"Betonowe konstrukcje sprężone w budownictwie ogólnym"

Spis treści

Podstawowe oznaczenia 19

Spis najważniejszych tablic 27

Rozdział 1. Wstęp 29

Rozdział 2. Ogólna charakterystyka konstrukcji sprężonych 33

2.1. Podstawowa idea i definicja konstrukcji sprężonych 33

2.2. Wpływ sprężenia na nośność graniczną i naprężenia w elementach z betonu 36

2.2.1. Redukcja naprężeń wywołanych obciążeniem i sprężeniem w elementach zginanych 36

2.2.2. Redukcja naprężeń wywołanych obciążeniem i sprężeniem w elementach rozciąganych 41

2.2.3. Moment rysujący i siła rysująca 43

2.2.4. Terminologia i klasyfikacje dotyczące konstrukcji sprężonych 45

2.2.5. Właściwości konstrukcji sprężonych w porównaniu z żelbetowymi 47

2.3. Zarys historii konstrukcji sprężonych 50

2.4. Podstawy projektowania i niezawodność konstrukcji 55

2.4.1. Uwagi wstępne, zastosowanie teorii niezawodności 55

2.4.3. Trwałość 60

2.4.4. Wymagania dotyczące otulenia betonem i rozmieszczenia cięgien sprężających 62

2.4.5. Zasady konstruowania 64

2.5.1. Ogólne informacje o projektowaniu ze względu na pożar i metoda tabelaryczna 66

2.5. Odporność na pożar 68

2.4.2. Metoda częściowych współczynników 68

2.5.2. Stosowanie metody częściowych współczynników do sprawdzania kryterium R 69

2.5.3. Specjalne przepisy dotyczące betonu o wysokiej wytrzymałości 71

Rozdział 3. Beton w konstrukcjach sprężonych 75

3.1. Uwagi wstępne 75

3.2. Właściwości betonu przy obciążeniu krótkotrwałym 77

3.2.1. Charakterystyczne i obliczeniowe wartości wytrzymałości na ściskanie 77

3.2.2. Wytrzymałość na rozciąganie, współczynnik Poissona, rozszerzalność termiczna, wytrzymałość w dwu i trójosiowych stanach naprężenia 80

3.2.3. Moduł sprężystości i zależności naprężenie-odkształcenie 82

3.3. Właściwości betonu w zależności od czasu 87

3.3.1. Miarodajny wymiar przekroju 87

3.3.2. Zmodyfikowany wiek betonu 88

3.3.3. Wytrzymałość i moduł sprężystości w zależności od wieku betonu 90

3.3.4. Skurcz betonu 91

3.3.5. Pełzanie betonu 96

3.3.6. Obliczanie współczynnika pełzania 101

3.3.7. Wyznaczanie współczynnika ϕ (∞, t0) metodą dwóch wykresów 103

3.3.8. Pełzanie przy naprężeniach skokowo zmiennych 105

3.4. Przykład obliczenia zmodyfikowanego wieku betonu i współczynnika pełzania 108

3.5. Betony o wytrzymałości większej niż w normie [N1] 110

Rozdział 4. Stal sprężająca 115

4.1. Rodzaje i podstawowe właściwości stali sprężającej 115

4.2. Wymagania norm 120

4.3. Relaksacja stali sprężającej 124

4.4. Przykład obliczenia relaksacji 126

4.5. Naprężenia graniczne 127

Rozdział 5. Metody realizacji sprężenia 129

5.1. Kotwienie cięgien i kabli 129

5.2. Strunobeton 132

5.3. Kablobeton 135

5.3.1. Ogólne informacje o kablobetonie 135

5.3.2. System C Freyssineta jako przykład systemu sprężania 139

5.3.3. Wybrane starsze systemy sprężania 142

5.4. Zastosowanie kompozytów FRP do sprężania konstrukcji 145

Rozdział 6. Siły przekrojowe i naprężenia wywoływane sprężeniem 151

6.1. Oddziaływanie sprężenia na konstrukcję 151

6.1.1. Ogólna zasada wyznaczania oddziaływań 151

6.1.2. Przekazywanie sił sprężających przez zakotwienia i przez przyczepność 152

6.2. Siły przekrojowe i naprężenia w elementach statycznie wyznaczalnych 154

6.2.1. Uwagi ogólne 154

6.2.2. Cięgna proste 154

6.2.3. Cięgna zakrzywione i załamane 155

6.3. Ogólne informacje o sprężeniu konstrukcji hiperstatycznych 156

6.3.1. Przykłady odziaływania sprężenia na konstrukcje hiperstatyczne 156

6.3.2. Polskie normy o sprężaniu konstrukcji hiperstatycznych 160

6.4. Obliczanie sił przekrojowych i naprężeń – podsumowanie 162

6.4.1. Podstawowe zasady 162

6.4.2. Obliczanie naprężeń w elementach prętowych 163

6.5. Poprzeczne oddziaływanie zakrzywionych kabli w płytach i belkach 166

6.5.1. Uwagi ogólne 166

6.5.2. Trasa paraboliczna w belce swobodnie podpartej 168

6.5.3. Symetryczna trasa kabli w płytach ciągłych 171

6.5.4. Trasa kabli w skrajnym przęśle płyty wieloprzęsłowej 173

6.5.5. Trasa zakrzywiona zakończona odcinkami prostymi 177

6.6. Środek ciśnienia, obwiednie graniczne, trasowanie kabli 178

6.6.1. Środek i linia ciśnienia 178

6.6.2. Trasowanie kabli w belkach, obwiednie graniczne, rdzeń uogólniony 179

6.6.3. Przykład wyznaczania rdzenia uogólnionego i obwiedni granicznych 182

6.6.4. Uwagi o trasowaniu kabli w belkach ciągłych 186

Rozdział 7. Straty sprężenia 189

7.1. Rodzaje strat sprężenia 189

7.2. Straty wywołane obróbką cieplną betonu 190

7.3. Straty spowodowane odkształceniem sprężystym betonu 191

7.4. Relaksacja stali sprężającej jako przyczyna strat sprężenia 194

7.5. Przykład obliczenia strat od relaksacji stali 196

7.6. Tarcie kabli o ścianki kanałów 197

7.7. Straty w zakotwieniu 200

7.8. Przykład obliczenia strat wywołanych tarciem i poślizgiem w zakotwieniach – kable proste 205

7.9. Przykład obliczenia strat wywołanych tarciem i poślizgiem w zakotwieniach – kable zakrzywione 207

7.10. Straty opóźnione 209

Rozdział 8. Wymagania dotyczące naprężeń w betonie, dekompresji, zarysowania i ugięć 215

8.1. Zasady ogólne 215

8.2. Naprężenia w sytuacji początkowej 216

8.3. Ograniczenia naprężeń ściskających 217

8.4. Ograniczenia naprężeń rozciągających 219

8.5. Moment rysujący, siła rysująca i minimalne zbrojenie 221

8.6. Graniczna szerokość rys i warunek dekompresji 223

8.7. Graniczne ugięcia 225

8.8. Niejawne wymagania implikowane przez metodę obliczeń 226

8.9. Stosowanie wytrzymałości fctm,fl w elementach zginanych 227

8.10. Podsumowanie wymagań dotyczących naprężeń i zarysowania 228

8.11. Ewolucja polskich norm projektowania konstrukcji sprężonych 231

8.12. Uwagi o stosowaniu normy PN-B-03264:2002 [N5] 239

Rozdział 9. Sprawdzanie szerokości rys, minimalnego zbrojenia, wymagania dekompresji i ugięć 241

9.1. Naprężenia w zbrojeniu i szerokość rys 241

9.2. Stosowanie programów komputerowych i arkuszy kalkulacyjnych 247

9.3. Sprawdzanie szerokości rys i wymagań dotyczących minimalnego zbrojenia ze względu na zarysowanie 249

9.4. Sprawdzanie wymagania dekompresji 250

9.5. Obliczanie ugięć 251

9.6. Przykład – szerokość rys przy zginaniu i przy osiowym rozciąganiu a zasada minimalnego zbrojenia 254

9.6.1. Element osiowo rozciągany (rys. 9.7a) 256

9.6.2. Element zginany (rys. 9.7b) 258

9.6.3. Elementy zginane o różnych wysokościach (rys. 9.7c) 260

9.6.4. Wnioski z przykładów 261

9.7. Przykład obliczenia szerokości rys w zginanym elemencie strunobetonowym 262

Rozdział 10. Nośność graniczna przekrojów sprężonych 269

10.1. Zasady ogólne 269

10.2. Nośność graniczna na zginanie w sytuacji trwałej 272

10.3. Nośność graniczna w sytuacji początkowej 277

10.4. Minimalne zbrojenie ze względu na nośność graniczną 280

10.5. Przykład obliczenia momentu granicznego w sytuacji trwałej 281

10.6. Przykład sprawdzenia nośności w sytuacji początkowej 285

10.7. Obliczanie nośności przekrojów prostokątnych 286

10.8. Zmęczenie 294

Rozdział 11. Ścinanie i przebicie 301

11.1. Uwagi ogólne 301

11.2. Ścinanie na odcinkach, które mogą wymagać poprzecznego zbrojenia 305

11.3. Ścinanie na niezarysowanych odcinkach przy podporach przegubowych 307

11.4. Przebicie 312

Rozdział 12. Strefa przypodporowa w strunobetonie 315

12.1. Długość zakotwienia cięgien 315

12.2. Sprawdzanie wymagań ze względu na ścinanie i zakotwienie cięgien 322

Rozdział 13. Strefa zakotwień 323

13.1. Strefa zakotwień w elementach kablobetonowych 323

13.2. Strefa zakotwienia w strunobetonie 328

Rozdział 14. Swobodnie podparte płyty, belki i dźwigary sprężone 331

14.1. Prefabrykowane płyty sprężone 331

14.1.1. Panwiowe i łupinowe płyty strunobetonowe 331

14.1.2. Płyty kanałowe 332

14.1.3. Płyty stropowe typu TT 344

14.2. Belki strunobetonowe 346

14.3. Dźwigary kablobetonowe 350

14.4. Projektowanie przekroju poprzecznego elementów zginanych 351

14.4.1. Ogólne zasady projektowania 351

14.4.2. Umowne naprężenia graniczne i minimalny wskaźnik wytrzymałości przekroju 352

14.4.3. Wyznaczanie siły sprężającej i mimośrodu 358

Rozdział 15. Monolityczne stropy kablobetonowe 361

15.1. Ogólne zasady projektowania stropów kablobetonowych 361

15.2. Zastosowanie cięgien niezsolidaryzowanych do sprężania stropów 361

15.3. Nośność graniczna elementów zginanych z cięgnami niezsolidaryzowanymi 366

15.4. Naprężenia, straty sprężenia i stany graniczne użytkowalności w elementach sprężonych cięgnami niezsolidaryzowanymi 372

15.4.1. Naprężenia w przekrojach niezarysowanych 372

15.4.2. Naprężenia w przekrojach zarysowanych i szerokość rys 373

15.4.3. Ugięcia 376

15.4.4. Straty siły sprężającej w kablach niezsolidaryzowanych 377

15.4.5. Wymagania dotyczące naprężeń i zarysowania 379

15.5. Uwagi dotyczące projektowania sprężonych stropów płytowosłupowych 380

Rozdział 16. Osiowo sprężone słupy o przekroju prostokątnym 383

16.1. Uwagi ogólne 383

16.2. Nośność graniczna symetrycznych przekrojów prostokątnych 385

16.3. Przykład 388

Rozdział 17. Konstrukcje zespolone ze sprężonymi elementami prefabrykowanymi 393

17.1. Idea zespolenia, przykłady, zasady konstruowania 393

17.2. Ogólne wymagania dotyczące obliczeń 395

17.3. Podstawy analizy stanów granicznych użytkowalności 399

17.4. Odkształcenia i naprężenia w elemencie podstawowym przed zespoleniem 401

17.5. Przyrosty odkształceń i naprężeń powstające po zespoleniu 401

17.6. Krzywizna i naprężenia wywołane skurczem betonu 405

17.7. Uwagi o łączeniu efektów oddziaływań powstałych przed i po zespoleniu 410

17.8. Dane do egzemplifikacji, przekroje sprowadzone, skurcz betonu 411

17.9. Straty sprężenia w elementach zespolonych 422

17.9.1. Dane do wyznaczania opóźnionych strat sprężenia 422

17.9.2. Obliczanie strat opóźnionych 424

17.10. Naprężenia i ugięcia w elementach niezarysowanych 427

17.10.1. Naprężenia normalne 427

17.10.2. Ugięcia 431

17.11. Naprężenia, szerokość rys i minimalne zbrojenie w zarysowanych elementach zespolonych 434

17.12. Nośność na zginanie 438

17.13. Nośność na ścinanie 441

17.13.1. Ścinanie poprzeczne 441

17.13.2. Ścinanie w płaszczyźnie zespolenia 441

17.13.3. Ścinanie między półkami i środnikiem w zespolonych elementach teowych 448

Rozdział 18. Sprężone wieże, pylony i żerdzie 457

18.1. Zastosowania, kształt, podstawy projektowania 457

18.2. Oddziaływania, odkształcenia i siły przekrojowe w trzonie wieży 462

18.2.1. Ogólne informacje o oddziaływaniach 462

18.2.2. Wychylenie wierzchołka wieży i kąt nachylenia w miejscu instalacji anten 464

18.2.3. Imperfekcje i efekty drugiego rzędu 464

18.3. Stany graniczne nośności trzonu 467

18.3.1. Zasady obliczania nośności granicznej na zginanie 468

18.3.2. Moment graniczny – przybliżenie 0 473

18.3.3. Moment graniczny – przybliżenia lepsze od przybliżenia 0 474

18.3.4. Minimalne zbrojenie sprężające ze względu na nośność 477

18.3.5. Sytuacja at transfer 477

18.4. Stan graniczny użytkowalności 478

18.3.6. Nośność na ścinanie 478

18.5. Wnioski dotyczące projektowania trzonu 480

Rozdział 19. Krótki przegląd zastosowań konstrukcji sprężonych 481

Rozdział 20. Studium projektowe I. Strunobetonowy dźwigar dachowy 487

20.1. Uwagi wstępne i podstawowe dane 487

20.2. Oddziaływania i momenty zginające 488

20.3. Materiały konstrukcyjne, wymagania ze względu na pożar i rozmieszczenie zbrojenia 493

20.3.1. Beton 493

20.3.2. Stal sprężająca i stal zbrojeniowa 494

20.3.3. Wymagania ze względu na pożar i rozmieszczenie zbrojenia 495

20.4. Potrzebny wskaźnik wytrzymałości przekroju w zależności od metody projektowania i klasy ekspozycji 496

20.5. Przybliżone sprawdzenie stanów granicznych przy założeniu sprężenia pełnego 502

20.5.1. Naprężenia w SGU i mimośród siły sprężającej 502

20.5.2. Nośność graniczna przekroju 505

20.5.3. Ugięcia 506

20.6. Przybliżone sprawdzenie stanów granicznych przy założeniu sprężenia częściowego 508

20.5.4. Wpływ klasy ekspozycji na projektowanie elementów w pełni sprężonych 508

20.6.1. Naprężenia w SGU 509

20.6.2. Nośność graniczna przekroju i wstępne sprawdzenie naprężeń w SGU 510

20.6.3. SG zarysowania 512

20.6.4. Ugięcia 512

20.6.5. Wpływ klasy ekspozycji na projektowanie elementów częściowo sprężonych 513

20.7. Ścisłe obliczenie charakterystyk geometrycznych przekroju, doraźnych strat sprężenia i naprężeń w sytuacji początkowej 514

20.8. Straty opóźnione 519

20.8.1. Relaksacja stali po zwolnieniu naciągu 519

20.8.2. Skurcz i pełzanie betonu 520

20.8.3. Łączne straty opóźnione i zestawienie sił sprężających 520

20.9. SG naprężeń i zarysowanie w sytuacji trwałej 522

20.10. Nośność na zginanie w sytuacji trwałej 527

20.11. Ugięcia 529

20.12. Nośność graniczna w sytuacji początkowej 530

20.13. Zakotwienie cięgien 531

20.14. Ścinanie poza strefą zakotwienia 532

20.15. Strefa zakotwienia 535

Rozdział 21. Studium projektowe II. Elementy sprężone kablami bez przyczepności 539

21.1. Uwagi wstępne i podstawowe dane 539

21.2. Swobodnie podparte pasmo płytowe 540

21.3. Zasady dotyczące elementów ustrojów statycznie niewyznaczalnych 544

21.4. Czteroprzęsłowe pasmo płytowe 546

21.5. Wnioski z przykładów i komentarze 555

Dodatek. Minimalne wymiary elementów i odległości zbrojenia od brzegów wymagane ze względu na pożar 557

D.1. Ogólne zasady projektowanie tabelarycznego 557

D.2. Tabelaryczne projektowanie belek i płyt 559

D.2.1. Ogólne zasady dotyczące belek 559

D.2.2. Belki swobodnie podparte i elementy rozciągane 560

D.2.3. Belki ciągłe 561

D.2.4. Płyty 564

Literatura 567