Politechnika Krakowska
Wydział Inżynierii Lądowej
Instytut Materiałów i Konstrukcji
Budowlanych
Wykonał:
Jan Rączkowski
Rok studiów V, spec. KBI
Seminarium dyplomowe,
Kraków 2011
ZASADY KSZTAŁTOWANIA STROPÓW
SPRĘŻONYCH – STRUNOBETONOWYCH I
KABLOBETONOWYCH
ZASADY KSZTAŁTOWANIA STROPÓW
SPRĘŻONYCH – STRUNOBETONOWYCH I
KABLOBETONOWYCH
STRUNOBETONOWE
PŁYTY
STROPOWE
KANAŁOWE HC
Płyty HC są to strunobetonowe, kanałowe płyty stropowe o stałej wysokości
i szerokości, produkowane metodą wibroprasowania w formie ślizgowej na
długim torze. Nominalna szerokość płyt wynosi 1200 mm. Krawędzie płyt są
profilowane w celu zapewnienia odpowiedniego przenoszenia sił ścinających
pomiędzy przyległymi płytami. Płyty są produkowane w pięciu
wysokościach: 200, 265, 320, 400 i 500 mm.
Płyty mogą mieć następujące maksymalne rozpiętości:
– HC-200 do 10,0 m
– HC-265 do 13,0 m
– HC-320 do 16,0 m
– HC-400 do 18,0 m
– HC-500 do 21,0 m
Rozpiętość płyt może być dowolna w po danych wyżej zakresach.
Płyty HC należy stosować przede wszystkim w budynkach szkieletowych o
konstrukcji żelbetowej lub stalowej, gdzie zachowany jest podstawowy schemat
statyczny płyty jako belki swobodnie podpartej.
Płyty HC można stosować także w układach ściennych jako wolnopodparte lub
częściowo zamocowane, pod warunkiem zapewnienia braku zarysowania górnej
strefy przekroju przypodporowego pod wpływem momentu ujemnego.
Płyty HC -
200
Płyty HC -
265
Płyty HC -
320
Płyty HC -
400
Płyty HC -
500
Strunobetonowe płyty HC wykonywane są z betonu klasy C40/50 lub C50/60. Do
sprężania używa się splotów siedmiodrutowych (Y1860S7- 12,5).
∅
W płytach HC-200 struny są układane w jednym rzędzie, nominalna odległość
osiowa od spodu płyty jest stała i wynosi 35 mm. W pozostałych typach płyt struny
są układane w jednym lub dwóch rzędach, nominalna odległość osiowa dolnego
rzędu strun od spodu płyty może wynosić 35, 45 lub 55 mm w zależności od
wymagań odporności ogniowej i warunków środowiska.
Przyjęte w płytach HC grubości otulenia cięgien sprężających określają
dopuszczalny zakres ich stosowania ze względu na trwałość stropów i odporność
ogniową. Mogą one być stosowane w środowisku odpowiadającym klasie ekspozycji
X0, XC1-XC4 wg PN-EN 206-1:2003 i PN-EN 1992-1-1:2005. W wyższych klasach
środowiska stosowanie płyt HC jest dopuszczalne
pod warunkiem spełnienia wymagań, jakie stawiane są konstrukcjom
strunobetonowym przez normę.
Stropy z płyt HC pracują jako jednolita struktura płytowa efektywnie dystrybuująca
obciążenia liniowe i punktowe. Dystrybucja obciążeń w strefie otworów oznacza, że
wszystkie obciążenia są przekazywane poprzez sąsiadujące płyty szerokości 1,2 m na
kolejne elementy płytowe stropu. Aby obciążenie liniowe mogło zostać rozłożone na
kilka płyt, nośność spoin oraz półek pomiędzy żebrami musi być wystarczająca. Dla
spoin wykonanych z betonu C25/30 i płyt z betonu C40/50 nośność spoin i półek
przedstawiono w tabeli poniżej.
a) Obciążenie stropu w strefie środkowej b) Obciążenie stropu na
krawędzi
Na rysunkach poniżej przedstawiono współczynniki rozkładu obciążeń na sąsiednie
płyty od obciążenia liniowego.
Dopuszczalne obciążenia liniowe.
Rozkład obciążeń punktowych na sąsiednie
płyty.
Montaż sprężonych płyt kanałowych powinien odbywać się zgodnie z opracowanym
wcześniej projektem technologii montażu. W trakcie rozładunku i montażu sprężone
płyty kanałowe nie mogą być narażone na działanie żadnych sił i wywołanych tymi
siłami naprężeń, na które nie były projektowane. Niedopuszczalne jest podnoszenie
płyt HC na linach podczepianych ukośnie w stosunku do powierzchni płyt.
W celu uzyskania równomiernego oparcia płyty na podporze zaleca się montaż z
zastosowaniem liniowych podkładek neoprenowych, umożliwiających wypełnienie
zaprawą przestrzeni pomiędzy spodem płyty a podporą. Przestrzeń tę, o wysokości
około 1 cm wypełnia się zaprawą cementową klasy określonej w projekcie
wykonawczym, nie mniej jednak niż M8. Zaprawa powinna wypełniać całkowicie całą
powierzchnię styku. Płyty sprężone można również opierać bezpośrednio na zaprawie
klasy nie niższej niż M8. Dopuszcza się także bezpośrednie opieranie płyt, bez
warstwy zaprawy i podkładek, na belkach stalowych lub innych o gładkiej, równej
powierzchni.
Przykładowe rozwiązania oparcia
płyt HC
Oparcie
na
ścianie
murowej
Połączenie z belką typu
RL
Połączenie
z
belką
stalową
STROPY
KABLOBETONOWE
Głównymi zaletami stropów sprężonych w stosunku do tradycyjnych
stropów żelbetowych są:
Mniejsza grubość stropu,
Uzyskiwanie większych rozpiętości pomiędzy podporami,
Mniejsze zużycie stali zbrojeniowej i betonu,
Trwałe działanie sił ściskających wpływa na większą kontrolę
zarysowania, wygięcia i ugięcia konstrukcji,
Cieńsze elementy konstrukcyjne wpływają na redukcję wysokości
konstrukcji a tym samym mniejsze obciążenie przekazywane na
fundamenty,
Szybszy wznoszenie kondygnacji.
Dopuszczalne ugięcie
Rozpiętość l
m
Grubość płyty h
mm
Zwykłe ograniczenie
a≤ l/250
6
8
10
12
200*
220
270
310
Zaostrzone
ograniczenie
a≤ l/500
6
8
10
12
200*
240
350
480
Dla stropów płytowo-słupowych ciągłych podano niżej orientacyjne zakresy
zastosowań poszczególnych rozwiązań konstrukcyjnych:
Strop grzybkowy monolityczny – rozpiętość (ekonomiczna) od 5 do 6m; grubość
płyty od 0,15m
Strop płytowy żelbetowy pełny – rozpiętość od 5 do 7m; całkowita grubość
stropu: od 0,16 do 0,21m,
Strop kasetonowy o kasetonach wypełnionych – rozpiętość od 7 do 9m; grubość
stropu od 0,20 do 0,40m
Porównanie budynku wykonanego w technologii tradycyjnej
z budynkiem ze stropami sprężonymi
Czynniki wpływające na projektowanie stropów
kablobetonowych
Cecha
Cięgna
bez przyczepności
Cięgna
z przyczepnością
Otulenie cięgna ze
względu na
ognioodporność
Identyczne
Otulenie cięgna ze
względu na korozję
Identyczne
Dopuszczalne
naprężenia w betonie
Identyczne
Graniczne naprężenia w
cięgnie
Naprężenia efektywne
(effective stress)
Naprężenia graniczne
(yield stress)
Minimalny oraz
maksymalny poziom
sprężenia
Identyczny
Minimalne ilość
zbrojenia zwykłego
Wymagane
Nie wymagane
Nośność na przebicie
Identyczna
Trwałość
Gdy konstrukcja jest wykonana poprawnie obydwa
systemy wykazują się wysoką trwałością
Wymiana, naprawa
Możliwa
Nie możliwa
Praktyczność
Wysoka
Niska
1. Rodzaj cięgna – z przyczepnością
lub bez przyczepności
a) Tylko w pasmach słupowych b) pasma słupowe i
międzysłupowe
równomiernie
rozmieszczone
w jednym kierunku
2. Trasowanie
cięgien
c) pasma słupowe i
międzysłupowe
równomiernie rozmieszczone
w dwóch kierunkach
Trasowanie w przekroju podłużnym: a) w obszarze skrajnym; b) w obszarze podpory
wewnętrznej.
3. Zakotwienia
- Systemy przyczepnościowe
- Systemy bez przyczepności
•
Zakotwienia pojedyncze
•
Zakotwienia wielosplotowe
4. Osłonki o przekroju owalnym i kołowym
5. Zbrojenie zwykłe
6. Grubość płyty
7. Stopień sprężenia.
s
s
s
s
l
x
l
x
l
x
e
x
z
2
2
)
(
3
4
w
w
w
w
l
x
l
x
l
x
e
x
z
6
8
3
)
(
3
4
4
72
p
e
p
p
w
g
e
I
E
l
4
24
p
s
p
p
s
g
e
I
E
l
Projektowanie w oparciu o metodę ram zastępczych wg ACI
318-02
1) Rozpiętość stropu w każdym kierunku musi wynosić minimum trzy ciągłe
przęsła.
2) Stosunek dłuższej do krótszej rozpiętości danej płyty nie powinien
przekraczać 2.0.
3) Długości kolejnych przęseł w każdym kierunku nie powinny się różnić
więcej niż 1/3 długości najdłuższego przęsła.
4) Słupy mogą być wysunięte maksymalnie o 10 % rozpiętości w kierunku
wysunięcia, z którejkolwiek linii poprowadzonej wzdłuż kolejno po sobie
następujących słupów.
5) Wszystkie obciążenia powinny pochodzić tylko od sił ciężkości i być
równomiernie rozłożone na całej powierzchni płyty. Obciążenie zmienne
nie powinno przekraczać 3 krotnego obciążenia stałego.
6) Jeśli płyta oparta jest na belkach wzdłuż wszystkich krawędzi to
względna sztywność belek w dwóch prostopadłych kierunkach nie
powinna być mniejsza niż 0.2 lub większa niż 5.0.
Podział płyty stropowej na elementy ramy
zastępczej
Idealizowana konstrukcja ramy
zastępczej
Przykłady realizacji stropów
sprężonych
LITERATU
RA
[1]. „CONCRETE INTERNATIONAL”, February 2011 Vol. 33 No.2
[2]. CONSOLIS „Strunobetonowe płyty stropowe kanałowe HC Poradnik
Projektanta”, Gorzkowice 2008
[3]. Starosolski W., „Konstrukcje żelbetowe według PN-B-03264:2002 i EC2”,
Warszawa 2008
[4]. http://www.post-tensioning.org
DZIĘKUJĘ ZA
UWAGĘ !