bet i armatura.pdf

UVJETI ZAJEDNIČKOG DJELOVANJA BETONA I ARMATURE

Građevinski fakultet u Rijecimr.sc. Davor Grandić, dipl.ing.građ.

[email protected]

PRIONLJIVOST BETONA I ARMATURE

› MONOLITNOST, odnosno čvrsta veza između betona i armature jedna je od osnovnih pretpostavki proračuna armirnobetonskih konstrukcija

› na spoju tih dvaju različitih materijala (betona i čelika) uzima se da vrijedi uvjet kompatibilnosti εc = εs (koji može biti narušen nastankom pukotina, ali to ne mijenja pretpostavke proračuna nosivosti)

› promjena momenta savijanja u elementu naprezanom savijanjem odražava se i na promjenu sile u šipkama armature preko posmičnih naprezanja na spoju betona i armature

PRIONLJIVOST BETONA I ARMATURE

› ako je prionljivost između betona i armature slaba ili je uopće nema, nije riječ o armiranobetonskoj gredi već o konstrukciji od betona koja je ojačana čeličnom zategom (slika, dolje)

› u gredi se formira tlačni luk koji se oslanja na ležajevima grede › u armaturi je vlačna sila konstantna po cijeloj duljini grede, što

ima za posljedicu velike deformacije i široke pukotine

PRIONLJIVOST BETONA I ARMATUREVeza između betona i armature - prionljivost

› kad se promatra prionljivost betona i armature treba razlikovati armaturu od glatkog i rebrastog čelika za armiranje (glatki čelik se više ne koristi, osim za rešetkaste nosače za gredice i predgotovljene betonske proizvode)

› kod primjene glatkog čelika prionljivost se ostvaruje ljepljenjem i trenjem između betona i čelika

› uraštanjem kristala cementa u neravnine armaturne šipke, adhezija i kapilarne sile pružaju praktički nedeformabilnu vezu ljepljenjem

› do razaranja adhezije dolazi kod vrlo malih relativnih pomaka između betona i čelika, nakon čega prionljivost ovisi samo o trenju

› poprečni tlakovi na armaturne šipke od opterećenja i od skupljanja betona pridonose boljoj prionljivosti


› kod rebrastog čelika prionljivost se osim ljepljenjem i trenjem ostvaruje i mehničkim vezama preko rebara na površini šipke:

τt – posmik na spoju betona i šipke (ljepljenje, trenje)

σp – tlačno naprezanje na površini rebra

τp - posmik u betonu između dva rebra


› odnos između naprezanja prionljivosti i sile koja se prenosi s betona na šipku, i obrnuto, može se dobiti iz uvjeta ravnoteže:

› ako se zanemari τt i ako se uvede pojednostavljenje b + c ≈ c i d”b ≈ db zbog toga što je b ≈ 0,1c, te a ≈0,05db može se napisati:


› iz zadnjeg izraza se dobiva:

pp ca στ ≈

› eksperimentalnim putem istraženo je do kakvog oblika plohe sloma može doći, ovisno o odnosu a/c


› kad je razmak rebara malen, za čupanje šipke mora se svladati otpor betona na posmik između dvaju rebara

› pri većem razmaku čupanje šipke nastaje ako se zdrobi i zbije beton ispred čela rebra, te svlada otpor betona na posmik po plohi sloma u obliku krnjeg stožca


› dostigne li se vlačna čvrstoća betona, nastaju pukotine okomito na tlačne trajektorije, zbog čega se pojavljuje poprečni i uzdužni pomak


› položaj šipke u elementu od velikog je značenja na prionljivost betona i armature

› kad su šipke vodoravno položene, a osobito u gornjoj zoni elementa, izlučuje se voda s donje strane šipke, što je nepovoljno za prionljivost


› uzrok manjoj čvrstoći prionjivosti kad su šipke horizontalno postavljene nejednolika je prionljivost po opsegu šipke

› dobri uvjeti prionljivosti prema Eurokodu 2 (HRN ENV 1992-1-1) ostvareni su:a) sve šipke pod nagibom od 45° do 90° prema horizontali za

vrijeme betoniranjab) sve šipke s nagibom 0° do 45° prema horizontali za vrijeme

betoniranja koje su:- ugrađene u elemente čija debljina ne premašuje 25 cm u smjeru betoniranja - ugrađene u elemente debljine veće od 25 cm nakon betoniranja u donjoj polovici elementa ili udaljene najmanje 30 cm od svoje gornje plohe

› sve ostale uvjete prionljivosti treba smatrati umjerenim (lošijim)


› na slici su prikazani slučajevi dobre i umjerene prionljivostibetona i armature:

PRIONLJIVOST BETONA I ARMATUREDeformacije u betonu između dviju pukotina

› monolitnost, odnosno kompatibilnost deformacija betona i armature narušava se nastankom pukotina (raspucano stanje ili stanje naprezanja II)

› između dviju pukotina dolazi do relativnog pomicanja između betona i čelika zbog popuštanja mehaničkih veza, deformacija betonskog zuba i sekundarnih pukotina

PRIONLJIVOST BETONA I ARMATUREDeformacije u betonu između dviju pukotina

› zbog narušavanja monolitnosti pojavljuju se vlačna naprezanja u okolici kontaktne površine između betona i armature, što dovodi do otvaranja uzdužnih pukotina

› na slici su prikazane pukotine u elementu nastale zbog dostizanja vlačne čvrstoće pri savijanju (poprečne pukotine) i narušavanjem monolitnosti (uzdužne pukotine):

PRIONLJIVOST BETONA I ARMATUREProračunske čvrstoće prionljivosti

› za proračun potrebne duljine sidrenja rabi se proračunska čvrstoća prionljivosti fbd koja se pri ispitivanju definira preko pomaka izvlačenjem:

bbd lu

Ff⋅=∆

=)1,0(

gdje je:

F(∆ = 0,1) – sila u šipki pri kojoj se pomiče slobodni kraj šipke

za ∆ = 0,1 mm

u = φ ⋅ π - opseg šipke

lb - duljina sidrenja


› stvarna čvrstoća prionljivosti je i do dva puta veća od proračunske

› kod glatkog čelika dijagram τb - ∆ vrlo malo se mijenja zbog porasta pomaka ∆, zbog toga što se prionljivost pri većim pomacima održava samo trenjem


› proračunska čvrstoća prionljivosti prema Eurokodu 2, ovisno o kakvoći betona, određena je tako da bude osigurana čvrsta veza između betona i armature, odnosno da nema klizanja šipke po betonu uz koeficijent sigurnosti γc = 1,5

› proračunska čvrstoća prionljivosti, prema Eurokodu 2, za dobre uvjete prionljivosti može se proračunati prema izrazima:

c

ctkbd

c

ckbd

ff

ff

γ

γ

05,0;25,2

36,0

=

= - za glatki čelik

- za rebrasti čelik

fck je karakteristična tlačna, a fctk;0,05 je karakteristična vlačna čvrstoća betona


› u narednoj tablici dane su prema navedenim izrazima proračunane vrijednosti proračunskih čvrstoća prionljivostifbd (N/mm2):

› vrijednost dane u tablici odnose se na dobre uvjete prionljivosti

› za sve ostale slučajeve (umjereni (lošiji) uvjeti prionljivosti) vrijednosti iz tablice moraju se množiti koeficijentom 0,7

SIDRENJE ARMATURE

› sidrenje aramture provodi se da bi se osigurala nosiva funkcija svake šipke pojedinačno i nosivost konstrukcijskih elemenata i nosive konstrukcije u cjelini

› duljina sidrenja proračunava se iz uvjeta ravnoteže (slika):

bbdydss luffAF ⋅⋅=⋅=

› iz čega se dobiva duljina sidrenja lb:

bd

yd

bd

ydsb f

fuf

fAl

⋅

⋅=

⋅

⋅=

4φ

SIDRENJE ARMATURE

› sidrenje armature provodi se da bi se osigurala nosiva funkcija svake šipke pojedinačno i nosivost konstrukcijskih elemenata i nosive konstrukcije u cjelini

› duljina sidrenja proračunava se iz uvjeta ravnoteže (slika):

bbdydss luffAF ⋅⋅=⋅=

› iz čega se dobiva osnovna duljina sidrenja lb:

bd

yd

bd

ydsb f

fuf

fAl

⋅

⋅=

⋅

⋅=

4φ

gdje je fyd = fyk/γs proračunska granica popuštanja čelika

SIDRENJE ARMATURE

› potrebna duljina sidrenja proračunava se s pomoću izraza:

min,,

,, b

provs

reqsbanetb l

AA

ll ≥⋅= α

› gdje je:As,req – potrebna ploština presjeka armatureAs,req – stvarna (postojeća) ploština presjeka armaturelb,min – najmanja duljina sidrenja:

lb,min = 0,3lb ≥ 10φ ≥ 10 cm - za vlačne šipkelb,min = 0,6lb ≥ 10φ ≥ 10 cm - za tlačne šipke

αa – koeficijent kojim se uzima u obzir djelotvornost sidrenja:αa = 1,0 za ravne šipkeαa = 0,7 za vlačno naprezanih šipki s kukama, kutnim

kukama ili petljama

SIDRENJE ARMATURE

› na slici su prikazane vrste i označene su potrebne duljine sidrenja:

SIDRENJE ARMATURE

› u području sidrenja valja predvidjeti poprečnu armaturu za prihvaćanje sila cijepanja u sljedećim slučajevima– kada se sidri vlačna armatura, a nema poprečnog tlaka koji

bi nastao u području ležaja (npr. u slučaju neizravnog oslanjanja grede)

– kod svih sidrenja tlačnih šipki

› najmanja ploština presjeka poprečne armature u smjeru usporednom s ravninom u kojoj leži uzdužna armatura iznosi 25% usidrene šipke (vidjeti sljedeću sliku)

SIDRENJE ARMATURE

› ukupna ploština presjeka poprečne armature dijeli se na predviđeni broj poprečnih šipki:

stst AnA ⋅=Σgdje je:

n – broj poprečnih šipki jednoliko raspodijeljenih unutar duljine sidrenja

Ast – ploština presjeka jedne šipke poprečne armature

SIDRENJE ARMATURE

› kod tlačnih šipki poprečna armatura mora obuhvatiti šipke, a na kraju duljine sidrenja mora se postaviti koncentrirano

› za sidrenje zavarenih mreža od rebrastih šipki koristi se isti izraz za potrebnu duljinu sidrenja lb,net kao i za šipke

› ako u području sidrenja mreža postoje zavarene poprečne šipke potrebna duljina sidrenja lb,net može se smanjiti množenjem faktorom 0,7

NASTAVLJANJE ARMATURE

› nastavljanje armature, tlačne ili vlačne, u načelu valja izbjegavati

› ako se ono ne može izbjeći, provodi se u presjecima koji su, po mogućnosti, najmanje naprezani

› nastavljanje armature treba izvesti tako da se osigura:– sigurno prenošenje sile iz jedne šipke u drugu– monolitnost zaštitnog sloja u području nastavljanja, odnosno

da ne dođe o odvajanja zaštitnog sloja– da širine pukotina ne prijeđu graničnu vrijednost

NASTAVLJANJE ARMATURE

› nastavljanje armature može s izvesti:

– preklapanjem– zavarivanjem na sučeljak– preklapanjem i lučnim zavarivanjem– mehanički preko spojnice

› za primjenu zavarivanja čelik za armiranje mora biti zavarljiv

NASTAVLJANJE ARMATURENastavljanje armature preklapanjem

› kad je moguće treba preklope:

– postaviti izmaknuto, ne bi se trebali nalaziti u područjima velikih naprezanja

– postaviti u svakom presjeku simetrično i paralelno prema vanjskoj površini elementa


› svijetli razmaci u području nastavljanja armature preklapanjem dani su na slici:

*inače se duljina preklopa mora povećati za iznos koji prekoračuje svijetli razmak 4φ


› potrebna duljina preklopa određuje se s pomoću izraza:

min,1, snetbs lll ≥⋅= α

gdje je:

lb,net – potrebna duljina sidrenja

ls,min ≥ 0,3αaα1lb ≥ 15φ ≥ 200 mm – najmanja duljina preklopa

αa – koeficijent kojim se uzima u obzir djelotvornost sidrenja

α1 – koeficijent za određivanje potrebne duljine preklopa


α1 = 1 za tlačno naprezane šipke ili kada se nastavlja manje od 30% vlačno naprezanih šipki u jednom presjeku i kada je a ≥10φ, a b≥5φ

α1 = 1,4 za šipke vlačno naprezane u slučajevima:

I. kada se u jednom presjeku nastavlja 30% šipki ili više

II. kada se nastavlja manje od 30% šipki u jednom presjeku, ali su razmaci na narednoj slici manji od a = 10φ i/ili b = 5φ

α1 = 2 za šipke naprezane na vlak kad se nastavlja više od 30% šipki, a razmaci a i/ili b manji su od navedenih u uvjetu II.


› za prihvaćanje sila cijepanja u području preklopa bit će dovoljna postojeća poprečna armatura koja se tu nalazi iz drugih razloga ako su promjeri nastavljenih šipki manji od 16 mm ili kad se u presjeku nastavlja manje od 20% šipki

› kada se nastavljaju šipka promjera većeg od 16 mm, tada ukupna ploština presjeka poprečne armature ne smije biti manja od ploštine presjeka As jedne nastavljene šipke (ΣAst ≥ 1,0 As)


› nastavljanje zavarenih mreža izvodi se na mjestu smanjenih naprezanja ( ≤ 80% maksimalnih)

› dopušteni postotak nastavljanja glavne armature u jednom presjeku:100% za omjer presjeka mreže i razmaka žica (šipki) As/s ≤ 1200 mm2/m60% ako je As/s > 1200 mm2/m i kada nastavljena mreža leži unutarnenastavljenih

› nastavke višeslojnih mreža treba razmaknuti za 1,3 ls› duljina preklopa zavarenih mreža određuje se po izrazu:

min,,

,2 s

provs

reqsbs l

AA

ll ≥⋅⋅= α


0,2800

4,00,1 2 ≤+=≤sAsα

› minimalna duljina preklopa (st je razmak zavarenih poprečnih žica):

tbs sll ≥≥= mm 2003,0 2min, α

› dodatna poprečna armatura u području preklopa mreža nije potrebna


› nastavljanje ukupne poprečne armature izvodi se u jednom presjeku

› najmanje dvije uzdužne žice trebaju ležati unutar preklopa› u tablici su dane najmanje vrijednosti za duljinu preklopa

poprečne armature (sl je razmak uzdužnih žica):

NASTAVLJANJE ARMATURENastavljanje armature zavarivanjem na sučeljak

› zavaruje se elektrootporom s pomoću specijalnog uređaja› mogu se nastavljati šipke različitih profila, ali odnos površina

nastavljenih šipki ne smije biti veći od 1,5› visoka kvaliteta nastavka› lučno zavarivanje šipki ponekad se izvodi za promjere šipki veće

od 20 mm

NASTAVLJANJE ARMATURENastavljanje armature preklapanjem i lučnim

zavarivanjem

› izvodi se na preklopljenim šipkama ili s pomoću vezica

› duljina zavara iznosi za jednostrano zavarivanje 10φ, a za zavarivanje s dvije strane 5φ

› pri nastavljanju na preklop krajeve šipki valja tako postaviti da se šipke u nastavku poprečno ne deformiraju

NASTAVLJANJE ARMATUREMehaničko nastavljanje armature preko spojnice

› postoje razni tipovi i proizvođači spojnica

› spojnice moraju imati certifikat sukladnosti, čime se dokazuje uporabljivost proizvoda za predviđenu namjenu

OBLIKOVANJE ARMATURE

› armatura se u konstrukcijskim elementima oblikuje kao ravna ili povijena, s kukama ili bez njih

› prema Eurokodu 2 daju se minimalne vrijednosti promjera trna za oblikovanja kuka, kutnih kuka i petlji:

OBLIKOVANJE ARMATURE

› za zavarene armature i mreže koje se oblikuju nakon zavarivanja, vrijede minimalne vrijednosti trna oko kojeg se povijaju, dane u sljedećoj tablici:

Zavar Zavar

prethodna tablica

ZAŠTITNI SLOJ BETONA DO ARMATURE

› zaštitni sloj proteže se između vanjske plohe armature (uključujući i spone) i najbliže vanjske betonske plohe


› Najmanja debljina zaštitnog sloja treba biti takva da se osigura:- siguran prijenos sila prionljivošću- da ne dođe do odlamanja betona- propisana zaštita od požara - zaštita armature od korozije


› zaštita armature od korozije ovisi o stalnom postojanju alkalne sredine, što se postiže propisanom debljinom (zaštitnog sloja) i djelotvornim njegovanjem betona

› potrebni zaštitni sloj ovisi i o uvjetima okoliša i o kakvoći betona

› prvo se mora odrediti najmanja debljina zaštitnog sloja› ona se treba povećati za određenu veličinu (∆h), koja ovisi o

veličini i vrsti elementa, o vrsti konstrukcije, o izvedbi i provjerikakvoće, kao i o razradbi pojedinosti

› rezultat je nazivna veličina zaštitnog sloja, koja mora biti dana u nacrtima armature

TRAJNOST BETONSKIH KONSTRUKCIJA U MORSKOJ OKOLINI

PROJEKTIRANJE BETONSKIH KONSTRUKCIJA S OBZIROM NA TRAJNOST

› za siguran prijenos sila prionljivošću te za osiguranje propisane zbijenosti betona debljina zaštitnog sloja promatranih šipki ili natega ne smije biti manja od:

› - φ ili φn

› - ili (φ + 5 mm) ili (φn + 5 mm), kada je dg > 32 mm› gdje je:› φ promjer betonskog čelika, natega ili cijevi (naknadno

napinjanje)› φn usporedni promjer snopa šipki› dg promjer najvećeg zrna agregata.


› u određenim slučajevima može postavljanje potpovršinskearmature biti potrebno da se izbjegne raspucavanje betona ili da se ograniče pukotine

› kad se rabi potpovršinska armatura zaštitni sloj treba odrediti kao i za spone ili poduzeti osobite mjere zaštite (npr. premaz)

› za predgotovljene elemente dodatak debljine zaštitnog sloja iznosi općenito 0 mm ≤ ∆h ≤ 5 mm, ako se te vrijednosti mogu jamčiti u okviru provjere pri izradbi i ako je to potvrđeno u okviru provjere kakvoće (za izvedbu na mjestu dodatak iznosi 5 mm ≤ ∆h ≤ 10 mm)

› za beton koji se ugrađuje na neravnu podlogu najmanju debljinu zaštitnog sloja treba općenito povećati

› na primjer, za beton koji se ugrađuje izravno na zemlju, najmanja debljina zaštitnog sloja treba biti veća od c ≥ 75 mm


› Za beton koji se ugrađuje na uređenu površinu zemlje uključujući i betonsku podlogu najmanja debljina zaštitnog sloja treba biti veća od c ≥40 mm.

› Betonske površine predviđene za arhitektonsko oblikovanje, kao npr. strukturirana površina ili prani beton, također zahtijevaju povećanje zaštitnog sloja.

› Radi zaštite od požara bit će potrebno ponekad i povećati zaštitni sloj


Razredi izloženosti ovisno o uvjetima okoliša prema Eurokodu 2

Razred izloženosti Primjeri za uvjete okoliša


Najmanja debljina zaštitnog sloja za obični beton (Eurokod 2):

Razred izloženosti

› Za pločaste elemente i za razreda izloženosti od 2 do 5 može se uzeti smanjenje debljine zaštitnog sloja za 5 mm.

› Smanjenje za 5 mm smije se također izvesti kada se radi o betonu razreda C 40/50 ili više, i to za armirani beton u razredu izloženosti 2a do 5b, a za prednapeti beton za klasu izloženosti od 1 do 5b. Međutim, najmanja debljina zaštitnog sloja ne smije biti manja od one dane za klasu izloženosti 1

› Za razred izloženosti 5c treba rabiti zaštitne premaze radi sprečavanja neposrednoga dodira s kemijski škodljivim tvarima.


Documents

bet i armatura.pdf