PREDNAPREGNUTEI SPREGNUTEKONSTRUKCIJE ...Spregnute konstrukcije PREDNAPREGNUTEI SPREGNUTEKONSTRUKCIJE Osnovneakademskestudije,VIIsemestar Prof dr Stanko Brčić email: [email protected]

Spregnute konstrukcije

PREDNAPREGNUTE ISPREGNUTE KONSTRUKCIJE

Osnovne akademske studije, VII semestar

Prof dr Stanko Brčićemail: [email protected]

Departman za Tehničke nauke,GRAÐEVINARSTVO

Državni Univerzitet u Novom Pazaru

2014/15

Stanko Brčić Prednapregnute i spregnute konstrukcije


Sadržaj

1 Spregnute konstrukcijeOsnovni pojmovi o spregnutim konstrukcijamaSpregnute konstrukcije beton - čelikSprezanje i sredstva za sprezanje


Spregnute konstrukcijeOsnovni pojmovi o spregnutim konstrukcijamaSpregnute konstrukcije beton - čelikSprezanje i sredstva za sprezanje

Sadržaj





Osnovni pojmovi o spregnutim konstrukcijama

Spregnute konstrukcije su konstrukcije koje su formiranepovezivanjem konstruktivnih elemenata od različitih iliistih materijala u jednu integralnu celinu.U tom povezivanju (odn. sprezanju) koriste se odabraneprednosti svakog od konstruktivnih materijala, aizbegavaju nedostaciPravilnim rasporedom konstruktivnih elemenata ostvarujese bolja (optimalna) konstrukcija




Osnovni pojmovi o spregnutim konstrukcijamaSprezanje jednorodnih materijala, npr. u čeličnimkonstrukcijama . . . limovi povezani zakivcima, zavrtnjima ilizavarivanjem u nosačSprezanje raznorodnih materijala, npr. u drvenimkonstrukcijama . . . drveni elementi se povezuju ekserima,zavrtnjima, moždanicima, lepkovima, itd. u jedinstven nosačU klasičnim AB konstrukcijama beton je povezan saarmaturom (RA, GA, MA) u jedinstvenu celinuMeđutim, drvene, čelične i klasične AB konstrukcijene posmatramo kao spregnute konstrukcije




Osnovni pojmovi o spregnutim konstrukcijamaMoguća podela betonskih konstrukcija na:

armiranobetonske konstrukcije . . . povezivanje betona i klasičnearmature (GA, RA, MA)prednapregnute betonske konstrukcije . . . povezivanje betona ivisokovrednog čelika u vidu žica, kablova, užadispregnute konstrukcije . . . povezivanje čeličnih nosača sa AB iliprednapregnutom betonskom pločom

Postoje i druge, vrlo različite, forme sprezanja čelika i betona, ilidva betona, koje takođe pretstavljaju spregnute konstrukcije




Osnovni pojmovi o spregnutim konstrukcijamaOsnovna podela spregnutih konstrukcija u širem smislu na:

1 Prednapregnute betonske konstrukcije . . . sprega betona ivisokovrednog čelika (kablova, užadi)

2 Spregnute čelične konstrukcije . . . sprega čeličnih nosača ikalsičnog AB ili prednapregnutog betona (spregnutakonstrukcija čelik - beton)

3 Spregnute betonske konstrukcije . . . sprega dva betona različitestarosti (spregnuta konstrukcija beton - beton)

Spregnute čelične i betonske konstrukcije pretstavljaju spregnutekonstrukcije u užem smislu




Osnovni pojmovi o spregnutim konstrukcijamaDruge mogućnosti spregnutih konstrukcija u širem smislu, posebnou sanacijama objekata

Spregnute tavanice drvo - beton . . . drvene grede i tanka ABploča (5-6cm), koristi se u sanacijama starih drvenih tavanicaSpregnuti zidovi opeka - beton . . . zidovi od opeke i tanak slojAB (8-10cm), sanacije nižih zgrada posle zemljotresaSprega zidova od opeke (kamena) i čeličnih zatega . . . sanacijastarih zgradaSpregnute AB konstrukcije i karbonske trake . . . sanacijaoštećenja i povećanje nosivosti AB konstrukcija trakama odkarbonskih vlakanaitd . . .



Sadržaj





Spregnute konstrukcije beton - čelikNajčešća i najvažnija kombinacija u spregnutim konstrukcijamaje sprezanje betona i čelikaOva dva materijala su suštinski različita, ali u spregnutimelementima optimalno su iskorišćene njihove osobine, tako dase dopunjuju:

- beton dobro prihvata napone pritiska, a čelik naponezatezanja, što doprinosi većoj nosivosti spregnutog preseka

- beton obezbeđuje zaštitu od korozije i požara elementima odčelika koje oblaže

- čelični elementi su relativno tanki i skloni izbočavaju i bočnotorzionom izvijanju, a beton može da ih ukruti i spreči tepojave




Spregnute konstrukcije beton - čelikKlasičan spregnuti sistem kod koga su osobine oba materijalaoptimalno iskorišćene je prosta greda koju formiraju čeličninosač (dole) i betonska ploča (gore)Betonska ploča je iznad čeličnog nosača, dakle, u pritinutojzoni, tako da su izbegnute pukotine u betonuOvakva spregnuta greda ima više prednosti:

- manja konstruktivna visina- veća krutost preseka (nosača)- ekonomično korišćenje čelika




Spregnute konstrukcije beton - čelikSpregnute konstrukcije čelik - beton imaju svoju sve većuprimenu, posebno u

- zgradarstvu- mostogradnji

U zgradama sa spregnutim tavanicama (i stubovima) ostvarujuse rasponi od 12m, 15m, pa i višePrimenjuju se u javnim garažama, industrijskim zgradama itd.gde su potrebni veći rasponi



Primeri spregnutih nosača čelik - beton

(a) spregnute grede

(b) spregnuti i klasični AB stub iste nosivosti



Primeri spregnutih nosača čelik - beton

Poređenje spregnutog i nespregnutih preseka iste nosivosti



Primeri spregnutih nosača čelik - beton - grede



Primeri spregnutih nosača čelik - beton - grede



Primeri spregnutih nosača čelik - beton - stubovi



Spregnute konstrukcije u zgradarstvu










Spregnute konstrukcije beton - čelikSpregnute konstrukcije čelik - beton primenjuju se često i umostogradnjiSpregnuti mostovi se sastoje od AB (ili prednapregnute)kolovozne ploče i čelične konstrukcije ispodPrimenjuju se za gradske, pešačke, drumske, ali i železničkemostoveUobičajeni su “manji” rasponi 20 do 50m, ali i veći, do oko120m



Poprečni preseci spregnutih mostova srednjihraspona



Poprečni presek spregnutog mosta srednjegraspona



Spregnute konstrukcije - prednosti

Prednosti spregnutih konstrukcijaSpregnute konstrukcije imaju sledeće prednosti u odnosu naAB konstrukcijeU konstruktivnom smislu prednosti su:

- manje dimenzije poprečnih preseka spregnutih greda- veći rasponi- tanje ploče- vitkiji stubovi

U ekonomkom smislu kod spregnutih konstrukcija se ostvaruje(znatna) ušteda zbog manjih dimenzija i brže (i efikasnije)gradnje




Prednosti spregnutih konstrukcija

Sprezanjem čelika i betona postiže se veća krutost (greda), atime i manji ugibi i veći rasponi u odnosu na konstrukcije odjednog materijalaFunkionalnost spregnutih konstrukcija je poboljšana, pre svegazbog bolje protivpožarne zaštiteČelične konstrukcije moraju da imaju posebnu protivpožarnuzaštitu, a kod SK beton štiti čelik od požaraIzrada SK je (načelno) brža, jednostavnija i efikasnija, posebnokada je reč o spregnutoj ploči na profilisanom limu kaomeđuspratnoj tavanici




Prednosti spregnutih konstrukcijaPre betoniranja spregnute tavanice, profilisani lim je radnaplatformaProfilisani lim se postavlja na čelične grede (vezuje se za njih) ipretstavlja trajnu oplatu za betonsku pločuProfilisani lim je u vreme izvođenja radna platforma i oplata, au eksploataciji ima ulogu zategnute armature



Spregnuta tavanica - beton na profilisanom limu









Profilisani lim kao oplata



Profilisani lim kao radna platforma



Profilisani lim kao element za stabilizaciju



Profilisani lim kao oplata i radna platforma



Sadržaj





Opšte napomene o sprezanju betona i čelikaDa bi se dva nezavisna konstruktivna elementa ponašala kaojedinstven konstruktivni sistem, potrebno je da postoji vezakoja treba da primi smičuće sile na dodiru ova dva elementaSprezanje je obezbeđenje ovakve veze, odn. omogućavanjezajedničkog ponašanja dva različita konstruktivna elementaSprezanje između dva konstruktivna elementa ostvaruje sepomoću posebnih sredstava za sprezanje - moždanika



Nespregnuti i spregnuti različiti elementi




Opšte napomene o sprezanju betona i čelikaMoždanici treba da su u stanju da potpuno ili delimično sprečerelativno pomeranje na kontaktnom spoju dva konstruktivnaelementaRelativno pomeranje na kontantnom spoju između dvaelementa koja se spajaju, u pravcu ose nosača, naziva seklizanjeKontaktni spoj između dva elementa, duž koga se javljajusmičuće sile, naziva se smičući spoj




Opšte napomene o sprezanju betona i čelikaZa razliku od idealnog smičućeg spoja, gde je ostvarenkontinualan prenos smičućih sila, kod moždanika se smičućesile prenose u diskretnim tačkamaAko se moždanici postavljaju gušće, karakter smičućeg spoja jebliži kontinualnom prenosu smičućih silaSprezanje može da se ostvari i bez moždanika: smicanje seprenosi prirodnim prianjanjem, trenjem, ili posebnim sidrenjemPrirodno prianjanje između betona i čelika može da se koristikod spregnutih stubova, kao i kod spregnutih tavanica saposebnim oblikom profilisanih limova



Spregnuta tavanica - načini sprezanja




Klasifikacija sprezanja betona i čelikaU zavisnosti od načina ostvarivanja veze na smičućem spojuspregnutog nosača, odn. da li je relativno pomeranje potpunosprečeno ili delimično dopušteno, razlikuju se dva načinasprezanja:

1 kruto sprezanje2 elastično sprezanje

Kod krutog sprezanja ne postoji relativno pomeranje usmičućem spoju dva elementa, ili je zanemarljivo malo i neutiče na promenu napona u presekuMoždanici su kruti i kontinualno raspoređeni duž ose nosača




Klasifikacija sprezanja betona i čelikaKod elastičnog sprezanja omogućeno je delimično relativnopomeranje u smičućem spojuElastičnim sprezanjem betonske ploče i čeličnog nosačasmanjuju se smičuće sile u spoju u poređenju sa krutim spojemIstovremeno se smanjuju normalne sile u čeliku i betonu, ali sepovećavaju momenti savijanjaKako je betonska ploča uglavnom pritisnuta, pri elastičnomsprezanju naponi u betonskoj ploči se smanjuju, a u čeličnomnosaču se povećavaju (posebno na gornjoj ivici)




Klasifikacija sprezanja betona i čelikaSpregnuto delovanje nosača je ostvareno tek kada je betondostigao potrebnu čvrstoćuU toku radova na betoniranju i očvršćavanju betona, čeličninosači mogu da budu

1 poduprti2 nepoduprti

Poduprti čelični nosači tokom betoniranja i očvršćavanjabetona ne nose nikakvo opterećenjeTek po uklanjanju oslonaca (skele) čeličnih nosača, kadabetonski deo očvrsne, formiran je spregnut nosač i on preuzimana sebe kompletno opterećenje, uključujući i sopstvenu težinu




Klasifikacija sprezanja betona i čelikaZa razliku od toga, nepoduprti čelični nosači preuzimaju nasebe sopstvenu težinu i svoju i betonskog dela nosačaPosle očvršćavanja betona i formiranja spregnutog nosača,spregnut nosač preuzima sva ostala opterećenja, osimsopstvene težineU tom smislu, razlikuju se sledeći tipovi sprezanja:

1 potpuno sprezanje2 delimično sprezanje




Klasifikacija sprezanja betona i čelikaPotpuno sprezanje podrazumeva da je sprezanje ostvareno zasva opterećenja i uticaje, uključujući i sopstvenu težinuPotpuno sprezanje može da se stvari samo ako je čelični nosačcelom dužinom poduprt tokom radova na betoniranju i tokomočvršćavanja betonskog delaDelimično sprezanje podrazumeva da je sprezanje ostvarenosamo za deo opterećenja i uticaje, isključujući sopstvenu težinu



Poduprto i nepoduprto izvođenje spregnute grede

Uticaj načina izvođenja spregnute grede na odnos momenat -krivina




Klasifikacija sprezanja betona i čelikaU zavisnosti od nosivosti smičućeg spoja, pri proračunuspregnutih nosača prema teoriji graničnih stanja, u skladu saEvrokodom 4, razlikuju se

1 pun smičući spoj2 parcijalan smičući spoj

Pun smičući spoj podrazumeva takav smičući spoj u kome brojmoždanika omogućava da se u kritičnom preseku ostvarimomenat pune plastičnostiDalje povećanje broja moždanika ne povećava graničnunosivost spregnutog nosača




Klasifikacija sprezanja betona i čelikaParcijalan smičući spoj podrazumeva takav smičući spoj ukome broj moždanika nije dovoljan da se u kritičnom presekuostvari momenat pune plastičnostiParcijalan smičući spoj se primenjuje kada iz konstruktivnihrazloga nije moguće da se postavi potreban broj moždanika dopunog spoja (da bi se iskoristila puna nosivost preseka)To se dešava od spregnutih tavanica sa profilisanim limom načeličnim nosačima(nije moguće da se unutar raspoloživog prostora u profilu limapostavi potreban broj moždanika)



Parcijalan i pun smičući spoj

(a) bez sprezanja (b) parcijalan smičući spoj (c) pun smičući spoj



Parcijalan i pun smičući spoj




Sredstva za sprezanje - moždaniciZadatak moždanika je da prihvate smičuće sile na spojučeličnog nosača i betonske pločeU zavisnosti kako prihvataju sile smicanja, moždanici se delena krute i elastičneKruti moždanici su tzv. blok-moždanici u obliku zavarenihdelova profila različitih oblika (L, T, U)Elastični moždanici su valjkasti moždanici sa glavom (čepovisa glavom), kao i moždanici od armaturnih profila (sidra, petljeitd.)Osim prijema smičućih sila u spoju, zadatak moždanika je i daspreči odizanje betonske ploče



Različiti oblici moždanika

Moždanici mogu da budu kruti ili elastični



Kruti moždanici (blok-moždanici)



Elastični moždanici (čepovi sa glavom)



Valjkasti moždanici sa glavom (čepovi sa glavom)

Minimalne dimenzije čepova sa glavom (“Peco”)



Čepovi sa glavom na profilisanom limu



Čepovi sa glavom na profilisanom limu



Elastični moždanici od meke armature



Valjkasti moždanici sa glavom (čepovi sa glavom)


Documents

PREDNAPREGNUTEI SPREGNUTEKONSTRUKCIJE ...Spregnute konstrukcije PREDNAPREGNUTEI SPREGNUTEKONSTRUKCIJE Osnovneakademskestudije,VIIsemestar Prof dr Stanko Brčić email: [email protected]