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











 



Parametry do określenia poprzecznych sił rozciągających w polu
ściskanym ze zbrojeniem „rozsmarowanym”

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%

Pętle w
płaszczyźni
e
rysunku

Pętle w
płaszczyźnie
prostopadłej do
rysunku
+ukośne
strzemiona

Naroże ramy obciążone momentem
rozwierającym

A

s

/bh > 2%

Pętle w płaszczyźnie
rysunku
+ strzemię ukośne

Pętle w płaszczyźnie
prostopadłej do rysunku
+ strzemiona ukośne

Krótkie wsporniki

a

c

< z

0

1,0 ≤ tanQ ≤2,5

Model S -
T

Krótkie wsporniki

a

c

>

0,5h

c

i F

Ed

> V

Rd,c

a

c

< 0,5h

c

zalecane k

1

=0,50 A

s,lnk

≥ k

2

F

Ed

/f

yd

A

s,lnk

≥ k

1

A

s,main

zalecane k

2

=0,50

A

s,1nk

≥ k

1

A

s,main

Zakotwienia mechaniczne lub
pętle

Strzemiona

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
▪ powiązania wewnętrzne
▪ powiązania poziome, łączące słupy lub
ściany ze
stropami
▪ powiązania pionowe (np. w budynkach ze
ścianami prefabrykowanymi)

Powiązania potrzebne ze względu na
oddziaływania wyjątkowe

A – wieńce obwodowe B – powiązania wewnętrzne
C – powiązanie poziome 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

fib Bulletin no 63 Design of precast concrete structures against
accidental actions

ties – cięgna
floor – strop
wall – ściana
column – słup
peripheral - obwodowy

precast structure – konstrukcja prefabrykowana

cantilever – wspornik
beam - belka

wide cracks – szerokie rysy
torsion - skręcanie

truss structure – kratownica
diagonal bracing – ukośne usztywnienie

rigid supporting edge beam – sztywna
belka brzegowa

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

Reaktywność alkaliczna
kruszywa

Oddziaływanie środowiska

Korozja ługująca

Korozja kwasowa

Korozja pęczniejąca
Krystalizacja soli

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)

▪ bazaltowe (Basalt)

np. CFRP - Carbon Fiber Reinforced Polymer