ 100%
nie zachodzi
Fazy rozwoju korozji
Sposoby ochrony zbrojenia:
▪ 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
W konstrukcjach szczególnie narażonych
na korozję stosuje się już w świecie:
▪ zbrojenie ze stali nierdzewnej
▪ zbrojenie w postaci prętów
kompozytowych, zawierających włókna
▪ węglowe (Carbon)
▪ aramidowe (Aramid)
▪ szklane (Glass)
np. CFRP - Carbon Fiber Reinforced Polymer