To jest wersja html pliku http://www.ikb.poznan.pl/almamater/biblioteka/podreczniki_akademicki/jj_technologie_budowlane_ii/02.pdf.
G o o g l e automatycznie generuje wersję html dokumentu podczas indeksowania Sieci.

Page 1

2. Technologie betonowego budownictwa monolitycznego

1

Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r.

Alma Mater

2.

TECHNOLOGIE BETONOWEGO BUDOWNICTWA MONOLITYCZNEGO

2.1.Podział konstrukcji monolitycznych

Konstrukcje monolityczne dzielą się na 3 grupy:

a) konstrukcje ścianowe

- siatka projektowa o wymiarach 0,6×0,6 m;

- rozpiętości statki wynoszą od 1,8 (dla klatek chodo-

wych)i sięgają do 7,8 m w budynkach mieszkalnych i

hotelach;

- grubości ścian:

• 0,15 m - budynki do 16 kondygnacji

• 0,20 m - budynki do 100 m

• 0,30 m - budynki powyżej 100 m

Rys. 2.1

b) konstrukcje bezbelkowe

- grubość stropu 0,2; 0,22; 0,24 m

- wymiary słupów 0,3×0,4 m

- odległości między słupami 6,60; 7,20; 7,80 m

- słup jest odsunięty od ściany o pewną odległość modu-

larną 1,8; 2,4 m

Rys. 2.2

c) konstrukcje belkowe

- w płaszczyźnie słupów ułożony jest dodatkowy podciąg

- wymiary słupów 0,2; 0,3; 0,4×0,3÷1,5 m

- odległości modularne między słupami prostopadle do

belki podciągowej 6,00; 7,20; 7,80 m ; równolegle do

belek nie więcej niż 18 m

- słup jest odsunięty od ściany o prostopadłej do żeber

więcej niż 3 m, natomiast równolegle do żeber 1,2;

1,8m

Rys. 2.3

Wszystkie wyżej wymienione systemy wykonuje się bezpośrednio na budowie przy pomocy specjalnych

urządzeń formujących.

2.2.Rodzaje urządzeń formujących

K

LASYFIKACJA URZĄDZEŃ FORMUJĄCYCH

TRADYCYJNE

INWENTARYZOWANE

PŁASKIE

PRZESTRZENNE

- jednorazowe indywidualne

- kilkukrotnie powtarzalne

- drobnowymiarowe

- średniowymiarowe

- wielkowymiarowe

- tunelowe

- półtunelowe

- kopułkowe

- pneumatyczne

- ślizgowe pionowe

- ślizgowe poziome

Page 2

2. Technologie betonowego budownictwa monolitycznego

2

Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r.

Alma Mater

M

ATERIAŁY STOSOWANE DO WYKONYWANIA DESKOWANIA

Preferuje się materiały umożliwiające gładkie ułożenie mieszanki betonowej w ścianie:

- drewno

- sklejka

- płyty stolarskie impregnowane

- stal (blacha + profile)

- aluminium

- tworzywa sztuczne

- guma

- w deskowaniach traconych:

• beton zbrojony

• zrębkobeton

• styropian

2.3. Siły działające na deskowanie podczas układania mieszanki betonowej

Podczas układania mieszanki betonowej na deskowanie działa szereg sił. Parcie rośnie liniowo dopóki

mieszanka ma postać cieczy gdy rozpoczyna się wiązanie wykres ma charakter prostokątny. Podczas

szybkiego betonowania małych powierzchni parcie jest stałe. Masę betonową układa się na ogół war-

stwami o grubości 45÷60 cm i zagęszcza wibratorami, przez co zwiększa się kąt tarcia wewnętrznego z

20÷30° do około 50°. Zagęszcza ono masę betonową, a tym samym zwiększa parcie boczne o 10÷20%.

Wszelkie domieszki opóźniające wiązanie oraz plastyfikatory zwiększają parcie boczne.

Grubość warstwy masy betonowej i przekrój formy wywierają inny wpływ w słupkach o wymiarze

boku do 180 cm niż w ścianach. Słupy są betonowane przeważnie w krótkim czasie na całą wysokość.

Wibrowanie zwiększa jeszcze parcie boczne betonu, jeżeli przebiega ono niż 3m/h, należy parcie

uwzględnić na całej wysokości słupa i przyjmować jako maksymalne. Zaleca się aby nie dopuszczać do

parcia przekraczającego 50 kN/m

2

przy betonowaniu słupów z wibrowaniem. Deskowanie przy tym po-

winno być obliczone na 100 kN/m

2

W ścianach grubość układanej warstwy masy betonowej nie powinna przekraczać 120 cm, a maksy-

malne parcie boczne 9,7 kN/m

2

.

Rys. 2.4 Rozkład parcia betonu wg Böhma

Rys. 2.5 Wykresy parcia betonu wg doświad-

czeń ACJ

Page 3

2. Technologie betonowego budownictwa monolitycznego

3

Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r.

Alma Mater

Wielkość parcia bocznego jest określona różnymi wzorami, które są tu niżej przedstawione.

Dla szybkiego betonowania (1m/h) wtedy parcie mieszanki betonowej wynosi 100 kN/m

2

, a dla słupów

150 kN/m

2

.

Dla wolniejszego betonowania (< 1m/h) oraz dla słupów

Wzór Rodina określający wielkość parcia P

m

w funkcji szybkości układania masy betonowej:

gdzie:

P

m

- maksymalne parcie betonu na głębokości H

m

od poziomu układania mieszanki betonowej, kN/m

2

,

V

m

- szybkość układania masy betonowej, m/godz,



b

- zastępczy ciężar objętościowy masy betonowej w kN/m

3

równy 17,6 kN/m

3

w przypadku zagęszcza-

nia ręcznego oraz 24,0 kN/m

3

w przypadku zagęszczania wibratorami wgłębnymi,



1

- współczynnik korekcyjny w zależności od proporcji składników,



2

- współczynnik korekcyjny w zależności od konsystencji,



3

- współczynnik korekcyjny w zależności od temperatury.

Rys. 2.6

Rys. 2.7

Związek pomiędzy wielkością parcia P

m

a szyb-

kością układania masy betonowej V

m

1 - beton zagęszczany mechanicznie

2 - beton zagęszczany ręcznie

Wykres zależności pomiędzy wysokością H, na

której parcie betonu osiąga wielkość maksy-

malną a szybkością układania betonu V

m

2

m

kG

T

R

14000

T

2170

750

p







2

m

kG

T

R

45000

750

p





2

3

2

1

3

m

b

m

b

m

m

/

kN

,

V

62

,1

H

P















Page 4

2. Technologie betonowego budownictwa monolitycznego

4

Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r.

Alma Mater

2.4.Wytrzymałości rozformowania konstrukcji

Przed 1980 r. obowiązywały normatywne wytrzymałości i terminy rozformowania konstrukcji uzależnio-

ne od smukłości elementów, rozpiętości przegród poziomych itp. Terminy te wynosiły odpowiednio:

- 2 dni lub 2,5 MPa dla usunięcia bocznych elementów deskowań formujących belki, sklepienia i

łuki oraz słupy o powierzchni przekrojów powyżej 0,16 m

2

,

- 4 dni lub 5 MPa dla usunięcia elementów deskowań filarów i słupów o przekroju do 0,16 m

2

i

ścian betonowych wykonywanych za pomocą form przestawnych,

- 5 dni lub 50% R

28

- dla stropów o rozpiętości do 2,5 m,

- 28 dni lub co najmniej 100% R

28

dla konstrukcji o większych rozpiętościach.

W warunkach zimowych podane terminy rozformowania ulegają oczywiście wydłużeniu.

Tablica 2.1 Wytrzymałość rozformowania w zależności od pory roku i elementu konstrukcyjnego

(wg BN-79/8812-02)

Pora roku

Element

konstrukcyjny

lato

zima

beton w stropach

10 MPa

12,5 MPa

beton w ścianach

4 MPa

10 MPa

W okresie zimowym należy beton chronić przed zimnem bo poniżej -4C wystąpi zjawisko wysadzinowe

w betonie (pobiera się próbki i bada się wytrzymałość na ściskanie).

Obliczanie wytrzymałości rozformowania opiera się na następującym kryterium praktycznym:

gdzie:

R

b

R

- wytrzymałość betonu w chwili rozformowania, MPa,

R

b28

- oczekiwana 28-dniowa wytrzymałość betonu, MPa,

M

R

- wartość sił wewnętrznych, spowodowanych obciążeniami zewnętrznymi, w chwili rozfor-

mowania konstrukcji,

M

E

- wartość sił wewnętrznych, spowodowanych obciążeniami zewnętrznymi, w okresie pełnej

eksploatacji konstrukcji (na taką wielkość obciążeń konstrukcja jest zaprojektowana).

Przez M należy rozumieć moment - w przypadku elementów zginających, lub siłę podłużna - w przy-

padku elementów osiowo ściskanych. Aby wyznaczyć wielkość

R

b

R

należy przeprowadzić obliczenia

statyczne konkretnych układów konstrukcyjnych na przykład o rozpiętości stropów od 2,40 co 0,60 do

7,20 m.

E

R

b

R

b

E

R

b

R

b

M

M

R

R

M

M

R

R

28

28





Page 5

2. Technologie betonowego budownictwa monolitycznego

5

Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r.

Alma Mater

Rys.2.8 Podział płyty stropowej na trzy strefy i zasięg tych stref

Ograniczając rozważania dla układów ścianowo-płytowych, które mogą występować jako układy

poprzeczne przelotowe, poprzeczne ze ścianą korytarzową i zamknięte, wybrano dla dalszych obliczeń

rozwiązania ze ściana korytarzową. Układy takie występują najczęściej w praktyce, zarówno w budow-

nictwie mieszkaniowym jak i ogólnym i użyteczności publicznej. W układach tych występują stropy

oparte na trzech krawędziach, przy czym do obliczeń statycznych i wymiarowania przyjmuje się podział

płyty stropowej na trzy strefy, tj. dwa pasma skrajne i jedno środkowe zbrojone jednokierunkowo, a przy

zamkniętych występuje jedynie pasmo krzyżowo zbrojone. Obliczenia sprowadzają się do ustalenia wiel-

kości obciążeń występujących w fazie realizacji i eksploatacji oraz rozważenia warunków równowagi

przekroju żelbetowego, zgodnie z rysunkiem 2.9

.

Rys.2.9 Warunki równowagi przekroju żelbetowego

Page 6

2. Technologie betonowego budownictwa monolitycznego

6

Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r.

Alma Mater

W sytuacji, gdy konstrukcja jest zwymiarowana na obciążenia eksploatacyjne, w momencie roz-

formowania znane są wielkości h

0

, R

a

, F

a

, natomiast nie jest znana wielkość strefy ściskanej x oraz wy-

trzymałości rozformowania betonu

R

b

R

. Z warunków równowagi dla rozważanego przekroju (przy szero-

kości obliczeniowej płyty b) otrzymujemy równania:

∑X=0;

a

a

R

b

F

R

x

b

R

⋅



⋅

⋅

∑M=0;

)

2

(

0

x

h

x

b

R

M

R

b

R

−

⋅

⋅

⋅



a po przekształceniach

)

(

2

0

a

a

R

a

a

R

b

R

F

M

h

b

F

R

R

⋅

−

⋅

⋅



W wyrażeniach tych h

0

jest wysokością użyteczną płyty, R

a

obliczeniową wytrzymałością stali, a F

a

prze-

krojem zbrojenia dla fazy eksploatacyjnej.

Wprowadzenie w 1999 roku nowej normy żelbetowej (PN-99/B-03264) nie spowodowało zmiany podej-

ścia do warunków równowagi zginanego przekroju prostokątnego. Warunki równowagi pozostały nie

zmienione, zmieniono natomiast oznaczenia jak na rysunku.

Rys.2.10

Schemat rozkładu sił w zginanym przekroju prostokątnym pojedynczo zbrojonym (meto-

da uproszczona)

Page 7

2. Technologie betonowego budownictwa monolitycznego

7

Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r.

Alma Mater

Prostokątny kształt strefy ściskanej przekroju pozwala na wprowadzenie do równań równowagi następu-

jących opisów:

A

cc,eff

= bx

eff

z

eff

=d- 0,5x

eff

S

cc,eff

=A

cc,eff

z

eff

= bx

eff

(d-0,5x

eff

)

Równania równowagi - po wprowadzeniu opisów wynikających z wymiarów geometrycznych przekroju

- przyjmują postać:

∑

 0

X

A

s1

f

yd

= f

cd

bx

eff

∑

 0

M

M

Sd

= f

cd

bx

eff

(d - 0,5x

eff

)

M

Sd

= A

s1

f

yd

(d - 0,5x

eff

)

Dokonując obliczeń według metody stanów granicznych ustalona wielkość

R

b

R

uważana jest za oblicze-

niową wytrzymałość rozformowania. Aby otrzymać gwarantowana wytrzymałość rozformowania należy :

- wyznaczyć charakterystyczną wytrzymałość rozformowania

R

bk

R

mnożąc wielkość

R

b

R

przez

współczynniki 1,3; 1,15 (współczynniki te przyjęto z normy PN-76/B-03264)

- przekształcić zależność (norma jw. ):

R

R

bk

= (0,76-0,0001 R

GR

b

)R

GR

b

i z równania drugiego stopnia z niewiadomą R

GR

b

, wyliczyć tę wartość. Rozwiązując równanie otrzymuje

się:

R

GR

b

=

002

,0

R

0,0004

-

0,5776

-

0,76

R

bk

W praktyce większe znaczenie ma średnia wytrzymałość rozformowania, zależna od wytrzymałości gwa-

rantowanej i wielkości rozrzutu wytrzymałości (S

R

).

Wielkość tę można wyznaczyć z zależności:

R

R

b

= R

GR

b

+ 1,65 S

R

.

Page 8

2. Technologie betonowego budownictwa monolitycznego

8

Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r.

Alma Mater

Przykład obliczenia wytrzymałości rozformowania

Obliczenia przeprowadzone według zasad sformułowanych powyżej dla konkretnego budynku wyko-

nywanego w systemie SBM-75 na terenie kraju. Obciążenia występujące w fazie eksploatacji wynoszą:

a) obciążenia stałe:

- ciężar stropu 0,16x25

= 4,0 kN/m

2

- gładź 0,02x22

= 0,44 kN/m

2

- zatarcie stropu 0,005x19

= 0,10 kN/m

2

- wykładzina

= 0,06 kN/m

2

g = 4,6 kN/m2

b) obciążenia użytkowe

- pomieszczenia mieszkalne

p = 1,5 kN/m

2

Razem

g + p = 6,1 kN/m

2

Ponadto skrajne pasmo stropu o szerokości 0,6 m obciążone jest ścianą osłonową, której sprawdzony

ciężar wynosi:

- 4,2 kN/mb - dla pomieszczeń o szerokości do 4,80 m,

- 4,75 kN/mb - dla pomieszczeń o szerokościach większych. Pomieszczenia o szerokości do 4,8 m

nie są obciążone ściankami działowymi, natomiast w pomieszczeniach od 5,40 m dodatkowo do wyli-

czonych obciążeń dodać należy ciężar ścianek działowych:

- dla pasma o szerokości 0,6 m - 1,03 kN (siła skupiona),

- dla pozostałej części stropu - 1,25 kN/m

2

.

Łączne obciążenia stropów w fazie eksploatacji są równe:

- pomieszczenia do 4,80 m:

 pasmo skrajne

- 7,86 kN/mb,

 pasma pozostałe

- 6,1 kN/m

2

- pomieszczenia od 5,40 m:

 pasmo skrajne - 8,41 kN/mb + 1,03 kN,

 pasma pozostałe - 7,35 kN/m

2

.

Obciążenia występujące w fazie eksploatacji wynoszą:

a) obciążenia stałe-

ciężar stropu

4,0 kN/ m

2

b) obciążenia zmienne

ciężar urządzeń formujących

1,0kN/m

2

_________

razemg + p = 5,0kN/m

2

Page 9

2. Technologie betonowego budownictwa monolitycznego

9

Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r.

Alma Mater

Sprowadzone obciążenia dla pasma skrajnego wynoszą 3,0 kN/mb. Tak więc obciążenia występujące w

fazie realizacji są zdecydowanie mniejsze od obciążeń eksploatacyjnych. W związku z tym niezbędna

wytrzymałość betonu, gwarantująca stateczność konstrukcji, może być także mniejsza.

Dalsza część obliczeń dotyczy wyznaczenia wielkości momentów przypodporowych i przęsłowych dla

trzech, zaznaczonych na rysunku 2.8, stref. W wyniku przeprowadzonych obliczeń ustalono, że najwięk-

sze wielkości momentów występują w paśmie A. Posługując się zależnościami. Obliczono gwarantowane

wytrzymałości betonu. Dane wyjściowe, przyjęte z dokumentacji technicznej są następujące: beton klasy

B18, stal 34GS o R = 360MPa, przekroje zbrojenia różne dla poszczególnych rozpiętości stropów, h

o

=0,147+0,136 m, h=0,16 m. Wytrzymałości przy rozformowaniu, gwarantowane przez producenta mie-

szanek z 95% prawdopodobieństwem ich nią, są następujące:

- 2,7 Mpa

- przy rozpiętości stropu do 3,6 m,

- 3,6 Mpa

- przy rozpiętości stropu 4,2 m,

- 4,8 Mpa

- przy rozpiętości stropu 4,8 m,

- 7,2 Mpa

- przy rozpiętości stropu 5,4m,

- 10,2 Mpa

- przy rozpiętości stropu 7,2m,

- 13 Mpa

- przy rozpiętości stropu 6,6 m,

- 17 Mpa

- przy rozpiętości stropu 7,2 m.

Rys.2.11

Czas uzyskiwania gwarantowanych wytrzymałości rozformowania przegród betonowych

przy różnych rozpiętościach stropów i temperaturach dojrzewania.

Wytrzymałości rozformowania dla rozpiętości stropów powyżej 6,0 m są znaczne i wymagają

dłuższego okresu dojrzewania w lecie oraz intensywniejszej termoobróbki w zimie (rys. 2.11).

Uwzględniając także kwestie mrozoodporności betonu rozformowania konstrukcji można dokonać przy

mniejszej wytrzymałości, stosując stemplowanie stropów. Przy tych zabiegach należy zwrócić uwagę na

zmianę schematu statycznego stropu (powstaje moment ujemny, na który konstrukcja nie jest zbrojona).

Page 10

2. Technologie betonowego budownictwa monolitycznego

10

Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r.

Alma Mater

schematu statycznego stropu (powstaje moment ujemny, na który konstrukcja nie jest zbrojona). Sytuacja

taka wymaga sprawdzenia, czy nastąpiło przekroczenie naprężeń rozciągających w górnych warstwach

płyty betonowej. Jeśli przekroczenie naprężeń występuje, należałoby stosować dodatkowe zbrojenie na

realizacyjny moment ujemny lub zagęścić rzędy stempli.

Ustalenie średnich wytrzymałości rozformowania wymaga dodatkowo analizy rozrzutów

wytrzymałości produkowanych betonów. Na przykład przy rozrzucie S

R

= 1,5 MPa, zgodnie z

zależnością:

R

R

b

= R

GR

b

+ 1,65 S

R

gwarantowane wytrzymałości należy zwiększyć o 2,5 MPa, a przy wielkości rozrzutu 3,0 MPa - o 5

MPa. Wynika stąd wniosek, iż przy obecnie obowiązujących normach producent betonu zmuszony jest

do kontroli jakości produkowanych mieszanek oraz do .takiego sterowania procesami produkcyjnymi,

by rozrzuty wytrzymałości były możliwie najmniejsze

.

---