9. Spřažené ocelobetonové nosníky Spřažené ocelobetonové konstrukce, návrh nosníků teorie plasticity a pružnosti.

Podobné dokumenty
9. Spřažené ocelobetonové nosníky Spřažené ocelobetonové konstrukce, návrh nosníků teorie plasticity a pružnosti.

Ocelobetonové konstrukce

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

7. přednáška OCELOVÉ KONSTRUKCE VŠB. Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Podéš 1875, éště. Miloš Rieger

Příklad 3: NÁVRH A POSUDEK TRAPÉZOVÉHO PLECHU A STROPNICE

Řešený příklad: Prostě uložená spřažená stropnice

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

2. Interakce namáhání. Členěné pruty. Ocelobetonové nosníky a sloupy.

3. Tenkostěnné za studena tvarované OK Výroba, zvláštnosti návrhu, základní případy namáhání, spoje, přístup podle Eurokódu.

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

2 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 2.1 Obecné zásady konstrukčního řešení

Návrh žebrové desky vystavené účinku požáru (řešený příklad)

Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Vzpěrná pevnost skutečného prutu. Obsah přednášky. Únosnost tlačeného prutu. Výsledky zkoušek tlačených prutů

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

15. ŽB TRÁMOVÉ STROPY

Navrhování konstrukcí z korozivzdorných ocelí

Materiálové vlastnosti: Poissonův součinitel ν = 0,3. Nominální mez kluzu (ocel S350GD + Z275): Rozměry průřezu:

Tabulky únosností trapézových profilů ArcelorMittal (výroba Senica)

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

Prvky betonových konstrukcí BL01 12 přednáška. Prvky namáhané kroutícím momentem Prvky z prostého betonu Řešení prvků při místním namáhání

Posouzení trapézového plechu - VUT FAST KDK Ondřej Pešek Draft 2017

Část 3: Analýza konstrukce. DIF SEK Část 3: Analýza konstrukce 0/ 43

1 Použité značky a symboly

Část 5.8 Částečně obetonovaný spřažený ocelobetonový sloup

Statika 2. Vybrané partie z plasticity. Miroslav Vokáč 2. prosince ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

CO001 KOVOVÉ KONSTRUKCE II

Část 5.3 Spřažená ocelobetonová deska

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

6 Mezní stavy únosnosti

Předpjaté stavební konstrukce

Jednoduchá metoda pro návrh ocelobetonového stropu

Betonové a zděné konstrukce Přednáška 1 Jednoduché nosné konstrukce opakování

Uplatnění prostého betonu

Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Princip spolehlivosti v mezních stavech. Obsah přednášky. Návrhová únosnost R d (design resistance)

Řešený příklad: Nosník s kopením namáhaný koncovými momenty

Betonové konstrukce (S)

Použitelnost. Žádné nesnáze s použitelností u historických staveb

NÁVRH VÝZTUŽE ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

Část 5.9 Spřažený požárně chráněný ocelobetonový nosník

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

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

Prvky betonových konstrukcí BL01 11 přednáška

Prvky betonových konstrukcí BL01 7 přednáška

5. Ohýbané nosníky Únosnost ve smyku, momentová únosnost, klopení, MSP, hospodárný nosník.

Betonové a zděné konstrukce 2 (133BK02)

Šroubované spoje namáhané smykem Šroubované spoje namáhané tahem Třecí spoje (spoje s VP šrouby) Vůle a rozteče. Vliv páčení

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

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

5. Ocelové skelety budov. Dispozice, stropy.

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

PRŮBĚH ZKOUŠKY A OKRUHY OTÁZEK KE ZKOUŠCE Z PŘEDMĚTU BETONOVÉ PRVKY PŘEDMĚT BL001 rok 2017/2018

Šroubovaný přípoj konzoly na sloup

PRŮBĚH ZKOUŠKY A OKRUHY OTÁZEK KE ZKOUŠCE Z PŘEDMĚTU BETONOVÉ PRVKY předmět BL01 rok 2012/2013

pedagogická činnost

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Pružnost a pevnost (132PRPE) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady. Část 1 - Test

Prvky betonových konstrukcí BL01 5. přednáška

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

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

Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Postupná plastifikace I průřezu. Obsah přednášky. Příklad využití klasifikace spojitý nosník.

Klopením rozumíme ztrátu stability při ohybu, při které dojde k vybočení prutu z roviny jeho prvotního ohybu (viz obr.). Obr.

Ing. Ivan Blažek NÁVRHY A PROJEKTY STAVEB

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

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Řešený příklad: Prostě uložený a příčně nedržený nosník

7. Šroubované spoje Technologie šroubování, navrhování šroubových spojů.

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

BETONOVÉ A ZDĚNÉ KONSTRUKCE 1. Dimenzování - Deska

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

Prvky betonových konstrukcí BL01 7 přednáška

φ φ d 3 φ : 5 φ d < 3 φ nebo svary v oblasti zakřivení: 20 φ

Posouzení piloty Vstupní data

K133 - BZKA Variantní návrh a posouzení betonového konstrukčního prvku

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Příklad - opakování 1:

5. Aplikace výsledků pro průřezy 4. třídy.

Betonové konstrukce (S)

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

Použitelnost. Obvyklé mezní stavy použitelnosti betonových konstrukcí podle EC2: mezní stav omezení napětí, mezní stav trhlin, mezní stav přetvoření.

Řešený příklad: Prostě uložený nosník s mezilehlým příčným podepřením

BL 04 - Vodohospodářské betonové konstrukce MEZNÍ STAV POUŽITELNOSTI

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÉHO PRŮVLAKU

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

Prostý beton Pedagogická činnost Výuka bakalářských a magisterský předmětů Nosné konstrukce II

9 Spřažené desky s profilovaným plechem v pozemních stavbách

5. Únava Zatížení při únavě, Wöhlerův přístup a lomová mechanika, únosnost, vliv vrubů, kumulace poškození, přístup podle Eurokódu.

GlobalFloor. Cofraplus 60 Statické tabulky

Pružnost a pevnost (132PRPE), paralelka J2/1 (ZS 2015/2016) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady.

Ocelobetonové stropní konstrukce vystavené požáru Jednoduchá metoda pro požární návrh

BO02 PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÝCH KROKVÍ

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

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

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

BO004 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

ENÁ ŽELEZOBETONOVÁ DESKA S OTVOREM VE SLOUPOVÉM PRUHU

Nosné konstrukce II - AF01 ednáška Navrhování betonových. použitelnosti

STATICKÉ TABULKY stěnových kazet

Transkript:

9. Spřažené ocelobetonové nosníky Spřažené ocelobetonové konstrukce, návrh nosníků teorie plasticity a pružnosti. Spřažené ocelobetonové konstrukce (ČSN EN 1994-1) Spřažené nosníky beton (zejména lehký) např. Liapor: LC 20/22 D 1,6 deformace napětí ε σ = E ε ocel nespřaž. pružně spřažený plasticky Spřahující prvky (podrobnosti viz doplňující informace) trny s hlavou kotvy Hilti Ribcon Stripcon děrovaná lišta bloky (hřebeny: viz doplněk) NNK ocelové konstrukce (9) 1

Třídy spřažených průřezů: - podle třídy průřezu ocelových tlačených částí, (tj. podle štíhlostí b/t, namáhání a třídy oceli) 99 % případů je v třídě 1 a 2 Příklad: c t w t f α d pro pásnici tř. 1, 2: tlačená část stojiny může též boulit, (limity viz Eurokód). max. 9t f ε buď c/t f 10 ε nebo přikotvena více trny: 9t f ε podélně max. 22t f ε Spřažené sloupy (viz předmět OK01) vyplněné betonem obetonované částečně obetonované NNK ocelové konstrukce (9) 2

Smykové ochabnutí (k určení spolupůsobící šířky betonové desky) b e b b e σ max rozpětí L Běžný výpočet: Vlivem deplanace průřezu (neplatí B-N hypotéza o rovinnosti příčného řezu). b b = / 2 σ max σ ds Eurokód ČSN EN 1994-1: 0 L b be = b eff 8 2 L b eff = 2b e = b 4 e (tj. závisí zhruba na rozpětí nosníku!) Posudek ve smyku τ Uvažuje se jen ocel, obvyklý posudek: V < V = Ed c,rd A v f yd 3 1 Malý smyk pro V Ed < V c,rd 2 (pro interakci s M Ed zanedbat). NNK ocelové konstrukce (9) 3

Plastický posudek (pro třídy průřezů 1, 2 a tzv. tažné prvky spřažení) MSÚ plastická n. o. tažený beton neuvažovat b eff A s x N a f sd N c z f yd = f y /γ M0 návrhová mez kluzu výztuže (γ s = 1,15) návrhová válcová pevnost betonu v tlaku za ohybu (jinak než EN 1992) 0,85 f cd = 0,85 f ck /γ c N s 1,0 1,5 Příklad: Průřez bez A s, plast. n. o. je při optimálním návrhu v betonu: (Pozn.: pro neutrální osu v ocelovém nosníku viz Doplňující informace) poloha neutrální osy: plast. mom. únosnosti: N = N x = a c Mpl, Rd = Naz = b A f a eff yd A f z a yd 0,85f cd Posudek: M pl,rd M Ed!! v plasticitě se vliv montáže neuplatní!! NNK ocelové konstrukce (9) 4

Spřažení Únosnost všech spřahovacích prvků se určí z "protlačovacích zkoušek": HE 260 B bet. desky 600x650x150 Trny: pro střih dříku pro otlačení betonu P P Rd Rd fu = 0,8 γ = 0,29 π d 4 d γ v α 2 v 2 f ck E cm vzorek podle Eurokódu α = 1 pokud h/d > 4 (obvyklé) Při užití trapézových plechů: Rozteče: min. 4d 20 h d min. 5d ' P Rd = k P Rd redukce k záleží na velikosti obalení trnu betonem. Obdobně jsou k dispozici hodnoty P Rd ostatních spřahovacích prostředků. NNK ocelové konstrukce (9) 5

Spřažení podle teorie plasticity (pro tažné prvky, např. trny) plast. n. o. N c N s umožňují rovnoměrnou redistribuci smykové síly do všech prvků (netažné jsou např. bloky). N cf N pl,a Z podmínky rovnováhy plyne počet tažných prvků při úplném spřažení n f : N Příklad: (n f trnů umístit vždy mezi podporu a místo M max ) M max Smykový tok se plasticky redistribuuje, prvky lze umístit rovnoměrně: n f n f M max = M pl,rd (nejvíce namáhaný průřez!!) cf n f = Síla v připojeném pásu: cf c s PRd (tj. celkový smykový tok) = x beff ( 0, 85fcd d p N = N + N M max NNK ocelové konstrukce (9) 6 n f e (nebo N cf = N pl,a ) n f )

Pružný posudek (třídy 3, 4) (Pro třídy 1, 2 lze použít, ale je konzervativní). Beton se převádí na ocel pomocí pracovního součinitele : n = E a obecně: "účinný modul pružnosti betonu" ' Ec (s vlivem smršťování a dotvarování) Ea pro pozemní stavby - stropy, střechy (ne pro sklady): n = E / 2 MSÚ (pružný mezní stav únosnosti) b eff As d p Stanovit běžným způsobem: y b eff /n 1 "ideální průřez" (převod na ocelový, pro běžné posouzení) 1 A i= A a + A s + n A s el. n.o. 2 ( b d ) ef f σ 1 p napětí n x menší σ s příp. NNK ocelové konstrukce (9) 7 cm (sečnový) modul pružnosti betonu jmenovatel je pro krátkodobé zatížení E cm pro dlouhodobé zatížení E cm /3 σ 2 σ σ 1 f cd s f sd (napětí ve výztuži - ale výztuž obvykle zanedbat) σ 2 f yd, osu y, ideál. mom. setrvač. I i

Posudek ideálního průřezu v napětích: beton: 1 M σ 1 = n I i Ed z 1 f převod zpět na beton cd ocel: σ M Ed 2 = z2 fyd Ii Pozn.: z rovnosti lze vypočítat též M el,rd Vliv montáže (projeví se jen u pružných výpočtů, kde se sčítá napětí!!) 1. Bez podpor ("bez lešení"): čerstvý beton ideální ocelový průřez σ a σ i σ a +σ i a) ocelový nosník b) spřažený průřez celkem: a) + b) (mont. zatíž = vl. hm. + beton) ("zbytek stálého" + proměnné zat.) 2. S podepřením ("na lešení"): Veškeré zatížení přenáší spřažený průřez. chybí stav a) NNK ocelové konstrukce (9) 8

Spřažení podle teorie pružnosti (nutné pro výpočty průřezů tř. 3, 4 a pro tzv. "netažné prvky" spřažení) d p b eff /n z bloky, děrovaná lišta (nepoddajné) Smykový tok ve spřažení: VEdSi V 1 = I i tj. má průběh jako V Ed statický moment připojené plochy: S i beff = dp n z Příklad: V Ed resp. V 1 e V e = i 1 P Rd počet trnů vedle sebe (únosnost trnů) Vzdálenost trnů: e i P V Rd 1 max. vzdál. e max : < 800 mm <6 d p Trny podle průběhu V Ed, ale nepřekročit e max. NNK ocelové konstrukce (9) 9

MSP: vždy podle teorie pružnosti (pro všechny třídy 1, 2, 3, 4) 1. Uvažovat provozní zatížení: γ G = γ Q = 1 2. Pokud je posudek MSÚ plastický, je nutné v MSP zkontrolovat pružný stav (včetně vlivu montáže!!): σ 1 < f ck tj. se součinitelem γ c = 1 σ 2 < f y tj. se součinitelem γ a = 1 3. Pružný průhyb se stanoví se zohledněním montáže: a) ocelový průřez: b) spřažený průřez: c) celkem: I a... průhyb δ a I i... průhyb δ i - od dod. stálého δ 1 - od proměnného δ 2 δ 1 δ 2 δ = δ a +δ i = δ max Omezení opět pouze: stropnice: δ 2 L/ 250 průvlaky: δ 2 L/ 400 kmitání: f 1 3 Hz tj. δ max 28 mm 4. Trhliny v betonu: v oblasti tahu (spojité nosníky) se požaduje minimální výztuž (viz Eurokód). NNK ocelové konstrukce (9) 10

Spřažené stropy s trapézovými plechy Plechy kolmo k ose nosníku: barva na bázi zinku min. 2d Beton ve vlnách se neuvažuje. Tloušťka plechu: t < 1,5 mm (výjimečně t < 2 x 1,0 mm v překrytí) Plechy rovnoběžně s nosníkem: šířka žebra obvykle nutno užít doplňkové dílce Doplňkové dílce: min. 30 mm jsou-li vyplněna užší žebra, potom: menší hmotnost desky, ale malá účinnost spřažení (trny jsou málo obaleny ) lemovací plech NNK ocelové konstrukce (9) 11

Příčná výztuž v betonové desce (porušení brání smyková pevnost betonu, příčná výztuž, popř. trapézové plechy) 1 možné porušení smykem A s,min = 0,002 A c 2 kotevní délka Vztahy pro posouzení uvádí Eurokód. NNK ocelové konstrukce (9) 12

Doplňující informace NNK ocelové konstrukce (9) 13

Pokud při plastickém posouzení spřaženého ohýbaného nosníku vychází neutrální plastická osa do ocelového nosníku, platí (opět při zanedbání výztuže): b eff 0,85 f cd d h a2 h a h a1 x A a1 N c N a1 2N a1 h a1 d/2 N a2 N a f yd f yd f yd 2 f yd pro polohu pl. neutrální osy: plastický mom. únosnosti: N M pl,rd = N = Nc + Na1 a = Na2 ( ha2 d / 2) Na1( ha1 d / 2) ( h d / 2) 2N ( h d / 2) Pozn.: V tomto případě je navržený průřez v proporcích vesměs nehospodárný. Při výpočtu je nutné stanovit polohu těžiště plochy A a1, nebo postupovat po částech průřezu. a2 a x a1 a1 NNK ocelové konstrukce (9) 14

Chování nespřažené a spřažené konstrukce při ohybu: M spřažená "na lešení" ε σ ε σ spřažená "bez lešení" nespřažená ε σ ε σ průhyb Spřažené ocelobetonové desky ("plechobetonové desky") tj. případy, kdy lze počítat s plechem jako výztuží betonové desky: 1. plechy s výstupky 2. samosvorné plechy typu Holorib NNK ocelové konstrukce (9) 15

Přivařené trny s hlavou Přistřelený tenkostěnný pás Hilti STRIPCON únosnost viz: Studnička, J. - Macháček, J.: Spřahovací prvky pro ocelobetonové konstrukce. Stavební obzor, č. 7, 2001, s. 193-199 hliníková kapsle pro zlepšení kvality svaru Kotvy Hilti Přistřelený tenkostěnný pás Hilti RIBCON přistřeleno hřeby Hilti Přivařená děrovaná lišta (únosnost viz: Macháček, J.: Návrhová únosnost stanovená z experimentů. Stavební obzor, č. 5, 1997, s. 134-138) NNK ocelové konstrukce (9) 16

Hřebenové lišty (podle německé směrnice: Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung der Verbunddübelleiste, No. Z-26.4-56, Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin, 2013) Horní pásnice nosníku může chybět Stojina nosníků může být i betonová (vyztužená třmínky) Tloušťka lišty t w = 6 40 mm, t w /h d = 0,08 0,5, e x = 150 500 mm, ocel S235, S355, S460 Tvary vykrojení lišty: Tvar puzzle : 0,267 e x e x Tvar klotoida : 0,400 e x NNK ocelové konstrukce (9) 17 e x

Únosnost hřebenových lišt (nejnižší hodnota P rozhoduje): Lze počítat s tažným spřažením, s rovnoměrným rozdělením smykového toku na všechna ramena lišty. c 0 h d h 0 A D A t A b Požadovaná příčná výztuž: A b = 0,5 P/f sd c u A D,i e x návrhová pevnost výztuže Charakteristická únosnost jednoho betonového roubíku ve smyku v [N]: 2 EsA Psh, k = η D ex fck ( 1+ ρd ) kde: ρ b D = a pro puzzle: η EcmA D, PZ = 2 ex / 400 D pro klotoidu: ηd, CL = 3 ex / 180 Charakteristická únosnost jednoho betonového roubíku pro e x < 4,5 h po proti vyloupnutí betonu v [N]: 1,5 EsAsf Ppo, k = 90 hpo f ck ( 1+ ρ D,i ) kde: h po = min( co + 0, 07ex; cu + 0, 13ex ) ρd, i = A sf = Ab + At E A Charakteristická únosnost jednoho ocelového ramene: Ppl, k = 0, 25 ex tw fy Požaduje se příčná výztuž s mezí kluzu f sd v otvorech o velikosti: 2 A D, PZ = 0, 13ex 2 A D, CL = 0, 20ex Pro návrhovou únosnost P d dělit P k součinitelem γ v = 1,25. Pro mosty se použije pružný návrh; pro únavu dává směrnice vztah pro rozkmit napětí v patě lišty a kategorii detailu (KD 125). NNK ocelové konstrukce (9) 18 cm Ab = 0, 5P / fsd D,i

Experimenty na FSv ČVUT Spřažený příhradový nosník NNK ocelové konstrukce (9) 19