3. Obliczanie elementów sprężonych
Transkrypt
3. Obliczanie elementów sprężonych
BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako 3. Obliczanie elementów sprężonych 3.1. 3.1.1. Elementy obciążone osiowo Charakterystyki geometryczne przekrojów Przy obliczaniu charakterystyk geometrycznych przekrojów korzystamy z wcześniejszych ustaleń: = + A Ac + Ap As = A Acs Rys. 3.1-1 Pole powierzchni symetrycznego przekroju sprowadzonego Pole powierzchni przekroju sprowadzonego pokazanego na Rys. 3.1-1 określa wzór: Acs Ac p Ap s As A p 1Ap s 1As (3.1-1) a w sytuacji początkowej elementów kablobetonowych i z cięgnami bez przyczepności: A'cs Ac s As A s 1As (3.1-2) gdzie: Ac – pole powierzchni przekroju netto betonu podstawowego Ap – pole powierzchni przekroju cięgien sprężających As – pole powierzchni przekroju zbrojenia zwykłego (niesprężonego) A – pole powierzchni przekroju brutto betonu podstawowego Katedra Konstrukcji Budowlanych 1/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE 3.1.2. dr inż. Zbigniew Plewako Wprowadzenie Analiza elementów sprężonych i obciążonych osiowo pozwala na zapoznanie się z zachowaniem konstrukcji sprężonej w porównaniu do równoważnej konstrukcji żelbetowej. Elementy sprężone i obciążone osiowo nie są typowym przykładem elementów sprężonych, choć występują jako słupy i pale oraz ściągi czy wieszaki w większych konstrukcjach. Analiza odnosi się do następujących zagadnień: 1. Dopuszczalnych naprężeń w betonie w sytuacji początkowej (bezpośrednio po sprężeniu) 2. Naprężeń w stanie granicznym użytkowalności w sytuacji trwałej 3. Stanu granicznego nośności w sytuacji trwałej 4. Odkształcenia pod obciążeniem całkowitym 3.1.3. Analiza sytuacji początkowej Naprężenia w betonie w sytuacji początkowej przekroju można obliczyć ze wzorów: w kablobetonie: cp0 Pm0 P , w strunobetonie:; cp0 m0 A'cs Acs (3.1-3) gdzie: A’cs – pole powierzchni przekroju sprowadzonego bez uwzględnienia cięgien sprężających Acs – pole powierzchni przekroju sprowadzonego z uwzględnieniem cięgien sprężających Eurokod wymaga, aby te naprężenia nie przekraczały wartości (por punkt 1.6.3) 0,6f ck(t), a w strunobetonie, jeśli potwierdzono doświadczalnie - 0,7fck(t). 3.1.4. Analiza w sytuacji trwałej (SLS) Naprężenia w betonie można obliczyć ze wzorów: c Pm , Acs N Acs (3.1-4) gdzie: N siła osiowa wywołana obciążeniem zewnętrznym, + jeśli ściskanie, Pm,∞ siła sprężająca po stratach całkowitych Naprężenia c powinny mieścić się w granicach dopuszczalnych, tzn. dla rozciągania |c| ≤ fctm – jeśli dopuszczamy rozciągania w betonie lub c ≥ 0 – jeśli nie dopuszczamy rozciągań. Dla ściskania, w obszarach wystawionych na działanie środowisk należących do klas ekspozycji XD, XF i XS właściwe może być ograniczenie naprężeń ściskających do wartości f ck. Jeśli naprężenie w betonie przekracza 0,45f ck, to należy uwzględnić pełzanie nieliniowe (patrz 1.6-7). Katedra Konstrukcji Budowlanych 2/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE 3.1.5. dr inż. Zbigniew Plewako Analiza w sytuacji trwałej (ULS) Graniczna nośność na rozciąganie przekroju jest opisana równaniem naprężeniowym: NRd Fpd Fyd (3.1-5) gdzie: Fpd Ap Fyd As fp0 ,1k s fyk s s obliczeniowa nośność zbrojenia sprężającego obliczeniowa nośność zbrojenia zwykłego częściowy współczynnik stali w ULS równy 1,15 Przyjmując za Eurokodem f pk/f p0,1k ≥ 1,1, obliczeniową nośność cięgien można także określić wzorem: Fpd Ap fpk (3.1-6) 1,1 s Graniczna nośność przekroju sprężonego na ściskanie (z pominięciem mimośrodów obciążenia także wywołanych imperfekcjami) wymaga rozpatrzenia stanu odkształcenia przekroju. Dla przekroju osiowo ściskanego graniczne odkształcenie wynosi c2 lub c3 (por. Tabl. 1.5-1). Oznaczmy je jako cd. Skrócenie betonu siłą Pm,oo cp Pm,oo Siły w ULS cd Fyd NRd Pd Fyd fcd Rys. 3.1-2 Ściskany przekrój osiowo sprężony w ULS Siła sprężająca w ULS: Odkształcenie (ściskające) w betonie siłą Pm,∞: Spadek odkształceń w cięgnach w ULS: Katedra Konstrukcji Budowlanych cp Pm , AcsEcm (3.1-7) p cd cp 3/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako P pE p Ap cd cp E p Ap Spadek siły Pm,∞: Pd p ,unfav Pm , P Siła w ULS: (3.1-8) Gdzie p,unfav = 1,3 (Eurokod) Po wykorzystaniu równania (3.1-7) i uproszczeniach: Ap cd ApE p Pd p,unfav Pm , 1 p Acs (3.1-9) Nośność zbrojenia zwykłego w ULS: Dla cd < yd = fyd/Es: Fyd As Dla cd ≥ yd : Fyd As fyk ud s yk fyk s Warunek równowagi sił w ULS: NRd Pd fcd Ac Fyd stąd: Katedra Konstrukcji Budowlanych NRd fcd Ac Fyd Pd (3.1-10) 4/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE 3.2. dr inż. Zbigniew Plewako Sprężone elementy zginane w liniowym rozkładzie naprężeń 3.2.1. Wprowadzenie Podobnie jak dla elementów poddanych obciążeniu osiowemu, analiza elementów zginanych wymaga spełnienia odpowiednich wymagań w odniesieniu do: 1. Dopuszczalnego sprężenia z uwagi na ograniczenie naprężeń w betonie w sytuacji początkowej (bezpośrednio po sprężeniu) 2. Naprężeń w stanie granicznym użytkowalności w sytuacji trwałej 3. Stanu granicznego nośności w sytuacji trwałej 4. Odkształcenia pod obciążeniem całkowitym Założenia: Zgodnie z postanowieniami Eurokodu przyjmuje się następujące założenia: 1. Płaskie przekroje pozostają płaskie aż do zniszczenia (hipoteza Bernoulliego) 2. Istnieje doskonała (sztywna) więź pomiędzy betonem a cięgnami z przyczepnością (w strunobetonie i kablobetonie – poza sytuacją początkową) Zasady mechaniki: Analiza stosuje trzy zasady mechaniki: 1. Równowagę sił wewnętrznych z obciążeniem zewnętrznym. Ściskanie w betonie (oznaczane jako C) jest równe sile w cięgnach (T). Moment pary sił C i T jest równy momentowi zginającemu wywołanemu obciążeniem. 2. Zgodność odkształceń w betonie i zbrojeniu (w tym: w cięgnach z przyczepnością), z zachowaniem zasady płaskich przekrojów. 3. Związki konstytutywne opisujące zależność naprężeń od odkształceń materiałów jak dla materiałów liniowo - sprężystych. Zmienność sił wewnętrznych W elementach żelbetowych poddanych zginaniu, wartości sił ściskających w betonie C i sił rozciągających w zbrojeniu T rośnie wraz z przyrostem obciążenia. Zmiana ramienia sił wewnętrznych z jest nieznaczna. W zginanych elementach sprężonych, w sytuacji początkowej siła C jest zlokalizowana blisko rozciągań T. Para sił C i T równoważy jedynie ciężar własny elementów. Pod obciążeniem użytkowym siła C przesuwa się ku górze przekroju i rośnie ramię sił wewnętrznych. Wzrost sił T i C jest stosunkowo nieznaczny. Poniższy rysunek objaśnia tę różnicę dla przypadku belki swobodnie podpartej Katedra Konstrukcji Budowlanych 5/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako g g C1 z1 C1 T1 z1 T1 g+q g+q C2 C2 z2 z2 T2 T2 Beton sprężony C2 = C1; z2 > z1 Żelbet C2 > C1; z2 = z1 Rys. 3.2-1 Rozkład sił wewnętrznych w zginanym elemencie żelbetowym i sprężonym W elemencie żelbetowym siła C2 jest istotnie większa od C1, podczas gdy z2 jest bliskie z1. W elemencie sprężonym C2 jest bliska C1, ale ramię z2 jest znacznie większe od z1. 3.2.2. Analiza sprężonego elementu zginanego Podejście do analizy naprężeń w zginanym przekroju sprężonym jest analogiczne w sytuacji początkowej jak i trwałej. Zwykle elementy sprężone są niezarysowane także w warunkach obciążeń użytkowych, i zakłada się sprężyste zachowanie materiałów (stali i betonu). Obowiązuje także zasada superpozycji. Pomija się przyrost naprężeń w cięgnach wskutek zginania. Stosuje się trzy metody analizy przekroju sprężonego po sprężeniu i w warunkach użytkowych: Metoda naprężeniowa Metoda równowagi sił Metoda obciążeń zastępczych Metoda naprężeniowa Poniższy szkic ilustruje rozkłady naprężeń w przekroju sprężonym poddanym zginaniu M CGC + + = P P/A Pepy/J Naprężenia od sprężenia My/J Naprężenia od zginania Naprężenia wypadkowe Rys. 3.2-2 Wykresy naprężeń zginanego przekroju sprężonego Katedra Konstrukcji Budowlanych 6/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Naprężenia wypadkowe w odległości y od środka ciężkości przekroju (CGC) zgodnie z zasadą superpozycji są równe: c P Pep M y y A J J (3.2-11) Dla cięgien zakrzywionych siłę P należy zastąpić jej składowa poziomą. Z uwagi na małą różnicę, najczęściej to się pomija. Metoda równowagi sił Rozciąganie w cięgnach (T) i wynikowe ściskanie w betonie (C) rozpatrywane są w równowadze z siłami zewnętrznymi. Takie podejście stosowane jest do wstępnego doboru przekroju. Oczywiście naprężenia w betonie w tej metodzie są takie same jak w metodzie naprężeniowej. C ec z ep T T C Siły wewnętrzne przy sprężeniu (z pominięciem ciężaru własnego) Siły wewnętrzne po obciążeniu Rys. 3.2-3 Rozkład sił wewnętrznych w sytuacji początkowej i trwałej Warunki równowagi przedstawiają się następująco: C T (3.2-12) M Cz (3.2-13) M C ec ep (3.2-14) Naprężenia wypadkowe w betonie w odległości y od środka ciężkości przekroju (CGC) zgodnie z zasadą superpozycji są równe: c Podstawiając C Cec y A J (3.2-15) C = P i Cec = M – Pep powyższe wyrażenie przyjmuje taką samą postać jak w metodzie naprężeniowej (3.2-1). Katedra Konstrukcji Budowlanych 7/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Metoda obciążeń zastępczych a) Cięgno paraboliczne P P ep qp L Ciało w równowadze M Wykres momentów zginających Rys. 3.2-4 Belka swobodnie podparta z cięgnem parabolicznym Moment zginający w środku rozpiętości M = Pep. Wielkość obciążenia qp jest obliczona jako wywołująca ten sam paraboliczny moment zginający: qp 8Pep (3.2-16) L2 b) Cięgno załamane w środku rozpiętości P P ep Qp L Ciało w równowadze M Wykres momentów zginających Rys. 3.2-5 Belka swobodnie podparta z cięgnem załamanym w środku rozpiętości Podobnie jak poprzednio otrzymujemy: Katedra Konstrukcji Budowlanych Qp 4Pep L (3.2-17) 8/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako c) Cięgno dwukrotnie symetrycznie załamane P P ep aL Qp Qp L Ciało w równowadze M Wykres momentów zginających Rys. 3.2-6 Belka swobodnie podparta z cięgnem dwukrotnie symetrycznie załamanym Qp Otrzymujemy: 3.2.3. Pep aL (3.2-18) Naprężenia w sytuacji początkowej Naprężenia w betonie wywołane sprężeniem w sytuacji początkowej można obliczyć ze wzorów: w kablobetonie: cp0 Pm0ep Pm0 Pm0 ep P y , w strunobetonie:; cp0 m0 y A 'cs J'cs A cs Jcs (3.2-19) gdzie: Pm0 – siła sprężająca bezpośrednio po sprężeniu (po stratach doraźnych) A’cs, J’cs – pole i moment bezwładności przekroju sprowadzonego bez uwzględnienia cięgien sprężających Acs, Jcs – pole i moment bezwładności przekroju sprowadzonego z uwzględnieniem cięgien sprężających Dodatkową, istotną kwestią jest uwzględnienie ciężaru własnego elementu (ewentualnie innych obciążeń zewnętrznych działających w chwili sprężania). Ciężar własny w tej sytuacji działa zazwyczaj „odciążająco”, redukując moment zginający wywołany sprężeniem. Podobny efekt mają zmiany położenia cięgna wypadkowego lub zmiany wartości siły sprężającej na długości elementu. Oba aspekty omówiono poniżej. Ciężar własny Wywołuje obciążenie ciągłe, przyjmowane jako równomiernie rozłożone, także, z pewnym przybliżeniem, dla elementów o zmiennym przekroju. Moment zginający na długości w belki/płyty swobodnie podpartej ma postać paraboli o wartości: Mg ( x ) Katedra Konstrukcji Budowlanych g(L x )x 2 (3.2-20) 9/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Sprężenie Moment zginający wywołany sprężeniem jest równy: Mp = Pep: Jeśli P = const i ep = const wówczas moment Mp jest stały na długości belki. Dla cięgien zakrzywionych (kablobeton) lub załamanych na dewiatorach (strunobeton) czyli wtedy, gdy ep = ep(x) ≠ const, zaś P = const. jak poprzednio, przebieg momentu zginającego odzwierciedla zmianę mimośrodu. Jeśli zmienia się na długości wartość siły P – co jest istotne w przypadku tzw. cięgien wyłączanych w strunobetonie, wówczas P ≠ const (najczęściej przy ep = const) Cięgna zakrzywione P = const. ep const. siła sprężająca P moment zginający od sprężenia Pe Rys. 3.2-7 Moment Mp = Pep w kablobetonie przy trasie parabolicznej Cięgna odgięte P = const. ep const. Cięgna wyłączane P const. ep = const. Dewiatory siła sprężająca P siła sprężająca P Długość zakowienia moment zginający od sprężenia Pe moment zginający od sprężenia Pe Rys. 3.2-8 Moment Mp = Pep w strunobetonie przy cięgnach odgiętych i wyłączanych Uwzględnienie ciężaru własnego w sytuacji początkowej Jeśli na wykresy momentów od sprężenia Mp „nałożymy” wykresy momentu Mg zgodnie ze wzorem (3.2-2) wówczas można wyznaczyć przekroje, w których wypadkowy moment zginający jest największy i konsekwentnie – należy się liczyć z największymi naprężeniami. KABLOBETON Mmax M max = max{M p(x) – M g(x)} STRUNOBETON Cięgna odgięte Mmax Cięgna wyłączane M max Rys. 3.2-9 Moment Mp = Pep w strunobetonie przy cięgnach odgiętych i wyłączanych Katedra Konstrukcji Budowlanych 10/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako W podstawowych przypadkach: dla belek strunobetonowych i kablobetonowych z cięgnami prostymi ciężar własny należy pominąć, dla belek kablobetonowych z trasą paraboliczna – należy ciężar własny uwzględnić. Generalnie, właśnie zabiegi konstrukcyjne, czyli odchylanie lub odginanie cięgiem albo ich wyłączanie mają na celu redukcję niekorzystnego rozkładu naprężeń w sytuacji początkowej w tych przekrojach, gdzie odciążający wpływ ciężaru własnego jest nieznaczny. Podobną rolę w strunobetonie odgrywa umieszczanie niewielkiej liczby cięgien u góry przekroju. Redukują one w sytuacji początkowej wielkość mimośrodu ep, zaś w warunkach użytkowych, gdy znajdują się w strefie ściskanej, zmniejsza się ich wydłużenie wstępne, czyli redukuje się część siły sprężającej przez nie generowanej. Sprawdzenie naprężeń w betonie w sytuacji początkowej Eurokod wymaga, aby te naprężenia nie przekraczały wartości (por punkt 1.6.3) 0,6fck(t), a w strunobetonie, jeśli potwierdzono doświadczalnie - 0,7fck(t). Jeśli mogą pojawić się rozciągania, to nie powinny one przekroczyć wartości fctm,fl(t). Przy sprawdzeniu naprężeń na krawędziach przekroju należy w tej sytuacji uwzględnić niekorzystne działanie sprężenia i korzystne działanie ciężaru własnego. Ma to swoje odzwierciedlenie w stosowaniu odpowiednich wartości charakterystycznych w odniesieniu do siły sprężającej i ciężaru objętościowego betonu. I tak, dla siły sprężającej stosujemy współczynnik rsup: rsup = 1,05 – w strunobetonie rsup = 1,10 – w kablobetonie Charakterystyczny ciężar objętościowy betonu, zgodnie z EC1 należy przyjąć równy 24 kN/m2. Warunki spełnienia kryterium dopuszczalnych naprężeń w betonie w przekroju x w sytuacji początkowej można sformułować następująco: włókna dolne: *) M gk ( x ) Pk ( x ) Pk ( x )e p ( x ) yd y d 0,6*) fck ( t ) Acs J cs J cs (3.2-21) dla strunobetonu, jeśli poświadczono doświadczalnie: 0,7 włókna górne: **) c 0,d c 0,g M gk ( x ) Pk ( x ) Pk ( x )e p ( x ) yg y g fctm ,fl ( t )* *) Acs J cs J cs (3.2-22) znak „-„ oznacza naprężenia rozciągające gdzie: Pk(x) = rsupPm,0(x) charakterystyczna siła sprężająca w przekroju x, ep(x) mimośród cięgien w przekroju x, Mgk(x) moment zginający w przekroju x wywołany charakterystycznym ciężarem własnym (i innymi charakterystycznymi obciążeniami zewnętrznymi w czasie sprężenia), yd, yg odległość krawędzi przekroju od środka ciężkości, odpowiednio dolnej i górnej, Acs, Jcs pole i moment bezwładności przekroju sprowadzonego, dla kablobetonu bez uwzględnienia cięgien sprężających Katedra Konstrukcji Budowlanych 11/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Pk Pk ep yg Acs Jcs M gk yg J cs c 0 ,g Mgk yg + ep yd = Pk Pk Pk ep yd Acs Jcs M gk J cs yd c 0 ,d Rys. 3.2-10 Rozkład naprężeń w sytuacji początkowej zginanego przekroju sprężonego 3.2.4. Naprężenia w sytuacji trwałej (SLS) Ta sama metodą jak w sytuacji początkowej można analizować rozkład naprężeń w sytuacji trwałej: c Pm Pmep M y y Acs Jcs Jcs (3.2-23) gdzie: M moment zginający wywołany obciążeniem zewnętrznym, Pm,∞ siła sprężająca po stratach całkowitych Naprężenia c powinny mieścić się w granicach dopuszczalnych, tzn. dla rozciągania |c| ≤ fctm,fl – jeśli dopuszczamy rozciągania w betonie lub c ≥ 0 – jeśli nie dopuszczamy rozciągań. Dla ściskania, w obszarach wystawionych na działanie środowisk należących do klas ekspozycji XD, XF i XS właściwe może być ograniczenie naprężeń ściskających do wartości f ck. Jeśli naprężenie w betonie przekracza 0,45f ck, to należy uwzględnić pełzanie nieliniowe (patrz 1.6-7). Z punktu widzenia właściwości konstrukcji w warunkach użytkowych istotne jest rozpatrzenie następujących zagadnień: Jeśli naprężenia ściskające trwale przekraczają 0,45fck, to należy uwzględnić pełzanie nieliniowe przy obliczaniu strat (por. punkt 2.2-3), Jeśli naprężenia rozciągające nawet chwilowo przekroczą wytrzymałość betonu na rozciąganie f ctm,fl, wówczas nastąpi zarysowanie przekroju, mogące występować trwale mimo, że naprężenia trwałe |c| ≤ fctm,fl Celowe jest wobec tego zarówno rozpatrzenie naprężeń w warunkach działania całkowitych obciążeń zewnętrznych (rozstrzygnięcie kwestii zarysowania), jak również pod działaniem obciążeń trwałych w kombinacji prawie stałej (w aspekcie pełzania i zarysowania długotrwałego). Katedra Konstrukcji Budowlanych 12/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Przy sprawdzeniu naprężeń na krawędziach przekroju należy w tej sytuacji uwzględnić korzystne działanie sprężenia. Ma to swoje odzwierciedlenie w stosowaniu odpowiednich wartości charakterystycznych w odniesieniu do siły sprężającej, stosując współczynnik. rinf: rinf = 0,95 – w strunobetonie rinf = 0,90 – w kablobetonie Naprężenia w przekroju pod całkowitym obciążeniem – moment rysujący Wartość naprężeń w betonie w przekroju x pod całkowitym obciążeniem opisują równania: włókna dolne: c ,d Pk ( x ) Pk ( x )ep ( x ) M (x) yd k yd Acs Jcs Jcs (3.2-24) włókna górne: c ,g Pk ( x ) Pk ( x )ep ( x ) M (x) yg k yg Acs J cs Jcs (3.2-25) gdzie: Pk(x) = rinfPm,∞(x) charakterystyczna siła sprężająca w przekroju x, ep(x) mimośród cięgien w przekroju x, Mk(x) moment zginający w przekroju x wywołany całkowitym charakterystycznym obciążeniem zewnętrznym, yd, yg odległość krawędzi przekroju od środka ciężkości, odpowiednio dolnej i górnej, Acs, Jcs pole i moment bezwładności przekroju sprowadzonego, Z punktu widzenia problemu zarysowania konstrukcji, istotne jest rozpatrzenie spełnienia kryterium zarysowania na dolnej krawędzi przekroju: c,d ≥ fctm,fl. Odpowiednio wykorzystując równanie (3.2-14) dla przekroju krytycznego można wyznaczyć wartość momentu zginającego wywołanego obciążeniem zewnętrznym, przy którym pojawia się pierwsza rysa w elemencie: c *) Pk Pk ep M y d cr y d fctm ,fl *) Acs Jcs Jcs znak „-„ oznacza naprężenia rozciągające Mcr stąd: Jcs cp,k fctm,fl yd (3.2-26) gdzie: cp,k naprężenia od sprężenia równe: Pk(x) = rinfPm,∞(x) cp,k Pk Pk ep yd Acs Jcs charakterystyczna siła sprężająca w przekroju x, Wyznaczony moment Mcr nosi nazwę momentu rysującego i jest istotny przy ocenie zachowania się elementu sprężonego poddanego zginaniu. Katedra Konstrukcji Budowlanych 13/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Mcr + ep yd = Pk Pk Pk ep yd Acs Jcs M gk J cs yd fctm ,fl Rys. 3.2-11 Rozkład naprężeń w przekroju pod obciążeniem momentem rysującym Naprężenia w przekroju pod obciążeniem prawie stałym – problem trwałego zarysowania i nieliniowego pełzania Rozkład naprężeń w betonie w przekroju x pod obciążeniem prawie stałym i odpowiednie kryteria zarysowania trwałego (dla włókien dolnych) i nieliniowego pełzania (dla włókien górnych) można przedstawić analogicznie: włókna dolne: włókna górne: Mq p ( x ) Pk ( x ) Pk ( x )e p ( x ) yd yd 0 Acs J cs J cs (3.2-27) Mq p ( x ) Pk ( x ) Pk ( x )ep ( x ) yg y g 0,45fck Acs J cs J cs (3.2-28) c ,d c ,g gdzie: Pk(x) = rinfPm,∞(x) charakterystyczna siła sprężająca w przekroju x, ep(x) mimośród cięgien w przekroju x, Mq-p(x) moment zginający w przekroju x wywołany charakterystycznym prawie stałym obciążeniem zewnętrznym, yd, yg odległość krawędzi przekroju od środka ciężkości, odpowiednio dolnej i górnej, Acs, Jcs pole i moment bezwładności przekroju sprowadzonego, Wartość momentu dekompresji, czyli takiego momentu zginającego wywołanego obciążeniem zewnętrznym, przy którym naprężenia na dolnej krawędzi osiągają wartość 0, można wyznaczyć podobnie jak w przypadku momentu rysującego przyjmując zamiast fctm,fl wartość 0. M dec Katedra Konstrukcji Budowlanych J J cs cp ,k Pk cs e p yd Acs y d (3.2-29) 14/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE 3.2.5. dr inż. Zbigniew Plewako Rdzeń przekroju sprężonego Jeśli wypadkowa naprężeń ściskających w przekroju (C) leży wewnątrz rdzenia przekroju, wówczas nie powstaną naprężenia rozciągające. Dla przekroju z pionową osią symetrii wierzchołki rdzenia noszą nazwę promieni rdzenia i są definiowane wyrażeniami: Promień górny rdzenia: kg r2 yd (3.2-30) Promień dolny rdzenia: r2 kd yg (3.2-31) gdzie: J A r promień bezwładności przekroju: r yd, yg odległość krawędzi przekroju od środka ciężkości, odpowiednio dolnej i górnej, yg CGC CGC kd C kg yd C Naprężenia wypadkowe w przekroju przy sile C w dolnym promieniu rdzenia Naprężenia wypadkowe w przekroju przy sile C w górnym promieniu rdzenia Rys. 3.2-12 Rozkład naprężeń przy ściskaniu w wierzchołkach rdzenia przekroju Pojecie rdzenia przekroju sprężonego jest istotne z punktu widzenia wykluczenia powstania naprężeń rozciągających w przekroju. Jeśli dopuścimy powstanie naprężeń rozciągających w granicach wytrzymałości na rozciąganie, to mówimy o tzw. rdzeniu uogólnionym, którego promienie można wyznaczyć ze wzorów: Promień górny rdzenia uogólnionego: k'g kg kg k g fct J C yd (3.2-32) Promień dolny rdzenia uogólnionego: k' d k d kd k g fct J C yg (3.2-33) gdzie: C wypadkowa naprężeń ściskających (C = P) fct wytrzymałość betonu na rozciąganie kg CGC kg C + = yd Położenie wypadkowej ściskań fct Naprężenia wypadkowe Rys. 3.2-13 Rozkład naprężeń przy zarysowaniu na dolnej krawędzi Katedra Konstrukcji Budowlanych 15/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE 3.2.6. dr inż. Zbigniew Plewako Linia ciśnień Linią ciśnień w belce jest linia położenia wypadkowej ściskań w betonie (C) na długości belki. Wykorzystuje się ją do sprawdzenia położenia środka ściskań względem rdzenia przekroju. Mimośród ściskań względem środka ciężkości przekroju (CGC) powinien leżeć wewnątrz rdzenia przekroju (wykluczenie rozciągań) lub rdzenia uogólnionego (wykluczenie zarysowania). Linia ciśnień może być wyznaczona z ramienia sił wewnętrznych równoważących zewnętrzny moment zginający działający w przekroju, jako mimośród ściskań ec względem (CGC): z M C ec z ep stąd: (3.2-34) Przyjmując klasycznie, że dodatnia wartość momentu zginającego oznacza rozciąganie dolnych włókien betonu, dodatnia wartość ec ze wzoru (3.2-24) oznacza, że linia ciśnień leży powyżej (CGC) i jeśli jest większa od kg, na dolnej krawędzi mogą powstać rozciągania (pod obciążeniem użytkowym), natomiast jeśli ec jest ujemne i |ec| > kd, wówczas – po sprężeniu – powstaną rozciągania na górnej krawędzi przekroju. Linia ciśnień po sprężeniu (w sytuacji początkowej) Linia ciśnień jest obliczana od momentu wywołanego ciężarem własnym. Ilustruje to Rys. 3.2-14 Ściskania w środku rozpiętości przekroju są podniesione w stosunku do osi cięgien (CGS) działaniem ciężaru własnego. Linia ciśnień kg CGC kd CGS Rys. 3.2-14 Linia ciśnień po sprężeniu Linia ciśnień w warunkach użytkowych (w sytuacji trwałej) Linia ciśnień jest obliczana od momentu wywołanego obciążeniem użytkowym. Ilustruje to Rys. 3.2-15 Katedra Konstrukcji Budowlanych 16/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Linia ciśnień kg CGC kd CGS Rys. 3.2-15 Linia ciśnień w warunkach użytkowych Obwiednia położenia cięgna wypadkowego Jeśli w konstrukcji nie dopuszczamy rozciągań, wówczas przebieg linii ciśnień w każdej sytuacji powinien znajdować się wewnątrz rdzenia przekroju. Jeśli dopuszczamy rozciągania w granicach wytrzymałości betonu na rozciąganie wówczas linia ciśnień znajduje się wewnątrz rdzenia uogólnionego. Wykorzystując warunki: Mg ( x ) ep,max ( x ) kd ec C ec Mk ( x ) ep ,min ( x ) kg C Odpowiednio dla sytuacji początkowej (po sprężeniu) i trwałej (w warunkach użytkowania) można wyznaczyć obwiednię położenia cięgna wypadkowego ograniczoną liniami ep,max i ep,min na długości belki podstawiając C = P: Mg ( x ) ep ,max ( x ) P kd ep ,min x Mk ( x ) k g P (3.2-35) W powyższym układzie nierówności, dodatnie wartości mimośrodów ep są poniżej CGC. Przebieg ep,max(x) jest uwarunkowany brakiem rozciągań (lub zarysowania) w sytuacji początkowej, zaś ep,min(x) brakiem rozciągań (lub zarysowania) w sytuacji trwałej. Można także uwzględnić różnicę w wartości siły P po sprężeniu i po stratach trwałych pod obciążeniem użytkowym. Podobnie, można podstawić odpowiednie promienie rdzenia uogólnionego z równań (3.2-22 i 3.2-23) podstawiając za C odpowiednią wartość siły P. CGC ep,min kg kd CGS ep,max Rys. 3.2-16 Obwiednia mimośrodów ep Katedra Konstrukcji Budowlanych 17/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE 3.3. dr inż. Zbigniew Plewako Elementy zginane w stanie granicznym nośności 3.3.1. Założenia Podstawowe założenia analizy, także zgodne z Eurokodem są następujące: - płaskie przekroje pozostają płaskie, - odkształcenie zbrojenia powiązanego z betonem siłami przyczepności lub cięgien sprężających mających przyczepność, zarówno przy ściskaniu, jak i przy rozciąganiu jest równe odkształceniu otaczającego je betonu, - pomija się wytrzymałość betonu na rozciąganie, - naprężenia ściskające w betonie wyznacza się na podstawie zależności naprężenie-odkształcenie podanej w punkcie 1.6.2, zaś w zbrojeniu i cięgnach z zależności idealnie liniowo – sprężystych (por. Rys. 1.7-5). - obliczając naprężenia w cięgnach sprężających, uwzględnia się początkowe odkształcenie tych cięgien. Wykres odkształceń w stanie granicznym nośności za Eurokodem przedstawia Rys. 3.3-1 1 c 2 cu 2 lub h B 1 c3 h cu 3 h d C lim d D A Ap p(0) py p c2 cu2 c3) cu3) Rys. 3.3-1 Zginany przekrój sprężony w ULS 3.3.2. Cięgna sprężające w ULS W zakresie uwzględnienia roli cięgien sprężających w stanie granicznym nośności Eurokod proponuje następujące podejście, w którym skutki sprężenia można rozpatrywać jako oddziaływania (np. siły podłużne i momenty wywołane przez sprężenie) lub jako zmiany wytrzymałości elementów. 1). Na ogół sprężenie wprowadza się do kombinacji oddziaływań określonych w EN 1990 jako obciążenie, a jego efekty należy włączyć do wewnętrznego momentu i siły osiowej, które działają na przekrój lub element. 2). Wpływ na nośność przekroju ma tylko przyrost naprężeń w cięgnach z przyczepnością równy różnicy pomiędzy ich wytrzymałością a naprężeniami wywołanymi przez sprężenie. Ten przyrost naprężeń można obliczyć, zakładając że punkt zerowy zależności naprężenie-odkształcenie w cięgnach jest przesunięty na skutek wpływu sprężenia. Katedra Konstrukcji Budowlanych 18/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Takie podejście sankcjonuje dualistyczne traktowanie cięgien sprężających: w części po stronie obciążeń oraz w części po stronie nośności. Siła sprężająca jako obciążenie Siła sprężająca P, zazwyczaj po stratach całkowitych, czyli Pm,∞, działając na mimośrodzie ep jest obciążeniem przekroju. Wartość obliczeniowa tej siły wynosi: Pd p ,fav Pm , P ,fav p( 0 ) E p Ap (3.3-36) gdzie: p,fav – częściowy współczynnik: p,fav = 1,0 Nośność cięgien z przyczepnością jako nośność zbrojenia przekroju Jako zbrojenie cięgna pracują w zakresie różnicy pomiędzy ich nośnością a wstępnym sprężeniem (konsekwentnie: siłą Pm,∞), uwzględniając zależność naprężenie-odkształcenie: ’yd ’ud p(0) Sprężenie = obciążenie pd,oo f’yd zbrojenie fpd p tan = Ep pd,oo pyd pud Rys. 3.3-2 Cięgna w ULS Stają się w tym zakresie „zbrojeniem” o polu powierzchni przekroju Ap, wytrzymałości obliczeniowej f’yd, module sprężystości Ep i granicy odkształceń plastycznych ’yd. Można wyznaczyć f’yd i’yd z zależności: f ' yd ' yd E p ' yd 3.3.3. f p0,1k f ' yd Ep s f pd Ep Pd P f pd d Ap Ap (3.3-37) p( 0 ) (3.3-38) Obciążenia w ULS Jeśli przekrój zginany jest obciążony zewnętrznym momentem MEd0, to udział sprężenia jako obciążenia powoduje, że mamy do czynienia z przypadkiem ściskania mimośrodowego o obciążeniach: Katedra Konstrukcji Budowlanych 19/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako NEd Pd (3.3-39) M Ed M Ed 0 Pd e p (3.3-40) e i mimośrodzie statycznym: MEd Pd (3.3-41) gzie mimośród e jest dodatni, gdy leży powyżej CGC MEd0 MEd NEd CGC = ep NEd=Pd = e Pd Rys. 3.3-3 rozkład sił wewnętrznych w zginanym elemencie żelbetowym i sprężonym 3.3.4. Sprawdzenie stanu granicznego nośności na zginanie Cięgna z przyczepnością: strunobeton i kablobeton Zagadnienie sprowadza się do przypadku przekroju żelbetowego, zbrojonego stalą f’yd, i oczywiście jeśli występuje, zbrojeniem zwykłym. Przyjmijmy, że sprawdzenie stanu granicznego nośności na zginanie polega na wykazaniu, że w warunkach równowagi sił osiowych w płaskim przekroju moment zginający, który przenosi przekrój, jest większy od momentu zginającego działających obciążeń. Koniecznym działaniem jest identyfikacja granicznego stanu odkształcenia determinującego rozkład sił wewnętrznych spełniających wyżej sformułowane warunki. Wstępnie należy rozstrzygnąć, czy w stanie granicznym nośności zbrojenie przekroju (tu: „zastępcze”, reprezentujące nośność cięgien f’yd) ulegnie uplastycznieniu. Taki stan odkształcenia (linia B-D na Rys. 3.3-1) opiszmy odkształceniem granicznym betonu we włóknach górnych cu, i względną graniczną wysokością strefy ściskanej, określanej jako: lim xlim d (3.3-42) Zgodnie z warunkami geometrycznymi na Rys. 3.3-1 otrzymujemy: lim cu cu ' yd (3.3-43) gdzie: cu – graniczne odkształcenie strefy ściskanej betonu dla wybranego modelu odkształcalności (cu2 lub cu3) ’yd – granica plastyczności „zastępczego” zbrojenia, obliczana ze wzoru (3.3-3) W projektowaniu konstrukcji należy dążyć do takiego wytężenia przekroju, aby x / d lim . Zapewnia to bezpieczny – poprzedzony uplastycznieniem cięgien i rysami – sposób zniszczenia przekroju. Katedra Konstrukcji Budowlanych 20/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Wykorzystując model prostokątnego rozkładu naprężeń w betonie (Rys. 1.6-3) także można wyznaczyć graniczną wysokość strefy ściskanej, oznaczanej tradycyjnie jako eff,lim: (3.3-44) eff ,lim eff gdzie: lim – graniczne odkształcenie strefy ściskanej betonu dla wybranego modelu odkształcalności (cu2 lub cu3) – współczynnik według Rys. 1.6-3. a) b) b dc b 297 Ncd 578 bfcd f cd e NEd d e d NEd xeff =eff d f cd Ncd NEd Apf ' yd 21 Ncd x 17 bfcd Apf’yd Apf’yd Ap Ap Rys. 3.3-4 rozkład sił wewnętrznych w zginanym elemencie sprężonym a) w modelu prostokątnego rozkładu naprężeń; b) w modelu paraboliczno – prostokątnym odkształceń Należy stwierdzić, że przy projektowaniu przekrojów pracujących na zginanie, model betonu w zakresie klas do C50/60 ma drugorzędne znaczenie. Ilustruje to Tab. 3.3-1, w której porównano parametry nośności przy różnej względnej nośności zbrojenia rozciąganego odniesione do modelu paraboliczno – prostokątnego (Rys 1.6-1). Tab. 3.3-1 Porównanie nośności na zginanie dla różnych modeli odkształcalności betonu ściskanego =As1fyd/bdfcd 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 = x/d 2 0,062 0,124 0,185 0,247 0,309 0,371 0,432 0,494 0,556 0,618 100% z: 2: 3: Objaśnienia: p: 3 0,067 0,133 0,200 0,267 0,333 0,400 0,467 0,533 0,600 0,667 p 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0,400 0,450 0,500 z/d 3 0,970 0,941 0,911 0,881 0,852 0,822 0,793 0,763 0,733 0,704 MRd/bd2fcd 2 3 0,049 0,049 0,095 0,094 0,138 0,137 0,179 0,176 0,218 0,213 0,254 0,247 0,287 0,277 0,318 0,305 0,346 0,330 0,372 0,352 100% 95% 2 p 0,974 0,975 0,949 0,950 0,923 0,925 0,897 0,900 0,872 0,875 0,846 0,850 0,820 0,825 0,794 0,800 0,769 0,775 0,743 0,750 108% 81% 100% 95% 101% ramię sił wewnętrznych w przekroju model paraboliczno – prostokątny według Rys 1.6-1 model dwuliniowy według Rys 1.6-2 model prostokątnego wykresu naprężeń według Rys 1.6-3 p 0,049 0,095 0,139 0,180 0,219 0,255 0,289 0,320 0,349 0,375 101% Rozpatrzmy sumaryczne działanie cięgien, tzn Pd + Apf’yd: wykorzystując zależność (3.3-2): P Pd Ap f ' yd Pd Ap f pd d Ap f pd Ap (3.3-45) Wynik jest wprost definicją nośności obliczeniowej cięgien sprężających; oznaczmy ją Fpd. Katedra Konstrukcji Budowlanych 21/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako „Przenieśmy” siłę Pd = NEd na „prawą” stronę przekroju i „dodajmy” do nośności zbrojenia rozciąganego f’yd. Konsekwentnie, zastąpmy działanie obciążenia NEd na mimośrodzie e obliczeniowym momentem zginającym MEd0. Otrzymujemy warunki równowagi jak dla zginanego przekroju żelbetowego, ze zbrojeniem rozciąganym o nośności Apf pd. Trzeba jednak podkreślić, że graniczny stan odkształcenia przekroju istotny w modelu paraboliczno – prostokątnym będzie odmienny niż w przypadku żelbetu, z uwagi na wstępny naciąg cięgien. Natomiast przy wykorzystaniu prostokątnego modelu naprężeń, gdzie nie identyfikuje się wprost stanu odkształcenia, różnic nie będzie (Rys. 3.3-5). b d M Ed0 xeff=effd fcd Fpd=A pfpd Ap Rys. 3.3-5 rozkład sił wewnętrznych w zginanym elemencie żelbetowym i sprężonym Takie podejście jest szczególnie wygodne przy wstępnym doborze przekroju zginanego elementu sprężonego. Cięgna bez trwałej przyczepności i zewnętrzne W tym przypadku nie można uwzględnić jakiegokolwiek udziału cięgien jako zbrojenia po stronie nośności. Eurokod wskazuje, że w tym przypadku przyrost naprężeń w cięgnach w ULS należy obliczać jako efekt odkształcenia całego elementu. Jeśli nie przeprowadza się takich obliczeń można przyjąć, że przyrost naprężeń od poziomu efektywnego sprężenia do poziomu naprężeń w stanie granicznym wynosi p,ULS = 100 MPa. Pd P ,fav Pm , p ,ULS Ap Czyli: (3.3-46) Uwagi końcowe Można wskazać trzy sposoby podejścia przy sprawdzeniu stanu granicznego nośności na zginanie przekroju sprężonego obliczeniową siłą Pd cięgnami o nośności obliczeniowej Fpd: 1. Przyjęcie wyłącznie siły Pd jako dodatkowego obciążenia przekroju ze zbrojeniem stalą zwykłą Takie podejście jest „bezpieczne” dla cięgien bez trwałej i pełnej przyczepności, oraz gdy sprężenie jest bliskie osiowemu lub zasięg strefy ściskanej uniemożliwia osiągnięcie granicy plastyczności cięgien ( > lim). 2. Przyjęcie siły Pd jako dodatkowego obciążenia przekroju i uwzględnienie przyrostu siły w cięgnach: – o wartość odpowiadającą przyrostowi odkształceń p – po stronie nośności w cięgnach z przyczepnością, celowe w konstrukcjach zginanych, gdy ( ≤ lim), – o wartość App,ULS – po stronie obciążeń w konstrukcjach z cięgnami bez trwałej przyczepności. Katedra Konstrukcji Budowlanych 22/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE 3. dr inż. Zbigniew Plewako Przyjęcie pełnej nośności cięgien Fpd jako zbrojenia przekroju zginanego( > lim) z cięgnami z pełną przyczepnością. Podejście właściwe przy wstępnym doborze/sprawdzeniu przekroju. 3.3.5. Stan graniczny nośności na zginanie przy wstępnym kształtowaniu przekroju Ukształtowaniu podlega zwykle przekrój poprzeczny i podłużny. Dobranie odpowiedniego przekroju poprzecznego belki sprężonej jest punktem wyjścia do dalszej analizy obliczeniowej. Przekrój musi więc być założony przez konstruktora w oparciu o wymagania wytrzymałościowe, wykonawcze i użytkowe, a obliczenie uzasadnia jego prawidłowość. Optymalny przekrój belki zginanej to taki, który ma niezbędną powierzchnię strefy ściskanej od obciążeń zewnętrznych, minimalną powierzchnię strefy rozciąganej, w której rozmieszczono cięgna sprężające, i taki przekrój środnika łączącego obydwie strefy, jaki jest konieczny ze względów technologicznych i wytrzymałościowych. Położenie cięgien sprężających, tj. zbrojenie belki - powinno zapewniać możliwie największe ramię sił wewnętrznych. Prowadzi to w konsekwencji do przekroju dwuteowego, w którym górna pólka określona jest warunkami wytrzymałościowymi, a dolna - możliwością rozmieszczenia cięgien sprężających i nośnością elementu w stadium początkowym. Ustalenie wysokości przekroju Wstępnie, wysokość elementu można dobrać kierując się wskazaniami poniższej tabeli: Tab. 3.3-2 Zalecane wysokości zginanych konstrukcji sprężonych L/h Element 45 Płyty pełne wieloprzęsłowe 35 Płyty jednoprzęsłowe pełne, kanałowe i gęstożebrowe 25 Płyty T i TT 18 Belki dachowe 15 Belki stropowe 12 Belki podsuwnicowe 8 Oczywiście, jeśli element silniej obciążony (dla belek także w wyniku większego rozstawu), należy przyjmować mniejsze L/h w przedziale. Katedra Konstrukcji Budowlanych 23/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Oszacowanie ciężaru własnego belek W belkach dwuteowych, ciężar własny w sposób przybliżony można wyznaczać z warunku: g k bet ( 0,2 0,25 )h 2 gdzie: bet – ciężar obj. betonu, kN/m (3.3-47) 3 h – wysokość belki, m Ustalenie wymaganej nośności cięgien i dobór ich liczby Punktem wyjścia do obliczeń jest warunek równowagi momentów zginających w ULS w sytuacji trwałej. Zakłada się, że ramię sił wewnętrznych (rozciąganie w cięgnach i ściskanie w betonie) równoważących moment zginający od obciążeń z MEd wynosi: z = (0,8 0,85)h Stąd, wartość sił wynosi: F M Ed z Znając siłę, jaką muszą przenieść cięgna rozciągane w ULS w sytuacji trwałej, ich wymaganą liczbę - nreq wyznacza się ze wzoru: n req F Fpd ,1 lub n req F A p1f pd (3.3-48) gdzie: Ap1 pole powierzchni przekroju pojedynczego cięgna Fpd,1 obliczeniowa nośność pojedynczego cięgna lub kabla: Fpd ,1 Fpk,1 charakterystyczna nośność pojedynczego cięgna lub kabla Fpk ,1 s albo Fpd ,1 Ap1f pd Znając tę liczbę i rozpatrując wymagania Eurokodu w zakresie min. liczby cięgien sprężających dokonuje się przyjęcia liczby cięgien – nprov. Zazwyczaj jest: n prov n req . W belkach strunobetonowych stosuje się cięgna górne, zabezpieczające górną półkę przed zniszczeniem wskutek działania sprężenia i ciężaru własnego w transporcie i wadliwym składowaniu. Potrzebną ilość tego zbrojenia n2,prov można obliczyć z uproszczonego wzoru: n2,prov M Sd ,g zFpd ,1 (3.3-49) gdzie MEd,g – obliczeniowy moment zginający wywołany ciężarem własnym elementu Przyjętą liczbę cięgien umieszcza się w półce górnej. Katedra Konstrukcji Budowlanych 24/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Ustalenie wymaganej powierzchni strefy ściskanej betonu Strefa ściskana betonu tworząca górną półkę musi równoważyć siłę w cięgnach. Stąd jej pole przekroju powinno spełniać warunek: Acc gdzie: Fpd,prov nprov Fpd1 lub Fpd ,prov (3.3-50) cc fcd Fpd,prov n prov A p1f pd W przypadku płyt, szerokość elementu - b jest szerokością strefy ściskanej. Stąd, konieczna wysokość strefy ściskanej wynika z warunku: h2 Acc b W przypadku belek, szerokość – b2 i wysokość - h2 zaleca się przyjmować, kierując się ograniczeniami: b2 5b w ; b2 beff b2 L ; 60 h 2 0,25b 2 b2 Sfazowanie krawędzi podłużnych h2 ok. 1015 mm 1:6 Rozmieszczenie kabli bw Rozmieszczenie strun h1 b1 Rys. 6 Kształtowanie przekroju dwuteowego Ustalenie wymaganej powierzchni strefy rozciąganej betonu Pole powierzchni strefy rozciąganej betonu ma zapewnić właściwe rozmieszczenie i otulenie cięgien sprężających z uwzględnieniem oddziaływań środowiskowych. Zaleca się aby w strunobetonie cięgna rozmieszczone były w układzie ortogonalnym, (nieparzysta liczba kolumn daje możliwość umieszczenia każdej liczby cięgien z zachowaniem symetrii do osi pionowej przekroju). W konstrukcjach kablobetonowych najbardziej korzystny jest układ ┴. Środek ciężkości cięgien powinien pokrywać się ze środkiem ciężkości strefy rozciąganej Pole przekroju strefy rozciąganej: Act = b1h1, można oszacować ze wzoru: w konstrukcjach strunobetonowych: Act = 50Ap w konstrukcjach kablobetonowych: Act = 40Ap. gdzie Ap. – pole przekroju cięgien dolnych. Szerokość tej strefy powinna spełniać warunek b1 3b w Katedra Konstrukcji Budowlanych 25/26 BETONOWE KONSTRUKCJE SPRĘŻONE dr inż. Zbigniew Plewako Ustalenie szerokości środnika O szerokości środnika decydują względy statyczne i technologiczne. Z przyczyn technologicznych, szerokość środnika powinna spełniać warunki b w 0,1h i b w 80mm . W konstrukcjach kablobetonowych szerokość ta musi zapewnić właściwy rozstaw i otulenie kabli prowadzonych w środniku. Katedra Konstrukcji Budowlanych 26/26