beton-stal.pdf

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA L Ą DOWEGO I WODNEGO

ANTONI BIEGUS

PROJEKTOWANIE ZESPOLONYCH KONSTRUKCJI

STALOWO-BETONOWYCH WEDŁUG EUROKODU 4

WYKŁADY

www.kkm.pwr.wroc.pl

WROCŁAW 2012

SPIS TRE Ś CI

1. Wstęp ……………………………………..…………………...…………...…..… 4

2. Obliczeniowe wartości materiałów i wyrobów ……………...…………...…..…. 7

3. Ogólne zasady obliczeń konstrukcji zespolonych stalowo-betonowych ……. 8

4. Łączniki do zespolenia stali konstrukcyjnej z betonem .…………………….… 10

5. Szerokość efektywna półek ze względu na efekt szerokiego pasa ……..…… 13

6. Nośność przekrojów poprzecznych belek …………………………………….. 15

6.1. Obliczeniowa nośność na zginanie przekroju zespolonego ………..……….. 15

6.2. Obliczeniowa nośność plastyczna na zginanie przekroju częściowo

zespolonego …………………………………………………………….………… 21

6.3. Obliczeniowa nośność na ścinanie zespolonego przekroju poprzecznego 25

6.4. Obliczeniowa nośność na zginanie ze ścinaniem zespolonego przekroju 26

6.5. Obliczeniowa nośność na zginanie przekrojów poprzecznych belek

częściowo obetonowanych ……………………………………………………. 27

7. Zwichrzenie zespolonych belek ………………………………………………… 28

8. Obliczanie ugięć dźwigarów zespolonych ……………………………………… 32

9. Obliczanie belek zespolonych …………………………………………………… 33

10. Zespolone słupy i zespolone elementy ściskane ……………………….…… 40

10.1. Charakterystyka ogólna słupów zespolonych …………………………….. 43

10.2. Obliczanie nośności słupów zespolonych metoda ogólną ……………….. 40

10.3. Obliczanie nośności słupów zespolonych metoda uproszczoną ……..…. 43

10.3.1. Postanowienia ogólne i nośność przekroju poprzecznego ……………. 43

10.3.2. Nośność słupów zespolonych na ściskanych osiowo ………………….. 44

10.3.3. Nośność przekrojów słupów zespolonych ściskanych i zginanych …… 45

10.3.4. Efekt wzmocnienia betonu w elemencie z rury okrągłej …………….…... 48

10.3.5. Nośność elementów zespolonych ściskanych i zginanych

jednokierunkowo ………………………………………………………….…. 50

10.3.6. Nośność elementów zespolonych ściskanych i zginanych

dwukierunkowo ……………………………………………………………… 52

10.4. Zespolenie i przekazywanie obciąŜeń ……………………………………….. 53

11. Płyty zespolone na poszyciu ze stalowych blach profilowanych …………… 55

11.1. Charakterystyka ogólna płyt zespolonych z blachami profilowanymi ……. 55

11.2. Wymagania konstrukcyjne płyt zespolonych z blachami profilowanymi ….. 56

11.3. Obliczanie płyt zespolonych z blachami profilowanymi ……………………. 58

11.3.1. Efekty oddziaływań i analiza sił wewnętrznych płyt zespolonych

z blachami profilowanymi ……………………………………….…………… 58

11.3.2. Sprawdzanie stanów granicznych nośności płyt zespolonych

z blachami profilowanymi ………………………………...………………... 59

11.3.3. Sprawdzenie stanów granicznych uŜytkowalności płyt zespolonych

z blachami profilowanymi ………………………………………….…… 65

Literatura …………….…………………………...…………………..…...……..…… 66

PODZIĘKOWANIE

AutorserdeczniedziękujePanudr.hab.inŜ.WojciechowiLorencowizatrudkorekty

pracyiwniesioneuwagiredakcyjneorazmerytoryczne

1. Wst ę p

Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe tworzy się przez wzajemne połączenie

części stalowych i betonowych, albo Ŝelbetowych w taki sposób by wspólnie przeno-

siły jego wytęŜenia zginające lub/i ściskające. Celem takiego wzajemnego połączenia

jest lepsze wykorzystanie cech mechanicznych składowych materiałów:

stali przy rozciąganiu i

betonu przy ściskaniu,

a takŜe zmniejszenie zuŜycia stali przez:

uŜycie betonu jako materiału tańszego,

zwiększenie sztywności elementu, przy małych gabarytach wymiarów przekroju

(tj. wysokości belki zginanej lub szerokości słupa ściskanego.

Dodatkowo w wielu rozwiązaniach konstrukcyjnych część betonowa konstrukcji sta-

nowi zabezpieczenie przeciwpoŜarowe oraz antykorozyjne elementu stalowego, a

takŜe jego usztywnienie tj. skutecznie zabezpiecza przed utratą stateczności: ogólnej

(wyboczeniem lub zwichrzeniem dźwigara) i lokalnej ścianek (wyboczeniem miej-

scowym półek i środników kształtownika stalowego).

Zespolenie oznacza połączenie stalowej i betonowej części konstrukcji w taki spo-

sób, aby mogły być traktowane konstrukcyjnie i obliczeniowo jako jeden ustrój (o do-

statecznej wytrzymałości oraz sztywności). Najczęściej jest to zespolenie mecha-

niczne, które jest realizowane za pomocą roŜnego rodzaju łączników zespalających.

Zarówno stal jak i beton mają zalety oraz wady. Analizowane ustroje stalowo-

betonowe są optymalnym rozwiązaniem, gdyŜ w zespolonym układzie konstrukcyj-

nym łączy się zalety oraz eliminuje wady zarówno stali, jak i betonu,.

Do zalet konstrukcji stalowych zalicza się m.in.: wysoka wytrzymałość materiału

(rys. 1), mały cięŜar własny, łatwość wykonania oraz montaŜu; do wad zaś: wraŜli-

wość na utratę stateczności (ogólnej i lokalnej), mała odporność na korozję i oddzia-

ływanie wysokiej temperatury (ognia) oraz wysokie koszty wykonania.

Zaletami konstrukcji z betonu są niŜsze koszty materiału, swoboda kształtowania

ustroju nośnego, duŜa sztywność i wytrzymałość na ściskanie (rys. 1), odporność na

korozję i oddziaływanie wysokiej temperatury (ognia). Jednak wykonanie konstrukcji

z betonu trwa dłuŜej niŜ konstrukcji stalowych.

Rys. 1. Porównanie przykładowych wykresów

stali i betonu

s -

W konstrukcjach zespolonych materiały o roŜnych właściwościach są połączone

tak, Ŝe współpracują ze sobą w przenoszeniu obciąŜeń – stal przenosi wytęŜenia

rozciągające, beton zaś wytęŜenia ściskające. Zespolenie zwiększa nośność kon-

strukcji stalowej na utratę stateczności ogólnej i lokalnej. Współdziałanie stali kon-

strukcyjnej i stali zbrojeniowej z betonem umoŜliwiają podobieństwa wykresów od-

kształceń tych materiałów w funkcji wytęŜenia (zaleŜności obciąŜenie-odkształcenie).

Zespolone konstrukcje stalowo-betonowe (rys. 2) stosuje się przede wszystkim ja-

ko elementy prętowe: zginane (belki, podciągi) i/lub ściskane (słupy) oraz płyty.

Zespolone belki i podciągi (rys. 2a, b) mają zazwyczaj przekrój „teowy”, złoŜony z

pionowego Ŝebra stalowego (np. dwuteownika) i poziomej płyty betonowej lub Ŝelbe-

towej. W takich dźwigarach zginanych, w ich strefie momentów dodatnich płyta jest

ściskana, stalowe Ŝebro zaś, przejmuje siły rozciągające. W ich strefie momentu

ujemnego, płyta jest uwzględniana w ocenie nośności tylko wtedy, gdy siła rozciąga-

jąca w betonie jest równowaŜona przez np. spręŜenie (jest to ekonomicznie uzasad-

nione w mostach, rzadziej w budynkach). Zespolone elementy stropów projektuje się

najczęściej jako belki swobodnie podparte lub połączone podatnie ze słupami.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: