background image

XIV Konferencja Naukowa – Korbielów’ 2002 

„Metody Komputerowe w Projektowaniu i Analizie Konstrukcji Hydrotechnicznych” 

Wyznaczanie minimalnego stopnia zbrojenia 

w zginanych elementach z betonu

Marta S³owik 

1

1.  WSTÊP

Konstrukcje   z   betonu   podzieliæ   mo¿na   ze   wzglêdu   na   stopieñ   zastosowanego

zbrojenia na betonowe niezbrojone, s³abo zbrojone i ¿elbetowe. 

W normach dotycz¹cych wymiarowania konstrukcji z betonu podawany jest minimalny

stopieñ   zbrojenia,   który   stanowi   doln¹   granicê   zbrojenia   w   elementach   ¿elbetowych.
Elementy   betonowe,   w   których   zastosowano   zbrojenie   o   przekroju   mniejszym   od
minimalnego (A

s

<A

s,min

=

min

A

c

) nazywane s¹ elementami s³abo zbrojonymi. Elementy te, w

myœl przepisów normy ¿elbetowej, nie s¹ wyodrêbniane w osobnej grupie, ale traktowane
s¹   jak   elementy   betonowe   niezbrojone.   W   ten   sposób   pomijany   jest   wp³yw   prêtów
zbrojeniowych na noœnoœæ i rysoodpornoœæ konstrukcji s³abo zbrojonych.

Beton s³abo zbrojony jest powszechnie stosowany w budowlach masywnych, miêdzy

innymi w budownictwie hydrotechnicznym. Budowle takie, ze wzglêdu na specyfikê pracy,
powinny   byæ   wymiarowane   na   innych   zasadach   ni¿   konstrukcje   bez   zbrojenia   czy
konstrukcje ¿elbetowe. Na podstawie wyników badañ doœwiadczalnych opracowano w³asn¹
metodê  szacowania  noœnoœci  zginanych przekrojów s³abo  zbrojonych  [17].   Metoda  ta
zosta³a   zaprezentowana   na   XIII   Konferencji   Naukowej   „Metody   komputerowe   w
projektowaniu i analizie konstrukcji hydrotechnicznych” w Korbielowie w 2001 roku [18].
Istotne   jest   poprawne   okreœlenie   granicy   stosowalnoœci   wyprowadzonych   wzorów,   a
mianowicie   ustalenie,   jaki   jest   maksymalny   stopieñ   zbrojenia   w   konstrukcjach   s³abo
zbrojonych.   Maksymalny   stopieñ   zbrojenia   w   konstrukcjach   s³abo   zbrojonych   to
jednoczeœnie   minimalny   stopieñ   zbrojenia   w   konstrukcjach   ¿elbetowych  

min

.   Przy

wymiarowaniu   mamy   zatem   w   przypadku   zastosowania   zbrojenie   o  

min

  przekrój

¿elbetowy a przy 

 <

min

 przekrój s³abo zbrojony.

Jednak zasady wyznaczania minimum zbrojenia w konstrukcjach ¿elbetowych nie s¹

jednolicie sformu³owane i wyprowadzone teoretycznie. Minimum zbrojenia stosuje siê w
konstrukcjach   ¿elbetowych   przede   wszystkim   w   celu   uchronienia   przed   kruchym
zniszczeniem. W normach okreœlanie  

min

 nie jest wyprowadzone racjonalnie, lecz podane

jest w sposób umowny. St¹d okreœlone na podstawie ró¿nych norm wielkoœci ró¿ni¹ siê
nawet kilkakrotnie.
2.  PRZEGL¥D   KRAJOWYCH   METOD   WYZNACZANIA   MINIMALNEGO

PRZEKROJU ZBROJENIA

1

 Dr in¿. Wydzia³ In¿ynierii Budowlanej i Sanitarnej, Politechnika Lubelska

65

background image

W   Polsce   do   1964   roku,   przy   okreœlaniu   minimum   zbrojenia   w   konstrukcjach
¿elbetowych,   obowi¹zywa³o   kryterium   podane   przez   Br.   Bukowskiego   [11].
Minimum   zbrojenia   wynika   wed³ug   tego   kryterium   z   porównania   noœnoœci
prostok¹tnego przekroju zbrojonego i niezbrojonego, przy za³o¿eniu, ¿e naprê¿enia w
stali   mog¹   przekroczyæ   granicê   plastycznoœci   o   30%.   Podstawowym   celem   tak
wyznaczonego   minimalnego   zbrojenia   by³o   zabezpieczenie   przed   kruchym
zniszczeniem.

Po porównaniu momentu rysuj¹cego element betonowy M

cr 

z momentem zginaj¹cym w

przekroju przez rysê po zarysowaniu w elemencie zbrojonym 

RC

ult

M

min

 wyliczyæ mo¿na,

wg kryterium Bukowskiego, ze wzoru:

y

f

,

c

min

f

f

,26

0

(1)

gdzie: f

c,f

 - wytrzyma³oœæ betonu na œciskanie przy zginaniu wg PN/B-03260 z 1951 r.

           f

y

  - granica plastycznoœci stali.

Powy¿sze kryterium stanowi³o podstawê normowego okreœlania minimum zbrojenia
w konstrukcjach ¿elbetowych w przepisach z 1951 roku PN-B-03260 [1].

Gdy   do   wymiarowania   przekrojów   ¿elbetowych   wprowadzono   metodê   obci¹¿eñ

krytycznych,   opart¹   na   globalnych   wspó³czynnikach   bezpieczeñstwa,   za   podstawê
wyznaczania 

min

 przyjêto zmodyfikowane kryterium Br. Bukowskiego:

II

RC

ult

I

cr

s

M

s

M

(2)

gdzie:  s

I

  i  s

II

  -   wspó³czynniki   bezpieczeñstwa   odpowiednio   w  przekrojach   betonowych

niezbrojonych  s

I

=3,0 i ¿elbetowych s

II

=1,8.

Wyznaczone na podstawie wzoru (2) wartoœci 

min

 zestawiono w normie z 1956 r. [2]

jako obowi¹zuj¹ce w elementach zginanych.

W kolejnej wersji polskich przepisów normowych dotycz¹cych konstrukcji z betonu
z   1976   roku  [3]   odst¹piono   od   powy¿szego  kryterium  i   w  elementach   zginanych
przyjêto jeden minimalny stopieñ zbrojenia, niezale¿ny od klasy betonu i stali, równy
0,0015,        a w  przepisach normowych  z 1984 r. PN-84/B-03264 [4] zalecono dwie
wartoœci

 

min

 

:

 

 

-   0,15%     w   przypadku   stali   klasy     A-0     i     A-I,  

 

- 0,10%  w przypadku stali klasy  A-II,  A-III  i  A-IIIN.

W nowej normie ¿elbetowej z 1999 r. [5] umieszczono regu³y wyznaczania minimum

zbrojenia   w   elementach   zginanych   wzoruj¹c   siê   na   zaleceniach   miêdzynarodowych
Eurocode 2 [6] (wzór (3) i 

min

 

0,15%) oraz dodatkowo koniecznoœæ  sprawdzenia A

s,min

ze wzglêdu na ograniczenie szerokoœci rozwarcia rys skurczowych i termicznych. Zgodnie
z   zaleceniami   Eurocode   No.2   1992   [6]   w   przypadku   elementów   zginanych   minimum
zbrojenia pod³u¿nego nale¿y wyznaczyæ ze wzoru: 

66

background image

yk

t

min

,

s

f

d

b

,

A

6

0

(3)

gdzie:  b

t

- szerokoœæ przekroju w strefie rozci¹ganej,

           d - wysokoœæ u¿yteczna przekroju,
           f

yk

- charakterystyczna granica plastycznoœci zbrojenia w [N/mm

2

].

Obecnie,   gdy  przy  wymiarowaniu  konstrukcji   z   betonu  obowi¹zuje   metoda   stanów

granicznych oparta na czêœciowych wspó³czynnikach bezpieczeñstwa, minimum zbrojenia
rozci¹ganego   w   ¿elbetowych   elementach   zginanych   mo¿na   okreœliæ,   wg   kryterium
klasycznego,   jako   przekrój   stali,   przy   którym   noœnoœæ   obliczeniowa   przekroju
¿elbetowego obliczona w fazie II-giej jest co najmniej równa obliczeniowemu momentowi
rysuj¹cemu   w   fazie   I-szej.   Obliczeniowy  moment   rysuj¹cy   belki   s³abo   zbrojonej,   przy
pominiêciu wp³ywu zbrojenia, wyra¿a siê ogólnym wzorem:

fp

*

ctd

crd

W

f

M

(4)

gdzie: f*

ctd  

-obliczeniowa wytrzyma³oœæ betonu na rozci¹ganie w elementach betonowych,

          W

fp

   - wskaŸnik wytrzyma³oœci przekroju sprowadzonego.

Noœnoœæ obliczeniowa przekroju ¿elbetowego w fazie II wynosi:

z

A

f

M

s

yd

RC

Rd

(5)

gdzie: f

yd 

– obliczeniowa granica plastycznoœci stali,

           A

– przekrój zbrojenia rozci¹ganego,

           z  – ramiê si³ wewnêtrznych.

Po przyjêciu:  z=0,98d  ,  d=0,925h  ,  

=

bd

A

s

,  W

fp

=0,292bh

2

 i porównaniu M

crd

  i  

RC

Rd

M

otrzymuje siê wzór okreœlaj¹cy 

min

:

yd

*

ctd

min

f

f

,35

0

(6)

Wartoœæ 

min

  wyznaczona   ze   wzoru   (6)   zale¿y   od   obliczeniowej   wytrzyma³oœci

betonu   na   rozci¹ganie   i   obliczeniowej   granicy   plastycznoœci   stali.   Nale¿a³oby   siê
zastanowiæ czy kryterium klasyczne opisane wzorami (4) do (6), gdzie u¿yte s¹ wielkoœci
obliczeniowe f

yd

 i f*

ctd

, jest poprawne. Porównywane s¹ wielkoœci niewspó³mierne. 

RC

Rd

M

jest wielkoœci¹ obliczan¹ w stanie granicznym noœnoœci pod obci¹¿eniem obliczeniowym a
M

crd

  w   stanie   u¿ytkowalnoœci   tj.   pod   obci¹¿eniem   charakterystycznym.   Porównanie

powinno   byæ   wykonane   w   rzeczywistych   warunkach   stanów   granicznych.   Przy
wyznaczaniu 

min

 nale¿a³oby przyjmowaæ doraŸne wytrzyma³oœci betonu i stali:

y

ctm

min

f

f

,35

0

(7)

67

background image

W   tablicy   1   zamieszczono   przyk³adowe   wartoœci   minimalnego   stopnia   zbrojenia

wyznaczone   ze   wzorów   (6)   i   (7)   w   celu   ich   porównania.   Zestawienia   dokonano   w
przypadku   stali   AI   i   AII   i   betonu   klasy   B15   i   B37   o   nastêpuj¹cych   parametrach
wytrzyma³oœciowych:
- stal AI - f

yd

=210 MPa ,  f

y

=257 MPa

- stal AII - f

yd

=310 MPa ,  f

y

=380 MPa

- beton B15 -  f*

ctd

=0,6 Mpa ,  f

ctm

=1,6 MPa

- beton B37 -  f*

ctd

=1,1  MPa ,  f

ctm

 =2,9 MPa.

    Tablica 1.

Wartoœci 

min

 wyznaczone przy przyjêciu obliczeniowych i doraŸnych

 wytrzyma³oœci betonu i stali

Stal

Beton

yd

*

ctd

min

f

f

,35

0

y

ctm

min

f

f

,35

0

AI

B15

0,0010

0,0022

B37

0,0018

0,0042

AII

B15

0,0007

0,0015

B37

0,0012

0,0029

Wyznaczaj¹c   minimalny   stopieñ   zbrojenia   ze   wzoru   (7),   przy   przyjêciu

rzeczywistych wytrzyma³oœci betonu i stali, otrzymuje siê wy¿sze wartoœci ni¿ obliczone
ze   wzoru   (6).   S¹   one   porównywalne   z   wielkoœciami   minimalnego   stopnia   zbrojenia
podawanymi   w   zaleceniach   miêdzynarodowych   [6]   i   obecnej   normie   ¿elbetowej   [5].
Wynika  z   tego,   ¿e   wyznaczaj¹c  

min  

  z   kryterium  klasycznego  (wzór   (6))   otrzymujemy

wartoœci   zani¿one   w  porównaniu  do   tych,   które   odpowiadaj¹   rzeczywistym  warunkom
pracy elementu ze wzglêdu na zabezpieczenie przed kruchym zniszczeniem.

W   literaturze   spotkaæ   mo¿na  równie¿   inne   propozycje   wyznaczania   minimalnego
zbrojenia w ¿elbecie, które nie znalaz³y jednak szerszego zastosowania w praktyce
np. propozycja Jasmana [15], Mianowskiego [16], Stysia i Rejmana [19]. 

Z przedstawionych w literaturze badañ wynika, ¿e na wielkoœæ minimalnego stopnia

zbrojenia maj¹ wp³yw równie¿ inne czynniki ni¿ tylko cechy wytrzyma³oœciowe betonu i
stali, przy czym badacze k³ad¹ nacisk na ró¿ne z nich np. wysokoœæ przekroju czy te¿
œrednicê   prêtów   zbrojeniowych.   Wskazuje   to   na   z³o¿onoœæ   zagadnienia   wyznaczania
minimum zbrojenia w konstrukcjach ¿elbetowych. Kryterium klasyczne wydaje  siê byæ
niewystarczaj¹ce w œwietle obecnej wiedzy.

3.  NAJNOWSZE TRENDY WYZNACZANIA 

min

  NA PODSTAWIE 

MECHANIKI PÊKANIA

Obecnie   w  pracach   dotycz¹cych   minimum   zbrojenia   w  ¿elbecie   bardzo   silnie   jest

podkreœlany efekt skali. Badania s¹ prowadzone g³ównie za granic¹, na przyk³ad przez
zespó³ kierowany przez A. Carpinteri we W³oszech [9], [10] czy Z. Bažanta w USA [8], a
do analizy badañ stosuje siê metody mechaniki pêkania.

68

background image

Podstaw¹ wyznaczania 

min

 na gruncie mechaniki pêkania jest zabezpieczenie elementu

przed  kruchym  zniszczeniem.  Podstawowym  warunkiem,  który  musi  byæ  spe³niony,  by
ochroniæ element przed tak¹ ewentualnoœci¹, jest niedopuszczenie, by noœnoœæ przekroju
¿elbetowego by³a mniejsza od momentu zginaj¹cego, przy którym powstaje pierwsza rysa.
St¹d   potrzeba   takiej   iloœci   zbrojenia,   by   stal   mog³a   przenieœæ   si³y   rozci¹gaj¹ce   po
zarysowaniu.

Propozycjê   szacowania   minimalnego   przekroju   zbrojenia   w  elementach   zginanych,

przy za³o¿eniu jednoczesnego zarysowania betonu i uplastycznienia stali podali Bosco i
Carpinteri   [9],   [10].   Za   pomoc¹   metod   liniowo   sprê¿ystej   mechaniki   pêkania   mo¿na
teoretycznie ustaliæ charakter pracy i zniszczenia elementu ¿elbetowego. Jest to mo¿liwe
przy u¿yciu bezwymiarowej liczby kruchoœci  N

P

, któr¹ Carpinteri nazywa równie¿ klas¹

kruchoœci (brittleness class) [9]:

c

IC

s

y

P

A

K

A

h

f

N

(8)

gdzie: K

IC

- sta³a materia³owa charakteryzuj¹ca odpornoœæ betonu na pêkanie.

Elementy o takiej samej liczbie kruchoœci wykazaj¹ podobne zachowanie fizyczne.
Mechanizm zniszczenia  zmienia  siê,  gdy  elementy z  tego samego  betonu i   takim
samym   stopniu   zbrojenia   maj¹   ró¿ne   wymiary.   Carpinteri     na   podstawie   badañ
wykaza³,   ¿e   gdy   stopieñ   zbrojenia   jest   odwrotnie   proporcjonalny   do   pierwiastka
kwadratowego z wysokoœci belki, mechanizm zachowania elementów jest taki sam.
Zaproponowana w  [9]  zale¿noœæ  okreœlaj¹ca  minimum zbrojenia  ze  wzglêdu na
zabezpieczenie przed kruchym zniszczeniem ma postaæ:

h

f

K

N

y

IC

PC

min

(9)

gdzie: N

PC

 -graniczna wartoœæ liczby kruchoœci.

We   wzorze   (9)  N

PC

  jest   liczb¹   kruchoœci   charakteryzuj¹c¹   przejœcie   miêdzy

kruchym a plastycznym charakterem zniszczenia elementu. Na rysunku 1 przedstawiono
wyznaczon¹  na podstawie wzoru (9) zale¿noœæ  

min 

  od  wysokoœci elementu, z  której

wynika,  ¿e w elementach o du¿ych wymiarach wymagany jest mniejszy stopieñ zbrojenia
ni¿ w elementach ma³ych.

69

background image

Rys. 1. Minimalny stopieñ zbrojenia w zale¿noœci od wysokoœci belki [9]

W praktyce projektowej zastosowanie wzoru (9) do wyznaczania 

min

 ma ograniczony

zakres ze wzglêdu na koniecznoœæ okreœlenia parametrów betonu (N

PC  

  i  K

IC

), które jak

dot¹d nie zosta³y jeszcze znormalizowane.

Rozwój coraz nowszych technik komputerowych i specjalistycznego oprogramowania
stwarza mo¿liwoœæ coraz szerszego stosowania do opisu zachowania konstrukcji z
betonu   metod   opartych   na   nieliniowej   mechanice   pêkania.   Stosuj¹c   do   analizy
numerycznej   nieliniowe  modele   betonu   uzyskuje   siê   wyniki  lepiej   skorelowane   z
badaniami doœwiadczalnymi.

Badania w³asne [17] i przeprowadzone przez K. D¹browskiego [12] wskazuj¹, ¿e przy

szacowaniu momentu rysuj¹cego nale¿y operowaæ wytrzyma³oœci¹ betonu na rozci¹ganie
przy zginaniu f

ct,f

, a nie wytrzyma³oœci¹ betonu na osiowe rozci¹ganie f

ctm

. Spostrze¿enie to

potwierdzaj¹   szerokie   analizy   numeryczne,   przeprowadzone   miêdzy   innymi   przez
Peterssona   [13]   i   Hjorteseta   [14],   w   których   zastosowano   nieliniowe   modele   betonu.
Wytrzyma³oœæ betonu na rozci¹ganie przy zginaniu jest wiêksza od wytrzyma³oœci betonu
na rozci¹ganie osiowe a iloraz obu wielkoœci zale¿y od wymiarów elementu i cech betonu,
zdefiniowanych w ramach nieliniowej mechaniki pêkania np. d³ugoœci charakterystycznej
betonu l

ch

:

2

ctm

cm

F

ch

f

E

G

l

(10)

gdzie: E

cm 

- œredni modu³ sprê¿ystoœci betonu,

          f

ctm

 - œrednia wytrzyma³oœæ betonu na rozci¹ganie,

          G

F

 - energia pêkania betonu.

W  przypadku braku wartoœci  doœwiadczalnej energii  pêkania  mo¿na  j¹  wyznaczyæ ze
wzoru podanego w zaleceniach CEB-FIP Model Code [7]:

 

7

0,

cm

F

F

f

G

; [Nm/m

2

],

(11)

70

background image

w którym: f

cm

 - œrednia wytrzyma³oœæ betonu na œciskanie w MPa,

a

F

  -   wspó³czynnik,   którego   wartoœci   podano   w   [7]   w   zale¿noœci   od

maksymalnego wymiaru ziaren kruszywa D

max

.

Na   rysunku   2   przedstawiono   zmiennoœæ   wspó³czynnika  

,   który   wyra¿a   iloraz

wytrzyma³oœci   betonu   na   rozci¹ganie   przy   zginaniu  f

ct,f

  do   wytrzyma³oœci   betonu   na

rozci¹ganie osiowe f

ctm

 , uzyskan¹ przez Peterssona [13].

                             

Rys. 2. Zmiennoœæ wspó³czynnika 

 wed³ug Peterssona [13]

Przy wyznaczaniu minimalnego stopnia zbrojenia ze wzglêdu na kruche zniszczenie

porównuje siê noœnoœæ przekroju ¿elbetowego z momentem rysuj¹cym, którego wartoœæ
powinna byæ obliczana na podstawie wytrzyma³oœci betonu na rozci¹ganie przy zginaniu.
Otrzymujemy wtedy:

6

2

bh

f

W

f

M

ctm

c

f

,

ct

cr

(12)

z

A

f

M

s

y

RC

ult

(13)

Po porównaniu (12) i (13) i przyjêciu z=0,95d i 

d

h

otrzymujemy:

y

ctm

min

f

f

,

175

0

(14)

We  wzorze  (14)  wystêpuj¹ wielkoœci doraŸne wytrzyma³oœci materia³ów  i w ten

sposób wyznaczony minimalny stopieñ zbrojenia jest rzeczywist¹ doln¹ granic¹ zbrojenia
elementów ¿elbetowych. 

Przyjmuj¹c we wzorze (14) wspó³czynnik  

 np. wed³ug nomogramu Peterssona (rys.

2), w proponowanej metodzie wyznaczania minimalnego stopnia zbrojenia uwzglêdnia siê

71

background image

bardzo istotny wp³yw wysokoœci przekroju (wp³yw skali). Z uwagi na to, ¿e wartoœæ  

odczytana z rys. 2 zale¿y od l

ch

 powstaje mo¿liwoœæ uwzglêdnienia równie¿ wp³ywu cech

betonu   i   maksymalnej   œrednicy   u¿ytego   kruszywa.   Ma   to   znaczenie   w   masywnych
konstrukcjach z betonu, w których maksymalna œrednica kruszywa mo¿e wynosiæ 93mm.
Wielkoœæ  

min

  to   tak¿e  górna   granica   przekrojów  s³abo   zbrojonych,  które  najczêœciej

spotykamy w budowlach masywnych. Uwzglêdnienie zatem wspó³czynnika  

  we wzorze

(14)   daje   podstawê   do   wyznaczania   stopnia   zbrojenia   stanowi¹cego   granicê   miêdzy
przekrojami s³abo zbrojonymi i ¿elbetowymi w elementach o ró¿nych wymiarach.

W tablicy 2 zestawiono przyk³adowe wartoœci 

min

  wyznaczone na podstawie wzoru

(14)  w przypadku belek zginanych o ró¿nych wysokoœciach przekroju i wykonanych z
betonu i stali o ró¿nych charakterystykach. W obliczeniach przyjmowano wspó³czynnik 

na podstawie rys. 2.

Tablica 2.

Przyk³adowe wartoœci 

min

 obliczone ze wzoru (14)

i odpowiednie wartoœci wspó³czynnika 

 odczytane z rys. 2.

Beton

Stal

Wysokoœæ przekroju h [mm]

300

800

1300

min

min

min

B15

AI

1,60

0,0019

1,37

0,0016

1,26

0,0014

AII

0,0013

0,0011

0,0009

B37

AI

1,45

0,0032

1,25

0,0026

1,20

0,0024

AII

0,0022

0,0018

0,0016

3.  PODSUMOWANIE

Reasumuj¹c   przeprowadzone   na   podstawie   studiów   literaturowych   rozwa¿ania,

dotycz¹ce   minimalnego   stopnia   zbrojenia   w   zginanych   elementach   ¿elbetowych   mo¿na
stwierdziæ, ¿e:
1.   Klasyczne   kryterium   wyznaczania   minimalnego   stopnia   zbrojenia   w   elementach
zginanych jest nieracjonalne. Nie uwzglêdnia ono wielu czynników maj¹cych wp³yw na
wielkoœæ 

min

 a u¿ycie we wzorze (6) obliczeniowych wartoœci wytrzyma³oœci materia³ów

daje zani¿one wartoœci .
2. Wielkoœæ minimalnego zbrojenia wyznaczanego ze wzglêdu na zabezpieczenie przed
nag³ym zniszczeniem  w  istotnym  stopniu   zale¿y  od  wysokoœci   elementu,  co  wykaza³y
badania   doœwiadczalne   i   analizy  numeryczne   przeprowadzone   na  podstawie   mechaniki
pêkania przy uwzglêdnieniu nieliniowych modeli betonu. 
3. W przypadku elementów zginanych, sposób wyznaczania 

min

 na podstawie wzoru (14)

jest  najbardziej  miarodajny ze wszystkich prezentowanych. Pozwala on uwzglêdniæ tak
istotny wp³yw skali elementu na wielkoœæ 

min

Tak wyznaczony stopieñ zbrojenia stanowi

granicê rozdzielaj¹c¹ elementy s³abo zbrojone i ¿elbetowe. 

Betonowe   przekroje   s³abo   zbrojone   s¹   najczêœciej   spotykane   w   konstrukcjach

masywnych takich jak np. budowle hydrotechniczne. Budowle te, ze wzglêdu na specyfikê
pracy,   powinny  byæ   obliczane   na   podstawie   innych   procedur   ni¿   typowe   konstrukcje
¿elbetowe.   Wyznaczony   ze   wzoru   (14)   stopieñ   zbrojenia   mo¿e   stanowiæ   o   granicy
stosowalnoœci tych procedur, czyli mo¿na uznaæ, ¿e jest to maksymalny stopieñ zbrojenia

72

background image

przekrojów   s³abo   zbrojonych.   Ze   wzglêdu   na   fakt,   ¿e   wraz   ze   wzrostem   wymiarów
elementu   ten   stopieñ   zbrojenia   maleje   bardziej   ekonomicznie   bêdzie   mo¿na   dobieraæ
zbrojenie, szczególnie w masywnych budowlach z betonu s³abo zbrojonego.

4.

PIŒMIENNICTWO

[1]  PN-B-03260, 1951 rok, Konstrukcje ¿elbetowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.
[2]  PN-56/B-03260  Konstrukcje ¿elbetowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.
[3]  PN-76/B-03264  Konstrukcje  betonowe, ¿elbetowe i sprê¿one. Obliczenia statyczne 

i projektowanie. Wydawnictwa Normalizacyjne "Alfa".

[4]  PN-84/B-03264  Konstrukcje  betonowe,  ¿elbetowe i sprê¿one. Obliczenia  statyczne

i projektowanie.  Wydawnictwa Normalizacyjne "Alfa".

[5]  PN-03264:1999 Konstrukcje  betonowe, ¿elbetowe i sprê¿one. Obliczenia statyczne 

i projektowanie.

[6]  ENV 1992-1-1 Eurocode 2   Design   of   Concrete   Structures. Part   1-1 : General

Rules and  Rules  for  Buildings.

[7]  CEB-FIP Model Code 1990  Bulletin  d'information  No. 196.
[8]   Bažant Z.P., Oh B.H. : Crack Band Theory for Fracture of Concrete. Materiaux et

Constructions, Vol.16-No 93, mai-juin 1983. 

[9]  Bosco C., Carpinteri A. : Fracture Mechanics Evaluation of Minimum Reinforcement

in   Concrete   Structures.   Off-print   from   the   volume   "Applications   of   Fracture
Mechanics to Reinforced Concrete". Elsevier Applied Science,  1992.

[10]  Bosco C., Carpinteri A. : Fracture Behaviour of Beam Cracked across Reinforcement.

Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Vol. 17, No. 1, 1992.

[11] Bukowski   B.   :   Konstrukcje   ¿elbetowe.   Pañstwowe   Wydawnictwa   Techniczne,

Warszawa  1953.

[12]  D¹browski K.: Prostok¹tne elementy zginane z betonu s³abo zbrojonego. Towarzystwo

Naukowe Ekspertów Budownictwa w Polsce, Warszawa, 1962. 

[13]  Hillerborg A., Modeer M., Petersson P.E. : Analysis of Crack Formation and Crack

Growth in Concrete by Means of Fracture Mechanics and Finite Elements. Cement
and Concrete Research, Vol. 6, 1976.

[14]  Hjorteset K. : Minimum Reinforcement Requirements for Concrete Flexural Members

Determined Using Nonlinear Fracture Mechanics. MSc thesis in Civil Engineering,
University of  Washington, June 1990.

[15]  Jasman   S.   :   Minimalny   stopieñ   zbrojenia   w   rozci¹ganych   strefach   przekrojów

betonowych. XXXVI Konferencja Naukowa KILiW PAN I KN PZITB, Wroc³aw-
Krynica 1990.

[16]  Mianowski   K.   M.   :   Wyznaczanie   zbrojenia   w   ¿elbecie   na   podstawie   kryterium

dopuszczalnej szerokoœci rozwarcia rys. In¿ynieria i Budownictwo, nr6/1991.

[17]  S³owik   M.   :   Analiza   noœnoœci   elementów   z   betonu   s³abo   zbrojonego   z

uwzglêdnieniem stanów granicznych u¿ytkowania. Rozprawa doktorska, Politechnika
Lubelska, 2000.

[18] S³owik   M.:   Noœnoœæ   konstrukcji   s³abo   zbrojonych   w   œwietle   wyników   badañ

doœwiadczalnych.   XIII   Konferencja   Naukowa   „Metody   Komputerowe   w
Projektowaniu i Analizie Konstrukcji Hydrotechnicznych” Korbielów 2001

[19]  Styœ D., Rejman G. : Efekt skali a minimalny stopieñ zbrojenia belek ¿elbetowych.

XLI Konferencja Naukowa KILiW PAN I KN PZITB, Kraków-Krynica 1995.

73

background image

STRESZCZENIE

W referacie dokonano przegl¹du ró¿nych sposobów wyznaczania minimalnego stopnia

zbrojenia 

min 

w zginanych elementach ¿elbetowych, przedstawionych w literaturze polskiej

i zagranicznej oraz przeprowadzono analizê ich przydatnoœci w praktyce projektowej przy
wyznaczaniu granicy miêdzy konstrukcjami s³abo zbrojonymi i ¿elbetowymi.

Minimum reinforcement ratio in bending concrete elements

SUMMARY

In the paper different methods of calculating minimum reinforcement ratio in bending

reinforced concrete elements has been presented. Also the analysis if these methods are
proper   in   practice   to   separating   slightly   reinforced   concrete   elements   from   reinforced
concrete elements has been made.

74