16. Železobetonové sloupy
16. Železobetonové sloupy Sloupy patří mezi tlačené konstrukce. Konstrukční prvky z betonu prostého a slabě vyztuženého jsou namáhány kombinací normálové síly Nd a ohybového momentu Md . Jde tedy o mimostředný tlak o výpočtové exentricitě ed .
Exentricita (výstřednost) normálové síly Při výpočtu mimostředně tlačených prvků zjišťujeme exentricitu základní ef a náhodnou ea . základní exentricita Představuje skutečnou polohu normálové síly Nd vzhledem k těžišti průřezu. Pokud je mimostředný tlak určen výpočtovými hodnotami, Nd a Md , exentricita se vypočte ze vztahu
náhodná exentricita Zavádíme ji s ohlem na pravděpodobné nepřesnosti v rozměrech a tvaru tlačeného prvku, které mohou při jeho výrobě nastat, nebo také může dojít k odlišnosti v působišti tlakové síly Nd . Náhodnou exntricitu určíme jako nejv ětší z hodnot nebo leff ... délka tlačeného prvku bd ... nejmenší šířka tlačeného průřezu Náhodná výstřednost působí ve stejném směru jako výstřednost základní. I když je ef = 0, přesto zavádíme ea a to vždy ve směru možného vybočení. konečná návrhová exentricita ... u konstrukcí betonových a železobetonových
1
16. Železobetonové sloupy
Vliv vzpěru U štíhlých vysokých prvků dojde k vybočení dříve, než-li průřez dosáhne své pevnosti v tlaku (začne se drtit). U železobetonu při výpočtu exentricity zavádíme ještě součinitel η (≥1); návrhová exentricita ed se pak vypočte Velikost součinitele η závisí na velikosti kritické síly Ncr . Čím je síla větší, tím snadněji dojde k vybočení. Štíhlost také závisí na způsobu uchycení konců prvků.
lcr ... účinná vzpěrná délka (závisí na uchycení) ib ... poloměr setrvačnosti kolmý na rovinu vybočení ... štíhlost uvažujeme ... štíhlost neuvažujeme ... musíme buď zvětšit průřez prvku, nebo zmenšit vzpěrnou délku
Mimostředný tlak – malá a velká výstřednost
ld ... návrhová výstřednost ed, bal ... výstřednost, při které je jak v tlačeném, tak i v taženém okraji dosažeeno právě výpočtové pevnosti betonu v tlaku i v tahu agc ... vzdálenost tlačeného okraje průřezu od těžiště popis obrázků: a) malá exentricita - prvek se poruší rozdrcením tlačeného betonu (tlakové porušení průřezu) b) je to přechodný případ mezi malou a velkou exentricitou - vznikají sice tahové trhliny na straně vzdálenější od centra tlakové síly, avšak jsou přípustné - na straně tlačené vzniká tlakové rozdrcení c) velká exentricita - nastane porušení prvku zlomením v trhlině kolmé k ose prvku – tahové porušení
2
16. Železobetonové sloupy
Stupeň vyztužení
Pokud uvažujeme exentricitu ea , vzniká v průřezu méně tlačený okraj a více tlačený okraj. V tomto případě nesmí překročit η hodnotu 0,04.
Železobetonový průřez namáhán dostředným tlakem 1. únosnost průřezu je dána součtem únosnosti betonu a únosnosti výztuže 2. předpokládáme, že normálové napětí v betonu je rovnoměrně rozložena po ploše celého průřezu Ab a na mezi porušení nesmí překročit zmenšenou výpočtovou pevnost v tlaku 0,8 Rbd . 3. napětí ve výztuži je na mezi porušení rovno pevnosti oceli v tlaku Rscd . 4. i když uvažujeme exentricitu ea uvažujeme průřez se symetrickou, rovnoměrně rozloženou výztuží
podmínka spolehlivosti: Nu ... síla na mezi porušení Nd ... síla od zatížení
únosnost průřezu Ab ... plocha celého průřezu¨ As ... plocha výztuže Rbd ... výpočtová pevnost betonu v tlaku Rscd ... výpočtová pevnost oceli v tlaku γu ... součinitel geometrie; vyjadřuje nepříznivý vliv záporných odchylek rozměru průřezu, vliv nepřesnosti uložení výztuže apod. Má význam pro průřezy malých rozměrů.
3
16. Železobetonové sloupy
Návrh průřezu 1. ze zatížení určíme velikost síly Nd 2. zvolíme druh betonu a druh oceli a z tabulek získáme hodnoty Rbd a Rscd; zvolíme stupeň vyztužení µ 3. odhadneme γu (0,85 – 1) 4. vypočteme minimální nutnou plochu betonového průřezu Ab
5. navrhneme rozměry prvku a zaokrouhlíme je 6. navrhneme výztuž průřezu As
7. z plochy As určíme počet prutů zvoleného průřezu a průřez posoudíme; při posouzení se zabýváme vzpěrem, stupněm vyztužení a únosností průřezu podle rovnice únosnosti
Konstrukční zásady vyztužování sloupů: Hennebiqueův sloup - je vyztužen klasicky, svislá hlavní nosná výztuž, kolmo na ní příčná výztuž – třmínky (jsou vždy uzavřené) minimální rozměry sloupu 250 mm – vícepodlažní sloup 200 mm – přes jedno podlaží 150 mm – prefabrikovaný sloup, max. 1 – 2 podlaží hlavní nosná výztuž: minimální průměr 10 mm, v každém rohu jeden profil (4x10 mm) vzdálenost vložek maximálně 400 mm, minimálně 30 mm -
musí být zakotvena do stropu nebo do sloupu horního podlaží a dole do základů
-
mezi sloupem a patkou musí být pracovní spára, proto se z patky vytáhne osná výztuž, tzv. fousy; která se pak stykuje s hlavní výztuží sloupu
-
hlavní výztuž je svázána třmínky, ty zabraňují jejímu vybočení a přenášejí eventuelní smykové namáhání o
jsou menšího průměru než-li nosná výztuž a jejich vzdálenost by měla být rovna nebo větší než-li 15 profilů nosné výztuže, nebo rovna či menší z rozměru sloupu 4
16. Železobetonové sloupy
-
v místě stykování výztuže s fousy se třmínky zhušťují
Considerův sloup vybočení hlavní nosné výztuže o o o
sloup je z ovinutého betonu – větší zábrana proti ovinutí řešíme buď zhuštěním třmínků třmínky jsou nahrazeny sloup s tuhou výztuží
5
