Betonowe konstrukcje sprężone w budownictwie ogólnym (Wydawnictwo Naukowe PWN)

Tytuł Betonowe konstrukcje sprężone w budownictwie ogólnym Autorzy Michał Knauff, Marcin Niedośpiał Język polski Wydawnictwo Wydawnictwo Naukowe PWN ISBN 978-83-01-22075-4 Rok wydania 2021 Warszawa Wydanie 1 liczba stron 566 Format mobi, epub Spis treści Podstawowe oznaczenia 13 Spis najważniejszych tablic 21 Rozdział 1. Wstęp 23 Rozdział 2. Ogólna charakterystyka konstrukcji sprężonych 27 2.1. Podstawowa idea i definicja konstrukcji sprężonych 27 2.2. Wpływ sprężenia na nośność graniczną i naprężenia w elementach z betonu 30 2.2.1. Redukcja naprężeń wywołanych obciążeniem i sprężeniem w elementach zginanych 30 2.2.2. Redukcja naprężeń wywołanych obciążeniem i sprężeniem w elementach rozciąganych 33 2.2.3. Moment rysujący i siła rysująca 35 2.2.4. Terminologia i klasyfikacje dotyczące konstrukcji sprężonych 37 2.2.5. Atrybuty konstrukcji sprężonych w porównaniu z żelbetowymi 39 2.3. Zarys historii konstrukcji sprężonych 42 2.4. Podstawy projektowania i bezusterkowość konstrukcji 47 2.4.1. Uwagi wstępne, użycie teorii bezusterkowości 47 2.4.2. Metoda częściowych współczynników 50 2.4.3. Trwałość 52 2.4.4. Wymogi dotyczące otulenia betonem i rozmieszczenia cięgien sprężających 54 2.4.5. Zasady konstruowania 56 2.5. Oporność na pożar 58 2.5.1. Ogólne dane o projektowaniu ze względu na pożar i metoda tabelaryczna 58 2.5.2. Wykorzystywanie metody częściowych współczynników do sprawdzania kryterium R 61 2.5.3. Specjalne przepisy dotyczące betonu o wysokiej wytrzymałości 63 Rozdział 3. Beton w budowach sprężonych 65 3.1. Uwagi wstępne 65 3.2. Właściwości betonu przy obciążeniu krótkotrwałym 67 3.2.1. Typowe i obliczeniowe wartości wytrzymałości na ściskanie 67 3.2.2. Wytrzymałość na rozciąganie, współczynnik Poissona, zwiększalność cieplna, trwałość w dwu i trójosiowych stanach naprężenia 70 3.2.3. Moduł sprężystości i zależności naprężenie-odkształcenie 72 3.3. Atrybuty betonu w zależności od czasu 77 3.3.1. Miarodajny rozmiar przekroju 77 3.3.2. Zmodyfikowany wiek betonu 78 3.3.3. Odporność i moduł sprężystości w zależności od wieku betonu 80 3.3.4. Skurcz betonu 81 3.3.5. Pełzanie betonu 86 3.3.6. Obliczanie współczynnika pełzania 91 3.3.7. Wyznaczanie współczynnika ϕ (∞, t0) metodą dwóch wykresów 93 3.3.8. Pełzanie przy naprężeniach skokowo zmiennych 95 3.4. Przykład obliczenia zmienionego wieku betonu i współczynnika pełzania 98 3.5. Betony o wytrzymałości większej niż w normie [N1] 100 Rozdział 4. Stal sprężająca 105 4.1. Typy i podstawowe parametry stali sprężającej 105 4.2. Wymagania norm 110 4.3. Relaksacja stali sprężającej 114 4.4. Przykład obliczenia relaksacji 116 4.5. Naprężenia graniczne 117 Rozdział 5. Metody realizacji sprężenia 119 5.1. Kotwienie cięgien i kabli 119 5.2. Strunobeton 122 5.3. Kablobeton 125 5.3.1. Ogólne dane o kablobetonie 125 5.3.2. System C Freyssineta jako przykład systemu sprężania 129 5.3.3. Wybrane starsze systemy sprężania 132 5.4. Użycie kompozytów FRP do sprężania konstrukcji 135 Rozdział 6. Siły przekrojowe i naprężenia powodowane sprężeniem 141 6.1. Oddziaływanie sprężenia na konstrukcję 141 6.1.1. Ogólna zasada wyznaczania oddziaływań 141 6.1.2. Przekazywanie sił sprężających poprzez zakotwienia i poprzez przyczepność 142 6.2. Siły przekrojowe i naprężenia w elementach statycznie wyznaczalnych 144 6.2.1. Uwagi ogólne 144 6.2.2. Cięgna proste 144 6.2.3. Cięgna zakrzywione i załamane 145 6.3. Ogólne dane o sprężeniu konstrukcji hiperstatycznych 146 6.3.1. Przykłady odziaływania sprężenia na konstrukcje hiperstatyczne 146 6.3.2. Polskie normy o sprężaniu konstrukcji hiperstatycznych 150 6.4. Obliczanie sił przekrojowych i naprężeń – podsumowanie 152 6.4.1. Podstawowe zasady 152 6.4.2. Obliczanie naprężeń w elementach prętowych 153 6.5. Poprzeczne oddziaływanie wykrzywionych kabli w płytach i belkach 156 6.5.1. Uwagi ogólne 156 6.5.2. Trasa paraboliczna w belce swobodnie podpartej 158 6.5.3. Symetryczna trasa kabli w płytach ciągłych 161 6.5.4. Trasa kabli w skrajnym przęśle płyty wieloprzęsłowej 163 6.5.5. Trasa wykrzywiona zakończona odcinkami prostymi 167 6.6. Środek ciśnienia, obwiednie graniczne, trasowanie kabli 168 6.6.1. Środek i linia ciśnienia 168 6.6.2. Trasowanie kabli w belkach, obwiednie graniczne, rdzeń uogólniony 169 6.6.3. Przykład wyznaczania rdzenia uogólnionego i obwiedni granicznych 172 6.6.4. Uwagi o trasowaniu kabli w belkach ciągłych 176 Rozdział 7. Straty sprężenia 179 7.1. Warianty strat sprężenia 179 7.2. Straty wywołane obróbką grzewczą betonu 180 7.3. Straty spowodowane odkształceniem sprężystym betonu 181 7.4. Relaksacja stali sprężającej jako przyczyna strat sprężenia 184 7.5. Przykład obliczenia strat od relaksacji stali 186 7.6. Tarcie kabli o ścianki kanałów 187 7.7. Straty w zakotwieniu 190 7.8. Przykład obliczenia strat wywołanych tarciem i poślizgiem w zakotwieniach – kable proste 195 7.9. Przykład obliczenia strat wywołanych tarciem i poślizgiem w zakotwieniach – kable odkształcone 197 7.10. Straty opóźnione 199 Rozdział 8. Wymogi dotyczące naprężeń w betonie, dekompresji, zarysowania i ugięć 205 8.1. Zasady ogólne 205 8.2. Naprężenia w przypadku początkowej 206 8.3. Ograniczenia naprężeń ściskających 207 8.4. Ograniczenia naprężeń rozciągających 209 8.5. Moment rysujący, siła rysująca i śladowe zbrojenie 211 8.6. Graniczna szerokość rys i warunek dekompresji 213 8.7. Graniczne ugięcia 215 8.8. Niejawne kryteria implikowane poprzez metodę obliczeń 216 8.9. Użytkowanie wytrzymałości fctm,fl w elementach zginanych 217 8.10. Podsumowanie wymagań dotyczących naprężeń i zarysowania 218 8.11. Ewolucja polskich norm projektowania konstrukcji sprężonych 221 8.12. Uwagi o stosowaniu normy PN-B-03264:2002 [N5] 229 Rozdział 9. Sprawdzanie szerokości rys, niedużego zbrojenia, oczekiwania dekompresji i ugięć 231 9.1. Naprężenia w zbrojeniu i szerokość rys 231 9.2. Użytkowanie programów komputerowych i arkuszy kalkulacyjnych 237 9.3. Sprawdzanie szerokości rys i wymagań dotyczących minimalnego zbrojenia ze względu na zarysowanie 239 9.4. Sprawdzanie wymagania dekompresji 240 9.5. Obliczanie ugięć 241 9.6. Przykład – szerokość rys przy zginaniu i przy osiowym rozciąganiu a zasada drobnego zbrojenia 244 9.6.1. Komponent osiowo rozciągany (rys. 9.7a) 246 9.6.2. Element zginany (rys. 9.7b) 248 9.6.3. Komponenty zginane o różnych wysokościach (rys. 9.7c) 250 9.6.4. Wnioski z przykładów 251 9.7. Przykład obliczenia szerokości rys w zginanym elemencie strunobetonowym 252 Rozdział 10. Nośność graniczna przekrojów sprężonych 259 10.1. Zasady ogólne 259 10.2. Nośność graniczna na zginanie w przypadku trwałej 262 10.3. Nośność graniczna w sytuacji początkowej 267 10.4. Niepokaźne zbrojenie ze względu na nośność graniczną 270 10.5. Przykład obliczenia momentu granicznego w sytuacji trwałej 271 10.6. Przykład sprawdzenia nośności w przypadku początkowej 275 10.7. Obliczanie nośności przekrojów prostokątnych 276 10.8. Zmęczenie 284 Rozdział 11. Ścinanie i przebicie 291 11.1. Uwagi ogólne 291 11.2. Ścinanie na odcinkach, które mogą wymagać poprzecznego zbrojenia 295 11.3. Ścinanie na niezarysowanych odcinkach przy podporach przegubowych 297 11.4. Przebicie 302 Rozdział 12. Strefa przypodporowa w strunobetonie 305 12.1. Długość zakotwienia cięgien 305 12.2. Sprawdzanie wymagań ze względu na ścinanie i zakotwienie cięgien 312 Rozdział 13. Strefa zakotwień 313 13.1. Strefa zakotwień w elementach kablobetonowych 313 13.2. Strefa zakotwienia w strunobetonie 318 Rozdział 14. Swobodnie podparte płyty, belki i dźwigary sprężone 321 14.1. Prefabrykowane płyty sprężone 321 14.1.1. Panwiowe i łupinowe płyty strunobetonowe 321 14.1.2. Płyty kanałowe 322 14.1.3. Płyty stropowe typu TT 334 14.2. Belki strunobetonowe 336 14.3. Dźwigary kablobetonowe 340 14.4. Projektowanie przekroju poprzecznego komponentów zginanych 341 14.4.1. Ogólne zasady projektowania 341 14.4.2. Umowne naprężenia graniczne i minimalny wskaźnik wytrzymałości przekroju 342 14.4.3. Wyznaczanie siły sprężającej i mimośrodu 348 Rozdział 15. Monolityczne stropy kablobetonowe 351 15.1. Ogólne zasady projektowania stropów kablobetonowych 351 15.2. Użycie cięgien niezsolidaryzowanych do sprężania stropów 351 15.3. Nośność graniczna elementów zginanych z cięgnami niezsolidaryzowanymi 356 15.4. Naprężenia, straty sprężenia i stany graniczne użytkowalności w elementach sprężonych cięgnami niezsolidaryzowanymi 362 15.4.1. Naprężenia w przekrojach niezarysowanych 362 15.4.2. Naprężenia w przekrojach zarysowanych i szerokość rys 363 15.4.3. Ugięcia 366 15.4.4. Straty siły sprężającej w kablach niezsolidaryzowanych 367 15.4.5. Oczekiwania dotyczące naprężeń i zarysowania 369 15.5. Uwagi dotyczące projektowania sprężonych stropów płytowosłupowych 370 Rozdział 16. Osiowo sprężone słupy o przekroju prostokątnym 373 16.1. Uwagi ogólne 373 16.2. Nośność graniczna symetrycznych przekrojów prostokątnych 375 16.3. Przykład 378 Rozdział 17. Konstrukcje zespolone ze sprężonymi elementami prefabrykowanymi 383 17.1. Idea zespolenia, przykłady, zasady konstruowania 383 17.2. Ogólne oczekiwania dotyczące obliczeń 385 17.3. Podstawy analizy stanów granicznych użytkowalności 389 17.4. Odkształcenia i naprężenia w elemencie podstawowym przed zespoleniem 391 17.5. Przyrosty odkształceń i naprężeń powstające po zespoleniu 391 17.6. Krzywizna i naprężenia wywołane skurczem betonu 395 17.7. Uwagi o łączeniu efektów oddziaływań powstałych przed i po zespoleniu 400 17.8. Informacje do egzemplifikacji, przekroje sprowadzone, skurcz betonu 401 17.9. Straty sprężenia w elementach zespolonych 412 17.9.1. Informacje do wyznaczania opóźnionych strat sprężenia 412 17.9.2. Obliczanie strat opóźnionych 414 17.10. Naprężenia i ugięcia w elementach niezarysowanych 417 17.10.1. Naprężenia normalne 417 17.10.2. Ugięcia 421 17.11. Naprężenia, szerokość rys i niewielkie zbrojenie w zarysowanych elementach zespolonych 424 17.12. Nośność na zginanie 428 17.13. Nośność na ścinanie 431 17.13.1. Ścinanie poprzeczne 431 17.13.2. Ścinanie w płaszczyźnie zespolenia 431 17.13.3. Ścinanie między półkami i środnikiem w zespolonych elementach teowych 438 Rozdział 18. Sprężone wieże, pylony i żerdzie 447 18.1. Wykorzystania, kształt, podstawy projektowania 447 18.2. Oddziaływania, odkształcenia i siły przekrojowe w trzonie wieży 452 18.2.1. Ogólne informacje o oddziaływaniach 452 18.2.2. Wychylenie wierzchołka wieży i kąt nachylenia w miejscu instalacji anten 454 18.2.3. Imperfekcje i efekty drugiego rzędu 454 18.3. Stany graniczne nośności trzonu 457 18.3.1. Zasady obliczania nośności granicznej na zginanie 458 18.3.2. Moment graniczny – przybliżenie 0 463 18.3.3. Moment graniczny – przybliżenia lepsze od przybliżenia 0 464 18.3.4. Znikome zbrojenie sprężające ze względu na nośność 467 18.3.5. Sytuacja at transfer 467 18.3.6. Nośność na ścinanie 468 18.4. Stan graniczny użytkowalności 468 18.5. Wnioski dotyczące projektowania trzonu 470 Rozdział 19. Krótki przegląd zastosowań konstrukcji sprężonych 471 Rozdział 20. Studium projektowe I. Strunobetonowy dźwigar dachowy 477 20.1. Uwagi wstępne i podstawowe dane 477 20.2. Oddziaływania i momenty zginające 478 20.3. Materiały konstrukcyjne, oczekiwania ze względu na pożar i rozmieszczenie zbrojenia 483 20.3.1. Beton 483 20.3.2. Stal sprężająca i stal zbrojeniowa 484 20.3.3. Oczekiwania ze względu na pożar i rozmieszczenie zbrojenia 485 20.4. Konieczny wskaźnik wytrzymałości przekroju w zależności od metody projektowania i klasy ekspozycji 486 20.5. Przybliżone sprawdzenie stanów granicznych przy założeniu sprężenia pełnego 492 20.5.1. Naprężenia w SGU i mimośród siły sprężającej 492 20.5.2. Nośność graniczna przekroju 495 20.5.3. Ugięcia 496 20.5.4. Wpływ klasy ekspozycji na projektowanie części w pełni sprężonych 498 20.6. Przybliżone sprawdzenie stanów granicznych przy założeniu sprężenia częściowego 498 20.6.1. Naprężenia w SGU 499 20.6.2. Nośność graniczna przekroju i wstępne sprawdzenie naprężeń w SGU 500 20.6.3. SG zarysowania 502 20.6.4. Ugięcia 502 20.6.5. Wpływ klasy ekspozycji na projektowanie składników częściowo sprężonych 503 20.7. Ścisłe obliczenie charakterystyk geometrycznych przekroju, doraźnych strat sprężenia i naprężeń w sytuacji początkowej 504 20.8. Straty opóźnione 509 20.8.1. Relaksacja stali po zwolnieniu naciągu 509 20.8.2. Skurcz i pełzanie betonu 510 20.8.3. Łączne straty opóźnione i zestawienie sił sprężających 510 20.9. SG naprężeń i zarysowanie w sytuacji trwałej 512 20.10. Nośność na zginanie w sytuacji trwałej 517 20.11. Ugięcia 519 20.12. Nośność graniczna w przypadku początkowej 520 20.13. Zakotwienie cięgien 521 20.14. Ścinanie poza strefą zakotwienia 522 20.15. Strefa zakotwienia 525 Rozdział 21. Studium projektowe II. Komponenty sprężone kablami bez przyczepności 529 21.1. Uwagi wstępne i podstawowe dane 529 21.2. Luźno podparte pasmo płytowe 530 21.3. Zasady dotyczące elementów ustrojów statycznie niewyznaczalnych 534 21.4. Czteroprzęsłowe pasmo płytowe 536 21.5. Wnioski z przykładów i komentarze 545 Dodatek. Niewiele znaczące wymiary składników i odległości zbrojenia od brzegów wymagane ze względu na pożar 547 D.1. Ogólne zasady projektowanie tabelarycznego 547 D.2. Tabelaryczne projektowanie belek i płyt 549 D.2.1. Ogólne zasady dotyczące belek 549 D.2.2. Belki swobodnie podparte i części rozciągane 550 D.2.3. Belki ciągłe 551 D.2.4. Płyty 554 Literatura 557