Objevte tajemství překladů P3 a klíčových prvků betonových konstrukcí!

Betonové konstrukce jsou nedílnou součástí moderního stavebnictví. Tento článek se zaměřuje na různé prvky betonových konstrukcí, jejich typy, konstrukční zásady a metody posuzování.

Konstrukční vlastnosti betonu a výztuže

Betonové prvky využívají konstrukčních vlastností betonu a jeho spolupůsobení s výztuží. Výztuž do betonu zajišťuje jeho spolupůsobení s betonem. Trvanlivost betonových konstrukcí je zásadní pro jejich dlouhodobou funkčnost.

Podstata, chování a rozdělení betonových prvků. Složky betonu a jejich vliv na jeho vlastnosti. Konstrukční vlastnosti betonu (pevnost, pružnost, přetvárnost) a faktory je ovlivňující jsou klíčové pro správné navrhování. Druhy betonu a výztuže a jejich spolupůsobení tvoří základ teorie výpočtu betonových konstrukcí, která zahrnuje zatížení, požadavky na konstrukce, předpoklady výpočtu, podmínky působení a trvanlivost. Mezní stavy porušení jsou zásadní pro výpočet.

Základní principy navrhování

Základní principy navrhování zahrnují výpočtové podmínky působení materiálů a konstrukce. Při navrhování železobetonových prvků se zohledňují mezní stavy únosnosti a použitelnosti. Důležité jsou také konstrukční zásady. Možné zdroje imperfekcí je nutné zohlednit při dimenzování. Účinky 2. řádu při dimenzování ŽB prvků mají význam a je nutné je zavést do výpočtů. Metoda jmenovité tuhosti a metoda jmenovité křivosti jsou principy pro jejich zavedení. Štíhlost má vliv na únosnost žb. prvku.

Normy pro navrhování betonových konstrukcí

V rámci evropské unie platí technické standardy v oblasti navrhování stavebních konstrukcí. Pro navrhování betonových a železobetonových konstrukcí platí základní norma ČSN EN 1992-1-1 s upřesňujícím národním dokumentem. Návrhová norma je značně nepřehledná, což je dáno především množstvím vzorců s řadou univerzálních součinitelů, které lze upravovat v rámci národní přílohy. Relativně časté změny, opravy a upřesnění v základní normě a její národní příloze vedou k nepřehlednosti problematiky navrhování betonových konstrukcí. Zjednodušená tabulková forma základní problematiky má za cíl získat přehled a rychlé orientování v celé problematice navrhování železobetonových konstrukcí pro běžné konstrukce pozemních staveb. Tabulkový přehled problematiky navrhování betonových konstrukcí navazuje na publikaci pro navrhování železobetonových konstrukcí Navrhování betonových konstrukcí. Příručka k ČSN EN 1992-1-1 a ČSN EN 1992-1-2 prof. Ing. Jaroslava Procházky, CSc.

Čtěte také: Použití kotevních prvků v betonu

Parametry betonu

Pro návrh a posouzení betonových konstrukcí je nezbytná znalost základních parametrů betonu, které jsou shrnuty v následující tabulce.

Parametr	Popis
fck/fck,cube	Požadovaná pevnostní třída - charakteristické pevnosti válcová/krychelná
X..	Stupeň vlivu prostředí (X0, XC.., XD.., XS.., XF.., XA..)
Cl..	Maximální obsah chloridů (% podíl chloridových iontů - součtově ve všech složkách betonu - k hmotnosti cementu)
Dmax	Maximální zrno kameniva použitého pro výrobu daného betonu
S..	Stupeň konzistence čerstvého betonu, stanovený buď metodou sednutí kužele S1-S5, nebo metodou stupně zhutnitelnosti C0-C3, případně metodou rozlití F1-F6.

Betonová krycí vrstva se stanoví podle vzorce: cnom = cmin + Δcdev, kde cmin = max (cmin,b ; cmin,dur +Δcdur,g - Δcdur,st - Δcdur,add; 10 mm). Δcdev je obvykle 10 mm pro monolit a 5 mm pro prefabrikát.

Typy betonových prvků

Mezi jednoduché betonové prvky patří nosníkové desky, trámy, průvlaky, překlady, vyložené konstrukce, sloupy a schodiště.

Prvky namáhané ohybovým momentem a posouvající silou

Železobetonové prvky jsou často namáhány ohybovým momentem a posouvající silou. Navrhování těchto prvků zahrnuje posouzení mezních stavů únosnosti a použitelnosti. Konstrukční zásady jsou klíčové pro správné vyztužení těchto prvků. Ohýbané prvky a dimenzování průřezů namáhaných ohybovým momentem lze provést obecnou a zjednodušenou metodou. Konkrétně se jedná o obdélníkový průřez, zvláštní průřezy, obecné průřezy a šikmý ohyb. Dále je důležité dimenzování průřezů namáhaných posouvající silou.

Návrh výztuže

Návrh výztuže se provádí pomocí následujících vzorců a postupů:

Čtěte také: Prvky z prostého a železového betonu

Poměrný ohybový moment: $\mu_\text{Ed}=\frac{M_\text{Edi}}{b\cdot d^2\cdot f_\text{cd}}=\frac{M_\text{Ed}-N_\text{Ed}\cdot z_\text{s1}}{b\cdot d^2\cdot f_\text{cd}}$ nebo výpočtem $\omega_1=1-\sqrt{1-2\cdot\mu_\text{Ed}}$ .
Mechanický stupeň vyztužení: $\omega_1=\frac{A_\text{s}}{b\cdot d}\cdot\frac{f_\text{yd}}{f_\text{cd}}$ .
Staticky nutná plocha výztuže: $A_\text{s}=\omega_1\cdot\frac{b\cdot d}{f_\text{yd}/f_\text{cd}}+\frac{N_\text{Ed}}{f_\text{yd}}$ .
Výška tlačené oblasti: $x=d\cdot\xi\le\xi_\text{bal,1}\cdot d$ .

Posouzení výztuže

Při ručním výpočtu se obvykle uvažuje obdélníkové rozdělení napětí v tlačené části průřezu.

Výška tlačené oblasti: $x=\frac{A_\text{s}\cdot f_\text{yd}}{0{,}8\cdot b\cdot f_\text{cd}}$ .
Rameno vnitřních sil: $z=(d-0{,}4x)$ .
Únosnost průřezu: $M_\text{Rd}=A_\text{s}\cdot z\cdot f_\text{yd}=0{,}8\cdot b\cdot x\cdot z\cdot f_\text{cd}\ge M_\text{Ed}$ .
Kontrola výšky tlačené oblasti: $\xi=\frac{x}{d}=\frac{\varepsilon_\text{c2}}{\varepsilon_\text{c2}-\varepsilon_\text{s1}}\le\xi_\text{bal,1}$ resp. $\xi=\frac{x}{d}\le\xi_\text{max}$ .

Pro betony do třídy C50/60 je $\xi_\text{bal,1}=0{,}617$ při ovinutí tlačené zóny betonu třmínky a $\xi_\text{max}=0{,}450$ bez ovinutí tlačené zóny betonu.

Návrh výztuže pomocí tabulek zahrnuje stanovení $\omega_1$ a $\omega_2$ z tabulek pro daný poměrný ohybový moment. Následně se vypočítá staticky nutná plocha výztuže v tažené části ( $A_\text{s1}$ ) a staticky nutná plocha tlačené výztuže ( $A_\text{s2}$ ).

$A_\text{s1}=\omega_1\cdot\frac{b\cdot d}{f_\text{yd}/f_\text{cd}}+\frac{N_\text{Ed}}{f_\text{yd}}$
$A_\text{s2}=\omega_2\frac{b\cdot d}{f_\text{yd}/f_\text{cd}}$

Výška tlačené oblasti je $x=d\cdot\xi\le\xi_\text{bal,1}\cdot d$ a rameno vnitřních sil $z=d\cdot\zeta$ .

Minimální plocha výztuže je dána vztahem: $A_\text{s,min}=0{,}26\cdot\bigg(\frac{f_\text{ctm}}{f_\text{yk}}\bigg)\cdot b_\text{t}\cdot d$ ne méně však než $A_\text{s,min}=0{,}0013\cdot b_\text{t}\cdot d$ .

Čtěte také: Návrh a vyztužování betonových prvků

Světlá vzdálenost prutů musí být taková, aby beton mohl být řádně uložen a zhutněn, a aby byla dosažena odpovídající soudržnost výztuže s betonem.

Třmínky musí být účinně zakotveny. Třmínky pro zachycení účinků kroucení mají být uzavřené, kotvené přesahem nebo koncovými háky a mají svírat úhel 90°se střednicí prvku. Podélná vzdálenost třmínků pro zachycení účinků kroucení nemá překročit hodnotu u/8, kde u je vnější obvod průřezu.

Prvky namáhané kombinací osové síly a ohybového momentu

Železobetonové prvky mohou být namáhány kombinací osové síly a ohybového momentu. Dimenzování průřezů namáhaných ohybovým momentem a normálovou silou zahrnuje princip řešení, interakční diagram, vliv štíhlosti, tlačené prvky a ovinutí. Rovněž se zohledňují tažené prvky, šikmý ohyb s osovou silou, použitelnost a zásady pro vyztužování sloupů.

Posouzení prostého a slabě vyztuženého betonu

Dimenzování prvků z prostého a slabě vyztuženého betonu vyžaduje specifické postupy. Posouzení prostého a slabě vyztuženého betonu namáhaného momentem a normálovou silou zahrnuje předpoklady posouzení, jako je tlakové a tahové porušení. Vliv výstřednosti je zohledněn pomocí interakčního diagramu prostého betonu. Při tlakovém a tahovém porušení se stanovují kritéria a postupy pro posouzení. Vliv výstřednosti ukazuje, jak ovlivňuje únosnost.

Pro poddajné patky lze uvažovat první kontrolovaný obvod ve vzdálenosti d od líce sloupu. U základových patek nelze použít zjednodušujícího součinitele β.

Interakční diagram pro dimenzování průřezů namáhaných ohybovým momentem a normálovou silou je klíčovým nástrojem. V něm jsou $\sigma_\text{s},\sigma_\text{s1},\sigma_\text{s2}$ napětí ve výztuži, $\lambda=0{,}80$ a $\xi_\text{bal,1}$ a $\xi_\text{bal,2}$ jsou definovány v příslušných kapitolách.

Namáhání průřezů krouticím momentem

Namáhání průřezů krouticím momentem vyžaduje specifický princip posouzení. Zásady dimenzování pro jiné způsoby namáhání (kroucení, místní namáhání apod.) jsou rovněž důležité.

Konstrukční zásady vyztužování

Zásady vyztužování ohýbaných konstrukčních prvků

Zásady vyztužování ohýbaných konstrukčních prvků (trámy, desky) zahrnují vykrývání statických veličin po délce nosníku. To zahrnuje zkracování výztuže v poli a zakotvení výztuže v podpoře.

Konstrukční zásady vyztužování desek a trámů

Konstrukční zásady vyztužování desek jednosměrně pnutých se liší pro prostě podepřené, vetknuté a jednostranně vetknuté desky. Konstrukční zásady vyztužování trámů (prosté nosníky, nosníky s převislým koncem) - zatížené rovnoměrným zatížení, osamělými silami apod. jsou specifické.

U desek kotvit nejméně 50 % podélné výztuže.

Konstrukční zásady vyztužování sloupů a stěn

Konstrukční zásady vyztužování sloupů a stěn jsou klíčové pro zajištění jejich stability a únosnosti. Typy uložení sloupů zahrnují například sloup monoliticky spojený s průvlaky provedenými ve dvou na sebe kolmých směrech, jejichž výška je rovna nejméně rozměru sloupu v uvažované rovině.

Omezení maximální štíhlosti je $\lambda_\text{lim}\le75$ a $\lambda_\text{lim}=16/\sqrt{n}$ pro $|n|\le0{,}41n$ .

Zde je $n_\text{u}=1+\omega$ , kde $\omega=A_\text{s,est}f_\text{yd}/(A_\text{c}f_\text{cd})$ , $A_\text{s,est}$ je odhadnutá průřezová plocha veškeré výztuže, $A_\text{c}$ je průřezová plocha betonu, a $n_\text{bal} = 0,4$ (hodnota n při maximální únosnosti).

$\varphi(\infty,t_0)$ je konečný součinitel dotvarování, $M_\text{0Eqp}$ je ohybový moment 1. řádu pro kvazistálé zatížení, $M_\text{0Ed}$ je ohybový moment 1. řádu od návrhové kombinace zatížení.

$E_\text{cd}=E_\text{cm}/\gamma_\text{cE}$ , kde $\gamma_\text{cE} = 1,2$ je součinitel spolehlivosti. $I_\text{c}$ je moment setrvačnosti betonového průřezu vztažený k těžišťové ose; $I_\text{s}$ je moment setrvačnosti výztuže vztažený k těžišťové ose betonového průřezu; $K_\text{c}$ je opravný součinitel zohledňující zejména účinky trhlin a dotvarování betonu; $K_\text{s}$ je opravný součinitel zohledňující příspěvek výztuže.

Jednoduché betonové prvky

Překlady

Jednoduché betonové prvky - nosníkové desky, trámy, průvlaky, překlady, vyložené konstrukce, sloupy a schodiště. Zásady navrhování a vyztužování jednoduchých konstrukčních betonových prvků - nosníkové desky, trámy, průvlaky, překlady a vyložené konstrukce. Vyztužování a statické řešení jednoduchých překladů umístěných v úrovni stropu nebo pod stropem.

Návrh a posouzení překladů: nadokenní překlad P1 (nadedveřní překlad P2 - jen výklad) - zatížení, silové účinky, dimenzování na ohyb. Statický výpočet překladů P1 (P2 - jen výklad) - dimenzování na smyk, schéma výztuže.

Nosné keramické překlady jsou nedílnou součástí stavebního cihelného systému. Jedná se o ucelený sortiment výrobků, které do sebe perfektně zapadají. Všechny tyto prvky se dají využít jako překlady nad okna nebo překlady nad dveře a překlenete s nimi otvory různých šířek. V nabídce jsou také keramické ploché překlady Porotherm KP 11,5 a 14,5. Roletovo-žaluziové překlady Porotherm KP Vario UNI jsou praktickým řešením pro instalaci rolet či žaluzií, které můžete provést už v průběhu stavby. Samotná instalace stínící techniky však nemusí být provedena ihned. Budete na ni připraveni a předejdete tak nepotřebným stavebním zásahům či bourání. Stavební překlady Porotherm nabízejí spoustu možností, jak zkrátit čas stavby a zároveň zajistit plně funkční domov.

Schodišťové konstrukce

Zásady navrhování a vyztužování prvků schodiště. Schodišťové konstrukce se dělí podle způsobu podepření:

Konstrukce podporované po jedné straně schodišťového ramene (konzola): uspořádání, zatížení a jeho rozklad, dimenzování, vyztužování pro případ nosných stupňů a případ nosné schodišťové desky.
Konstrukce podporované po dvou stranách schodišťového ramene (prostý nosník, vetknutý nosník): uspořádání, zatížení a jeho rozklad, dimenzování, vyztužování, pro případ nosných stupňů a případ nosné schodišťové desky v příčném směru.
Konstrukce podporované deskou v podélném směru schodišťového ramene: uspořádání, zatížení a jeho rozklad, dimenzování, vyztužování schodišťového ramene.

Schodnice, podestový nosník a podestová deska vyžadují specifické postupy zatížení, dimenzování a vyztužování.

Mezní stavy použitelnosti

Mezní stavy použitelnosti zahrnují druhy a jejich význam, omezení napětí, trhlin a přetvoření. Zásady navrhování ohýbaných prvků podle mezních stavů použitelnosti. Objemové změny betonu (dotvarování, smršťování, změny teploty) jsou rovněž důležité.

Omezení napětí a trhlin

Pokud je v tlačeném betonu při charakteristické kombinaci omezeno napětí hodnotou $0,6\cdot f_\text{ck}$ (v prostředí XD, XF a XS), nevzniknou nežádoucí podélné trhliny. Nepřijatelně široké trhliny nevzniknou, pokud při charakteristické kombinaci zatížení nepřekročí tahové napětí v betonářské výztuži hodnotu $0,8\cdot f_\text{yk}$ .

Plocha ideálního průřezu: $A_\text{i}=A_\text{c}+(\alpha_\text{e}-1)(A_\text{s1}+A_\text{s2})$ .

Vzdálenost těžiště ideálního průřezu od horního okraje: $a_\text{gi}=[A_\text{c}\cdot a_\text{c}+(\alpha_\text{e}-1)(A_\text{s1}\cdot d)]/A_\text{i}$ .

Moment setrvačnosti ideálního průřezu vztažený k těžišti průřezu: $I_\text{i}=I_\text{c}+A_\text{c}(a_\text{gi}-a_\text{c})^2+(\alpha_\text{e}-1)[A_\text{s1}(d-a_\text{gi})^2+A_\text{s2}(a_\text{gi}-d_2)^2]$ .

Kde $A_\text{c}$ je plocha betonové části průřezu; $I_\text{c}$ je moment setrvačnosti betonového průřezu (pro obdélníkový průřez $I_\text{c}=1/12\cdot b\cdot h^3$ ); $A_\text{s1}$ je průřezová plocha tažené nebo méně tlačené (dolní) betonářské výztuže; $A_\text{s2}$ je průřezová plocha tlačené nebo méně tažené (horní) betonářské výztuže; $a_\text{c}$ je vzdálenost těžiště betonového průřezu od tlačeného nebo méně taženého okraje průřezu; $\alpha_\text{e} = E_\text{s}/E_\text{cm}$ , kde $E_\text{s} = 200\,000 \text{ MPa}$ .

Není-li jiný požadavek, v prostředí X0 a XC1 není výpočet $w_\text{max}$ nutný.

$h_\text{c,eff}=\text{min} \begin{cases}2{,}5(h-d)\\(h-x)/3\\h/2\end{cases}$

$A_\text{s,min}=k\cdot k_\text{c}\cdot f_\text{ct,eff}\cdot A_\text{ct}/\sigma_\text{s}$ kde $f_\text{ct,eff}$ je aktuální tahová pevnost betonu.

Výpočet šířky trhlin: Pokud u železobetonových konstrukcí při kvazistálé kombinaci nevznikají trhliny, ale vznikají při časté nebo charakteristické kombinaci, uvažuje se při výpočtu trhlin při kvazistálém zatížení napětí ve výztuži $\sigma_\text{s}$ , stanovené v průřezu porušeném trhlinou při tomto kvazistálém zatížení.

Omezení přetvoření (průhyb)

Průhyb vypočtený při kvazi-stálém zatížení nemá překročit hodnotu 1/250 rozpětí.

Případy, kdy lze od výpočtu průhybu upustit: Při stupních vyztužení $\rho < 0,5\%$ doporučuje se stanovit průhyb výpočtem.

Referenční stupeň vyztužení: $\rho_0=10^{-3}\sqrt{f_\text{ck}}$ , kde fck je v MPa. U desek nosných ve dvou směrech se má posouzení provést pro kratší z rozpětí deskového pole.

Kotevní a styková délka

Návrhová kotevní délka: $l_\text{b,rqd}=\frac{\phi}{4}\cdot\frac{\sigma_\text{sd}}{f_\text{bd}}$ .

Minimální kotevní délka: $l_\text{0,min}\ge\text{max}[0{,}3\alpha_6l_\text{b,rqd};15\phi;200\text{ mm}]$ .

Stykovat nelze v oblasti plastických kloubů. V oblasti styku musí být provedena příčná výztuže. Taženou výztuž není vhodné kotvit v tažené části průřezu. Pokud je nutné nosnou výztuž v tažené části průřezu ukončit, musí se stykovat např. přesahem; délka přesahu se uvažuje hodnotou $l_0$ podle pravidel článku 8.7.3 normy.

tags: #prvky #betonovych #konstrukci #preklad #p3

Prvky betonových konstrukcí: Překlady P3 a komplexní přehled