MEZNÍ STAVY POUŽITELNOSTI PŘEDPJATÝCH PRŮŘEZŮ DLE EUROKÓDŮ

Podobné dokumenty
CL001 Betonové konstrukce (S) Program cvičení, obor S, zaměření NPS a TZB

CL001 Betonové konstrukce (S) Program cvičení, obor S, zaměření KSS

CL001 Betonové konstrukce (S) Program cvičení, obor S, zaměření NPS a TZB

K133 - BZKA Variantní návrh a posouzení betonového konstrukčního prvku

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška B5. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

Statický výpočet střešního nosníku (oprava špatného návrhu)

INTERAKCE VNITŘNÍCH SIL PŘI DIMENZOVÁNÍ DLE EC2

Cvičební texty 2003 programu celoživotního vzdělávání MŠMT ČR Požární odolnost stavebních konstrukcí podle evropských norem

Předpjatý beton Přednáška 7

14/03/2016. Obsah přednášek a cvičení: 2+1 Podmínky získání zápočtu vypracovaná včas odevzdaná úloha Návrh dodatečně předpjatého konstrukčního prvku

Vzorový příklad předběžného návrhu konstrukce z předpjatého betonu

Posouzení trapézového plechu - VUT FAST KDK Ondřej Pešek Draft 2017

POŽADAVKY NA STATICKÝ VÝPOČET

P1.3) Doplňující údaje k výpočtu krytí předpínací výztuže 1)

Statický výpočet komínové výměny a stropního prostupu (vzorový příklad)

Stručná anotace článku - abstrakt (resumé) v angličtině - max. 6 řádků

ZATÍŽENÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÝCH KROKVÍ

NÁVRH ZESÍLENÍ STROPNÍ KONSTRUKCE VE ZLÍNĚ DESIGN OF STRENGTHENING OF THE ROOF STRUCTURE IN ZLÍN

Telefon: Zakázka: Dvoupolový nosník s p Položka: XY Dílec: Trám XY

Jednotný programový dokument pro cíl 3 regionu (NUTS2) hl. m. Praha (JPD3)

Prvky betonových konstrukcí BL01 6 přednáška. Dimenzování průřezů namáhaných posouvající silou prvky se smykovou výztuží, Podélný smyk,

Principy návrhu Ing. Zuzana Hejlová

Tabulky únosností trapézových profilů ArcelorMittal (výroba Senica)

BL 04 - Vodohospodářské betonové konstrukce MEZNÍ STAV POUŽITELNOSTI

Problematika navrhování železobetonových prvků a ocelových styčníků a jejich posuzování ČKAIT semináře 2017

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÉHO PRŮVLAKU

ROBUSTNÍ METODA NÁVRHU ŽELEZOBETONOVÝCH DESEK PRUŽNOU ANALÝZOU METODOU KONEČNÝCH PRVKŮ

CL01 Předpjatý beton (odkaz CL01)

Telefon: Zakázka: Prefabrikovaný vazní Položka: D10 Dílec: Trám D10

Obsah: 1. Technická zpráva ke statickému výpočtu 2. Seznam použité literatury 3. Návrh a posouzení monolitického věnce nad okenním otvorem

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška B2. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

VYZTUŽOVÁNÍ PORUCHOVÝCH OBLASTÍ ŽELEZOBETONOVÉ KONSTRUKCE: NÁVRH VYZTUŽENÍ ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S VELKÝM OTVOREM

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška B3. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

Příloha 2. Příklad rozboru účinků zatížení dopravou na mostě PK. 1 Úvod. Příloha 2 Př íklad rozboru úč inků zatížení dopravou na mostě PK

Telefon: Zakázka: Položka: Dílec: masivní zákl.deska

NÁVRH VÝZTUŽE ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

LÁVKA HOLEŠOVICE KARLÍN

Průvodní zpráva ke statickému výpočtu

BETONOVÉ A ZDĚNÉ KONSTRUKCE 1. Dimenzování - Deska

Betonové a zděné konstrukce Přednáška 1 Jednoduché nosné konstrukce opakování

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ MONTOVANÁ SKELETOVÁ KONSTRUKCE NÁKUPNÍHO CENTRA FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV BETONOVÝCH A ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ

Návrh žebrové desky vystavené účinku požáru (řešený příklad)

Použitelnost. Žádné nesnáze s použitelností u historických staveb

VYZTUŽOVÁNÍ PORUCHOVÝCH OBLASTÍ ŽELEZOBETONOVÉ KONSTRUKCE: NÁVRH VYZTUŽENÍ ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ JIHLAVA

LÁVKA PRO PĚŠÍ TVOŘENÁ PŘEDPJATÝM PÁSEM

Stěnové nosníky. Obr. 1 Stěnové nosníky - průběh σ x podle teorie lineární pružnosti.

Dřevo EN1995. Dřevo EN1995. Obsah: Ing. Radim Matela, Nemetschek Scia, s.r.o. Konference STATIKA 2013, 16. a 17.

STATICKÉ POSOUZENÍ K AKCI: RD TOSCA. Ing. Ivan Blažek NÁVRHY A PROJEKTY STAVEB

Nosné konstrukce II - AF01 ednáška Navrhování betonových. použitelnosti

CL001 Betonové konstrukce (S) (odkaz CL001)

26/04/2016. PROGRAM PŘEDNÁŠEK letní 2015/2016

Ing. Jakub Kršík Ing. Tomáš Pail. Navrhování betonových konstrukcí 1D

133YPNB Požární návrh betonových a zděných konstrukcí. 4. přednáška. prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

2. přednáška, Zatížení a spolehlivost. 1) Navrhování podle norem 2) Zatížení podle Eurokódu 3) Zatížení sněhem

Uplatnění prostého betonu

STATICKÉ POSOUZENÍ K AKCI: RD BENJAMIN. Ing. Ivan Blažek NÁVRHY A PROJEKTY STAVEB

Příklad 2 Posouzení požární odolnosti železobetonového sloupu

CL001 Betonové konstrukce (S) (odkaz CL001)

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

NÁVRH OHYBOVÉ VÝZTUŽE ŽB TRÁMU

Spolehlivost a bezpečnost staveb zkušební otázky verze 2010

PŘÍKLAD Č. 3 NÁVRH A POSOUZENÍ ŽELEZOBETONOVÉ DESKY. Zadání: Navrhněte a posuďte železobetonovou desku dle následujícího obrázku.

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

REZIDENCE KAVČÍ HORY, PRAHA

NK 1 Konstrukce. Volba konstrukčního systému

- Větší spotřeba předpínací výztuže, komplikovanější vedení

Prvky betonových konstrukcí BL01 11 přednáška

NK 1 Zatížení 1. Vodojem

CL001 Betonové konstrukce (S) (odkaz CL001)

ČVUT v Praze, fakulta stavební Katedra betonových a zděných konstrukcí Zadání předmětu RBZS obor L - zimní semestr 2015/16

RIB stavební software s.r.o. Zelený pruh 1560/99 tel.: CZ , Praha

při postupném zatěžování opět rozlišujeme tři stádia (viz ohyb): stádium I prvek není porušen ohybovými ani smykovými trhlinami řešení jako homogenní

Stavební úpravy bytu č. 19, Vrbová 1475, Brandýs nad Labem STATICKÝ POSUDEK. srpen 2015

Principy navrhování stavebních konstrukcí

BO004 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

NK 1 Zatížení 1. Vodojem

studentská kopie 3. Vaznice - tenkostěnná 3.1 Vnitřní (mezilehlá) vaznice

obsah MONOSTRAND SYSTÉM Úvod do MonoStrand systému Popis lan MonoStrand Popis kotevních hlavic Metodický a koncepční přístup k návrhu

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

pedagogická činnost

1 Použité značky a symboly

SLOUPEK PROTIHLUKOVÝCH STĚN Z UHPC

ČSN EN OPRAVA 1

IDEA StatiCa novinky. verze 5.4

STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ JIHLAVA

Navrhování betonových konstrukcí na účinky požáru. Ing. Jaroslav Langer, PhD Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

Betonové konstrukce (S)

Příklad - opakování 1:

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY NOSNÁ ŽELEZOBETONOVÁ KONSTRUKCE OBCHODNÍHO DOMU REINFORCED CONCRETE STRUCTURE

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

Bibliografická citace VŠKP

Předpjatý beton Přednáška 9. Obsah Prvky namáhané smykem a kroucením, analýza napjatosti, dimenzování.

Telefon: Zakázka: A Položka: H08 Dílec: ŽB nosník

1 TECHNICKÁ ZPRÁVA KE STATICKÉMU VÝPOČTU

Principy navrhování stavebních konstrukcí

Advance Design 2017 R2 SP1

Libor Kasl 1, Alois Materna 2

Transkript:

20. Betonářské dny (2013) Sborník Sekce ČT1B: Modelování a navrhování 2 ISBN 978-80-87158-34-0 / 978-80-87158-35-7 (CD) MEZNÍ STAVY POUŽITELNOSTI PŘEDPJATÝCH PRŮŘEZŮ DLE EUROKÓDŮ Jaroslav Navrátil 1,2 Miloš Zich 2 1 IDEA RS s.r.o., U Vodárny 2a, 616 00 BRNO, Czech Republic, www.idea-rs.cz Tel: +420-511 205 263, Fax: +420-541 143 011, Email: navratil@idea-rs.com 2 VUT v Brně, Fakulta stavební, Veveří 95, 662 37 BRNO, Czech Republic, www.fce.vutbr.cz Tel: +420-541 147 860, Fax: + 420-549 250 218, Email: zich.m@fce.vutbr.cz Abstrakt Článek se zabývá problematikou dimenzování mezních stavů použitelnosti předpjatých betonových průřezů dle EN. Na konkrétním příkladu je analyzován vliv jednotlivých ustanovení norem ČSN EN. Kromě průkazu únosnosti konstrukce při působení mezního zatížení (MSÚ) je třeba také zabezpečit bezproblémovou funkčnost konstrukce zatížené běžným provozním zatížením. K tomu v moderních normách slouží požadavky mezních stavů použitelnosti (MSP). V soustavě norem EN se tyto požadavky stávají v řadě případů rozhodujícími pro návrh železobetonových a předpjatých průřezů. Článek uvádí příklad výpočtu mezních stavů použitelnosti, které jsou pro návrh průřezu rozhodující, a to v souvislosti se zatížením a kombinacemi dle ČSN EN 1990, podmínkami působení a národně stanovenými výpočtovými parametry. Podle dosažených výsledků často není ohybové namáhání podle MSÚ a MSP v očekávaném kontextu. Zatížení na mezi únosnosti neodpovídá zatížení splňujícímu podmínky omezení napětí a šířky trhlin. Klíčová slova: beton, předpětí, průřez, Eurokód, únosnost, použitelnost, posouzení. 1 Úvod Za účelem zhodnocení vlivu některých ustanovení zejména norem pro zásady navrhování [1] a pro navrhování betonových konstrukcí [2] byla zpracována parametrická studie typického předem předpjatého vazníku s rozpětím 22,3 m, který působí jako prostý nosník. Vazník má konstantní průřez tvaru I, viz Obr. 1. Životnost konstrukce je 100 let. 222

Sborník 20. Betonářské dny (2013) ISBN 978-80-87158-34-0 / 978-80-87158-35-7 (CD) Sekce ČT1B: Modelování a navrhování 2 Obr. 1 Příčný řez vazníkem Obr. 2 Vyztužení průřezu vazníku V základní variantě je uvažován beton C40/50, prostředí XD1 a relativní vlhkost 65%. Vazníky jsou v osové vzdálenosti 6,0 m. Zatížení je uvažováno vlastní tíhou g 0, ostatním stálým zatížením od střešního pláště g 1 = 1,1 kn/m 2 a proměnným zatížením od sněhu q = 2,0 kn/m 2. Vazník je předepnut přímými lany Y1770S7-15,7, plocha jednoho lana je 150 mm 2. Lana jsou napnutá na 1404 MPa, po 5 minutách jsou dopnuta na stejnou hodnotu. Pokluz lan je 2 mm, délka napínací dráhy 36 m. Stáří betonu upravené s přihlédnutím k vlivu teploty při urychlování tvrdnutí betonu je 4,85 dnů. Ekvivalentní doba krátkodobé relaxace (do vnesení předpětí) určená výpočtem je 2,45E7 s. Dvě spodní krajní lana jsou na délce 4 m separována. Betonářská výztuž je patrna z Obr. 2. Posouzení vazníku je provedeno podle standardu [2], hodnoty jednotlivých parametrů však jsou v rámci studie voleny s ohledem na českou národní přílohu, viz Tab. 1. Každá z uvedených devíti variant je řešena pro 6, 7, 8 a 9 lan, tedy celkem 36 výpočtů. Tab. 1 Hodnoty parametrů uvažované v rámci studie varianta prostředí kategorie/sníh ψ0 ψ1 ψ2 r sup r inf 1 (výchozí) XD1 sníh (>1000 m) 0.7 0.5 0.2 1.05 0.95 2 XD1 sníh (>1000 m) 0.7 0.5 0.2 1 1 3 XD1 sníh (>1000 m) 0.7 0.5 0.2 1.1 0.9 4 XD1 sníh (<1000 m) 0.5 0.2 0 1.05 0.95 5 XD1 H 0 0 0 1.05 0.95 6 XD1 E 1 0.9 0.8 1.05 0.95 7 XD1 C, D 0.7 0.7 0.6 1.05 0.95 8 XC1 sníh (>1000 m) 0.7 0.5 0.2 1.05 0.95 9 XC4 sníh (>1000 m) 0.7 0.5 0.2 1.05 0.95 2 Statické řešení a posouzení Pro všech 36 variant byly vygenerovány veškeré kombinace zatížení potřebné pro posouzení podle [1], tj. MSÚ (dle vzorce 6.10. a/b) a dále kombinace MSP charakteristické, časté a kvazistálé. Jako příklad účinků zatížení uvádíme obálku ohybových momentů od MSÚ kombinací u výchozí (1) varianty s 6 a 9 lany, viz Obr. 3. 223

20. Betonářské dny (2013) Sborník Sekce ČT1B: Modelování a navrhování 2 ISBN 978-80-87158-34-0 / 978-80-87158-35-7 (CD) Obr. 3 Obálka ohybových momentů od MSÚ kombinací u variant 6-1 a 9-1 Průřezy uprostřed rozpětí a ve vzdálenosti 1,0 m od teoretické podpory byly u všech variant detailně posouzeny na mezní únosnost v ohybu, smyku (kroucení bylo v tomto případě nulové) a interakci normálové síly, ohybu a smyku. Obr. 4 MSÚ l/2, 100 let, varianta 6-1 Obr. 5 MSÚ l/2, 100 let, varianta 9-1 V rámci mezních stavů použitelnosti byly posouzeny veškeré podmínky pro omezení napětí betonu, betonářské i předpínací výztuže, šířka ohybových trhlin v případě prostředí XC1, případně podmínka dekomprese v případě prostředí XC4 a XD1. Výsledky posouzení MSÚ i MSP byly dále vyhodnoceny ve formě procentuálního využití průřezu. 3 Výsledky studie Výpočty vazníku jsou rozděleny do tří skupin (vždy pro 6 až 9 lan), v nichž je zkoumán vliv zvolených parametrů dle Tab. 1 na procentuální využití průřezu ve středu rozpětí, přičemž je srovnáváno využití podle MSÚ a MSP. Ve všech případech se ukazují jako rozhodující podmínky MSP, kritickou pak je podmínka dekomprese, tedy požadovaná vzdálenost předpínací výztuže od tažené zóny dle 7.3.1 (5) a tab. 7.1N [2]. 3.1 Vliv součinitelů r sup a r inf V první skupině výpočtů (varianty 1 až 3 pro 6 až 9 lan) je zkoumán vliv charakteristických hodnot předpínací síly součinitelů r sup a r inf na celkové využití průřezu. Z Obr. 4 je zřejmé, že: 224

Sborník 20. Betonářské dny (2013) ISBN 978-80-87158-34-0 / 978-80-87158-35-7 (CD) Sekce ČT1B: Modelování a navrhování 2 S rostoucím počtem lan roste únosnost průřezu, a tedy klesá využití průřezu z hlediska MSÚ. Pro průřez s 6 lany je 100% využití průřezu, pro průřez s 9 lany kleslá využití na 76%. Všechny průřezy tedy vyhovují na MSÚ. Pro prostředí XD1 je pro MSP rozhodující podmínka dekomprese, tj. všechna lana průřezu musí být alespoň 25 mm v tlačeném betonu. To je splněno pouze u variant s 9 lany. Ostatní varianty tedy nevyhovují z hlediska mezního stavu použitelnosti. U variant s 8 lany by průřez vyhovoval pouze pro r sup = r inf =1,0. Rozhoduje vždy kombinace pro r inf, u varianty s 6 lany nevyhoví ani případ r sup. Varianta (1) r sup =1,05 a r inf =0,95 představuje případ předem předpjatého vazníku, varianta (3) r sup =1,10 a r inf =0,90 pak variantu dodatečně předpjatého nosníku, viz čl. 5.10.9 [2]. Pro obě varianty vyhoví jen průřez s 9 lany. Obr. 6 Vliv součinitelů r sup a r inf 3.2 Vliv kategorie budovy Ve druhé skupině výpočtů (varianty 1, 4 až 7 pro 6 až 9 lan) je zkoumán vliv součinitelů pro kombinační hodnotu proměnného zatížení ψ podle 0, viz Obr. 5. Tato norma definuje kategorie budov, pro která stanovuje součinitele ψ 0, ψ 1, ψ 2. Ty poté ovlivňují výpočet základních kombinací pro mezní stav únosnosti (ψ 0 ) a kombinací pro mezní stav použitelnosti (ψ 0, ψ 1, ψ 2 ). Jak je vidět z obrázku, má volba kategorie budovy zásadní vliv na nutný počet lan v průřezu. Ze studie vlivu součinitelů ψ dále vyplývá: Využití průřezu z hlediska MSÚ opět s rostoucím počtem lan klesá. Pro varianty 1, 4, 5 a 7 je využití průřezu stejné (s 6 lany je 100% využití průřezu, s 9 lany klesá využití na 76%). U varianty 6 (kategorie E) ale rozhoduje kombinace (6.10a) místo (6.10b). Využití průřezu je proto vyšší (s 6 lany je 107% využití průřezu, s 9 lany klesá využití na 83%). Pro kategorii H (nepřístupné střechy s výjimkou běžné údržby a oprav) by vyhověl z hlediska dekomprese průřez s 6 lany. Pro budovu zatíženou sněhem v nadmořské výšce menší než 1000 m n. m. postačuje průřez se 7 lany. Pro kategorii sníh ve výšce nad 1000 m n. m. vyhovuje průřez až s 9 lany. U kategorií C (plochy kde dochází ke 225

20. Betonářské dny (2013) Sborník Sekce ČT1B: Modelování a navrhování 2 ISBN 978-80-87158-34-0 / 978-80-87158-35-7 (CD) shromažďování lidí), stejně tak pro kategorii D (obchodní plochy) a E (skladovací prostory) nevyhovuje na mezní stav použitelnosti ani průřez s 9 lany. Bylo by třeba navrhnout vyšší vyztužení, nebo průřez tvarově změnit. Obr. 7 Vliv kategorie budovy (součinitelů ψ) 3.3 Vliv typu prostředí Třetí skupina výpočtů (varianty 1, 8 a 9 pro 6 až 9 lan) zkoumá vliv typu prostředí podle [2], viz Obr. 6. 226 Obr. 8 Vliv typu prostředí Pro stupně prostředí XC1, XC4 a XD1 vychází únosnost stejná, jako ve skupině výpočtů s různými součiniteli r sup a r inf. Dále je z obrázku patrno: Pro prostředí XC1 (suché nebo stále mokré) je předepsána mezní hodnosta šířky trhlin 0,2 mm pro častou kombinaci. Podmínka dekomprese není požadována, proto je

Sborník 20. Betonářské dny (2013) ISBN 978-80-87158-34-0 / 978-80-87158-35-7 (CD) Sekce ČT1B: Modelování a navrhování 2 v grafu znázorněna nahoře jednou čarou. V našem případě pro tuto kombinaci trhliny nevznikají, proto posouzení vyhovuje i pro 6 lan. Pro prostředí XC4 (obdobně i pro XC2 a XC3) je kritériem dosažení šířky trhlin 0,2 mm pro častou kombinaci a podmínka dekomprese při kvazistálé kombinaci. Tomu vyhovuje průřez se sedmi lany. Pro prostředí XD1 (obdobně XD1, XS1, XS2, XS3) je kritériem podmínka dekomprese pro častou kombinaci. Pro toto prostředí je nutné použít 9 lan. Zařazení konstrukce podle stupně vlivu prostředí významným způsobem ovlivňuje MSP a tím i množství výztuže v průřezu. Přestože průřez vyhoví na MSÚ, ovlivní nedostatečné množství (předpínací) výztuže zásadní způsobem životnost konstrukce. 4 Závěr Uvedená studie předpjatého nosníku ukázala rozhodující vliv mezního stavu použitelnosti na návrh množství předpínací výztuže. Ukazuje se, že je třeba pečlivě zvažovat vliv součinitelů r sup a r inf. Norma [2] uvádí, že pokud se provádějí příslušná měření předpětí, pak lze uvažovat r sup = r inf = 1,0 a námi studovaný vazník by vyhověl i s 8 lany pro oba typy předpětí. S ohledem na to, že se v ČR standardně provádí při předpínání dvě nezávislá měření (protažení a předpínací síly prostřednictvím tlaku oleje v hydraulických válcích předpínací pistole), lze v zájmu o ekonomický návrh doporučit uvažovat r sup = r inf = 1,0. Nesprávné zařazení prvku do daného stupně prostředí a kategorie budovy nebude mít sice za následek nevyhovující posudek na MSÚ, ale může mít odpad do životnosti prvku. 5 Poděkování Výpočetní metody a software pro řešení prezentované studie byly vyvinuty firmou IDEA RS za finanční podpory MPO ČR prostřednictvím projektu FR-TI3/063 Interaktivní systém pro projektování stavebních konstrukcí. Literatura [1] ČSN EN 1990 (73 0002) Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí, 2011. [2] ČSN EN 1992-1-1 (73 1201) Eurokód: Navrhování betonových konstrukcí Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, 2011. Doc. Ing. Jaroslav Navrátil, CSc. IDEA RS s.r.o. U Vodárny 2a, 616 00 BRNO Czech Republic +420-511 205 263 +420-541 143 011 navratil@idea-rs.com URL www.idea-rs.cz Doc. Ing. Miloš Zich, PhD. VUT v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, 662 37 BRNO Czech Republic +420-541 147 860 + 420-549 250 218 zich.m@fce.vutbr.cz URL www.fce.vutbr.cz 227