II/42 TARCZE - obliczenia i wymiarowanie

Belki dużej wysokości w stosunku do rozpiętości i stosunkowo nieznacznej grubości noszą nazwę belek-ścian lub belek tarczowych. Wykresy naprężeń występujących w belkach ścianach różnią się znacznie od analogicznych wykresów naprężeń w belkach zwykłych. Naprężenia te zależą głównie od schematu statycznego układu , sposobu obciążenia oraz stosunku wysokości (B) belki ściany do jej rozpiętości mierzonej w osiach podpór (L) i stosunku szerokości podpór (c) do rozpiętości L. Na podstawie analizy naprężeń przyjmuje się graniczne stosunki
dla belek ścian:

• jednoprzęsłowych
  

• dwuprzęsłowych oraz przęseł skrajnych belek ciągłych
  

• środkowych przęseł belek ciągłych
  

• wsporników
  ; L_w- wysięg tarczy wspornikowej

Na rysunku 8.2 a i b podano rozkład trajektorii głównych naprężeń w belce ścianie jedno i wielo-przęsłowej o proporcjach B/L=1, obciążonej na górnej krawędzi, natomiast na rysunku c rozkład tych trajektorii w przypadku obciążenia „p” przyłożonego do dolnej krawędzi.

1. przy obciążeniu górnej krawędzi, naprężenia
   w poziomych przekrojach belki - ściany (w płaszczyznach pionowych) mają znak wyłącznie ujemny (występuje ściskanie),a przy obciążeniu dolnej krawędzi naprężenia
   są dodatnie (rozciąganie).

2. W przypadku belek-ścian ciągłych; wypadkowe naprężeń
   (t.j. poziome siły z) działające w pionowych przekrojach belki (tzw. naprężenia normalne) tak przy obciążeniu górnej jak i dolnej krawędzi; na podporze jak i w przęśle mają wartości takie same

Jak wynika z przedstawionych wykresów naprężeń w porównaniu do rozpiętości przęseł wysokość strefy rozciąganej jest znacznie mniejsza niż ściskanej natomiast nad podporami jest odwrotnie.

Założenie małej grubości belek-ścian upraszcza obliczenia sprowadzając zagadnienie do płaskiego stanu naprężeń
,
,
w rezultacie można rozważać naprężenia
,
oraz
(lub siły będące ich sumą na pewnej szerokości przekroju).

Obliczenie zbrojenia rozciąganego jest zależne od przyjętego sposobu rozmieszczenia prętów w belce-ścianie. Można stosować zbrojenie trajektorialne oraz ostatnio coraz częściej spotykane zbrojenie ortogonalne (siatki prętów).

Ściskane zbrojenie w belkach-ścianach jest zbędne, wyjątek stanowi poziome (lub ukośne) miejscowe zbrojenie przy podporach, które należy stosować wówczas gdy obawiamy się miejscowego zgniecenia betonu lub rozklinowania spodu belki-ściany skupionym oddziaływaniem słupów. Obliczanie zbrojenia poziomego w belkach-ścianach wg wyznaczonego przebiegu naprężeń wewnętrznych lub wg analogii belkowej.

Znajomość przebiegu wewnętrznych naprężeń w rozpatrywanej belce-ścianie daje możliwość łatwego wyodrębnienia tych części konstrukcji, w których występują naprężenia rozciągające, aby przenieść zbrojeniem wyznaczone na ich podstawie rozciągające siły wewnętrzne.

Istnieje w tym przypadku możliwość łatwego obliczenia nie tylko wypadkowych wewnętrznych sił rozciągających ale i wyznaczenie właściwego zbrojenia belki-ściany (tam gdzie występuje rozciąganie) zgodnie z kształtem wykresu sił wewnętrznych.

Do określenia zbrojenia poziomego belki-ściany, konieczne jest znajomość przebiegu naprężeń działających w kierunku poziomym. Jeżeli w obliczanym przekroju pionowym w poszczególnych punktach tego przekroju (rys.8.3) znane są wartości naprężeń i sił podłużnych N to wypadkowa siła rozciągająca z w przekroju będzie polem części dodatniej wykresu sił N.

Obliczamy ją jako sumy pól trapezów sił F_8-9, F_7-8, F_6-7

;zatem łączny przekrój zbrojenia poziomego, które powinno być rozłożone zgodnie z przebiegiem sił poziomych +N będzie:

Obliczanie zbrojenia w belce-ścianie wg wyznaczonych wypadkowych sił wewnętrznych.

Zbrojenie poziome w belce-ścianie musi przejmować całkowicie wypadkową siłę rozciągającą „z” występującą w rozpatrywanym przekroju belki-ściany. Siłę tą można wyznaczyć za pomocą tablic w zależności od schematu pracy układu dla ortogonalnego prostego sposobu rozłożenia prętów zbrojenia w strefie rozciągających normalnych poziomych naprężeń
.

W belkach-ścianach o obciążeniu ciągłym równomiernym lub obciążeniu odcinkowym zaczepionym do dolnej krawędzi belek-ścian są to wypadkowe poziome siły rozciągające:

Z_prz- występują w przęśle w pobliżu dolnej krawędzi b-ś

Z_podp- występują nad podporą w pewnej, na ogół dość znacznej odległości ponad miejscem podparcia

W belkach-ścianach o obciążeniu odcinkowym na górnej krawędzi belek oprócz tych sił należy również obliczyć rozciągające siły poziome:

Z`_prz- występuje w przęśle w górnej części belki-ściany

Z`_podp- występuje w przekroju podporowym przy górnej krawędzi belki-ściany

Zasady konstruowania tarcz.

Metody uproszczone .

1. Ilość zbrojenia zależy od h/l

2. Uwzględniany jest schemat statyczny (belka jednoprzęsłowa lub ciągła)

3. Szerokość podpór do rozpiętości

4. Położenie obciążenia (od góry czy od dołu)

---