background image

Analiza konstrukcji 

Imperfekcje geometryczne

Imperfekcje geometryczne = niekorzystne wpływy 
możliwych geometrycznych odchyłek (odchyleń od 
zaplanowanego kształtu) 

Należy je uwzględniać w stanach granicznych 
nośności

w stałych i wyjątkowych sytuacjach obliczeniowych.

Nie wymaga się uwzględniania imperfekcji w stanach 
granicznych użytkowalności. 

background image

Imperfekcje mogą być reprezentowane przez 
kąt pochylenia θ

l

 

                            θ

l

 = θ

0

 α

h

 α

m

    

• Θ

0

 – wartość bazowa

• α

h

  – współczynnik redukcyjny długości lub wysokości

• α

m

  – współczynnik redukcyjny ze względu na liczbę 

elementów

Zalecana jest wartość      θ

0

  = 1/200

α

h

 =                                             2/3  ≤ α

h

 ≤ 1

                                      l – długość lub wysokość [m]

α

m

 =            

                                      m – liczba elementów pionowych

l

2

 

m

1

1

5

,

0

background image

Wpływ imperfekcji na elementy wydzielone 
można uwzględniać jako:

•mimośród e

i

      

            e

i

 = 0,5 θ

i

 l

                        l

0

 – długość efektywna                  

    jako uproszczenie można przyjmować
            

e

i

  = l

0

 /400         

(zbrojenie symetryczne 

                                         e

0

 = h /30   ≥ 20 mm)

•siłę H

i

 

, poprzecznie obciążającą układ, umieszczoną tak, żeby uzyskać 

największy moment

     - w elementach nieusztywnionych
                    H

i

  =  θ

i

 N     

     - w elementach usztywnionych 
                    H

i

  =  2 θ

i

 N

     N – siła podłużna

      

background image

Wpływ imperfekcji geometrycznych - 

przykłady

a1) nieusztywnione 

                                       a2) usztywnione 

a) wydzielone elementy z siłą przyłożoną mimośrodowo lub z siłą działającą poprzecznie

background image

Wpływ pochylenia θ

i

 na konstrukcję można 

uwzględniać jako:

• wpływ na system usztywniający
                    H

i

  = θ

i

 (N

b

 - N

a

)

• wpływ na przeponę stropową
                    H

i

  = 0,5 θ

i

 (N

b

 + N

a

)

• wpływ na przeponę dachową
                    H

i

  = θ

i

 N

a

    

    N i N są siłami podłużnymi wpływającymi na H

i

 

   Jako uproszczenie można stosować 

mimośród 

                           e

i

  = l

0

 /400

background image

Wpływ imperfekcji geometrycznych - 

przykłady

b) system usztywnienia                                   c1) przepona stropowa           c2)  przepona dachowa

background image

Ukośne zginanie i ściskanie

 

Pierwsze przybliżenie 

– obliczanie oddzielne dla każdego

 kierunku głównego

 

Dalsze sprawdzanie 

nie jest konieczne

, gdy

                          λ

y

 / λ

z

  ≤ 2   i    λ

z

 / λ

y

 ≤ 2

oraz gdy

0,2

  

  

/h

e

/b

e

   

lub

  

0,2

  

  

/b

e

/h

e

eq

y

eq

z

eq

z

eq

y

background image

Dla przekroju prostokątnego oznacza to:

background image

Jeżeli te warunki nie są spełnione, musimy 
uwzględnić obciążenie ukośne, a wtedy:

)

tg(

EJ

EJ

)

tg(

y

x

)

tg(

b

h

)

tg(

2

background image

Powierzchnia interakcji M – N ma 

postać:

                                              Zbrojenie symetryczne

 

background image

Metody sprawdzania nośności:

Metoda przyjęta w 

PN 2002 i w Komentarzu do ACI 

318-02

gdzie:
  N

Ed

   -  obliczeniowa siła podłużna   

  N

Rdx

  -  obliczeniowa nośność, z uwzględnieniem 

wpływu
          smukłości, w płaszczyźnie x         

  N

Rdy

  -  jak wyżej, w płaszczyźnie y     

  N

Rd0 

 -  obliczeniowa nośność przekroju 

obciążonego
          osiowo, bez wpływu smukłości    

0

1

1

1

1

Rd

Rdy

Rdx

Ed

N

N

N

N

background image

Metoda według PN-EN

:

0

.

1

M

M

M

M

Rdy

Edy

Rdx

Edx







Przy sile podłużnej N

Ed   

musi być spełniony warunek:

gdzie:
    M

Edx

  M

Edy

    - momenty obliczeniowe, z 

uwzględnieniem

                           efektów II rzędu
    M

Rdx

  M

Rdy

    - momenty graniczne (nośność 

przekroju)

                           w odpowiedniej płaszczyźnie)
                   α    - wykładnik potęgi        

background image

Wartości wykładnika α zależą od siły obciążającej 
przekrój:

gdzie:
   N

Ed

   - obliczeniowa siła podłużna

   N

Rd

  = A

c

 f

cd

  + A

s

 f

yd

      

             
A

c

   - całkowite pole przekroju betonu

A

s

   - pole przekroju zbrojenia podłużnego

N

Ed

/N

Rd

0,1

0,7

1,0

a =

1,0

1,5

2,0

Do wyznaczenia wartości pośrednich można stosować interpolację 
liniową

background image

Graficzna interpretacja tych zależności

 

background image

Graficzna interpretacja tych zależności

 

background image

Porównanie wyników

 

background image

Porównanie wyników obliczeniowych

0

500

1000

1500

2000

2500

0

20

40

60

80

100

120

140

N, MPa

M

I

, MPa

a - według EC2 a=1
b - według EC2 a według tab. 7

c - według PN

c

a

b

l=40

r=0.009

b=22.5°

background image

Porównanie wyników obliczeniowych

0

500

1000

1500

2000

2500

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

N, MPa

M

I

, MPa

a - według EC2 a=1
b - według EC2 a

 według tab. 7

c - według PN

c

a

b

l=80

r=0.009

b=22.5°

background image

Elementy zginane

Minimalny przekrój zbrojenia podłużnego

 

bd

0013

.

0

bd

f

f

26

.

0

A

yk

ctm

min

,

1

s

background image

Elementy zginane

bbb

0

0.1

0.2

0.3

0.4

15

20

25

30

35

40

45

50

r

Lmin

 

x

10

2

f

ck

, MPa

DIN 1045-1

MC 90

ACI belki

CSA

ACI płyty

PN 02

PN 02 i prEC2

background image

Elementy ściskane

• Norma

• A

s,min

• Uwagi

• PN 02

• słupy 

zwykłe

• EC2

• N

Ed

 = N

Sd

• ACI  318-

02

•        
•                      

0.01A

c

•  

• MC 90

•                        

0.008A

c

•  

• DIN 1045-

1

• N

Ed

 = N

Sd

c

yd

Sd

A

003

.

0

f

N

15

.

0

c

yd

Ed

A

002

.

0

f

N

10

.

0

yd

Ed

f

N

15

.

0

background image

Beton skrępowany

    W efekcie ograniczenia poprzecznych 

odkształceń betonu zmienia się zależność σ

c

 – ε

c

  

A - beton bez ograniczenia odkształceń 
poprzecznych

background image

Beton skrępowany

ck

2

2

cu

c

,

2

cu

2

ck

c

,

ck

2

c

c

,

2

c

ck

2

ck

2

ck

c

,

ck

ck

2

ck

2

ck

c

,

ck

f

2

,

0

f

f

f

05

,

0

dla

f

50

,

2

125

,

1

f

f

f

05

,

0

dla

f

0

,

5

0

,

1

f

f













background image

Beton skrępowany

CFRP (Carbon Fiber Reinforced 

Polymer) 

 

STAL MIĘKKA 

CFRP 

AFRP 

GFRP 

s (

 GPa) 

e

 

0.02 

0.04 

Zakresy zależności σ-ε materiałów kompozytowych FRP i 
stali
 

background image

Beton skrępowany

0

15

30

45

60

75

90

-20,0

-16,0

-12,0

-8,0

-4,0

0,0

e

v

, ‰ 

s,

 M

Pa

W-3m

W-2m

W-1m

W-0

0

15

30

45

60

75

90

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

e

h

, ‰ 

s,

 M

Pa

W-0

W-1m

W-2m

W-3m

SERIA „W” – ŚREDNIE 

ODKSZTAŁCENIA PODŁUŻNE I 

POPRZECZNE

background image

Beton skrępowany

0

10

20

30

40

50

-8,0

-6,0

-4,0

-2,0

0,0

e

v

, ‰ 

s,

 M

Pa

0

10

20

30

40

50

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

e

h

, ‰ 

s,

 M

Pa

K-2m

K-0

K-2m

K-0

SERIA „K” – ŚREDNIE 

ODKSZTAŁCENIA PODŁUŻNE I 

POPRZECZNE (WZMOCNIENIE 

MATĄ)

background image

Beton skrępowany

0

15

30

45

60

75

-5,0

-4,0

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

e

v

, ‰ 

s,

 M

Pa

K-t2m

K-0

K-t

SERIA „K” – ŚREDNIE ODKSZTAŁCENIA PRÓBEK  (BEZ WZMOCNIENIA, MATA, MATA+TAŚMA)


Document Outline