background image

Obliczanie elementów na ścinanie

 

1

PROJEKTOWANIE ZBROJENIA NA ŚCINANIE  

ZBROJENIE ZA POMOCĄ PIONOWYCH STRZEMION 

 

Dane: V

Sd

M

Sd

N

Sd

f

cd

f

ctd

f

ck

f

ywd1

E

s

b

w

ha

1

w

lim

β

1

Niewiadome: 

φ

1

n

w1

s

1

Do wyznaczenia trzech niewiadomych, określających zbrojenie po-

przeczne za pomocą strzemion, dysponuje się tylko jednym równaniem  

 

 

Θ

ctg

1

1

1

31

3

z

f

s

A

V

V

ywd

sw

Rd

Rd

=

=

.   

   

 

(18) 

 

W związku z tym przyjmuje się zwykle, jako wiadome, średnicę 

drutu na strzemiona 

φ

1

 oraz liczbę jego ramion n

w1

.  

 

Tok projektowania zbrojenia poprzecznego w elementach o stałej 

wysokości na odcinku ścinania przedstawia się następująco:   

 

a. Oblicza się  d = h – a

1

, a gdy N

Sd

 

  0,  to  również  A

c

, zakłada się  

z = 0,9d

 

b. Oblicza  się dalej stopień zbrojenia podłużnego w rozważanym  

przekroju 

ρ

L

, współczynnik k = 1,6 – 

 1 lub k = 1, współczynnik  

ν

 = 0,6(1 – f

ck

/250), a gdy N

Sd

 

 0, naprężenie 

σ

cp

Określamy nośność przekroju niezbrojonego na ścinanie z uwagi 

na naprężenia rozciągające w betonie V

Rd1

 i nośność  ściskanych 

krzyżulców betonowych V

Rd2

Jeżeli element poddany jest ściskaniu, to nośność  V

Rd2

 należy  

zredukować do wartości V

Rd2,red

 

background image

Obliczanie elementów na ścinanie

 

2

c. Jeżeli  V

Sd

 

  V

Rd1

 i V

Sd

 

  V

Rd2

, to nie jest potrzebne obliczanie  

zbrojenia poprzecznego. Są to tzw. odcinki pierwszego rodzaju. 

Element lub jego rozpatrywany odcinek zbroi się wtedy konstrukcyjnie. 

 

d. Jeżeli na jakimkolwiek odcinku elementu żelbetowego  

♦  V

Sd

 > V

Rd1

 i V

Sd

 

 V

Rd2

, – potrzebne jest obliczeniowe zbroje-

nie poprzeczne, 

♦  V

Sd

  >  V

Rd2

 – zwiększa się wymiary poprzecznego przekroju 

belki. 

 

e.  Odcinek elementu od krawędzi podpory (lub łożyska) aż do miejsca, 

gdzie  V

Sd

  =  V

Rd1

, na którym V

Sd

  >  V

Rd1

, nazywa się odcinkiem  

drugiego rodzaju (odcinkiem ścinania) l

v

. Odcinek ścinania dłuższy 

od 2z dzieli się na mniejsze, spełniające warunek 1,0 

 ctg

Θ

 

 2,0. 

Przy przyjęciu ctg

Θ

 = 1 otrzymuję się najwięcej strzemion, zaś najmniej-

szą siłę F

td

, przy ctg

Θ

 = 2 odwrotnie. Można też podzielić odcinek ścina-

nia na dowolną liczbę równych lub nierównych części o długości c

i

. Przy 

takim podziale dla i-tego odcinka wartość ctg

Θ

 = c

i

/z powinna mieścić się 

między 1 a 2.  

W obliczeniach każdy odcinek rozpatruje się niezależnie, poczyna-

jąc od odcinka przy krawędzi podpory, na którym jest możliwość 

redukcji V

Sd

. 

f. Oblicza się powierzchnię przekroju jednego strzemiona A

sw1

 = 

1

2

1

4

w

n

πφ

 i z równania (18), przy V

Rd3

 = V

Sd

, wymagany ich rozstaw 

 

Sd

ywd

sw

V

z

f

A

s

Θ

ctg

1

1

1

=

  

 

   (32) 

background image

Obliczanie elementów na ścinanie

 

3

g. Przyjmuje się rozstaw strzemion, z zaokrągleniem do 10 mm w dół, 

pamiętając ponadto o warunkach konstrukcyjnych kształtowania 

zbrojenia oraz o minimalnym stopniu zbrojenia strzemionami –  

stopień zbrojenia 

ρ

w1

 = 

w

sw

b

s

A

1

1

 musi być większy od minimalnego. 

 

h. Jeżeli ctg

Θ

 > 1, wtedy należy sprawdzić warunek nośności krzyżul-

ców betonowych, przy czym V

Rd2

 oblicza się teraz ze wzoru (17). 

 

i.  Przy podporach należy stosować rozciągane zbrojenie dołem i/lub 

górą 

yd

td

sL

f

F

A

=

, zakotwione poza rozpatrywanym przekrojem zgod-

nie z rys. 2, przy sile rozciągającej F

td

.  

 

j.  O ile nie można skorzystać z uproszczenia wg punktu 3.g, to 

sprawdza się warunek stanu granicznego zarysowania z pominię-

ciem prętów odgiętych  

V

Sd

 

 V

w,lim

 = 

1

1

1

1

4

3

φ

β

ρ

ck

s

lim

w

w

f

E

w

d

b

,  

   

(33) 

 

gdzie w tym wypadku V

Sd

  – siła poprzeczna wyznaczona w kombi-

nacji obciążeń długotrwałych, przy współczynniku obciążenia 

γ

f

 = 1. 

 

k. Jeżeli  V

Sd

 > V

w,lim

, należy zmniejszyć rozstaw strzemion lub zwięk-

szyć średnicę drutu, lub zastosować pręty odgięte.  

 

l. Oblicza się kolejny odcinek drugiego rodzaju, na którym V

Sd

 > V

Rd1

Obliczenia powtarza się od punktu f. 

background image

Obliczanie elementów na ścinanie

 

4

ZBROJENIA NA ŚCINANIE W POSTACI PIONOWYCH 

STRZEMION I PRĘTÓW ODGIĘTYCH

 

 

Dane: V

Sd

M

Sd

N

Sd

f

cd

f

ctd

f

ck

f

ywd1

f

ywd2

E

s

b

w

ha

1

w

lim

β

1

β

2

Szukane: 

φ

1

n

w1

s

1

φ

2

n

w2

s

2

α

 

Początek toku projektowania, zmierzającego do określenia długo-

ści odcinków ścinania drugiego rodzaju, jest taki sam – punkty a ÷ e – 

jak w wypadku projektowania zbrojenia za pomocą samych strzemion

Długości tych odcinków mogą być zharmonizowane z przewidywanym roz-

stawem płaszczyzn odgięć. 

 

 

Do wyznaczenia siedmiu niewiadomych dysponuje się tylko 

dwoma równaniami – (18) i (22).  

 

 

Θ

ctg

1

1

1

31

3

z

f

s

A

V

V

ywd

sw

Rd

Rd

=

=

,   

   

 

(18) 

(

)

.

z

f

s

A

z

f

s

A

V

V

V

ywd

sw

ywd

sw

Rd

Rd

Rd

Θ

α

α

Θ

ctg

ctg

sin

ctg

2

2

2

1

1

1

32

31

3

+

+

=

+

=

 

 (22) 

 

Za wiadome przyjmuje się zwykle: średnicę drutu na strzemiona 

φ

1

, liczbę ramion strzemion n

w1

, średnicę prętów odgiętych 

φ

2

 i kąt od-

gięć 

α

. Po wyznaczeniu odcinków ścinania tok projektowania zbroje-

nia poprzecznego w elementach o stałej wysokości na tych odcinkach 

przedstawia się następująco: 

 

 

 

 

background image

Obliczanie elementów na ścinanie

 

5

f. Oblicza  się powierzchnię przekroju jednego strzemiona A

sw1

 = 

1

2

1

4

w

n

πφ

 i z równania (18), przy V

Rd3

 = 0,5V

Sd

  (wymóg normowy, że 

strzemiona muszą przenieść co najmniej 50% siły V

Sd

),

 oblicza się 

 

 

Sd

ywd

sw

V

,

z

f

A

s

5

0

ctg

1

1

1

Θ

=

   

 

  (34) 

 

g. Przyjmuje  się rozstaw strzemion s

1

, z zaokrągleniem do 10 mm w 

dół,  pamiętając ponadto o warunkach konstrukcyjnych kształtowania 

zbrojenia poprzecznego (p. 4) oraz o minimalnym stopniu zbrojenia 

strzemionami – stopień zbrojenia 

ρ

w1

 = 

w

sw

b

s

A

1

1

 musi być większy od mini-

malnego  

ρ

w,min

 

h. Przy przyjęciu  V

Rd3

 = V

Sd

 ze wzoru (22) oblicza się potrzebną po-

wierzchnię przekroju prętów odgiętych w płaszczyznach odgięć o 

rozstawie s

2

 

(

)

α

α

Θ

Θ

sin

ctg

ctg

ctg

2

1

1

1

2

2

+





=

ywd

ywd

sw

Sd

sw

zf

zf

s

A

V

s

A

  

   

 

(35) 

 

i liczbę prętów w płaszczyźnie 

n

w2

 =

2

2

2

4

πφ

sw

A

.   

 

 

 

 

(36) 

 

Ustala się konkretną liczbę prętów odgiętych n

w2

, z uwzględnieniem 

rozstawu s

2

 i warunków konstrukcyjnych (p. 4).  

 

background image

Obliczanie elementów na ścinanie

 

6

i. Po przyjęciu wszystkich danych zbrojenia poprzecznego na rozpa-

trywanym odcinku sprawdza się czy V

Sd

 

  V

Rd2

, przy V

Rd2

 obliczo-

nym ze wzoru (21).  

 

j.  Przy podporach należy stosować rozciągane zbrojenie dołem i/lub 

górą, mogące przenieść siłę F

td

 wg wzoru (24). 

 

k. Do przeniesienia tej siły potrzebne jest zbrojenie rozciąga-

ne

yd

td

sL

f

F

A

=

, zakotwione poza rozważanym przekrojem zgodnie z 

rys. 2. 

 

l.  O ile nie można skorzystać z uproszczenia obliczeń wg punktu 3.g, 

to sprawdza się warunek stanu granicznego zarysowania, porównu-

jąc siłę poprzeczną  V

Sd

 z siłą poprzeczną  V

w,lim

, powodującą zary-

sowanie o granicznym rozwarciu w

lim

.  

 

V

Sd

 

 V

w,lim

 = 





+

2

2

2

1

1

1

4

3

φ

β

ρ

φ

β

ρ

ρ

w

w

ck

s

lim

w

w

f

E

w

d

b

 

gdzie w tym wypadku V

Sd

 – siła poprzeczna wyznaczona w kombi-

nacji obciążeń długotrwałych, przy współczynniku obciążenia 

γ

f

 = 1. 

Jeżeli  V

Sd

 > V

w,lim

, należy zmniejszyć rozstaw strzemion lub zwiększyć 

ich  średnicę, bądź zwiększyć liczbę prętów odgiętych aż do spełnienia 

tego warunku.  

 

m. Oblicza  się kolejny odcinek drugiego rodzaju, na którym V

Sd

 > V

Rd1

Obliczenia powtarza się od punktu f.