Upload
nemanja
View
448
Download
33
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Reseni zadaci
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 1
Pismeni ispit, 25.01.2008.
Odrediti veličinu jednako raspodeljenog povre-menog opterećenja koju može prihvatiti nosač
sistema proste grede, raspona L=6 m čiji je poprečni presek prikazan na skici. Prilikom proračuna nosivo-sti preseka uzeti u obzir i poprečnu i podužnu arma-turu. Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500. Raču-nati samo sa zadatim opterećenjima.
NOSIVOST PREMA MOMENTIMA SAVIJANJA
Potrebno je naći moment loma zadatog preseka. Ovaj tip problema se može rešavati na nekoliko načina vrlo različitog stepena složenosti (zanemaru-jući ili uzimajući u obzir nosivost pritisnute armature, iterativnim - analitičkim postupkom ili primenom dija-grama interakcije) pa je potrebno uočiti da li se traži neki poseban način proračuna.
Prednost, naravno, uvek treba dati najjednostavnijim, a dovoljno tačnim rešenjima. Tekstom zadatka se ne traži da se proračunom tretira i armatura smeštena u pritisnutoj zoni preseka. Pored toga, kod preseka širine pritisnute zone 60 cm, doprinos pritisnute armature u slučaju čistog savijanja, nije veliki, odnosno teško da će premašiti 1-2%, što je reda veličine tačnosti iterativnog proračuna. Dakle, određivanje momenta loma uz zanemarenje nosivosti pritisnute armature.
Tip preseka zavisi od oblika pritisnute zone - ukoliko se proračunom dobije da je x ≤ dp = 12 cm, presek je pravougaoni, širine B=60 cm, u protivnom je oblika "T". Puno manje posla je u prvom slučaju, pa je logično poći od te pretpostavke i odmah je proveriti.
Aa1 = 22.80 cm2 (6RØ22)
6
1025.44a1×+×
= = 6.33 cm ⇒ h = 60 - 6.33 = 53.67 cm
U slučaju jednostruko armiranog pravougaonog preseka, uslov ravnoteže normalnih sila, iz koga se određuje položaj neutralne linije, može se napisati u obliku:
‰10/375.2/
797.2k192.0s
%821.1305.267.5360
4080.22fhb
A
ab
TABLICE
B
v1a1
=εε==
→=××
×=
××σ×
=µ
x = 0.192×53.67 = 10.3 cm < dp = 12 cm
Pretpostavka o položaju neutralne linije je dobra, pa se presek proračunava kao pravou-gaoni, širine 60 cm.
Zadovoljena je i druga učinjena pretpostavka, koja ovde nije eksplicitno navedena:
v1a3a
vv1a ‰905.1
10210400
Eσ=σ⇒=
×=
σ=ε>ε
U slučaju dimenzionisanja preseka postoji ograničenje εa1 ≥ 3‰, što obezbeđuje da arma-tura uđe u prag tečenja. Međutim, kod utvrđivanja nosivosti poznatog preseka ne možemo uvek biti sigurni da je ovaj uslov zadovoljen (recimo da je presek dimenzionisan prema ne-kim drugim propisima ili je prosto učinjen računski propust), pa je vrednost napona u za-tegnutoj armaturi potrebno formalno utvrditi.
1
4.5
30
25.5
21
4.5
4.5
5.5
204.
5
4RØ22
2RØ22URØ10/15
2RØ12
2RØ22
1248
60
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 2
Pismeni ispit, 25.01.2008.
Traženi moment loma se sračunava iz uslova ravnoteže momenata savijanja, koji se u ovom slučaju može napisati u obliku:
22
B
2
u 1005.260797.2
67.53fb
kh= M −×××
=××
= 452.7 kNm
Rezultat proračuna nije moment loma, već opterećenje koje nosač može prihvatiti. Uslo-vom zadatka nije definisano nijedno opterećenje (očito se i sopstvena težina nosača smat-ra zanemarljivom) pa sledi:
mkN9.55
0.68.17.4528
LM8p
8LpMM 22
p,u
u1
21
p,upp,uu =×
×=
×γ×
≤⇒×
×γ=×γ=
Šta je moglo da iskomplikuje ovako jednostavan proračun?
Recimo, činjenica da se neutralna linija nađe u rebru. Sprovodi se proračun za "T" presek, dakle iterativno određivanje položaja neutralne linije iz uslova ravnoteže normalnih sila, bez obzira da li je potrebno u proračun uvesti i nosivost pritisnute armature u preseku. Ovo bi se u primeru dogodilo kada bi, umesto šipkama Ø22, bio armiran šipkama Ø25 sa istim rasporedom (x = 12.34 cm, Mu = 573.5 kNm).
Mali spas u ovoj situaciji može da bude uzimanje u obzir pritisnute armature u preseku. U varijanti sa šipkama Ø25 i uzimanjem u obzir nosivosti pritisnute armature, dobija se da se neutralna linija u ploči (x = 10.25 cm, Mu = 584.1 kNm). U čemu je "spas", kad je postupak određivanja položaja neutralne linije iterativan? Ne mora da bude, ukoliko se iskoristi dija-gram interakcije. Dokazano je da je presek pravougaoni (B=60 cm), potrebno je odabrati odgovarajući dijagram, u konkretnom slučaju dijagram 104 (Najdanović, Alendar, Ješić), sračunati mehanički procenat armiranja ukupnom armaturom i očitati vrednost mu.
NOSIVOST U ODNOSU NA TRANSVERZALNE SILE
Zadatkom nije precizirano postojanje koso povijenih profila, niti je dat plan armature iz koga bi se moglo zaključiti koliko šipki armature je prevedeno preko slobodnog oslonca (procena nosivosti dodatne podužne armature ∆Aa). Stoga preostaje da se nosivost u odnosu na transverzalne sile odredi iz nosivosti datih uzengija.
Napon koji mogu prihvatiti uzengije se sračunava kao:
2vu
)1(u
u,u cmkN14.040
1530785.02
ebam
=××
×=σ×
××
=τ = 1.4 MPa
Potreban prečnik ili češće razmak uzengija se sračunavaju iz maksimalnog napona τRu. Dakle, napon koji mogu prihvatiti uzengije τu,u treba da bude najmanje jednak naponu τRu.
S druge strane, napon τRu se sračunava kao:
( )rnRu 23
τ−τ×=τ za rnr 3τ≤τ≤τ
nRu τ=τ za rnr 53 τ≤τ≤τ
Kako je napon koji je sračunat:
τRu = τu,u = 1.4 MPa < 3τr = 3×1.1 = 3.3 MPa
sledi:
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 3
Pismeni ispit, 25.01.2008.
2rRun cmkN203.0MPa03.21.14.1
32
32
==+×=τ+τ×=τ
67.539.030203.0Th9.0b
Tu
un ×××=⇒
××=τ = 294.3 kN
mkN5.54
0.68.13.2942
LT2p
2LpTT
p,u
u2
2p,upp,uu =
××
=×γ
×≤⇒
××γ=×γ=
Merodavno je, naravno, manje od dva sračunata opterećenja, dakle p = p2 = 54.5 kN/m.
Za nosač zadat u Zadatku 1, opterećenje p = 30 kN/m i presek u polju, sračunati napone u betonu i armaturi, srednje rastojanje i karakterističnu širinu prslina.
Pritisnuta je gornja ivica nosača, pa je oblik pritisnute zone preseka ili pravougaoni, širine B=60 cm, ili, za slučaj da je neutralna linija u rebru, oblika T. Iz praktičnih razloga, pretpostavlja se da je neutralna linija u ploči, pa se položaj neutralne linije određuje kao za pravougaoni poprečni presek, rešavanjem kvadratne jednačine oblika:
( ) ( ) 0 = +n2 –s +n2+s 221212 α×µµ×××µµ××
MB 30 ⇒ Eb = 31.5 GPa (čl. 52. BAB 87) ⇒ 5.31
210EEn
b
a == = 6.67
6
1025.44a1×+×
= = 6.33 cm ⇒ h = 60 - 6.33 = 53.67 cm
a2 = 4.5 cm ⇒ 67.535.4
ha2 = = 0.084 ;
67.5312
hdp ==δ = 0.224
Aa1 = 6RØ22 ⇒ 67.5360
80.22hb
A 1a1 ×
=×
=µ = 0.0071 = 0.71%
Aa2 = 2RØ22 ⇒ 67.5360
60.7hb
A 2a2 ×
=×
=µ = 0.0024 = 0.24%
s2 + 2×6.67×(0.71+0.24)×10-2×s - 2×6.67×(0.71+0.24×0.084)×10-2 = 0
s2 + 0.126×s - 0.097 = 0 ⇒ s = 0.255 > δ = 0.224
Pretpostavka o položaju neutralne linije nije zadovoljena, pa se presek mora proračunati kao T presek. U ovom slučaju položaj neutralne linije se sračunava iterativno, rešavanjem kvadratne jednačine oblika:
( ) ( ) 0nJsnF 221Ib21)s( =α×µ+µ×+−×µ+µ×−=
pri čemu je:
( )2
s1bB
2s
bB=J
22
Ibδ−×
−−×
Pri tome treba uočiti da se MORA dobiti rezultat s > 0.255, koliko je dobijeno proračunom položaja neutralne linije za pravougaoni presek širine 60 cm.
2
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 4
Pismeni ispit, 25.01.2008.
67.5330
80.22hb
A 1a1 ×
=×
=µ = 0.0142 = 1.42%
67.5330
60.7hb
A 2a2 ×
=×
=µ = 0.0047 = 0.47%
pretp. s = 0.30 ⇒ ( )2
224.03.013060
230.0
3060=J
22
Ib−×
−−× = 0.087
( ) ( ) 22)s( 10084.047.042.167.6087.0s1047.042.167.6F −− ××+×+−××+×−=
F(s) = -0.126×0.30 - 0.087 + 0.0971 = -0.0278 ≠ 0 ⇒ 0.255 < s < 0.30
pretp. s = 0.26 ⇒ ( )2
224.026.013060
226.0
3060
J22
Ib−×
−−×= = 0.067
F(s) = -0.126×0.26 - 0.067 + 0.0971 = -0.0026 ≠ 0 ⇒ 0.255 < s < 0.26
pretp. s = 0.2557 ⇒ ( )2
224.02557.013060
22557.0
3060
J22
Ib−×
−−×= = 0.065
F(s) = -0.126×0.2557 - 0.065 + 0.0971 = 0 ⇒ s = 0.2557
Kada je određen položaj neutralne linije, sračunava se bezdimenzioni koeficijen JIIb:
( )
δ×
−×δ−×
−−
−××
32+s1
2s1
bB
3s1
2s
bB=J
22
IIb
0.11bB;0.2
3060
bB
=−==
( )
×
−×−−
−××=
3224.02+2557.01
2224.02557.0
32557.01
22557.02J
22
IIb = 0.059
Konačno, sračunavaju se naponi u betonu i armaturi:
( ) ( )222IIb2
ab 1snJ
shb
Mα−×α−×µ×+
××
=σ
Ma = M = Mp = 30.0×6.02/8 = 135 kNm
( ) ( ) 22
2
b cmkN62.0
084.01084.02557.00047.067.6059.02557.0
67.533010135
=−×−××+
××
×=σ
‰197.0105.31
2.6E
MPa2.6 3b
bbb =
×=
σ=ε⇒=σ
2557.0
2557.012.667.61a−
××=σ = 120.4 MPa ⇒ 31a 102104.120
×=ε = 0.573‰
2557.0
084.02557.02.667.62a−
××=σ = 27.8 MPa ⇒ 32a 102108.27
×=ε = 0.132‰
Naravno, doprinos pritisnute armature je mogao biti zanemaren. Međutim, za razliku od proračuna momenta loma poznatog preseka (Zad. 1), gde se zanemarenjem Aa2 postupak
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 5
Pismeni ispit, 25.01.2008.
proračuna jako pojednostavljuje, kod proračuna napona u preseku položaj neutralne linije se u svakom slučaju određuje na isti način, rešavanjem kvadratne jednačine. U primeru je Aa2 uzeta u račun jer njenim zanemarenjem beton prihvata veću silu, neutralna linija se spušta i smanjuje šansa da se nađe u ploči (x ≤ dp) a proračun pojednostavi (pravougaoni presek, rešenje kvadratne jednačine u zatvorenom obliku). Poređenja radi, da je Aa2 zanemarena u proračunu, dobili bi se sledeći rezultati:
s = 0,2651 ; JIIb = 0.063 ; σb = 6.5 MPa ; σa1 = 120.7 MPa
Napominje se samo da su vrednosti sračunatih napona znatno ispod uobičajenih vrednosti, bliskih dopuštenim naponima. Razmotreni presek može prihvatiti gotovo dvaput veće opterećenje od onog za koje su naponi sračunati (p1 = 55.9 kN/m) pa su dobijene vrednosti napona potpuno realne.
ODREĐIVANJE ŠIRINE PRSLINA
Moment savijanja pri kome nastaje prslina Mr određen je izrazom:
1bbzs1ibzsr WfWfM ×≈×=
MB 30 ⇒ fbzm = 2.4 MPa (član 51. PBAB 87)
d = 60 cm = 0.6 m ⇒ 24bzs cmkN177.0
6.04.06.024.07.0f =
+××=
66030W
2
1b×
= = 18000 cm3 ⇒ Mr = 0.177×18000 = 3190 kNcm
Mr = 31.9 kNm < M = Mp = 135 kNm ⇒ presek sa prslinom
a0 = aI - Ø/2 = 4.5 - 2.2/2 = 3.4 cm
Ø = 22 mm = 2.2 cm
eØ = 21.0/3 = 7.0 cm
k1 = 0.4 (RA 400/500)
k2 = 0.125 (čisto savijanje)
===×+
≤cm302/602/dcm5.262.25.710
h ef.bz, = 26.5 cm
5.263022.80
AA
ef.bz,
a1ef.z1, ×
==µ = 0.0287 = 2.87%
0287.02.2125.04.0
1074.32lps ××+
+×= = 12.0 cm
2
a2
1
1359.310.10.11
)0t(0.1)500/400RA(0.1
××−=ζ⇒
==β=β
= 0.944
ps1aapk l7.1a ×ε×ζ×=
apk = 1.7×0.944×0.573×10-3×12.0 = 11×10-3 cm = 0.11 mm
4.530
3×7=21
4.5
4.5
5.5
16.5
4RØ22
2RØ22
26.5
aI aII
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 6
Pismeni ispit, 25.01.2008.
Dimenzionisati stub pravougaonog poprečnog preseka, dimenzija b/d = 25/60 cm, opterećen sledećim uticajima:
Mg = 100 kNm ; Ng = 200 kN (stalno opterećenje) Mp = 0 ; Np = 400 kN (vertikalno povremeno opterećenje) Mw = ±200 kNm ; Nw = 0 (vetar, alternativno dejstvo) Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
Tok razmišljanja bi trebalo da bude otprilike ovakav:
- stub je napregnut na složeno savijanje, (verovatno) u fazi velikog ekscentriciteta1;
- u takvoj proračunskoj situaciji momenti savijanja su dominantni uticaji, pa treba pronaći njihove maksimalne vrednosti. Jasno, potrebno je u proračun uvesti i od-govarajuće vrednosti normalnih sila;
- momenti savijanja mogu zatezati i jednu i drugu ivicu preseka – uticaj vetra, koji je alternativan, je veći od momenta Mg koji ne menja znak;
- kako su dimenzije preseka poznate, sprovodi se postupak vezanog dimenzioni-sanja, posebno za jednu, odnosno drugu ivicu.
U opštem slučaju, neophodno je sprovesti proračun za DVE kombinacije uticaja (maksi-malni momenti savijanja koji zatežu dve ivice preseka), ali se u određenim slučajevima može pojaviti još jedna potencijalno moguća kombinacija, kako će u primeru biti pokazano. Konačno, što se tiče izbora opterećenja u kombinacijama:
- stalno opterećenje se MORA nalaziti na konstrukciji, samim tim i u svim razmatra-nim kombinacijama (makar kao POVOLJNO dejstvo)
- vetar i vertikalno povremeno opterećenje se NE moraju uzeti u razmatranje, a mo-gu i delovati nezavisno jedno od drugog
ZATEGNUTA "LEVA" STRANA STUBA
Moguće je u račun uzeti samo stalno opterećenje. Međutim, postoji i uticaj od vetra koji je istog znaka kao Mg. Povećanjem momenta dobija se veću površina armature, pa uticaj sa-mo stalnog opterećenja nema potrebe razmatrati. S druge strane, vertikalno opterećenje P samo povećava normalnu silu pritiska, što smanjuje potrebnu površinu zategnute armatu-re. Kako je opterećenje povremeno, ne mora biti i neće biti uzeto u razmatranje.
Mu = 1.6×100 + 1.8×200 = 520 kNm
Nu = 1.6×200 = 320 kN
pretp. a1 = 7 cm ⇒ h = 60 – 7 = 53 cm
kNm6.59307.0260.0320520Mau =
−×+=
0A‰0.3557.1
05.225106.593
53k 2aa2>⇒<ε⇒=
××
=
1 Ukoliko u proračunu najopterećenijeg preseka, potrebna površina armature bude negativna, ili se dobije da je proračunska Aa2 > Aa1, presek treba armirati simetrično i dimenzionisati pomoću dijagrama interakcije
3
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 7
Pismeni ispit, 25.01.2008.
%590.43*;719.1*k‰3.usv a =µ=⇒=ε
kNm0.48705.225.0719.153M
2
abu =××
=
∆Mau = 593.6 – 487.0 = 106.6 kNm
pretp. a2 = 5 cm ⇒ ( ) 40553106.106A
2
2a ×−×
= = 5.55 cm2
21a cm15.2755.5
40320
4005.2
1005325590.43A =+−×
××=
Od ove vrednosti nije moguće dobiti veću zategnutu armaturu. Međutim, povećanjem sile pritiska (vertikalno povremeno opterećenje) sigurno se povećava potrebna pritisnuta armatura. Stoga sledeća kombinacija koja se razmatra uključuje i povremeno opterećenje:
Mu = 1.6×100 + 1.8×200 = 520 kNm
Nu = 1.6×200 + 1.8×400 = 1040 kN
kNm2.75907.0260.01040520Mau =
−×+=
∆Mau = 759.2 – 487.0 = 272.2 kNm ⇒ ( ) 40553102.272A
2
2a ×−×
= = 14.18 cm2
21a cm78.1718.14
401040
4005.2
1005325590.43A =+−×
××= < 27.15 cm2
ZATEGNUTA "DESNA" STRANA STUBA
Kako je Mw veći od Mg, može se dogoditi da je desna strana stuba zategnuta. Stalno opterećenje se MORA uzeti u obzir. Kako smanjuje uticaj (moment savijanja), tretira se kao povoljno dejstvo i uzima u obzir sa odgovarajućim koeficijentom sigurnosti 1.0:
Mu = 1.0×(-100) + 1.8×200 = 260 kNm
Nu = 1.0×200 = 200 kN
Naglašava se da se vrednost koeficijenata sigurnosti za stalno opterećenje određuje pre-ma momentima savijanja kao dominantnim uticajima. Znak momenta savijanja je odabran tako da rezultat bude pozitivan (u ovom slučaju, to je moment koji zateže "desnu" ivicu stuba, koja postaje ivica "1" pri proračunu armature). Sila P od vertikalnog povremenog opterećenja je pritisak, pa bi smanjila površinu armature i neće biti uzeta u obzir.
pretp. a1 = 5 cm ⇒ h = 60 – 5 = 55 cm
kNm0.31005.0260.0200260Mau =
−×+=
%627.22;‰022.9/5.3/236.2
05.22510310
55k ab2=µ=εε⇒=
××
=
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 8
Pismeni ispit, 25.01.2008.
40
2004005.2
1005525627.22A 1a −×
××= = 10.94 cm2 < Aa2 = 14.18 cm2 (slučaj 2)
Ova armatura se smešta uz "desnu" ivicu preseka i upoređuje sa armaturom Aa2 iz pret-hodne tačke. Kako vetar ne može istovremeno duvati u oba smera, usvaja se veća od dve sračunate vrednosti.
Ovde nije razmatrana kombinacija koja bi pored vetra "sdesna" uključila i silu P. Armatura Aa1 bi se smanjila, a eventualna Aa2 nije realna (daleko iz-nad granice od 3‰). Sve i da se Aa2 u proračunu pojavi, trebalo bi da bude veća od potrebne arma-ture uz levu ivicu preseka (zategnuta iz prvog pri-mera), što je potpuno nemoguće.
Rezime je prikazan tabelarno:
LEVO DESNO
G+W Aa1 27.15 5.55
G+P+W Aa1 17.78 14.18 Aa2
G-W – 10.94 Aa1
max. 27.15 14.18
usv. 6RØ25 3RØ25
61035.43a1
×+×= = 7.25 cm
hstv. = 60 – 7.25 = 52.75 cm ≈ hpretp. = 53 cm
Za gredu datog poprečnog preseka, opterećenu koncentrisanom silom usled stalnog opterećenja prema skici, potrebno je:
3 m1.5 m
44
20
60
16
G = 300 kN50
15 15
A B C
4.5 m
- odrediti potrebnu površinu armature u karakterističnom preseku u polju
- izvršiti osiguranje od glavnih napona zatezanja na delu B-C
- izvršiti osiguranje od glavnih napona zatezanja na delu A-B, zadržavajući prečnik i rastojanje uzengija kao na delu B-C, uz dodavanje odgovarajuće površine koso povijenih profila
Proračunom obuhvatiti samo zadato opterećenje. Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
4
4.5
25
25.5
16
4.5
4.55.
520
4.5
3RØ25
3RØ25
UØ8/15
2RØ12
3RØ25
60"LEVO"
"DESNO"
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 9
Pismeni ispit, 25.01.2008.
DIMENZIONISANJE PREMA MOMENTIMA SAVIJANJA
kN1005.45.1300C;kN200
5.40.3300A gg =×==×=
Mg = 200×1.5 = 300 kNm ⇒ Mu = 1.6×300 = 480 kNm
Pretpostavlja se da će se neutralna linija naći u rebru, pa se presek dimenzioniše kao pravougaoni, širine 50 cm.
pretp. a1 = 7 cm ⇒ h = 60 - 7 = 53 cm
=µ=
=εε⇒=
××
=%435.18
235.0s‰10/078.3/
449.2
05.25010480
53kab
2
x = s×h = 0.235×53 = 12.47 cm < dp = 16 cm
Pretpostavka o položaju neutralne linije je tačna. Sledi:
2a cm04.25
4005.2
1005350435.18A =×
××=
usvojeno: 6RØ25 (29.45 cm2)
OSIGURANJE OD GLAVNIH NAPONA ZATEZANJA
Usvojeno duž čitavog raspona:
z ≈ 0.9 h = 0.9×53 = 47.7 cm = const.
kN1601006.1T CBu =×=−
=τ<=τ>
=×
=τ −2
r
2r
2CB
n cm/kN33.03cm/kN11.0
cmkN168.0
7.4720160
Kako je na čitavom delu B-C prekoračen napon τr, dužina osiguranja je λ = 3.0 m.
( ) 2CB
Ru cmkN087.011.0168.0
23
=−×=τ −
usvojeno: m=2 ; α = 90º ; θ =45º:
)1(u
)1(u
u a2.4640087.020
a2e ×=×××
=
URØ8 ⇒ eu = 46.2×0.503 = 23.2 cm
usvojeno: URØ8/20 (m=2)
( ) ( )01402
160cotcot2TA
v
mua −×
×=α−θ×
σ×=∆ = 2.0 cm2
usvojeno: 2RØ25 (9.82 cm2)
λ = 3.00
τB-CRu =0.87
τB-Cn =1.68
τ r=1.1
B C
Mg300
100
200 Tg
1.5 m 3.0 m
4.5
20
25.5
11
4.5
4.5
5.5
204.
5
3RØ25
3RØ25URØ8/20
2RØ12
2RØ25
1644
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 10
Pismeni ispit, 25.01.2008.
Ovde tendenciozno nije ispisana formalna provera minimalnog procenta armiranja uzen-gijama, koji je, naravno, zadovoljen. Uostalom, ni kod armiranja podužnom armaturom nije kontrolisan minimalni procenat armiranja, a očigledno je (?!?) da je zadovoljen. Takođe, nisu formalno ispisani i uslovi koje mora da zadovolji usvojeno rastojanje uzengija na dužini osiguranja (a svi uslovi su, naravno, zadovoljeni). Nije sračunat napon koji mogu prihvatiti usvojene uzengije. Zašto bi? Usvojeno je manje rastojanje uzengija od računski potrebnog, što znači da je armature dovoljno. Koliki tačno napon usvojena armatura može prihvatiti zapravo nije bitno - ovaj proračun bi bio identičan dokazu momenta loma za svaki dimenzionisani presek, što se naravno ne radi. Konačno, usvojena dodatna podužna armatura predstavlja zahtevani procenat armature iz polja koji je potrebno prevesti preko slobodnog oslonca.
τ<=τ>
=×
=τ⇒=×= −−
r
2r
2BA
nBA
u 5cm/kN33.03
cmkN335.0
7.4720320kN3202006.1T
Kako je na čitavom delu A-B prekoračen napon τr, dužina osiguranja je λ = 1.5 m.
2BA
nBA
RurBA
n cmkN335.03 =τ=τ⇒τ>τ −−−
Po uslovu zadatka, usvojene su iste uzengije kao na delu B-C, dakle URØ8/20 (m=2). Napon koji mogu prihvatiti ove uzengije je:
( ) 2u,u cmkN101.011040
2020503.02
=×+×××
×=τ
Preostali deo sile biće prihvaćen koso povijenim profilima:
( ) kN7.70420150101.0335.0H k,vu =××−=
( )2
akk cm46.121707.0707.040
7.704A45 =×+×
=⇒°=α
usvojeno: 3RØ25 (14.73 cm2)
Određivanje tačnog mesta povijanja kosih profila nije sprovedeno, jer nije eksplicitno traženo u zadatku. S obzirom na oblik dijagrama τRu–τu,u (deo dijagrama napona smicanja šrafiran ukrštenom šrafurom), ne bi bilo sprovedeno konstrukcijom integralne krive, jer je predmetni dijagram lako podeliti na potreban broj jednakih delova i bez te konstrukcije.
Kod proračuna dodatne zategnute armature treba obratiti pažnju da ugao α koji figuriše u izrazu ima različite vrednosti za kosu armaturu (α = 45º) odnosno uzengije (α = 90º). Stoga je potrebno proračunom obuhvatiti samo deo sile koji prihvata beton (ovde je Tbu = 0, jer je prekoračen napon 3τr) i uzengije:
7.4720101.0zb0TTT u,uu,ubu.red
mu ××=××τ+=+= = 95.9 kN
( ) ( )014029.95cotcot
2TA
v
.redmu
a −××
=α−θ×σ×
=∆ = 1.2 cm2
usvojeno: 2RØ25 (9.82 cm2)
λ = 1.50
τu,u=1.01
τ A-Bn =3.35
A B
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 1
Pismeni ispit, 19.04.2008.
Za nosač čiji su statički sistem, opterećenje i presek
prikazani na skici, potrebno je:
- Nacrtati dijagrame M i T za stalno opterećenje g i povre-meno opterećenje P.
- Odrediti potrebnu površinu armature u karakterističnim presecima (A,B,C).
- Izvršiti osiguranje usled dejstva transverzalnih sila na svim delovima nosača. Osiguranje svakog dela izvršiti na različit način (dvosečne uzengije RØ10 i koso po-vijeni profili; četvorosečne uzengije RØ10; dvosečne vertikalne uzengije RØ10).
- Za usvojeni raspored armature, sračunati napone u betonu i armaturi za presek sa maksimalnim momentom u polju. Uticaj skupljanja i tečenja betona ne uvoditi u proračun.
Kvalitet materijala: MB 25, RA 400/500.
PRORAČUN STATIČKIH UTICAJA
Proračun statičkih uticaja moguće je sprovesti pomoću tablica datih u Prilogu 5 »Koefici-jenti za određivanje statičkih uticaja elemenata konstrukcije«, Priručnik za primenu PBAB 87, tom 2 (tabele 3.1, 3.6 i 3.22 – str. 496, 497 i 501).
MgC = –80×2.02/2 = –160 kNm
MgA = –80×6.02/8 – Mg
C/2 = –360 – (–160)/2 = –280 kNm
MgB = (–280–160)/2 + 80×6.02/8 = –220 + 360 = 140 kNm
MpA = –3×240×6.0/16 = –270 kNm
MpB = 5×240×6.0/32 = 225 kNm
6160
23280680
83Cg ×+×+××= = 380 kN
2700.32400.6Cp −=×−× ⇒ Cp = 75 kN
280
140
160270
225260
20160
220
165
75
0
Mg [kNm]
Tg [kN]
Mp [kNm]
Tp [kN]
0
L = 6 mA B C
a = 2 mD
g = 80 kN/m
3 m
P = 240 kN
A B C D3 m 2 m
5
3 m
55
35
70
15
P = 240 kN 75
20 20
A B C
2 m
D
g = 80 kN/m
8 m
3 m
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 2
Pismeni ispit, 19.04.2008.
DIMENZIONISANJE
TuA = 1.6×260 + 1.8×165 = 713 kN
TuBl = 1.6×20 + 1.8×165 = 329 kN
TuBd = 1.6×20 + 1.8×(-75) = -103 kN
TuC = 1.6×(-220)+1.8×(-75) = -487 kN
presek A-A
MuA = 1.6×280 + 1.8×270 = 934 kNm
MB 25 ⇒ fB = 17.25 MPa = 1.725 kN/cm2
RA 400/500 ⇒ σv = 400 MPa = 40 kN/cm2
pretp. a1 = 7.5 cm ⇒ b/d/h = 35/70/62.5 cm
0A‰0.3589.1
725.13510934
5.62k 2aa2>⇒<ε⇒=
××
=
%590.43*;719.1*k‰3.usv a =µ=⇒=ε
kNm8.797725.135.0719.1
5.62M2
bu =××
=
( )2
2
2au cm92.54055.62
102.136AkNm2.1368.797934M =×−
×=⇒=−=∆
21a cm04.4792.5
40725.1
1005.6235590.43A =+×
××=
usvojeno: 10RØ25 (49.09 cm2) – zategnuta armatura
2RØ25 (9.82 cm2) – pritisnuta armatura
presek B-B
MuB = 1.6×140 + 1.8×225 = 629 kNm
Pretpostavlja se da se neutralna linija nalazi u ploči:
pretp. a1 = 6 cm ⇒ b/d/h = 70/70/64 cm
%758.12;182.0s;‰10/227.2/903.2
725.17010629
64k ab2=µ==εε⇒=
××
=
x = s×h = 0.182×64 = 11.65 cm < dp = 15 cm
Pretpostavka o položaju neutralne linije je tačna, pa sledi:
2a cm41.26
40725.1
1006470758.12A =×
××=
usvojeno: 6RØ25 (29.45 cm2)
629
934256
713329 256
103487
Mu [kNm]
Tu [kN]
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 3
Pismeni ispit, 19.04.2008.
presek C-C
MuC = 1.6×160 = 256 kNm
pretp. a1 = 5 cm ⇒ b/d/h = 35/70/65 cm
%685.10;‰10/943.1/157.3
725.13510256
65k ab2=µ=εε⇒=
××
=
2.MIN,a
2a cm90.4
10070352.0Acm48.10
40725.1
1006535685.10A =
××=>=×
××=
usvojeno: 3RØ25 (14.73 cm2)
OSIGURANJE OD GLAVNIH NAPONA ZATEZANJA
Usvojeno duž čitavog raspona:
z ≈ 0.9 hmin = 0.9×62.5 = 56.3 cm = const.
deo A-B
=τ<=τ>
=×
=τ 2r
2r
2An cm/kN475.05
cm/kN285.03cmkN362.0
3.5635719
2An
ARur
An cm
kN362.03 =τ=τ⇒τ>τ
=τ<=τ>
=×
=τ 2r
2r
2L,B
n cm/kN285.03cm/kN095.0
cmkN167.0
3.5635329
( ) 2L,B
RurL,B
n cmkN108.0095.0167.0
233 =−×=τ⇒τ<τ
Kako je na čitavom delu A-B prekoračen napon τr, dužina osiguranja je λ = 3.0 m.
Deo dužine osiguranja na kome je prekora-čen napon 3τr (τRu ≡ τn):
m19.10.367.162.385.262.3
1 =×−−
=λ
usvojeno: m=2 ; α = 90º ; θ =45º:
)1(u
)1(u
u a31.640362.035
a2e ×=×××
=
URØ10 ⇒ eu = 6.31×0.785 = 4.96 cm
Osiguranje se vrši vertikalnim uzengijama i koso povijenom armaturom:
usvojeno: URØ10/10 (m=2) ⇒ ( ) 2u,u cmkN18.011040
1035785.02
=×+×××
×=τ
τB,LRu =1.08
τB,Ln =1.67
λ=3.00
1.081.19 0.73
τu,u=1.80
τ An=3.62
3τr=2.85
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 4
Pismeni ispit, 19.04.2008.
Preostali deo sile biće prihvaćen koso povijenim profilima. Deo dužine osiguranja na kome je potrebno postaviti koso povijene profile:
( ) m27.208.119.119.10.308.185.280.185.2
1k =+=−×−−
+λ=λ
kN798351082
18.0285.011918.02
285.0362.0H k,vu =×
×
−+×
−
+=
( )2
akk cm11.141707.0707.040
798A45 =×+×
=⇒°=α
usvojeno: 3RØ25 (14.73 cm2)
∆Aa = 0 (“špic” momenta)
deo C-B
( ) 2L,C
Ru2L,C
n cmkN229.0095.0247.0
23
cmkN247.0
3.5635487
=−×=τ⇒=×
=τ
r2D,B
n cmkN052.0
3.5635103
τ<=×
=τ
m34.20.352.047.295.047.2
=×−−
=λ
usvojeno: m=4 ; α = 90º ; θ =45º:
)1(u
)1(u
u a0.2040229.035
a4e ×=×××
=
URØ10 ⇒ eu = 20.0×0.785 = 15.7 cm
usvojeno: URØ10/15 (m=4)
Deo dužine osiguranja na kome je dovoljno postaviti dvosečne uzengije URØ10/15 biće određen iz preseka dijagrama τu,u i τRu:
( ) MPa20.1cmkN12.011040
1535785.02
22m
u,u ==×+×××
×=τ =
m12.134.229.22.111 =×
−=λ
∆Aa = 0 (“špic” momenta)
deo C-D
r2D,C
n cmkN130.0
3.5635256
τ>=×
=τ
( ) 2D,C
Ru cmkN053.0095.0130.0
23
=−×=τ
m54.00.213.0
095.01 =×
−=λ
3.00
λ = 2.340.66
τr=0.95
τC,LRu =2.29
τC,Ln =2.47
τB,Dn =0.52
1.12m=4
1.22m=2
τ u,u
=1.2
0
2.00
λ = 0.54 1.46
τr=0.95
τC,DRu =0.53
τC,Dn =1.30
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 5
Pismeni ispit, 19.04.2008.
usvojeno: m=2 ; α = 90º ; θ =45º:
)1(u
)1(u
u a5.4340053.035
a2e ×=×××
=
URØ10 ⇒ eu = 43.5×0.785 = 34.2 cm
Razmak uzengija biće određen iz uslova zadovoljenja minimalnog procenta armiranja uzengijama µMIN. = 0.2%:
cm4.22102.035
785.02b
ame 2.MIN
)1(u
.MAX,u =××
×=
µ××
= −
usvojeno: URØ10/20 (m=2)
∆Aa = 0 (“špic” momenta)
PRORAČUN NAPONA - PRESEK U POLJU
Aa1 = 29.45 cm2 (6RØ25)
cm33.66
1025.44a1 =×+×
=
h = 70 – 6.33 = 63.67 cm
Aa2 = 9.82 cm2 (2RØ25)
a2 = 4.5 cm
Pretpostavlja se da se neutralna linija nalazi u ploči, pa se proračun sprovodi za pravougaoni presek širine B = 75 cm:
%62.00062.067.6375
45.291 ==
×=µ
%21.00021.067.6375
82.92 ==
×=µ
( ) ( ) 0 = +n2 s +n2+s 22121
2 α×µµ××−×µµ××
MB 25 ⇒ Eb = 30 GPa ⇒ 730
210EEn
b
a ===
( ) ( ) 0 = 10071.021.062.072 s 1021.062.072+s 222 −− ××+××−××+××
236.067.63
15hd
2452.0s0 = 088.0s 115.0+s p2 ===δ>=⇒−×
Kako pretpostavka o položaju neutralne linije nije zadovoljena, proračun se sprovodi za pre-sek oblika »T«, iterativnim postupkom. Napominje se da MORA biti s>0.2452 (dobijeno pro-računom za pravougaoni presek), ali i da je tražena vrednost numerički vrlo bliska dobijenoj.
%44.00044.067.6335
82.9;%32.10132.067.6335
45.2921 ==
×=µ==
×=µ
35
30.5
4.5
4.5
5.5
4.5
4.54RØ25
2RØ25
2RØ25
6.5 6.5
2RØ12
25
1555
70
75
13
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 6
Pismeni ispit, 19.04.2008.
pretp. s = 0.25 > δ = 0.236
( ) ( ) 067.02
236.025.013575
225.0
3575
2s1
bB
2s
bBJ
2222
Ib =−
⋅
−−⋅=
δ−⋅
−−⋅=
Položaj neutralne linije se sračunava iz izraza:
( ) ( ) 0nJsn 221Ib21 =αµ+µ⋅+−⋅µ+µ⋅−
( ) ( ) 0003.010071.044.032.17067.025.01044.032.17 22 ≠−=××+×+−××+×− −−
pretp. s = 0.2453 > δ = 0.236
( ) 064.02
236.02453.013575
22453.0
3575J
22
Ib =−
⋅
−−⋅=
( ) ( ) 010071.044.032.17064.02453.01044.032.17 22 =××+×+−××+×− −−
Kako je položaj neutralne linije određen, sračunava se vrednost funkcije JIIb:
( ) 32s1
2s1
bB
3s1
2s
bBJ
22
IIb
δ+
−⋅δ−
⋅
−−
−⋅⋅=
( ) 059.0
3236.022453.01
2236.02453.01
3575
32453.01
22453.0
3575J
2
2
IIb
=
×+
−⋅−
⋅
−−
−
−⋅⋅=
i određuju naponi u betonu i armaturi:
M = Mg + Mp = 140 + 225 = 365 kNm = Ma
( ) ( ) b
bb
222IIb2
ab E1snJ
shb
M σ=ε⇒
α−×α−×µ×+×
×=σ
( ) ( ) 222
2
b cmkN98.0
071.01071.02453.01044.07059.02453.0
67.633510365
=−×−×××+
××
×=σ −
‰328.010308.9MPa8.9 3bb =
×=ε⇒=σ
a
2a2a
2b2a
a
1a1ab1a Es
sn;Es
s1n σ=ε⇒
α−×σ×=σ
σ=ε⇒
−×σ×=σ
‰008.1102108.211MPa8.211
2453.02453.018.97 31a1a =
×=ε⇒=
−××=σ
‰233.0102100.49MPa0.49
2453.0071.02453.08.97 32a2a =
×=ε⇒=
−××=σ
Kao što je u Primeru 2 istaknuto, pritisnuta armatura je mogla biti zanemarena pri proraču-nu napona. U tom slučaju dobija se:
s = 0.2542 ⇒ σb = 10.3 MPa ; σa1 = 212.6 MPa
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 7
Pismeni ispit, 19.04.2008.
Odrediti potrebnu površinu armature za element pravougaonog preseka b/d = 30/60 cm, opterećen zadatim uticajima od stalnog (G), odnosno povremenog opterećenja
(P). Uticaj izvijanja ne uzimati u obzir. Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
Mg = 200 kNm Mp = 100 kNm
Ng = 0 Np = 800 kN
Stalno i povremeno opterećenje zatežu istu stranu poprečnog preseka. Stalno opterećenje se mora nalaziti na konstrukciji, povremeno ne mora. Ukoliko se povremeno opterećenje nalazi na konstrukciji, moment savijanja se povećava, što povećava potrebnu površinu armature. Istovremeno, javlja se i sila pritiska, što smanjuje potrebnu površinu armature u odnosu na čisto savijanje.
S obzirom na relativno mali moment savijanja i veliku normalnu silu usled povremenog opterećenja, nije moguće unapred zaključiti da neka kombinacija uticaja sigurno nije merodavna za dimenzionisanje. U tom slučaju proračun se sprovodi za sve moguće kombinacije uticaja.
SAMO STALNO OPTEREĆENJE
Mu = 1.6×200 = 320 kNm ; Nu = 0
MB 30 ⇒ fB = 20.5 MPa = 2.05 kN/cm2
RA 400/500 ⇒ σv = 400 MPa = 40 kN/cm2
pretp. a1 = 6 cm ⇒ b/d/h = 30/60/54 cm
%883.19;‰10/314.3/367.2
05.23010320
54k ab2=µ=εε⇒=
××
=
2a cm51.16
4005.2
1005430883.19A =×
××=
STALNO I POVREMENO OPTEREĆENJE
kNm6.84506.026.01440500M
kN14408008.1NkNm5001008.12006.1M
auu
u =
−×+=⇒
=×==×+×=
0A‰0.3456.1
05.230106.845
54k 2aa2>⇒<ε⇒=
××
=
kNm6.60605.230.0719.154M
%590.43*719.1*k
‰3.usv2
abua =××
=⇒
=µ=
⇒=ε
( )2
2
2aau cm38.1240554
100.239AkNm0.2396.6066.845M =×−
×=⇒=−=∆
21a cm19.1238.12
401440
4005.2
1005430590.43A =+−×
××=
6
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 8
Pismeni ispit, 19.04.2008.
Kako je 1a2a1a A5.1AA ⋅<≤ , za ovu kombinaciju uticaja presek treba armirati simetrično, osred-njenom vrednošću sračunatih površina:
22a1a cm29.12
219.1238.12AA =
+==
Upoređujući potrebnu površinu armature za pr-vu, odnosno drugu kombinaciju uticaja, sledi:
21a cm51.16
29.1251.16
.maxA =
=
22a cm29.12
29.120
.maxA =
=
usvojeno: 6RØ19 (17.01 cm2) – Aa1
5RØ19 (14.18 cm2) – Aa2
Odrediti koliko povremeno opterećenje može prihvatiti nosač prikazan na skici, uz zadovoljenje propisanih koeficijenata sigurnosti. Sopstvena težina je uračunata u za-
dato stalno opterećenje. Zadata normalna sila Zg potiče od stalnog opterećenja. U obzir uzeti nosivost armature u pritisnutoj zoni preseka. Kvalitet materijala: MB 30, GA 240/360.
4
4
5 m
3Ø20
3Ø20
3Ø20
25
17 4
5
65
2Ø12
23.5
428
.5 UØ8/20
Zg=150 kNZg
g=20 kN/mp = ?
Aa1 = 18.85 cm2 (6Ø20) ; Aa2 = 9.42 cm2 (3Ø20)
1.065
5.6dacm5.6
65.930.43a 1
1 ==⇒=×+×
=
Proračun momenta nosivosti poznatog preseka sprovodi se pomoću dijagrama interakcije za odgovarajuću vrstu armature (GA 240/360), odnos površine pritisnute i zategnute arma-ture (Aa2 = 0.5×Aa1) i odgovarajući odnos a1/d = 0.1 (dijagram 2.5.11, PBAB 87, Tom 2).
072.005.26525
240nkN2401506.1Z uu −=××
−=⇒=×=
136.05.20
2406525
85.18fdb
AB
v1a1 =×
×=
σ×
×=µ
Sa dijagrama se za 136.01 =µ i nu = -0.072 može približno očitati:
7
30
4.5
4.5
54.
5
4.5
4RØ19
2RØ19
3RØ19
URØ8/20
21
20.5
60
520
.5
2RØ12
2RØ19
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 9
Pismeni ispit, 19.04.2008.
kNm6.177kNcm1776005.26525082.0M082.0m 2uu ==×××=⇒=
pri datoj sili Zu = 240 kN (zatezanje). Dalje sledi:
kNm1.438.1
5.626.16.177MkNm5.6280.520M p
2
g =×−
=⇒=×=
mkN8.13
0.51.438p 2 =
×=
Do praktično istog rezultata se može doći i analitičkim rešavanjem problema, određiva-njem položaja neutralne linije u preseku iz uslova ravnoteže normalnih sila.
h = 65 – 6.5 = 58.5 cm ; 068.05.580.4cm0.4a 22 ==α⇒=
pretp. s = 0.259 ⇒ εb = 3.5‰ , εa1 = 10‰ , α = 0.810
Dbu = 0.810×0.259×25×58.5×2.05 = 629.2 kN
v2av2a ‰577.25.3259.0
068.0259.0σ=σ⇒ε>=×
−=ε = 24 kN/cm2
Dau = 9.42×24 = 226.2 kN
εa1 = 10‰ > εv ⇒ σa1 = σv = 24 kN/cm2 ⇒ Zau = 18.85×24 = 452.4 kN
( ) 0kN6432404.4522.2262.629NZDDN uauaubu ≠=−−−+=−−+=∑
Kako uslov ravnoteže nije zadovoljen, proračun se ponavlja sa smanjenom vrednošću bezdimenzionog koeficijenta s. Dalji proračun prikazan je tabelarno.
s εb1 εa1 α Dbu εa2 σa2 Dau σa1 Zau ΣNu ( - ) (‰) (‰) ( - ) (kN) (‰) (MPa) (kN) (MPa) (kN) (kN) 0.10 1.111 10 0.453 135.7 0.351 73.8 69.5 240 452.4 -7.1 0.11 1.236 10 0.491 161.8 0.468 98.2 92.6 240 452.4 42.0 0.101 1.129 10 0.458 139.5 0.368 77.4 72.9 240 452.4 0.0
( )( ) 353.0
2129.13129.1224129.13129.1
=−×××+−××
=η
( )101.0353.015.58z ×−×= = 56.41 cm
( ) ( )12bu2aubuu ayNahDzDM −×−−×+×=
( ) ( )
−×−−−×+×= 5.6
26524045.589.7241.565.139Mu = 18080 kNcm
kNm8.180Mu =
mkN37.14
0.59.448pkNm9.44
8.15.626.18.180M 2p =
×=⇒=
×−=
što veoma dobro odgovara vrednostima dobijenim grafičkim očitavanjem sa dijagrama in-terakcije. Naravno, analitički proračun je prikazan samo kao kontrola grafički očitane vred-nosti i nije ga neophodno sprovoditi.
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 1
Pismeni ispit, 21.06.2008.
Nosač sistema proste grede, raspona L=6 m, armiran kao na skici, opterećen
je stalnim opterećenjem g = 20 kN/m. Odre-diti veličinu jednako raspodeljenog povreme-nog opterećenja koju nosač može prihvatiti uz zadovoljenje propisanih koeficijenata si-gurnosti. Prilikom proračuna nosivosti uzeti u obzir i poprečnu (GA 240/360) i podužnu (RA 400/500) armaturu. Beton MB 35.
NOSIVOST U ODNOSU NA MOMENTE SAVIJANJA
Zadati presek je u proračunskom smislu "T" presek, širine ploče B = 60 cm, širine rebra b = 2×15 = 30 cm, visine d = 60 cm i debljine ploče dp = 12 cm. Potrebno je naći moment loma zadatog preseka.
O mogućim načinima rešavanja ovog problema bilo je reči u Primeru 1. U nastavku će biti prikazan samo proračun, uz zanemarenje nosivosti pritisnute armature.
Pretpostavlja se da je x ≤ dp = 12 cm, pa je presek pravougaoni, širine B=60 cm:
Aa1 = 16.08 cm2 (2×4=8RØ16)
8
9444a1×+×
= = 6.5 cm ⇒ h = 60 - 6.5 = 53.5 cm
=εε==
→=××
×=µ
‰10/675.1/491.3k143.0s
%715.83.25.5360
4008.16
ab
TABLICE1
x = 0.143×53.5 = 7.7 cm < dp = 12 cm
Pretpostavka o položaju neutralne linije je dobra. Sledi:
22
au 103.260491.3
5.53=M −×××
= 324.2 kNm = Mu (Nu = 0)
kNm1.1008.1
906.12.324MkNm908
0.620M p
2
g =×−
=⇒=×
=
mkN24.22
0.61.1008
LM8
p 22p
1 =×
=×
≤
NOSIVOST U ODNOSU NA TRANSVERZALNE SILE
Minimalna širina preseka od neutralne linije do težišta zategnute armature je 2×15=30 cm, a odgovarajuće uzengije su u svakom rebru po jedna UØ6/15 (dve dvosečne uzengije na presek širine 30 cm). Napon koji mogu prihvatiti ove uzengije je:
2vu
)1(u
u,u cmkN06.024
15152283.022
ebam
=×××
××=σ×
××
=τ = 0.60 MPa
8
4812
15
60
3015
2×4RØ16
2×5RØ12
45
2121
.55
3.5
4RØ12
UØ6/15
60
UØ6/15
4 7 4 474
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 2
Pismeni ispit, 21.06.2008.
τRu = τu,u = 0.6 MPa < 3τr = 3×1.2 = 3.6 MPa
2rRun cmkN16.0MPa60.12.160.0
32
32
==+×=τ+τ×=τ
5.539.015216.0Th9.0b
Tu
un ××××=⇒
××=τ = 231.4 kN
kN2.758.1
606.14.231TkN602
0.620T pg =×−
=⇒=×
=
mkN1.25
0.62.752
LT2
p p2 =
×=
×≤
Merodavno je, naravno, manje od dva sračunata opterećenja, dakle p = p1 = 22.24 kN/m.
Sračunati napone u betonu i armaturi, srednje rastojanje i karakterističnu širinu prslina (t=0) i konačnu vrednost ugiba (t→∞) za presek iz prethodnog zadatka samo
usled stalnog opterećenja.
Pritisnuta je gornja ivica nosača, pa je oblik pritisnute zone preseka ili pravougaoni, širine 60 cm, ili, za slučaj da je neutralna linija u rebru, oblika T. Iz praktičnih razloga, pretpos-tavlja se da je neutralna linija u ploči, pa se položaj neutralne linije određuje kao za pravougaoni poprečni presek, rešavanjem kvadratne jednačine oblika:
( ) ( ) 0 = +n2 –s +n2+s 221212 α×µµ×××µµ××
MB 35 ⇒ Eb = 33 GPa (čl. 52. BAB 87) ⇒ 33
210EEn
b
a == = 6.36
a1 = 6.5 cm ⇒ h = 60 - 6.5 = 53.5 cm
Zanemarenjem pritisnute armature sledi:
Aa1 = 8RØ16 ⇒ 5.5360
08.161 ×
=µ = 0.005 = 0.5% ; µ2 = 0
s2 + 2×6.36×0.005×s - 2×6.36×0.005 = 0 ⇒ s = 0.223
x = 0.223×53.5 = 11.91 cm < dp = 12 cm
Pretpostavka o položaju neutralne linije je dobra, pa se naponi proračunavaju kao za pravougaoni presek širine 60 cm. Ponovo se naglašava da je oznaka za širinu (b, B) potpuno nebitna, jer pravougaoni presek ima samo jednu širinu (ovde B=60 cm):
−×=
−×=
3223.01
2223.0
3s1
2s
J22
IIb = 0.023
Ma = Mg = 90 kNm
22
2
IIb2
ab cm
kN51.0023.0223.0
5.53601090
Js
hbM
=×××
=××
=σ ⇒ ‰154.010331.5
3b =×
=ε
223.0
223.011.536.61a−
××=σ = 113.0 MPa ⇒ 31a 102100.113
×=ε = 0.538‰
9
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 3
Pismeni ispit, 21.06.2008.
ODREĐIVANJE ŠIRINE PRSLINA
MB 35 ⇒ fbzm = 2.65 MPa (član 51. PBAB 87)
d = 60 cm = 0.6 m ⇒ 24bzs cmkN196.0
6.04.06.0265.07.0f =
+××=
66030W
2
1b×
= = 18000 cm3 ⇒ Mr = 0.196×18000 = 3520 kNcm
Mr = 35.2 kNm < M = Mg = 90 kNm ⇒ presek sa prslinom
a0 = aI - Ø/2 = 4.0 - 1.6/2 = 3.2 cm
Ø = 16 mm = 1.6 cm eØ = 15 - 2×4.0 = 7.0 cm
k1 = 0.4 (RA 400/500) k2 = 0.125 (čisto savijanje)
===×+
≤cm302/602/d
cm216.15.79h ef.bz, = 21 cm
21152
16.08AA
ef.bz,
a1ef.z1, ××
==µ = 0.0255 = 2.55%
0255.01.6125.04.0
1072.32lps ××+
+×= = 10.9 cm
2
a2
1
902.350.10.11
)0t(0.1)500/400RA(0.1
××−=ζ⇒
==β=β
= 0.847
ps1aapk l7.1a ×ε×ζ×= = 1.7×0.847×0.538×10-3×10.9 = 8×10-3 cm = 0.08 mm
ODREĐIVANJE UGIBA NOSAČA
Geometrijske karakteristike betonskog preseka:
Ab = 60×60 - 48×30 = 2160 cm2
2160
122
48481522
121260y 2b
+×××+××
= = 26 cm
yb1 = 60 - 26 = 34 cm 2233
b 2483448152
212261260
12481521260J
−×××+
−××+
××+×= = 717120 cm4
Elastični ugib od stalnog opterećenja računa se sa momentom inercije betonskog preseka:
86
4
b 1071712010330.620
3845v −×××
××= = 1.43×10-3 m = 1.43 mm
Tražena vrednost ugiba se dobija uzimanjem u obzir isprskalosti poprečnog preseka i vremenskih deformacija betona. Za reprezentativan presek (u polju) je potrebno sračunati krutost u stanjima I i II (sa i bez prslina). Najbrži način je pomoću dijagrama za određivanje
153015
60
y b1 =
34
4812
Gb
y b2
= 26
60
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 4
Pismeni ispit, 21.06.2008.
bezdimenzionih koeficijenata kaI, ka
II, kϕI i kϕ
II (PBAB, Tom 2, Prilog 3.4). Ovde je proračun je sproveden i analitički, radi upoređivanja rezultata (stoga je i armatura Aa2 zanemarena).
Stanje I (bez prslina), t=0
Aa1 = 16.08 cm2 (8RØ16) ; Aa2 = 0 ⇒ Aa = Aa1 + Aa2 = 16.08 cm2
Položaj težišta ukupne armature u odnosu na gornju ivicu preseka, kao i položajni moment inercije armature u odnosu na težište ukupne armature, određeni su kao:
ya2 = h = 53.5 cm ; Ja = 0
36.633
210EEn
b
a ===
AiI = Ab
I + n×Aa = 2160 + 6.36×16.08 = 2262.4 cm2
( ) ( )4.2262
08.1636.60.265.530.26A
Anyyyy Ii
aI2b2aI
2bI2i
××−+=
××−+= = 27.24 cm
Moment inercije idealizovanog preseka (beton + armatura) za stanje I određen je izrazom:
( ) ( )I2b
I2i
I2b2a
Iba
Ib
Ii yyyyAJnJJ −×−×+×+=
JiI = 717120 + 0 + 2160×(53.5 - 26.0)×(27.24 - 26.0) = 791027 cm4
791027717120
JJk I
i
IbI
a == = 0.907
Ugib u trenutku t=0 za ukupno (g+p) opterećenje, za neisprskali presek (stanje I) iznosi:
v0I = ka
I×vb = 0.907×1.43 = 1.29 mm
Stanje II (sa prslinama), t=0
Položaj neutralne linije u preseku je određen kod proračuna napona (s = 0.223). Podseća-nja radi, neutralna linija je težišna linija idealizovanog preseka:
yi2II = xII = s×h = 0.223×53.5 = 11.91 cm
AbII = b×xII = 60×11.91 = 715 cm2
291.11
2xy
IIIIb == = 5.96 cm
( )12
91.116012
xbJ33II
IIb
×=
×= = 8451 cm4
( ) ( )II2b
II2i
II2b2a
IIba
IIb
IIi yyyyAJnJJ −×−×+×+=
JiII = 8451 + 0 + 715×(53.5 - 5.96)×(11.91 - 5.96) = 210841 cm4
210841717120
JJk II
i
IbII
a == = 3.401
153015
60
y I i1 =
32.
764812
G Ii
y I i2 =
27.
24
60
Aa
153015
60
y II i1 =
48.
09
4812
G IIi y II i2
= 1
1.91
60
Aa
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 5
Pismeni ispit, 21.06.2008.
Ovu vrednost je veoma lako proveriti, pošto su sračunati naponi i dilatacije usled momenta savijanja Mg. Iz poznatih veza momenta i krivine, kao i krivine i dilatacija, sledi:
εa1 = 0.538 ‰
εb = 0.154 ‰
153015
6048
12
G IIi
Aa1
x =
11.9
1
κ
a 1 =
6.5
d =
60
Mg=90
z =
49.5
3x 3 =
3.9
7
Db=181.7
Za=181.7
σa1 = 113 MPa
σb = 5.1 MPa
h =
53.5
a 1 =
6.5
( )m1104.129
m10013.0
535.010538.0154.0
h5
3bb −
−
×==×+
=ε+ε
=κ
56b
gIIiII
ib
gg
104.129103390
EM
JJE
MJE
M−×××
=κ×
=⇒×
=×
=κ = 210841×10-8 m4
Ugib u trenutku t=0 za ukupno (g+p) opterećenje, za isprskali presek (stanje II) iznosi:
v0II = ka
II×vb = 3.401×1.43 = 4.85 mm
Ugib u trenutku t=0
Kako su sračunate geometrijske karakteristike idealizovanog preseka u stanju bez prslina, moment pojave prsline Mr se može sračunati iz otpornog momenta Wi1. Ukoliko se za proračun koeficijenata koriste dijagrami, moment Mr treba sračunati iz karakteristika bruto betonskog preseka, dakle vrednosti Wb1.
24.2760
791027yd
JyJW I
2i
Ii
I1i
IiI
1i −=
−== = 24149 cm3
+×=4bzs 60.0
4.06.065.2f = 2.79 MPa = 0.279 kN/cm2
Mr = 0.279×24179×10-2 = 67.5 kNm < M = Mg = 90 kNm
90
5.670.10.11)0t(0.1
)500/400RA(0.1g,0
2
1 ××−=ζ⇒
==β=β
= 0.25
Ukupno, početni ugib u trenutku t=0 se dobija iz izraza:
vg,0 = (1 – ζ) × v0I + ζ × v0
II = (1 – 0.25)×1.29 + 0.25×4.85 = 2.18 mm
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 6
Pismeni ispit, 21.06.2008.
PRORAČUN UGIBA U TOKU VREMENA
=ϕ=χ
∞
∞
5.28.0
⇒ 0.21
331
EE b*b +
=ϕχ+
=∞∞
= 11.0 GPa ⇒ 0.11
210EEn *
b
a* == = 19.1
Stanje I (bez prslina), t→∞
Ai*I = Ab
I + n*×Aa = 2160 + 19.1×16.08 = 2467.1 cm2
( ) ( )1.2467
08.161.190.265.530.26A
Anyyyy I*i
a*I
2b2aI2b
I*2i
××−+=
××−+= = 29.42 cm
( ) ( )I2b
I*2i
I2b2a
Iba
*Ib
I*i yyyyAJnJJ −×−×+×+=
Ji*I = 717120 + 0 + 2160×(53.5 - 26.0)×(29.42 - 26.0) = 920441 cm4
( ) ( )[ ]I*2i2a
I2i2aaaI*
i
*I yyyyAJ
Jn1k −×−×+×−=ϕ
( ) ( )[ ]42.295.5324.275.5308.160920441
1.191k I −×−×+×−=ϕ = 0.789
( ) ( ) Ig,0
Ig,b
IIa
Ig, vk1vk1kv ×ϕ×+=×ϕ×+×= ∞ϕ∞ϕ∞
v Ig,∞ = (1+0.789×2.5)×1.29 = 3.84 mm
Stanje II (sa prslinama), t→∞
Ai*II = Ab
II + n*×Aa = 715 + 19.1×16.08 = 1022 cm2
( ) ( )1022
08.161.1996.55.5396.5A
Anyyyy II*i
a*II
2b2aII2b
II*2i
××−+=
××−+= = 20.24 cm
( ) ( )II2b
II*2i
II2b2a
IIba
*IIb
II*i yyyyAJnJJ −×−×+×+=
Ji*II = 8451 + 0 + 715×(53.5 - 5.96)×(20.24 - 5.96) = 493974 cm4
( ) ( )[ ]II*2i2a
II2i2aaaII*
i
*II yyyyAJ
Jn1k −×−×+×−=ϕ
( ) ( )[ ]24.205.5391.115.5308.160493974
1.191k II −×−×+×−=ϕ = 0.140
( ) ( ) IIg,0
IIg,b
IIIIa
IIg, vk1vk1kv ×ϕ×+=×ϕ×+×= ∞ϕ∞ϕ∞
v IIg,∞ = (1+0.140×2.5)×4.85 = 6.55 mm
Ugib u trenutku t→∞
90
5.675.00.11)t(5.0
)500/400RA(0.1g,
2
1 ××−=ζ⇒
∞→=β=β
∞ = 0.625
vg,∞ = (1 – 0.625)×3.84 + 0.625×6.55 = 5.54 mm
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 7
Pismeni ispit, 21.06.2008.
Dimenzionisati stub pravougaonog poprečnog preseka, dimenzija b/d = 25/60 cm, opterećen sledećim uticajima:
Mg = 0 ; Ng = 500 kN Mp = 0 ; Np = 1000 kN (vertikalno povremeno opterećenje) Mw = ±200 kNm ; Nw = 0 (vetar, alternativno dejstvo) Vertikalno povremeno opterećenje i vetar mogu, ali i ne moraju delovati istovremeno. Kvalitet materijala: MB 35, RA 400/500.
Tok razmišljanja bi trebalo da bude otprilike ovakav:
- stub je opterećen alternativnim momentima savijanja (ista vrednost, suprotan znak), pa će, bez obzira na vrednost normalne sile, biti armiran simetrično;
- preseci koji su simetrično armirani se dimenzionišu pomoću dijagrama interakcije;
- za svaku razmotrenu vrednost momenta savijanja potrebno je proveriti (dimenzio-nisati) kombinaciju sa maksimalnom i minimalnom normalnom silom.
Potrebno je ISPRAVNO odabrati dijagram interakcije. Simetrično armiran presek pravou-gaonog oblika, armiran armaturom RA 400/500. Potrebno je još pretpostaviti položaj te-žišta zategnute armature odnosno usvojiti odnos a/d:
pretp. a1 = 6 cm ⇒ a/d = 6 / 60 = 0.1
U obzir (način armiranja, kvalitet armature, odnos a/d) dolaze dva dijagrama:
- dijagram 115. iz zbirke dijagrama interakcije (Najdanović, Alendar, Ješić)
- dijagram 2.4.10 (Priručnik za primenu PBAB 87, tom II, str. 135)
Može se koristiti bilo koji i daće isti rezultat. Sa prvog dijagrama se očitava dvaput veći mehanički koeficijent armiranja, ali je rezultat proračuna ukupna armatura u preseku.
Kombinacija sa MINIMALNOM normalnom silom
Kod proračuna preseka napregnutih momentima savijanja i aksijalnim silama je pokazano da u fazi velikog ekscentriciteta sila pritiska smanjuje potrebnu površinu armature. Dakle, ne uzima se u obzir sila P, a stalno opterećenje (ne daje M, nego samo N) će biti tretirano kao POVOLJNO dejstvo.
Mu = ±1.8×200 = ±360 kNm ⇒ 174.03.26025
10360f·d·b
Mm 2
2
B2u
u =××
×==
Nu = 1.0×500 = 500 kN ⇒ 145.03.26025
500f·d·b
NnB
uu =
××==
Sa prvog dijagrama se očitava vrednost koecijenta µ , a sa drugog 1µ :
2a1a2
a AAcm58.2440
3.26025285.0A285.0 +==×××=⇒≈µ
Što se vrednosti dilatacija tiče, može se uočiti da je tačka u zoni između simultanog loma i linije 0/10‰. Tačna vrednost nije od suštinskog značaja, sem potvrde da su pretposta-vljene dobre vrednosti parcijalnih koeficijenata sigurnosti.
Analitički tačno rešenje je Aa1 = Aa2 = 12.25 cm2, εb/εa1 = 3.08/10‰. Dakle, mogućnost preciznog očitavanja je izvanredna. Toleriše se da se "promaši" jedna linija (greška očitavanja µ od 0.02).
10
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 8
Pismeni ispit, 21.06.2008.
Kombinacija sa MAKSIMALNOM normalnom silom
Normalna sila pritiska smanjuje potrebnu armaturu ukoliko je presek napregnut u fazi velikog ekscentriciteta. S druge strane, kod centrično pritisnutih elemenata na presek je potrebno aplicirati što veću silu pritiska.
Kombinacija sa maksimalnom silom može postati merodavna kada se prođe balans tačka na dijagramu interakcije (armatura ulazi u prag tečenja, dakle εb/εa1 = 3.5/εv).
Mu = ±2.1×200 = ±420 kNm ⇒ 203.03.26025
10420m 2
2
u =××
×=
Nu = 1.9×500 + 2.1×1000 = 3050 kN ⇒ 884.03.26025
3050nu =××
=
Zašto su pretpostavljene maksimalne vrednosti koeficijenata sigurnosti? Cilj je dobiti što veću silu, pa se uzimaju maksimalni koeficijenti. Ukoliko se pokaže (a vrlo često se poka-že) da koeficijenti sigurnosti treba da se smanje, i uticaji će se smanjivati, pa će se smanjivati i Aa,potr. Kad iteracije dosade, sigurno je da je rezultat na strani sigurnosti.
Kada se vrednosti mu i nu nanesu na dijagram, vidi se da se tačka nalazi u oblasti promen-ljivih koeficijenata sigurnosti (εa1 je između vrednosti 0 i 0.5‰) pa sledi:
εa1 ≈ 0.25‰ ⇒ ( ) 875.16.19.1‰0‰3
‰25.0‰36.1G,u =−×−
−+=γ
( ) 075.28.11.2‰0‰3
‰25.0‰38.1P,u =−×−
−+=γ
Odgovarajući mehanički koeficijent armiranja iznosi 45.0≈µ (tačka van dijagrama, učinje-na ekstrapolacija). Pre korekcije, dobijenu vrednost treba uporediti sa vrednošću sračuna-tom za prvu kombinaciju uticaja ( 285.0≈µ ). Da je prva vrednost veća, proračun bi bio za-vršen konstatacijom da je prvi slučaj merodavan. Ovako, proračun je potrebno nastaviti.
Mu = ±2.075×200 = ±415 kNm
200.03.26025
10415m 2
2
u =××
×=
Nu = 1.875×500 + 2.075×1000 = 3012.5 kN
873.03.26025
5.3012nu =××
=
Tačka je ponovo u oblasti između 0 i 0.5‰ i može se smatrati da su dilatacije, pa samim tim i koefici-jenti sigurnosti, tačno određeni. Ekstrapolacijom sledi 44.0≈µ odnosno:
2a1a2
a AAcm95.3740
3.2602544.0A +==×××=
Analitički sračunato: Aa1 = Aa2 = 18.86 cm2, dilatacije εb/εa1 = 3.5/0.24‰ (γug = 1.876).
usvojeno: ±5RØ22 (±19.00 cm2) 4.5
25
16
4.5
4.5
5.5
204.
5
3RØ22
2RØ22
UØ8/15
2RØ12
3RØ22
60
2RØ22
5.5
20
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 9
Pismeni ispit, 21.06.2008.
Za gredu datog poprečnog preseka, opterećenu koncentrisanom silom usled stalnog opterećenja prema skici dole, armiranu na prikazani način, potrebno je:
3 m1.5 m
48
25
12G = 360 kN
A B C
4.5 m
2RØ25
2RØ12
6RØ25
4.5
5.5
2025
.54.
5
4.5 16 4.5
60
- izvršiti osiguranje od glavnih napona zatezanja na delu B-C
- izvršiti osiguranje od glavnih napona zatezanja na delu A-B, zadržavajući prečnik i rastojanje uzengija kao na delu B-C, uz dodavanje odgovarajuće površine koso povijenih profila. Odrediti tačna mesta povijanja profila.
Proračunom obuhvatiti samo zadato opterećenje. Kvalitet materijala: MB 35, RA 400/500.
kN1205.45.1360C;kN240
5.40.3360A gg =×==×=
( ) cm25.76
105.43a1 =+×
=
h = 60 - 7.25 = 52.75 cm
Usvojeno duž čitavog raspona:
z ≈ 0.9×52.75 = 47.5 cm = const.
=τ<=τ>
=×
=τ⇒=×= −−2
r
2r
2CB
nCB
u cm/kN36.03cm/kN12.0
cmkN162.0
5.4725192kN1921206.1T
Kako je na čitavom delu B-C prekoračen napon τr, dužina osiguranja je λ = 3.0 m.
( ) 2CB
Ru cmkN063.012.0162.0
23
=−×=τ −
Kako je napon τRu manji od 0.2%×σv, potreb-no je usvojiti minimalne uzengije.
usvojeno: m=2 ; α = 90º ; θ =45º, URØ8:
cm1.20%2.025
503.02eu =×
×=
usvojeno: URØ8/20 (m=2)
( ) ( )01402
192cotcot2TA
v
mua −×
×=α−θ×
σ×=∆ = 2.4 cm2
usvojeno: 2RØ25 (9.82 cm2)
11
λ = 3.00
τB-CRu =0.63
τB-Cn =1.62
τ r=1.2
B C
120
240 Tg
1.5 m 3.0 m
A B C
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 10
Pismeni ispit, 21.06.2008.
τ<=τ>
=×
=τ⇒=×= −−
r
2r
2BA
nBA
u 3cm/kN12.0
cmkN324.0
5.4725384kN3842406.1T
Kako je na čitavom delu A-B prekoračen napon τr, dužina osiguranja je λ = 1.5 m.
( ) 2BA
Ru cmkN305.012.0324.0
23
=−×=τ −
Po uslovu zadatka, usvojene su iste uzengije kao na delu B-C, dakle URØ8/20 (m=2). Napon koji mogu prihvatiti ove uzengije je:
( ) 2u,u cmkN08.011040
2025503.02
=×+×××
×=τ
Preostali deo sile biće prihvaćen koso povijenim profilima:
( ) kN3.8432515008.0305.0H k,vu =××−=
( )2
akk cm91.141707.0707.040
3.843A45 =×+×
=⇒°=α
usvojeno: 3RØ25 (14.73 cm2)1
S obzirom na oblik dijagrama τRu–τu,u (deo dijagrama napona smicanja šrafiran ukrštenom šrafurom), nije potreb-no sprovesti konstrukciju integralne krive, jer ga je lako podeliti na potreban broj jednakih delova.
Ukoliko se usvoji da se uz oslonac A najpre poviju dva profila na jednom mestu, a zatim još jedna šipka u polju (očuvanje simetrije preseka), potrebno je predmetnu površinu podeliti u odnosu 2:1, kako je prikazano na skici desno. Šipke treba poviti pod uglom od 45º u težištima tih delova, dakle na 50 cm od oslonca A (2RØ25), odnosno 125 cm od oslonca A (1RØ25).
Kod proračuna dodatne zategnute armature, zbog različite vrednosti ugla α za kosu armaturu odnosno uzengije, potrebno je proračunom obuhvatiti samo deo sile koji prihvataju beton i uzengije:
( ) ( ) 5.4725324.012.0321zb3
21T nrbu ××−××=××τ−τ×= = 21.6 kN
5.472508.06.21zbTTTT u,ubuu,ubu.red
mu ××+=××τ+=+= = 117.1 kN
( ) ( )014021.117cotcot
2TA
v
.redmu
a −××
=α−θ×σ×
=∆ = 1.46 cm2
usvojeno: 2RØ25 (9.82 cm2)
1 Usvojena je nešto manja površina armature od računski potrebne, što je dopušteno jer nije iskorišćena Pravilnikom dopuštena mogućnost da se izvrši redukcija transverzalne sile u zoni oslonaca
λ = 1.50
τu,u=0.8
τ A-Bn =3.24
A B
τ A-BRu =3.05
1.00A B
0.50
τA-B
Ru
– τ
u,u0.50 0.75 0.25
2Ø25 1Ø25
λ = 1.50
2×F F
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 11
Pismeni ispit, 21.06.2008.
Dimenzionisati element pravougaonog poprečnog preseka, dimenzija b/d = 40/25 cm, opterećen zadatim silama zatezanja i momentom savijanja usled
stalnog opterećenja. Kvalitet materijala: MB 35, RA 400/500.
ZG = 300 kN MG = 15 kNm ZP = 400 kN
RA 400/500 ⇒ σv = 400 MPa = 40 kN/cm2
Zu = 1.6×Zg + 1.8×Zp = 1.6×300 + 1.8×400 = 1200 kN
Mu = 1.6×Mg = 1.6×15 = 24 kNm
1200
1042ZMe
2
u
u ×== = 2.0 cm
Ekscentrično zategnut presek je napregnut u fazi malog ekscentriciteta ukoliko se napad-na linija sile nalazi između dve armature u preseku, što je ovde očito slučaj. Ukupna povr-šina armature u preseku se dobija iz uslova ravnoteže normalnih sila:
40
1200ZAAAv
u2a1aa =
σ=+= = 30.0 cm2
dok se pojedinačne vrednosti Aa1 i Aa2 računaju iz uslova ravnoteže momenata savijanja. Zbog relativno velike širine preseka, obe računske armature je verovatno moguće smestiti u po jedan horizontalni red, pa sledi:
pretp. a1 = a2 = 4.5 cm ⇒ ya1 = ya2 = 5.42
25a2d
1 −=− = 8.0 cm
0.80.80.20.8
401200
yyeyZA
2a1a
2a
v
u1a +
+×=
++
×σ
= = 18.75 cm2
usvojeno: 5RØ22 (19.00 cm2)
0.80.80.20.8
401200
yyeyZA
2a1a
1a
v
u2a +
−×=
+−
×σ
= = 11.25 cm2
usvojeno: 3RØ22 (11.40 cm2)
Položaj armature odgovara pretpostavljenom. Usvojeni presek je prikazan na skici.
4.5
40
31
4.5
4.5
164.
5
5RØ22
UØ8/20
3RØ22
25
12
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 12
Pismeni ispit, 21.06.2008.
Dimenzionisati u karakterističnim presecima obostrano uklještenu gredu raspona L = 6.0 m, pravougaonog poprečnog preseka širine 25 cm, opterećenu jednako
raspodeljenim stalnim (g = 40 kN/m), odnosno povremenim opterećenjem (p = 20 kN/m). Nije potrebno dimenzionisati nosač prema glavnim naponima zatezanja. Kvalitet materijala: MB 35, RA 400/500.
qu = 1.6×40 + 1.8×20 = 100 kN/m
presek nad osloncem
Mu = 100×6.02/12 = 300 kNm
Visina poprečnog preseka nije poznata, pa se tip loma proizvoljno bira i iz uslova ravnoteže momenata savijanja sračunava visina h. Usvojen je simultani lom:
εb/εa = 3.5/10‰ ⇒ k = 2.311 , µ = 20.988%
3.225
10300311.2h2
××
×= = 52.8 cm
40
3.2100
8.5225988.20Aa ××
×= = 15.93 cm2
usvojeno: 6RØ19 (17.01 cm2)
( )6
5.95.43a1+×
= = 7.0 cm
d = 52.8 + 7.0 = 59.8 cm
usvojeno: d = 60 cm
presek u polju
Mu = 100×6.02/24 = 150 kNm
Visina je određena dimenzionisanjem merodavnog, oslonačkog preseka. Usvojena vrednost se tretira kao zadata (poznata) pa kod određivanja potrebne površine armature u svim ostalim karakterističnim presecima treba sprovesti "vezano" dimenzionisanje:
pretp. a1 = 5 cm ⇒ h = 60 - 5 = 55 cm
405.3
3.22510150
55k2
=
××
=
%117.9;‰10/735.1/ ab =µ=εε
2a cm21.7
403.2
1005525117.9A =×
××=
usvojeno: 3RØ19 (8.51 cm2)
13
4.5
25
16
4.5
4.5
25.5
4.5
2RØ19
UØ8/15
2RØ12
3RØ19
60
3RØ19
520
.5
4.5
25
16
4.5
4.5
25.5
4.5
2RØ19
UØ8/15
2RØ12
3RØ19
60
3RØ19
520
.5
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 13
Pismeni ispit, 21.06.2008.
Odrediti koliku silu usled povre-menog opterećenja može prihva-
titi centrično pritisnut stub preseka prema skici, opterećen još i normalnom silom us-led stalnog opterećenja NG = 1000 kN. Uti-caj izvijanja zanemariti. Kvalitet materijala: MB 35, RA 400/500.
Za dati presek sračunati napone i dilatacije u betonu i armaturi usled stalnog optereće-nja (trenutak t=0).
ODREĐIVANJE SILE NP
Normalna sila koju dati presek može prihvatiti određena je izrazom:
vaBbu AfAN σ×+×=
pri čemu su sve veličine s desne strane izraza poznate. Sledi:
4006.123.21256N)16RØ6(cm06.12A
cm12564
40Au
2a
22
b ×+×=⇒
=
=π×= = 3372 kN
Granična računska sila usled spoljašnjeg opterećenja određena je izrazom:
1.2
10009.13372NN1.210009.1NNN PPPP,uGG,uu×−
=⇒×+×=×γ+×γ= = 701 kN
PRORAČUN NAPONA U BETONU I ARMATURI
Određuju se iz uslova jednakosti dilatacija betona i čelika, kao i činjenice da u fazi ekspoloatacije oba materijala slede Hooke-ov zakon:
bab
a
a
a
b
bab n
EnEEσ×=σ⇒
×σ
=σ
=σ
⇒ε=ε
Iz uslova ravnoteže normalnih sila sledi:
( ) ibabbaabb AAnAAAN ×σ=×+×σ=σ×+σ×=
2i
b
a cm133306.1236.61256A36.633
210EEn =×+=⇒===
‰227.010335.7
EMPa5.7
cmkN75.0
13331000
AN
3b
G,bG,b2
i
GG,b =
×=
σ=ε⇒====σ
MPa7.475.736.6n G,bG,a =×=σ×=σ
14 6RØ16 4032
44
UØ8/20
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 1
Pismeni ispit, 26.08.2008.
Nosač sistema proste grede, raspona L = 6 m, armiran kao na skici, optere-
ćen je stalnim opterećenjem g = 30 kN/m. Od-rediti veličinu jednako raspodeljenog povreme-nog opterećenja koju nosač može prihvatiti uz zadovoljenje propisanih koeficijenata sigurnosti. Prilikom proračuna nosivosti preseka uzeti u obzir i poprečnu (GA 240/360) i podužnu (RA 400/500) armaturu. Beton MB 30.
Nosivost u odnosu na momente savijanja
Zadati presek je u proračunskom smislu pravo-ugaoni, širine b = 2×15 = 30 cm. Pošto nije eksplicitno zahtevano, proračun je sproveden uz zanemarenje nosivosti pritisnute armature.
Aa1 = 20.10 cm2 (2×5=10RØ16)
10
11545a1×+×
= = 7.5 cm ⇒ h = 60 - 7.5 = 52.5 cm
=εε=
→=××
×=µ
‰85.7/5.3/144.2k
%909.2405.25.5230
4010.20ab
TABLICE1
22
au 1005.230144.2
5.52=M −×××
= 368.8 kNm = Mu (Nu = 0)
kNm9.848.1
1356.18.368MkNm1358
0.630M p
2
g =×−=⇒=×=
mkN87.18
0.69.848
LM8
p 22p
1 =×=×
≤
Nosivost u odnosu na transverzalne sile
2vu
)1(u
u,u cmkN107.024
15152503.022
ebam
=×××
××=σ×
××
=τ = 1.07 MPa
2rRun cmkN181.0MPa81.11.107.1
32
32
==+×=τ+τ×=τ
5.529.0152181.0Th9.0b
Tu
un ××××=⇒
××=τ = 257.3 kN
kN9.628.1
906.13.257TkN902
0.630T pg =×−
=⇒=×
=
mkN97.20
0.69.622
LT2
p p2 =×=
×≤
Merodavno je manje od dva sračunata opterećenja, dakle p = p1 = 18.87 kN/m.
15
4515
15
60
3015
2×2RØ16
2×5RØ16
426
197
4
4RØ12
UØ8/15
60
UØ8/15
4 7 4 474
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 2
Pismeni ispit, 26.08.2008.
Sračunati napone u betonu i armaturi, srednje rastojanje i karakterističnu širinu prslina (t=0) za presek iz prethodnog zadatka samo usled stalnog opterećenja.
Pritisnuta je gornja ivica, pa je oblik pritisnute zone preseka pravougaoni, širine 30 cm.
MB 30 ⇒ Eb = 31.5 GPa (čl. 52. BAB 87) ⇒ 5.31
210EEn
b
a == = 6.67
a1 = 7.5 cm ⇒ h = 60 - 7.5 = 52.5 cm
Zanemarenjem pritisnute armature sledi:
Aa1 = 10RØ16 ⇒ 5.5230
10.201 ×
=µ = 0.0128 = 1.28% ; µ2 = 0
s2 + 2×6.67×0.0128×s - 2×6.67×0.0128 = 0 ⇒ s = 0.336
−×=
−×=
3336.01
2336.0
3s1
2s
J I22
bI = 0.050
Ma = Mg = 135 kNm
22
2
IIb2
ab cm
kN09.1050.0336.0
5.523010135
Js
hbM
=××
×=×
×=σ = 10.9 MPa
336.0
336.019.1067.61a−
××=σ = 144.0 MPa ⇒ 31a 102100.144
×=ε = 0.686‰
ODREĐIVANJE ŠIRINE PRSLINA
MB 30 ⇒ fbzm = 2.4 MPa (član 51. PBAB 87)
d = 60 cm = 0.6 m ⇒ 24bzs cmkN177.0
6.04.06.024.07.0f =
+××=
66030W
2
1b×
≈ = 18000 cm3 ⇒ Mr = 0.177×18000 = 3190 kNcm
Mr = 31.9 kNm < M = Mg = 135 kNm ⇒ presek sa prslinom
a0 = aI - Ø/2 = 4.0 - 1.6/2 = 3.2 cm
Ø = 16 mm = 1.6 cm
eØ,sr. = (7+19)/2 = 13 cm
k1 = 0.4 (RA 400/500)
k2 = 0.125 (čisto savijanje)
===×+
≤cm302/602/dcm236.15.711
h ef.bz,
Abz,ef = 60×23 – (23–15)×30 = 1140 cm2
11402010
AA
ef.bz,
a1ef.z1, ==µ = 0.0176 = 1.76%
16
6074
aI aII
3015
127
4
10RØ16
19 7 419
15
23
7.5×
Ø
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 3
Pismeni ispit, 26.08.2008.
0176.01.6125.04.0
10132.32lps ××+
+×= = 13.5 cm
2
a2
1
1359.310.10.11
)0t(0.1)500/400RA(0.1
××−=ζ⇒
==β=β
= 0.944
ps1aapk l7.1a ×ε×ζ×= = 1.7×0.944×0.686×10-3×13.5 = 15×10-3 cm = 0.15 mm
Dimenzionisati stub pravougaonog poprečnog preseka, dimenzija b/d = 30/60 cm, opterećen sledećim uticajima:
Mg = 100 kNm ; Ng = 200 kN Mp = 0 ; Np = 600 kN (vertikalno povremeno opterećenje) Mw = ±200 kNm ; Nw = 0 (vetar, alternativno dejstvo) Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
Sva potrebna objašnjenja su data u Primeru 3. Ovde su sračunate neophodne vrednosti.
ZATEGNUTA "LEVA" STRANA STUBA
Mu = 1.6×100 + 1.8×200 = 520 kNm
Nu = 1.6×200 = 320 kN
pretp. a1 = 6.5 cm ⇒ h = 60 – 6.5 = 53.5 cm
kNm2.595065.0260.0320520Mau =
−×+=
%564.43;‰004.3/5.3/720.1
05.230102.595
5.53k ab2=µ=εε⇒=
××
=
21a cm83.27
40320
4005.2
1005.5330564.43A =−×
××=
Sledeća kombinacija koja se razmatra uključuje i povremeno opterećenje:
Mu = 1.6×100 + 1.8×200 = 520 kNm
Nu = 1.6×200 + 1.8×600 = 1400 kN
kNm0.849065.0260.01400520Mau =
−×+=
0A‰0.3440.1
05.230100.849
5.53k 2aa2>⇒<ε⇒=
××
=
kNm4.59505.230.0719.1
5.53M%590.43*
719.1*k‰3.usv
2
abua =××
=⇒
=µ=
⇒=ε
∆Mau = 849.0 – 595.4 = 253.6 kNm
17
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 4
Pismeni ispit, 26.08.2008.
4.5
30
25.5
21
4.5
4.5
5.5
204.
5
4RØ25
2RØ25
UØ8/15
2RØ12
3RØ25
60
"LEVO"
"DESNO"
pretp. a2 = 5 cm ⇒ ( ) 4055.53106.253A
2
2a ×−×
= = 13.07 cm2
ZATEGNUTA "DESNA" STRANA STUBA
Mu = 1.0×(-100) + 1.8×200 = 260 kNm
Nu = 1.0×200 = 200 kN
pretp. a1 = 5 cm ⇒ h = 60 – 5 = 55 cm
kNm0.31005.0260.0200260Mau =
−×+=
%426.18;‰10/076.3/450.2
05.23010310
55k ab2=µ=εε⇒=
××
=
40
2004005.2
1005530426.18A 1a −×
××=
Aa1 = 10.58 cm2 < Aa2 = 13.07 cm2 (slučaj 2)
Usvojeno:
“LEVO”: 6RØ25 (29.45 cm2)
“DESNO”: 3RØ25 (14.73 cm2)
6
1025.44a1×+×
= = 6.33 cm
hstv. = 60 – 6.33 = 53.67 cm
hstv. > hpretp. = 53.5 cm
a2 = 4.5 cm > a2,pretp. = 5 cm
Gredu čiji su statički sistem, opterećenje i oblik poprečnog preseka prikazani na skici, potrebno je dimenzionisati prema momentima savijanja u karakterističnim
presecima, a zatim izvršiti osiguranje od glavnih napona zatezanja na delu B-C. Nakon toga potrebno je izvršiti osiguranje od glavnih napona zatezanja na delu A-B, zadržavajući prečnik i rastojanje uzengija kao na delu B-C, uz dodavanje odgovarajuće površine koso povijenih profila. Odrediti tačna mesta povijanja profila.
3 m3 m
25
d =
?
12
G = 240 kN
A B C
6 m
Proračunom obuhvatiti samo zadato opterećenje. Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
18
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 5
Pismeni ispit, 26.08.2008.
PRORAČUN STATIČKIH UTICAJA
Proračun statičkih uticaja je sproveden pomoću tabele iz Priloga 5 »Koeficijenti za određivanje sta-tičkih uticaja elemenata konstrukcije«, PBAB 87, tom 2 (tabela 3.1, str. 496).
kNm2700.6240163M A
G −=××−=
kNm2250.6240325MB
G =××−=
kN75240165C;kN165240
1611A GG =×==×=
DIMENZIONISANJE
Visina poprečnog preseka nije poznata. Najpre se dimenzioniše preseka sa maksimalnim momentom savijanja (tip loma se proizvoljno bira – »slobodno« dimenzionisanje) a zatim se svi ostali preseci sračunaju sa usvojenom visinom (»vezano« dimenzionisanje):
presek nad osloncem
Mu = 1.6×270 = 432 kNm
εb/εa = 3.5/6.0‰ ⇒ k = 1.990 , µ = 29.825%
05.225
10432990.1h2
××
×= = 57.8 cm
4005.2
1008.5725825.29Aa ×
××= = 22.08 cm2
usvojeno: 6RØ22 (22.80 cm2)
( )6
105.43a1+×
= = 7.25 cm ⇒ d = 57.8 + 7.25 = 65.05 cm
usvojeno: d = 65 cm
presek u polju
MuB = 1.6×225 = 360 kNm
Pretpostavlja se da se neutralna linija nalazi u ploči, pa se presek proračunava kao pravougaoni, širine B:
=×+=×+
≤⇒=+×+
=265122025
13443625.025Bcm436300300
270225225l0 = 134 cm
pretp. a1 = 7 cm ⇒ B/d/h = 134/65/58 cm
%026.4;094.0s;‰10/036.1/068.5
05.213410360
58k ab2=µ==εε⇒=
××
=
270
225165
75
MG [kNm]
TG [kN]
3 m
G = 240 kN
A B C3 m
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 6
Pismeni ispit, 26.08.2008.
x = s×h = 0.094×58 = 5.4 cm < dp = 12 cm
Pretpostavka o položaju neutralne linije je tačna, pa sledi:
2a cm05.16
4005.2
10058134026.4A =×
××=
usvojeno: 5RØ22 (19.00 cm2)
4.5
25
16
4.5
4.5
284.
5
2RØ22
URØ8/20
2RØ12
3RØ22
3RØ22
5.5
22.5
4.5
25
164.
54.5
284.
53RØ22
URØ8/20
2RØ12
2RØ22
5.5
22.5
2RØ22
65
1253
OSLONAC POLJE
OSIGURANJE OD GLAVNIH NAPONA ZATEZANJA
deo B-C
TuB-C 1.6×75 = 120 kN ⇒ 2r2
CBn cm
kN11.0cmkN092.0
2.5225120
=τ<=×
=τ −
Nije potrebna računska armatura za prihvatanje glavnih napona zatezanja.
usvojeno: URØ8/20 (m=2)
deo A-B
TuA-B = 1.6×165 = 264 kN
τ<τ>
=×
=τ −
r
r2
BAn 3cm
kN202.02.5225
264
( ) 2BA
Ru cmkN138.011.0202.0
23
=−×=τ −
Kako je na čitavom delu A-B prekoračen napon τr, dužina osiguranja je λ = 3.0 m.
Po uslovu zadatka, potrebno je usvojiti iste uzengije kao na delu B-C. Na tom delu uzengije nisu računski potrebne, pa se moraju usvojiti makar minimalne:
usvojeno: m=2 ; α = 90º ; θ =45º ; URØ8:
λ = 3.00
τu,u=0.8
τ A-Bn =2.02
A B
τ A-BRu =1.38
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 7
Pismeni ispit, 26.08.2008.
503.040a40102.025
a2b
a2e )1(u2
)1(u
min,uz
)1(u
u ×=×=××
×=
µ××
= − = 20.1 cm
usvojeno: URØ8/20 (m=2) ⇒ ( ) 2u,u cmkN08.011040
2025503.02
=×+×××
×=τ
Preostali deo sile biće prihvaćen koso povijenim profilima:
( ) kN4352530008.0138.0H k,vu =××−=
2akk cm65.7
240435A45 =×
=⇒°=α
usvojeno: 2RØ22 (7.60 cm2)
∆Aa = 0 (“špic” momenta)
Oba profila se povijaju na istom mestu, radi očuva-nja simetrije preseka. Šipke treba poviti pod uglom od 45º u težištu šrafirane površine.
Dimenzionisati u karakterističnim presecima gredu čiji su statički sistem, optere-ćenje i presek prikazani na skici. Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
5060
12
6 m
g, p
mTg, mTp
g = 30 kN/m p = 20 kN/m mTg = 6 kNm/m mTg = 12 kNm/m
PRORAČUN STATIČKIH UTICAJA
qu = 1.6×30 + 1.8×20 = 84 kN/m
kNm25212
684M2
Ou =
×=
kNm12624
684M2
Op =
×=
kN2522
684Tu =×
=
mTu = 1.6×6 + 1.8×12 = 31.2 kN/m
kNm6.932
62.31MTu =×
=
19
λ = 3.00
τu,u
τ A-Bn
A B
τ A-BRu
τA-B
Ru
– τ
u,u
2RØ22
1.50 1.50
6.0
M
T
T
MT
mTg, mTp
g, p
MO
MP
MO
T
MT
MT
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 8
Pismeni ispit, 26.08.2008.
KONTROLA GLAVNIH NAPONA ZATEZANJA
usv. a = 4 cm ⇒ b0 = 50 – 2×4 = 42 cm ; d0 = 60 – 2×4 = 52 cm
2000b cm21845242dbA =×=×= ; ( ) cm18852422O 0b =+×=
cm25.5842
8dm ===δ ⇒ 2
2
0b
TuMn cm
kN408.025.521842
106.93A2M
T =××
×=
δ××=τ
a1 = 4.5 cm ⇒ z ≈ 0.9×h = 0.9×55.5 = 50.0 cm
2muT
n cmkN101.0
5050252
zbT
=×
=×
=τ
τ<=τ>
=+=τ+τ=τr
2r
2Mn
Tnn 5
cm/kN11.0cmkN509.0101.0408.0T
−×=
ττ
−×=λ09.51.11
26001
2L
n
r = 235 cm
τn > 3τr ⇒ Tbu = 0 ⇒ TRu = Tmu
MTbu = 0 ⇒ MTRu = MTu
potrebne uzengije za prihvatanje transverzalne sile
usvojeno: m = 4 ; α = 90° ; θ = 45°
( ) ( ) uuv
T)1(T,u e
1101
404101.050e
cotsincos1
mb
a Ru ××+
××
×=×
θ×α+α×
σ×τ×
= = 0.032×eu
potrebne uzengije za prihvatanje torzije
u
2
uv0b
TRu)1(M,u e0.1
4021842106.93etan
A2Ma
T××
×××
=×θ×σ××
= = 0.054×eu
)1(T,u
)1(M,u
)1(spolja,u aaa
T+= = (0.032+0.054)×eu = 0.086×eu
pretp. URØ12 ⇒ 086.013.1e spolja,u = = 13.3 cm ⇒ usvojeno: URØ12/12.5
)1(T,u
)1(unutra,u aa = = 0.032×eu
pretp. URØ8 ⇒ 032.0503.0e unutra,u = = 15.9 cm ⇒ usvojeno: URØ8/12.5
horizontalna armatura
1880.14021842
106.93OcotA2MA
2
0bv0b
Tua
××××
×=×θ×
σ××=∑ = 10.07 cm2
usvojeno: 14RØ10 (11.00 cm2)
0Aa =∆ ("špic" momenta)
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 9
Pismeni ispit, 26.08.2008.
DIMENZIONISANJE PREMA MOMENTIMA SAVIJANJA
presek nad osloncem
Pritisnuta je donja ivica nosača, pa je oblik pritisnute zone pravougaoni, širine b=50 cm:
pretp. a1 = 4.5 cm ⇒ h = 60 - 4.5 = 55.5 cm
05.25010252
5.55k2
××
= = 3.540 ⇒ εb/εa = 1.643/10‰ ; µ = 8.415%
4005.2
1005.5550415.8A .potr,a ×
××= = 11.97 cm2
presek u polju
Pritisnuta je gonja ivica nosača, pa je oblik pritisnute zone ili Г ili pravougaoni, širine B:
B = min.
=××+=×+
=×+=×+
cm856007.0325.050l
325.0b
cm14612850d8b
0
p
= 85 cm
Pretpostavlja se da je neutralna linija u ploči. Sledi:
05.285101265.55k
2
××
= = 6.527 ⇒ εb/εa = 0.771/10‰ ; µ = 2.407% ; s = 0.072
x = 0.072×55.5 = 4.0 cm < dp = 12 cm
Pretpostavka o položaju neutralne linije je dobra, pa sledi:
4005.2
1005.5585407.2A .potr,a ×
××= = 5.82 cm2
100
605020.0100
dbA min.min,a×
×=×
×µ= = 6.0 cm2 > Aa,potr
usvojeno: 4RØ14 (6.16 cm2)
Oslonac - konačno usvajanje armature
U preseku nad osloncem potrebno je:
za MT: 4RØ10 = 3.14 cm2
za M: = 6.00 cm2
ukupno: = 9.14 cm2
usvojeno: 7RØ14 (10.78 cm2)
604x
13=5
2
7RØ14
2RØ10
URØ12/12.5
4
4RØ14
44 3x14=4250
4
2RØ10
2RØ10
URØ8/12.5
12
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 1
Pismeni ispit, 09.09.2008.
Nacrtati dijagrame presečnih sila za nosač čiji su statički sistem i opterećenje pri-kazani na skici. Opterećenja p1 i p2 deluju istovremeno. Dimenzionisati nosač u
karakterističnim presecima prema M i T. Obezbediti u svim presecima εa1 ≥ 7‰.
6 m
g = 20 kN/m
2 m4 m2 m
45
25
15
60
A B D E GC
60
p1 = 40 kN/m p2 = 60 kN/m
F (max.Mu)
Za usvojeni raspored armature u preseku F sračunati napone u betonu i armaturi (t=0). Proračunom obuhvatiti samo zadato opterećenje. Kvalitet materijala: MB 25, RA 400/500.
DIJAGRAMI PRESEČNIH SILA
Mg
6.002.004.002.00
A B D E G
80
Tg
Mp
Tp
160 160
195.9
40
120120
40
80
80
80
40
80
80
206.7
153.3
2.00 2.56
G=40
G=40
G=40
G=40g=20 kN
m
A=80 E=160 G=40
g=20 kNm
g=20 kNm
6.002.004.002.00
A B D E G
P=80
P=80
P=80
P=80
A=80 E=286.7 G=153.3
p1=40 kNm
p2=60 kNm
40
40
DIMENZIONISANJE PREMA MOMENTIMA SAVIJANJA
preseci A, E – gornja zona
Mu = 1.6×120 + 1.8×160 = 480 kNm
MB 25 ⇒ fB = 17.25 MPa = 1.725 kN/cm2
pretp. a1 = 7.5 cm ⇒ b/d/h = 25/60/52.5 cm
0A‰0.7574.1
725.12510480
5.52k 2aa2>⇒<ε⇒=
××
= 1
1 Uslovom zadatka je zahtevano εa1 ≥ 7‰. Kada je dimenzija preseka zadata, ovaj uslov je moguće zadovoljiti “dvostrukim” armiranjem (u opštem slučaju, tako se obezbeđuje εa1 ≥ 3‰).
20
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 2
Pismeni ispit, 09.09.2008.
%984.26*;074.2*k‰7.usv *1a =µ=⇒=ε
( )2
2
2au cm72.104055.52
107.203AkNm7.2033.276480M =×−
×=⇒=−=∆
21a cm00.2672.10
40725.1
1005.5225984.26A =+×
××=
usvojeno: 6RØ25 (29.45 cm2) – gornja zona
3RØ25 (14.73 cm2) – donja zona
presek F – donja zona
qu = 1.6×20 + 1.8×60 = 140 kN/m
Gu = 1.6×40 + 1.8×153.3 = 340 kN
140340
qGx
u
u == = 2.43 m
243.214043.2340M
2
max,u×
−×= = 412.8 kNm
cm6060B
1464/48625325152025
.minB =
==+=×+
=
Pretpostavlja se da se neutralna linija nalazi u ploči:
pretp. a1 = 7 cm ⇒ b/d/h = 60/60/53 cm
%787.15;211.0s;‰10/666.2/629.2
725.160108.412
53k ab2=µ==εε⇒=
××
=
x = s×h = 0.211×53 = 11.1 cm < dp = 15 cm
Uslov εa1 ≥ 7‰ je zadovoljen, a pretpostavka o položaju neutralne linije je tačna, pa sledi:
2a cm45.21
40725.1
1005360787.15A =×
××=
usvojeno: 5RØ25 (24.54 cm2)
presek C – donja zona
Mu = 1.6×40 + 1.8×80 = 208 kNm
pretp. a1 = 4.5 cm ⇒ b/d/h = 60/60/55.5 cm
%831.6;125.0s;‰10/432.1/915.3
725.16010208
5.55k ab2=µ==εε⇒=
××
=
x = s×h = 0.125×55.5 = 7.0 cm < dp = 15 cm
x=2.43500
340
412.8
480
340
qu=140 kNm
E G
F
L0=4.86
Tu
Mu
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 3
Pismeni ispit, 09.09.2008.
Uslov εa1 ≥ 7‰ je zadovoljen, a pretpostavka o položaju neutralne linije je tačna. Doduše, ove pretpostavke su sigurno zadovoljene, jer je presek iste geometrije kao F, dok je mo-ment savijanja manji (pri manjem momentu savijanja neutralna linija se približava pritisnu-toj ivici, pa uslov formalno ne mora da se ispituje). Sledi:
2a cm81.9
40725.1
1005.5560831.6A =×
××=
usvojeno: 2RØ25 (9.82 cm2)
KONTROLA GLAVNIH NAPONA ZATEZANJA
MB 25 ⇒ τr = 0.95 MPa = 0.095 kN/cm2
usvojeno duž čitavog raspona: z ≈ 0.9×52.5 = 47.3 cm = const.
deo E-G
τ<=τ>
=×
=τ⇒=×+×=r
r2
levo,En
levo,Eu 5
MPa95.0cmkN423.0
3.4725500kN5007.2068.1806.1T
τ<τ>
=×
=τ⇒=×+×=r
r2
Gn
Gu 5cm
kN288.03.4725
340kN3403.1538.1406.1T
Položaj preseka F (Mu,max.) je ranije određen. Dužine osiguranja:
cm7.16288.295.019.242;cm0.277
23.495.011.357 21 =
−×=λ=
−×=λ
Kako je i u preseku Elevo i G prekoračen napon 3τr, sledi:
MPa88.2;MPa23.4 Gn
GRu
levo,En
levo,ERu =τ=τ=τ=τ
λ2 = 162.7
τE,levon =4.23
τ r=0.95
E
G
F
242.9
τ r
3τ r
3τ r=2.85
τGn=2.88
λ1 = 277.0
357.1
λI2 = 2.4
λI1 = 116.7
τRu
τn
τRu=τn
Međutim, u zonama na kojima nije prekoračen napon 3τr, potrebno je izvršiti odgovarajuću redukciju i obavezno nacrtati dijagram napona τRu (crvena linija). Potrebno je odrediti duži-ne na kojima je prekoračen napon 3τr:
cm4.288.2
95.0319.242;cm7.11623.4
95.0311.357 I2
I1 =
×
−×=λ=
×
−×=λ
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 4
Pismeni ispit, 09.09.2008.
Osiguranje armaturom se, kad god je moguće, vrši postavljanjem vertikalnih uzengija:
usvojeno: m = 2 ; α = 90° ; θ = 45°:
( ) ( ) )1(u
)1(uv
Ru
)1(u
u a56.7a110423.025
402cotsincosb
ame ×=××+×××
=σ×θ×α+α×τ×
×=
pretp. URØ12 ⇒ eu = 7.56×1.13 cm = 8.55 cm
usvojeno: URØ12/7.5 (m=2)
∆Aa = 0 (“špic” momenta)
Korišćenje uzengija najvećeg mogućeg prečnika (član 145 PBAB 87), na minimalno mogu-ćem rastojanju, na relativno velikoj dužini osiguranja (λ = 277 cm), svakako nije najrazum-nije rešenje. Sečnost uzengija se ne može povećati, s obzirom na širinu rebra preseka, ta-ko da ostaje mogućnost da se razmak uzengija postepeno povećava, u skladu sa prome-nom napona τRu, ili da se primene i koso povijeni profili. Ovo rešenje će biti prikazano kao varijantno rešenje, nakon usvajanja uzengija na delu G-F:
( ) )1(u
)1(u
FGu a12.11a110
288.025402e ×=××+×
××
=−
pretp. URØ12 ⇒ eu = 11.12×1.13 cm = 12.57 cm
usvojeno: URØ12/12.5 (m=2)
( ) ( )01402
340cotcot2TA
v
mua −×
×=α−θ×
σ×=∆ = 4.25 cm2
usvojeno: 2RØ25 (9.82 cm2)
Varijanta sa koso povijenim profilima na delu E-F:
Na čitavoj dužini osiguranja su usvojene dvosečne vertikalne uzengije URØ12/12.5 cm (kao na delu G-F). Nosivost usvojenih uzengija:
( ) 2u,u cmkN290.011040
5.122513.12
=×+×××
×=τ
Potrebno je naći dužinu na kojoj je napon τRu ve-ći od sračunatog τu,u (oblast šrafirana ukrštenom šrafurom). Kako je τu,u > 3τr, tražena dužina λk se dobija kao:
cm9.11223.49.211.357K =
−×=λ
kN7.188259.1122
29.0423.0H k,vu =××−
=
2akk cm34.3
2407.188A45 =
×=⇒°=α
usvojeno: 1RØ25 (4.91 cm2)
τE,levon =4.23
τ r=0.95
E F
3τ r=2.85
λ1 = 277.0
357.1
λI1 = 116.7
λk = 112.9
τu,u=2.90
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 5
Pismeni ispit, 09.09.2008.
deo A-B, D-E
2An
Au cm
kN230.03.4725
272kN272808.1806.1T =×
=τ⇒=×+×=
2Bn
Bu cm
kN176.03.4725
208kN208808.1406.1T =×
=τ⇒=×+×=
Kako je na čitavom delu A-B prekoračen napon τr, dužina osiguranja je λ = 2.0 m.
τRuA = 1.5×(0.230 – 0.095) = 0.203 kN/cm2
τRuB = 1.5×(0.176 – 0.095) = 0.122 kN/cm2
( ) )1(u
)1(u
BAu a8.15a110
203.025402e ×=××+×
××
=−
URØ10 ⇒ eu = 15.8×0.79 cm = 12.5 cm
usvojeno: URØ10/12.5 (m=2)
∆Aa = 0 (“špic” momenta)
deo B-D
TuB = 208 kN ⇒ τn
B = 0.176 kN/cm2
cm1.9276.195.01200 =
−×=λ
τRuB = 0.122 kN/cm2 (vidi deo A-B)
cm7.20785.0122.025
402eu =×××
=
usvojeno: URØ10/20 (m=2)
( )01402
208Aa −××
=∆ = 2.60 cm2 ⇒ usvojeno: 2RØ25 (9.82 cm2)
PRORAČUN NAPONA U PRESEKU F
MB 25 ⇒ Eb = 30 GPa (čl. 52. BAB 87)
30210
EEn
b
a == = 7.0
Aa1 = 24.54 cm2 (5RØ25)
cm7.65
1025.43a1 =×+×
=
h = 60 – 6.7 = 53.3 cm
Pritisnuta je gornja ivica nosača, pa je oblik pritis-nute zone preseka ili pravougaoni, širine 60 cm, ili oblika T. Iz praktičnih razloga, pretpostavlja se da je neutralna linija u ploči.
A B
λ = 200
τ An=2.30
τ ARu=2.03 τB
n=1.76
τBRu=1.22
Bλ = 92.1
τBn=1.76
τBRu=1.22
D
τ r=0.95 λ = 92.1
τ r200 1.76
1.22
200
4.5
25
16
4.5
4.5
25.5
4.5 3RØ25
2RØ12
2RØ25
5.5
20 2RØ25
1545
60
17.517.5
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 6
Pismeni ispit, 09.09.2008.
3.5360
54.241 ×
=µ = 0.0077 = 0.77% ; µ2 = 0
s2 + 2×7.0×0.0077×s - 2×7.0×0.0077 = 0 ⇒ s = 0.279
x = 0.279×53.3 = 14.89 cm < dp = 15 cm
Pretpostavka o položaju neutralne linije je dobra, pa se naponi proračunavaju kao za pravougaoni presek širine 60 cm:
−×=
−×=
3279.01
2279.0
3s1
2s
J I22
bI = 0.035
Potrebno je sračunati momente Mg i Mp u preseku F (x=2.43 m od oslonca G):
kNm8.2342.1866.48MkNm2.186
243.26043.23.153M
kNm6.482
43.22043.240M2
p
2
g=+=⇒
=×
−×=
=×
−×=
22
2
IIb2
ab cm
kN09.1035.0279.0
3.5360108.234
Js
hbM
=××
×=×
×=σ ⇒ ‰363.0
10309.10
3b =×
=ε
279.0
279.019.100.71a−
××=σ = 197.5 MPa ⇒ 31a 102105.197
×=ε = 0.940‰
Stub preseka prema skici, opterećen je silom NG=1200 kN usled stalnog optere-ćenja. Odrediti koliku silu od povremenog
opterećenja stub može prihvatiti uz zadovoljenje propisanih koeficijenata sigurnosti. Uticaj izvijanja zanemariti. Sračunati napone u betonu i armaturi usled ukupnog (G+P) opterećenja (trenutak t=0). Kvalitet materijala: MB 25, RA 400/500.
ODREĐIVANJE SILE NP
Normalna sila koju dati presek može prihvatiti određena je izrazom:
vaBbu AfAN σ×+×=
pri čemu su sve veličine s desne strane izraza poznate.
Dužina stranice preseka je:
2b cm1754
25.220.266Acm0.26
32
245
32ha =
××=⇒=×=×=
Aa = 22.80 cm2 (6RØ22) ⇒ Nu = 1754×1.725 + 22.80×40 = 3937 kN
Granična računska sila usled spoljašnjeg opterećenja određena je izrazom:
1.2
12009.13937NN1.212009.1NNN PPPP,uGG,uu×−
=⇒×+×=×γ+×γ= = 790 kN
21 6RØ22
4.5
36 45
4.5
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 7
Pismeni ispit, 09.09.2008.
PRORAČUN NAPONA U BETONU I ARMATURI
2abi
b
a cm191380.220.71754AnAA730210
EEn =×+=×+=⇒===
‰35.010304.10
EMPa4.10
cmkN04.1
19137901200
APG
3b
bb2
ib =
×=
σ=ε⇒==
+=
+=σ
MPa8.724.100.7n ba =×=σ×=σ
Zatega preseka prema skici, optereće-na je silom ZG=600 kN usled stalnog
opterećenja. Odrediti koliku silu usled povreme-nog opterećenja zatega može prihvatiti uz zado-voljenje propisanih koeficijenata sigurnosti. Od-rediti srednje rastojanje i karakterističnu širinu prslina samo usled stalnog opterećenja (t=0). Kvalitet materijala: MB 25, RA 400/500.
Aa = 45.60 cm2 (12Ø22) ; RA 400/500 ⇒ σv = 400 MPa = 40 kN/cm2
Zu = Aa×σv = 45.60×40 = 1824 kN
8.1
6006.11824ZZ8.16006.1ZZZ PPPP,uGG,uu×−
=⇒×+×=×γ+×γ= = 480 kN
ODREĐIVANJE ŠIRINE PRSLINA
MB 25 ⇒ fbzm = 2.1 MPa ⇒ fbz = 0.7× fbzm = 1.47 MPa = 0.147 kN/cm2
2abi cm91960.450.72030AnAA =×+×=×+=
Zr = 0.147×919 = 135.1 kN < Zg = 600 kN ⇒ presek sa prslinom
a0 = aI - Ø/2 = 4.5 - 2.2/2 = 3.4 cm
Ø = 22 mm = 2.2 cm ; eØ. = 7.0 cm
k1 = 0.4 (RA 400/500) ; k2 = 0.25 (čisto zatezanje)
Abz,ef = Ab = 30×20 = 600 cm2 ⇒ 600
45.60AA
ef.bz,
aef.z, ==µ = 0.076 = 7.6%
076.02.225.04.0
1074.32lps ××+
+×= = 11.1 cm
‰626.0102105.131
EMPa5.131
cmkN15.13
60.45600
AZ
3a
G,aG,a2
a
GG,a =
×=
σ=ε⇒====σ
2
a2
1
6001.1350.10.11
)0t(0.1)500/400RA(0.1
××−=ζ⇒
==β=β
= 0.984
ps1aapk l7.1a ×ε×ζ×= = 1.7×0.984×0.626×10-3×11.1 = 12×10-3 cm = 0.12 mm
22
7 4.5
4.5
5.5
30
4.5
5.5 20
774.5
4RØ224RØ22
4RØ22
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 8
Pismeni ispit, 09.09.2008.
Dimenzionisati stub pravougaonog poprečnog preseka b/d=25/60 cm, opterećen momentom savijanja od vetra MW = ±200 kNm, i vertikalnom silom usled povre-
menog opterećenja P = 1000 kN. Uticaj sopstvene težine se može zanemariti, a vertikalno i horizontalno opterećenje ne moraju delovati istovremeno. Uticaj izvijanja se može zane-mariti. Kvalitet materijala: MB 25, RA 400/500.
Sva potrebna objašnjenja data su u Primeru 10. Ovde su sračunate neophodne vrednosti.
pretp. a1 = 6 cm ⇒ a/d = 6 / 60 = 0.1
Kombinacija sa MINIMALNOM normalnom silom
Mu = ±1.8×200 = ±360 kNm ⇒ 232.0725.16025
10360m 2
2
u =××
×=
Nu = 0 ⇒ 0nu =
22a1a21 cm42.18
40725.16025285.0AA285.0 =×××==⇒=µ=µ
Kombinacija sa MAKSIMALNOM normalnom silom
Mu = ±2.1×200 = ±420 kNm ⇒ 271.0725.16025
10420m 2
2
u =××
×=
Nu = 2.1×1000 = 2100 kN ⇒ 812.0725.16025
2100nu =××
=
Tačka nalazi u oblasti promenljivih koeficijenata sigurnosti (0.5‰ < εa1 < 1‰) pa sledi:
εa1 ≈ 0.65‰ ⇒ ( ) 035.28.11.2‰0‰3
‰65.0‰38.1P,u =−×−
−+=γ
Mu = ±2.035×200 = ±407 kNm
262.0725.16025
10407m 2
2
u =××
×=
Nu = 2.035×1000 = 2035 kN
786.0725.16025
2035nu =××
=
Tačka je ponovo u oblasti između 0.5 i 1‰ i može se smatrati da su dilatacije, pa samim tim i koefici-jenti sigurnosti, tačno određeni. Sledi:
285.0275.021 <=µ=µ
odnosno merodavna je prva kombinacija uticaja. Stoga dalje iteracije nisu potrebne, jer se u svakoj iteraciji koeficijenti sigurnosti smanjuju i dobija manja potrebna površina armature.
usvojeno: ±5RØ22 (±19.00 cm2)
23
4.5
25
16
4.5
4.5
5.5
204.
5
3RØ22
2RØ22
UØ8/15
2RØ12
3RØ22
60
2RØ22
5.5
20
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 1
Pismeni ispit, 21.09.2008.
Za konstrukciju na skici potrebno je dimenzio-nisati POS 2 (30/100 cm). Izvršiti analizu opte-
rećenja i sračunati vrednosti statičkih uticaja za stub POS S za sledeće slučajeve opterećenja: - stalno opterećenje g = 30 kN/m - povremeno opterećenje p1 = 60 kN/m - povremeno opterećenje p2 = 60 kN/m i dimenzionisanje u karakterističnim presecima prema napred sračunatim uticajima. Uticaj izvijanja zanemariti. Sopstvena težina je uračunata u zadato stalno optere-ćenje. Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
Sračunati koliko se povremeno opterećenje može na-neti umesto zadatog opterećenja p1 na gredu POS 1 (30/60 cm) ako bi ona bila armirana istom podužnom i poprečnom armaturom kao POS 2.
DIMENZIONISANJE POS 2
Mg2 = 30×4.02/2 = 240 kNm ; G2 = 30×4.0 = 120 kN
Mp2 = 60×4.02/2 = 480 kNm ; P2 = 60×4.0 = 240 kN
MB 30 ⇒ fB = 20.5 MPa ; τr = 1.1 MPa
Mu = 1.6×240 + 1.8×480 = 1248 kNm
pretp. a1 = 7 cm ⇒ b/d/h = 25/100/93 cm
=µ=εε
⇒=
××
=%289.27
‰883.6/5.3/064.2
05.230101248
93k ab
2
21a cm02.39
4005.2
1009330289.27A =×
××=
usvojeno: 8RØ25 (39.27 cm2)
Tu = 1.6×120 + 1.8×240 = 624 kN
τ<τ>
=××
=τr
r2n 5cm
kN249.0939.030
624
cm9.22249.21.11400 =
−×=λ
τRu = 1.5×(0.249 – 0.11) = 0.208 kN/cm2
usvojeno: m = 2 ; α = 90° ; θ = 45° ; URØ10:
( ) cm08.1040110208.030
785.02eu =××+××
×=
usvojeno: URØ10/10 (m=2)
∆Aa = 0 (“špic” momenta)
24
POS S
3.0 m
g , p1
4.0 m
g , p2
30/d=?
POS 130/60
POS 230/100
d=?
4.5
3021
4.5
4.5
20.5
4.5
4RØ25
2RØ12
2RØ25
5.5
25
4RØ25
2RØ12100
2RØ12
1525 URØ10/10
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 2
Pismeni ispit, 21.09.2008.
POS S – PRESEČNE SILE
Pored sračunatih sila sa POS 2, na stub deluju i sile sa konzolne grede POS 1:
Mg1 = 30×3.02/2 = 135 kNm
G1 = 30×3.0 = 90 kN
Mp1 = 60×3.02/2 = 270 kNm
P1 = 60×3.0 = 180 kN
Mp2
105
135
210
270
480
0
Mp1
90
180
0
240
Mg
+
+
+
+
Np2Np1Ng
POS S – DIMENZIONISANJE
Maksimalni moment savijanja javlja se na donjem delu stuba i zateže »levu« ivicu preseka. Povremeno opterećenje na gornjoj konzoli POS 1 smanjuje razmatrani uticaj, pa neće biti uzeto u obzir. Kako visina d poprečnog preseka nije poznata, pristupa se slobodnom dimenzionisanju. Kada se visina preseka usvoji, pristupa se vezanom dimenzionisanju ostalih preseka i to:
- gornjeg dela stuba, zategnuta »desna« ivica preseka, odnosno
- donjeg dela stuba, zategnuta »desna« ivica preseka, za slučaj delovanja stalnog opterećenja i povremenog opterećenja na POS 1 (Mp1 > Mg)
Postupak slobodnog dimenzionisanja podrazumeva usvajanje dilatacija εb i εa1, odnosno tipa loma preseka1. Iz uslova ravnoteže momenata savijanja se sračunava potrebna statič-ka visina, a zatim iz uslova ravnoteže normalnih sila i potrebna površina armature.
Kod izbora dilatacija (tipa loma) treba primetiti da je najopterećeniji presek, pored momen-ta savijanja, napregnut i silom pritiska, pa je očekivano da lom nastupi po betonu. Što se pretpostavi manja vrednost εa1, dobiće se presek manje visine. Istovremeno, usvajanjem veće vrednosti εa1 ili loma po armaturi, dobija se presek velike visine i male površine armature. U ostalim, manje napregnutim, presecima može se dobiti i armatura manja od minimalno propisane. S druge strane, u uklještenju, zavisno od položaja povremenog opterećenja, mogu biti zategnute obe ivice preseka, pa će presek biti obostrano armiran.
1 Kod dimenzionisanja realnih konstrukcija, kriterijum za usvajanje dimenzija poprečnog preseka su najčešće veličina pomeranja ili zadovoljenje željene vitkosti. Kako ovo uglavnom prevazilazi materiju kursa i predviđeni obim zadataka, kada dimenzija preseka nije poznata treba sprovesti slobodno dimenzionisanje.
Mg1
Mg2
G1
Mp1
P1
G2
Mp2
P2
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 3
Pismeni ispit, 21.09.2008.
donji deo stuba, »leva« ivica
usvojeno εb/εa1 = 3.5/3‰ ⇒ k = 1.719 , µ = 43.590%
Mu = 1.6×105 + 1.8×480 = 1032 kNm
Nu = 1.6×210 + 1.8×240 = 768 kN
Kako u izrazu za Mau figuriše nepoznata visina preseka d, u prvom koraku se usvaja:
Mau = Mu = 1032 kNm
05.230101032719.1h
2I
××
×= = 70.4 cm ⇒ dI = h+a1 = 70.4+7 = 77.4 cm
II korak: usv. dI = 80 cm ⇒
−×+= 07.0
280.07681032M II
au = 1285.4 kNm
05.230104.1285719.1h
2I
××
×= = 78.6 cm ⇒ dII = 78.6+7 = 85.6 cm
Umesto daljeg iterativnog proračuna, koji bi rezultirao malim povećanjem dimenzije stuba, vrednost d = 90 cm je usvojena kao konačna. Sledi:
a1 = 7 cm ⇒
−×+= 07.0
290.07681032Mau = 1323.8 kNm
=µ=εε
⇒=
××
=%104.39
‰746.3/5.3/789.1
05.230108.1323
83k ab
2
21a cm70.30
40768
4005.2
1008330104.39A =−×
××= ⇒ usvojeno: 8RØ25 (39.27 cm2)2
gornji deo stuba, »desna« ivica
Mu = 1.6×135 + 1.8×270 = 702 kNm
Nu = 1.6×90 + 1.8×180 = 468 kN
a1 = 7 cm ⇒ h = 90 – 7 = 83 cm ⇒
−×+= 07.0
290.0468702Mau = 879.8 kNm
=µ=εε
⇒=
××
=%638.23
‰486.8/5.3/194.2
05.230108.879
83k ab
2
21a cm47.18
40468
4005.2
1008330638.23A =−×
××= ⇒ usvojeno: 4RØ25 (19.63 cm2)
2 Šipke RØ25 su usvojene jer su isti profili primenjeni i za armiranje grede POS 2 (veći deo se prevodi iz stu-ba u gredu POS 2). Računski, dovoljni su profili RØ22. Ipak, ovde se radi o ispitnom zadatku, gde optimizacija rešenja ne predstavlja prioritet, pa je usvojeno malo »neracionalnije« rešenje.
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 4
Pismeni ispit, 21.09.2008.
donji deo stuba, »desna« ivica
Mu = 1.0×(-105) + 1.8×270 = 381 kNm
Nu = 1.0×210 + 1.8×180 = 534 kN
a1 = 5 cm ⇒ h = 90 – 5 = 85 cm ⇒
−×+= 05.0
290.0534381Mau = 594.6 kNm
=µ=εε
⇒=
××
=%505.14
‰10/476.2/734.2
05.230106.594
85k ab
2
21a cm61.5
40534
4005.2
1008530505.14A =−×
××= ⇒ usvojeno: 2RØ25 (9.82 cm2)
4.5
21
4.5
4.5
25.5
4RØ
25
2RØ
12
2RØ
25
4.590
2RØ
12
25.5 30
UR
Ø10
/20GORNJI DEO STUBA
"DE
SN
O"
"LE
VO
"
4.5
3021
4.5
4.5
25.54.5
4RØ
25
2RØ
12
2RØ
25
5.5
4RØ
25
902R
Ø12
20 30
UR
Ø10
/20DONJI DEO STUBA
"DE
SN
O"
"LE
VO
"
PRORAČUN NOSIVOSTI POS 1
POS 1 je konzolna greda, pravougaonog poprečnog pre-seka. Prema uslovu zadatka, armirana je usvojenom ar-maturom grede POS 2. Poprečni presek čiju nosivost je potrebno sračunati je prikazan na skici desno.
Nosivost u odnosu na momente savijanja
Pošto nije drugačije zahtevano, proračun će biti sprove-den uz zanemarenje nosivosti pritisnute armature.
Aa1 = 39.27 cm2 (8RØ25)
2
105.4a1+
= = 7.25 cm ⇒ h = 60 - 7.25 = 52.75 cm
==εε
→=××
×=µ
658.1k‰35.2/5.3/
%420.4805.275.5230
4027.39 abTABLICE1
Dobijena je vrednost εa1 < 3‰. Dakle, ovaj presek bi morao biti dvostruko armiran, kako bi se dilatacija zategnute armature zadržala u željenim granicama. Međutim, u ovom slučaju presek je zadat i zadatak je samo da se odredi njegova nosivost.
Zanemarenjem Aa2, mehanički procenat armiranja se direktno sračunava iz uslova ravno-teže normalnih sila. Pritom je pretpostavljeno da je σa1 = σv. Kako je sračunata dilatacija:
4.5
30
21
4.5
4.5
25.5
4.5
4RØ25
2RØ25
5.5
4RØ25
60 2RØ12
20 URØ10/10
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 5
Pismeni ispit, 21.09.2008.
%905.110210
400E
‰35.2 3a
vv1a =
×=
σ=ε>=ε
lako je zaključiti da je učinjena pretpostavka σa1 = σv zadovoljena. Iz uslova ravnoteže mo-menata savijanja konačno sledi:
22
au 1005.230658.1
75.52=M −×××
= 622.6 kNm = Mu (Nu = 0)
Kako je εa1 < 3‰, neophodno je povećati vrednosti koeficijenata sigurnosti:
εa1 = 2.35‰ ⇒ ( ) 865.1;665.16.19.10335.236.1 p,ug,u =γ=−×
−−
+=γ
kNm3.213865.1
135665.16.622MkNm1352
0.330M p
2
g =×−
=⇒=×
=
mkN4.47
0.33.2132
LM2
p 22p
1 =×
=×
≤
Tačniji postupak je da se proračunom tretira sva armatura u preseku. Jedna mogućnost je primena odgovarajućeg dijagrama interakcije (interpolacija vrednosti očitanih sa dijagrama 2.5.36 i 2.5.37, PBAB 87, Tom 2, str. 176 i 177). Druga je analitičko rešenje, gde se polo-žaj neutralne linije određuje iterativno, iz uslova ravnoteže normalnih sila. Proračun će biti sproveden na taj način, a postupak će biti jako ubrzan uvođenjem nekoliko smislenih pret-postavki koje su posledica prvog koraka u rešavanju problema (Aa2=0):
a. εb = 3.5‰ ⇒ α = 0.810 ; η = 0.416
b. εa1 > εv = 1.905‰ ⇒ σa1 = σv = 400 MPa (zatezanje)
c. εa2 > εv = 1.905‰ ⇒ σa2 = σv = 400 MPa (pritisak)
Uslov ravnoteže normalnih sila može se napisati u obliku:
0NZDDN uauaubu ==−+=∑
pri čemu su unutrašnje sile određene kao:
Dau = Aa2×σa2 = 9.82×40 = 392.7 kN
Zau = Aa1×σa1 = 39.27×40 = 1570.8 kN
Dbu = α×s×b×h×fB = 0.810×s×30×52.75×2.05
Dakle, jedina nepoznata veličina je položaj neutralne linije, odnosno bezdimenziona s:
Dbu = Nu + Zau – Dau = 0 + 1570.8 – 392.7 = 1178.1 kN
05.275.5230810.0
1.1178fhb
DsBb
bu
×××=
×××α= = 0.449
s = 0.449 > 0.259 ⇒ εb = 3.5‰ , 5.3449.0
449.01s
s1b1a ×
−=ε×
−=ε = 4.30‰
vb2
2a2
2 ‰834.25.3449.0
085.0449.0s
s085.075.525.4
ha
ε>=×−
=ε×α−
=ε⇒===α
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 6
Pismeni ispit, 21.09.2008.
Sve tri učinjene pretpostavke su dokazane, pa sledi:
( ) ( )449.0416.0175.52hs1z ×−×=××η−= = 42.9 cm
( ) ( )5.475.527.3929.421.1178ahDzDMM 2aubuauu −×+×=−×+×==
Mu = 69496 kNcm = 695 kNm
Kako je εa1 > 3‰, nema potrebe smanjivati vrednosti koeficijenata sigurnosti. Sledi:
mkN1.59
0.31.2662pkNm1.266
8.11356.1695M 21p =
×≤⇒=
×−=
Nosivost u odnosu na transverzalne sile
2vu
)1(u
u,u cmkN209.040
1030785.02
ebam
=××
×=σ×
××
=τ = 2.09 MPa
2rRun cmkN250.0MPa50.21.109.2
32
32
==+×=τ+τ×=τ
75.529.030250.0Th9.0b
Tu
un ×××=⇒
××=τ = 355.5 kN
mkN2.39
0.35.117pkN5.117
8.1906.15.355TkN900.330T 2pg =≤⇒=
×−=⇒=×=
Merodavno je manje od dva sračunata opterećenja, dakle p = p2 = 39.2 kN/m.
Za nosač sistema proste grede, raspona L = 6.0 m, opterećen stalnim optereće-
njem g = 30 kN/m, čiji je karakteristični presek armi-ran prema skici, potrebno je sračunati: - napone u betonu i armaturi (t=0) - srednje rastojanje i karakterističnu širinu
prslina (t=0) - vrednost maksimalnog ugiba u sredini ras-
pona, vodeći računa o dugotrajnom dejstvu stalnog opterećenja (t→∞)
Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
Aa1 = 14.18 cm2 (5RØ19)
Aa2 = 5.67 cm2 (2RØ19)
5
0.920.43a1×+×
= = 6.0 cm
h = 60 – 6.0 = 54.0 cm
a2 = 4.0 cm ⇒ α2 = 4.0/54.0 = 0.074
MB 30 ⇒ Eb = 31.5 GPa (čl. 52. BAB 87) ⇒ 5.31
210EEn
b
a == = 6.67
25
4
45
2126
4
2RØ12
UØR8/1560
2RØ19
2RØ19
3RØ19
2042×6
2RØ19
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 7
Pismeni ispit, 21.09.2008.
PRORAČUN NAPONA U BETONU I ARMATURI
5420
18.141 ×
=µ = 0.0131 = 1.31% ; 5420
67.51 ×
=µ = 0.0053 = 0.53%
s2 + 2×6.67×(1.31+0.53)×10-2×s - 2×6.67×(1.31+0.53×0.074)×10-2 = 0
s2 + 0.245×s – 0.180 = 0 ⇒ s = 0.319 ⇒
−×=
3319.01
2319.0
J2
II = 0.046
Ma = Mg = 135 kNm
22
2
b cmkN38.1
)074.01()074.0319.0(0053.067.6046.0319.0
542010135
=−×−××+
×××
=σ
21a cmkN63.19
319.0319.0138.167.6 =
−××=σ ⇒ 31a 100.21
63.19×
=ε = 0.935‰
PRORAČUN RAZMAKA I ŠIRINE PRSLINA
MB 30 ⇒ fbzm = 2.4 MPa (član 51. PBAB 87)
d = 60 cm = 0.6 m ⇒ 24bzs cmkN177.0
6.04.06.024.07.0f =
+××=
66020W
2
1b×
= = 12000 cm3 ⇒ Mr = 0.177×12000×10-2 = 21.30 kNm < Mg
a0 = 4.0 - 1.9/2 = 3.05 cm ; Ø = 19 mm = 1.9 cm ; eØ = 6.0 cm
k1 = 0.4 (RA 400/500) ; k2 = 0.125 (savijanje)
===×+
≤cm302/602/dcm25.239.15.79
h ef.bz, = 23.25 cm ⇒ 25.2320
14.18ef.z1, ×
=µ = 0.0305
0305.01.9125.04.0
10605.32lps ××+
+×= = 10.4 cm
2
a2
1
1353.210.10.11
)0t(0.1)500/400RA(0.1
××−=ζ⇒
==β=β
= 0.975
ps1aapk l7.1a ×ε×ζ×= = 1.7×0.975×0.935×10-3×10.4 = 16×10-3 cm = 0.16 mm
PRORAČUN UGIBA
12
6020J3
b×
= = 360000 cm4 ⇒ 86
4
b 10360000105.310.630
3845v −×××
××= = 4.46×10-3 m
Koeficijenti za proračun krivine elementa pravougaonog preseka izloženog složenom savijanju su grafički očitavani (PBAB 87, Tom 2, Prilog 3.4).
0875.00.542018.1467.6
hbAn;067.0
600.4
da;1.0
600.6
da 1a2
21
1 =××
=×
×===α===α
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 8
Pismeni ispit, 21.09.2008.
Ugib u trenutku t=0
Iak = 0.825 (dijagram 3.4.2) ⇒ v0
I = 0.825×4.46 = 3.68 mm
IIak = 2.1 (dijagram 3.4.6) ⇒ v0
II = 2.1×4.46 = 9.38 mm
24bzs cmkN253.0
6.04.06.024.0f =
+×= ⇒ Mr = 0.253×12000×10-2 = 30.4 kNm < Mg
135
4.300.10.11)0t(0.1
)500/400RA(0.1g,0
2
1 ××−=ζ⇒
==β=β
= 0.775
vg,0 = (1 – ζ) × v0I + ζ × v0
II = (1 – 0.775)×3.68 + 0.775×9.38 = 8.09 mm
Ugib u trenutku t→∞
χ∞ = 0.8 ; ϕ∞ = 2.5 ⇒ χ∞ × ϕ∞ = 0.8×2.5 = 2
Ikϕ = 0.63 (dijagram 3.4.14) ⇒ v∞I = (1+0.63×2.5)×3.68 = 9.48 mm
Interpolacijom vrednosti očitanih sa dijagrama 3.4.25 i 3.4.26 sledi:
( ) 148.0145.0155.005.01.0
05.0067.0145.0k155.0k10.0145.0k05.0 II
II2
II2 =−×
−−
+=⇒
=⇒=α=⇒=α
ϕϕ
ϕ
IIkϕ = 0.148 (dijagrami 3.4.25, 26) ⇒ v∞II = (1+0.148×2.5)×9.38 = 12.84 mm
135
4.305.00.11)t(5.0
)500/400RA(0.1g,
2
1 ××−=ζ⇒
∞→=β=β
∞ = 0.888
vg∞ = (1 – ζ) × v∞I + ζ × v∞
II = (1 – 0.888)×9.48 + 0.888×12.84 = 12.47 mm
Dimenzionisati stub kružnog poprečnog preseka prečnika D=40 cm, opterećen silama pritiska Ng = 1000 kN i Np = 500 kN usled stalnog, odnosno povremenog
opterećenja. Uticaj izvijanja zanemariti. Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
Nu = 1.9×1000 + 2.1×500 = 2950 kN
vaBbu AfAN σ×+×=
v
Bbua
fANAσ
×−=
Ab = 202×π = 1256 cm2
40
05.212562950Aa×−
= = 9.35 cm2
usvojeno: 6RØ16 (12.06 cm2)
.MIN%6.0%96.01256
06.12µ=>==µ
26
6RØ16 40324
4
UØ8/20
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 1
Pismeni ispit, 27.01.2009.
Za armiranobetonski element kon-stantnog poprečnog preseka, ar-
miran prema skici desno, opterećen aksijal-no silom pritiska G=1500 kN usled stalnog opterećenja, potrebno je odrediti: a. maksimalnu aksijalnu silu pritiska b. maksimalnu aksijalnu silu zatezanja c. maksimalni moment savijanja Mx i
odgovarajuću transverzalnu silu Ty d. maksimalni moment savijanja My i
odgovarajuću transverzalnu silu Tx koji mogu delovati na ovakav poprečni pre-sek uz zadovoljenje propisanih koeficijenata sigurnosti. Sve tražene uticaje tretirati kao povremeno opterećenje. Prilikom proračuna nosivosti preseka uzeti u obzir svu armaturu (poprečnu i podužnu). Kvalitet materijala: MB 35, RA 400/500.
Kad je u pitanju aksijalno naprezanje, presek je simetričan i simetrično armiran. Naponi i dilatacije u svim tačkama preseka su jednaki, pa je sva armatura u preseku proračunska (ukupno 24RØ16 + 6RØ12).
a. sila pritiska
MPa23f‰2 Bbb ==σ⇒=ε = 2.3 kN/cm2
MPa400‰905.110210
400E
‰2 va3a
vva =σ=σ⇒=
×=
σ=ε>=ε = 40 kN/cm2
Ab = 80×80 – 48×64 = 3328 cm2
Aa = 24×2.01 + 6×1.13 = 55.04 cm2
Nu = Ab×fB + Aa×σv = 3328×2.3 + 55.04×40 = 9856 kN
Kako je čitav presek pritisnut, koeficijenti sigurnosti imaju maksimalne vrednosti od svih ponuđenih za odgovarajuću kombinaciju uticaja (član 80. PBAB 87):
Nu = 1.9×NG + 2.1×NP = 9856 kN ⇒ NP = 1.2
15009.19856 ×− = 3336 kN
b. sila zatezanja
MPa400‰905.110210
400E
‰10 va3a
vva =σ=σ⇒=
×=
σ=ε>=ε = 40 kN/cm2
Zu = Aa×σv = 55.04×40 = 2202 kN
Kako je εa > 3‰, koeficijenti sigurnosti imaju minimalne vrednosti od svih ponuđenih za odgovarajuću kombinaciju uticaja. Istovremeno, sila pritiska od stalnog opterećenja deluje povoljno, jer »rasterećuje« presek a mora biti uključena u svaku kombinaciju uticaja:
Zu = 1.0×NG + 1.8×ZP = 2202 kN ⇒ ZP = 8.1
)1500(0.12202 −×− = 2056 kN
27
84
1 4RØ161 4RØ16
32
4816
80
16
2±3
RØ
12/1
5
3 RUØ8/15
48
44
3 RUØ8/15
1 4RØ161 4RØ16 1 4RØ16
848
4
20 84 8 4204
80
3 RUØ8/15
16 32
xx
y
y
1 4RØ16
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 2
Pismeni ispit, 27.01.2009.
c. moment savijanja Mx, sila Ty
Pritisnuta i zategnuta armatura su jednake:
Aa1 = Aa2 = 24.12 cm2 (3×4=12RØ16)
Pritisnuta površina betona je, zavisno od polo-žaja neutralne linije, ili oblika pravougaonika, širine B = 80 cm, ili oblika T preseka.
Ukoliko je presek pravougaoni, uz zanemare-nje Aa2, problem se lako rešava pomoću tabe-la za dimenzionisanje. Ukoliko je presek obli-ka T, traženi moment loma se dobija nakon određivanja položaja neutralne linije (iterati-van postupak, dva pravougaona preseka).
Nije izričito naglašeno da se Aa2 mora uzeti u obzir, pa je njen doprinos zanemaren.
Stalno opterećenje deluje povoljno (ne daje moment savijanja, sila pritiska povećava mo-ment nosivosti) pa je γuG = 1. Sledi:
a1 = 8 cm ⇒ h = 80 – 8 = 72 cm
3.27280
15000.1+4012.24fhBN+A=B
uv1a1 ××
××=
××σ×
µ = 0.186 = 18.607% ⇒ s = 0.238
x = s×h = 0.238×72 = 17.15 cm > 16 cm = dp
Pretpostavka o položaju neutralne linije nije zadovoljena. Obim posla koji predstoji veći je nego što se u prvi mah pretpostavljalo. Preostaju sledeće mogućnosti:
- nosivost pritisnute armature je zanemare-na. Presek je velike širine, što ovu pret-postavku čini opravdanom. Međutim, pre-sek je oblika “T”, pa se položaj neutralne linije traži iterativno. Sigurno je da će se dobiti x > 17.15 cm 1;
- nosivost armature Aa2 se uzima u obzir. Po-ložaj neutralne linije se određuje iz uslova ravnoteže normalnih sila. Postupak je ug-lavnom iterativan, mada se ponekad (εb=3.5‰, σa2=σv), može sprovesti u jed-nom koraku (Primer 24, nosivost POS 1). Sigurno će se dobiti x < 17.15 cm 2;
- specijalan slučaj prethodnog, uz korišćenje odgovarajućeg dijagrama interakcije.
Nosivost preseka koji je potencijalno oblika »T« se najbrže proračunava tako što se u prvom koraku pretpostavi da se neutralna linija nalazi na donjoj ivici ploče. Sračunavaju se
1 Pretpostavljen je presek konstantne širine 80 cm, a stvarni oblik pritisnute zone je »T«, prikazan na skici. Kako bi se kompenzovao »nepostojeći« deo preseka koji je uzet u proračun, veličina x se mora povećati 2 Jedan deo sile pritiska preuzima armatura Aa2, što smanjuje silu pritiska u betonu i veličinu x
1 4RØ161 4RØ16
32
4816
80
16
a 2=8
3 RUØ8/15
2 4RØ162 4RØ16 2 4RØ16
80
16 32
x
y
1 4RØ16
±Mx
Ty
a 1=8
B=80
d p=1
6
d=80
Aa1
a 1=8
h=72
b=16
x
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 3
Pismeni ispit, 27.01.2009.
unutrašnje sile i proverava uslov ravnoteže normalnih sila. Ukoliko se pokaže da je x ≤ dp, presek je u proračunskm smislu pravougaoni, a umesto daljih iteracija se može koristiti odgovarajući dijagram interakcije. Proračunski model je prikazan na narednoj skici.
εa1=10‰
εb=2.86‰
Mu=?
z=ζ·
h
Zau
η·x
Nu
εa2
32
48d p
=16
d=80
16
a 2=8
b=16 32a 1
=8
Aa2
B=80
DbuDau
Aa1
x=16
εa2=1.43‰
‰86.210222.01
222.0;‰10259.0222.07216scm16x b1a =×
−=ε=ε⇒<==⇒=
30.28072222.0767.0D767.086.23
286.23bu ××××=⇒=
×−×
=α = 2257 kN
21043.1E‰43.186.216
816xax
a2a2ab2
2a ×=×ε=σ⇒=×−
=ε×−
=ε = 300.0 MPa
3012.24AD 2a2aau ×=σ×= = 723.8 kN
4012.24AZ‰10 v1aauv1a1a ×=σ×=⇒σ=σ⇒=ε = 965.1 kN
07.51515001.9658.7232257NZDDN uauaubu ≠=−−+=−−+=∑
Da bi uslov ravnoteže bio zadovoljen, potrebno je smanjiti unutrašnje sile pritiska, čime je dokazano da se neutralna linija nalazi u ploči.
Za proračun simetrično armiranog pravougaonog preseka (armatura RA 400/500), sa sra-čunatim odnosom a/d, mogu se koristiti dijagram 115 (NAJ) ili 2.4.10 (PBAB 87, Tom 2):
a/d = 8/80 = 0.1 ⇒ 097.0m13.0
3.240
808012.2412.24
102.03.28080
1500n
u
u
≈⇒
=××+
=µ
=××
=
kNm1142.3103.28080097.0M 22u =××××= − 3 ⇒ Mx,P =
8.13.1142 = 634.6 kNm
3 Analitički dobijeno rešenje je: εb/εa1 = 2.47/10‰, x = 14.3 cm < dp = 16 cm, Mu = 1144.4 kNm.
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 4
Pismeni ispit, 27.01.2009.
0.102
0.097
0.13
0.255
0.181 0.22
Pomoću dijagrama interakcije se može utvrditi i stanje dilatacija u preseku. U ovom slučaju uočena tačka se nalazi u oblasti između dilatacija 3.5/10‰ i 0/10‰ (kosa linija koja polazi iz koordinatnog početka). Kako je εa1 ≥ 3‰, vrednosti koeficijenata sigurnosti su dobro pretpostavljene. Međutim, za pouzdanu procenu položaja neutralne linije nema dovoljno elemenata. Stoga je bio neophodan prvi korak, odnosno analitički dokaz da se neutralna linija nalazi u ploči.
Princip osiguranja uzengijama je da nosivost uzengija, iz-ražena naponom τu,u bude najmanje jednaka redukovanom smičućem naponu τRu. Kako su razmak, prečnik, sečnost i kvalitet uzengija poznati, ovaj napon se lako sračunava.
Veza između napona τn i τRu je:
( )rnRurnr 233 τ−τ=τ⇒τ≤τ<τ ;
nRurnr 53 τ=τ⇒τ≤τ<τ
Konačno, kad se sračuna napon τn, određuje se sila Tu, odnosno tražena sila Tp:
8.1
TTzbTzb
T upnu
un =⇒××τ=⇒
×=τ
Za slučaj dejstva sile Ty, merodavan je presek 1-1 na skici (presek sa minimalnom širinom, odnosno količinom armature od neutralne linije do težišta zategnute armature, povučen upravno na pravac dejstva sile). Sledi:
80
3 RUØ8/15
b=16
Ty
1 1
a 1=8
h=72
Aa1
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 5
Pismeni ispit, 27.01.2009.
Ru2u,u cmkN168.040
1516503.02
τ==××
×=τ
2nrRu cmkN232.012.0168.0
323 =+×=τ⇒τ<τ
Tu = 0.232×16×0.9×72 = 240.2 kN
Ty,P =8.1
2.240 = 133.5 kN
d. moment savijanja My, sila Tx
Presek na skici dole levo se proračunava kao pravougaoni, širine 2×16=32 cm. Ponovo se zanemaruje nosivost pritisnute armature.
±My
Tx
14R
Ø16
48
80
16
3 RUØ8/15
4 8 4
328
420
80
3 RUØ8/15
16
x
y
14R
Ø16
2 2
484
16
±My
b=80
B2=16
d p=3
232
d=8016
Aa1
a 1=8
h=72
B2=16
x=35
.12
x
Aa1 = 16.08 cm2 (2×4=8RØ16) ; a1 = 8 cm ⇒ h = 80 – 8 = 72 cm
3.27216215000.1+4008.16=1 ×××
××µ = 0.404 = 40.448% ⇒ s = 0.488
Rutinska kontrola položaja neutralne linije dovodi do iznenađujućeg zaključka:
x = s×h = 0.488×72 = 35.12 cm > 32 cm
Presek nije pravougaoni (prethodna skica, desno)! To doduše nije nikakav nedostak za presek, već samo znači komplikovaniji proračun.
Presek čija pritisnuta zona ima dve širine se proračunava kao »T« presek, pri čemu se, posmatrajući od pritisnute ka zategnutoj ivici, prva širina označava sa B (B = 32 cm), a druga sa b (b = 80 cm), bez obzira na njihov međusobni odnos.
Za »T« preseke je postupak proračuna momenta loma iterativan, bez obzira da li se raču-na ili zanemaruje nosivost pritisnute armature. Ovo se može izbeći jedino ako se pokaže da je presek, uzimajući u obzir nosivost pritisnute armature, pravougaoni (x ≤ dp=32 cm), nakon čega bi se primenio odgovarajući dijagram interakcije, kao u prethodnom primeru.
‰375.45.3444.0
444.01;‰5.3259.0444.07232scm32x 1ab =×
−=ε=ε⇒>==⇒=
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 6
Pismeni ispit, 27.01.2009.
810.05.33
25.33=
×−×
=α
Dbu = 0.81×0.444×72×32 = 1907 kN
v2av2a ‰63.25.332
832σ=σ⇒ε>=×
−=ε
Dau = 16.08×40 = 643 kN
v1av1a ‰375.4 σ=σ⇒ε>=ε
Zau = 16.08×40 = 643 kN
uauaubu NZDDN −−+=∑
040715006436431907N ≠=−−+=∑
Da bi uslov ravnoteže bio zadovoljen, pot-rebno je smanjiti unutrašnje sile pritiska, čime je dokazano da je x < 32 cm, odnosno da je presek pravougaoni. Za dalji proračun koristi se dijagram interakcije, kao u prethodnom primeru. Sledi:
a/d = 8/80 = 0.1 ⇒ 181.0m219.0
3.240
8016208.1608.16
255.03.280162
1500n
u
u
≈⇒
=×××
+=µ
=×××
=
U ovom slučaju uočena tačka se nalazi u oblasti između dilatacija 3.5/10‰ i 3.5/3‰, mnogo bliže liniji koja označava simultani lom, što je ipak nedovoljno za pouzdanu procenu položaja neutralne linije. Kako je εa1 ≥ 3‰, vrednosti koeficijenata sigurnosti su dobro pretpostavljene.
kNm3.857103.280162181.0M 22u =×××××= − 4 ⇒ My,P =
8.13.857 = 476.3 kNm
Za slučaj dejstva sile Tx, merodavan je presek 2-2 na skici (presek sa minimalnom širinom, odnosno količinom armature od neutralne linije do težišta zategnute armature, povučen upravno na pravac dejstva sile). Širina rebra preseka je 2×16=32 cm, a uzengije su četvo-rosečne, pa sledi:
Ru2u,u cmkN168.040
15162503.04
τ==×××
×=τ
2nrRu cmkN232.012.0168.0
323 =+×=τ⇒τ<τ
Tu = 0.232×2×16×0.9×72 = 480.4 kN
Tx,P =8.1
4.480 = 267.0 kN
4 Analitički dobijeno rešenje je: εb/εa1 = 3.5/6.51‰, x = 25.2 cm < dp = 32 cm, Mu = 854.7 kNm
±My
Tx
84
14R
Ø16
24R
Ø16
48 16
80
16
3 RUØ8/15
4 8 448 4
208
420
80
3 RUØ8/15
16
x
y
24R
Ø16
14R
Ø16
2 2
a 1=8
a 2=8
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 7
Pismeni ispit, 27.01.2009.
Dimenzionisati stub pravougaonog poprečnog preseka, dimenzija b/d = 30/60 cm, opterećen sledećim uticajima:
Mg = 100 kNm ; Ng = 200 kN (stalno opterećenje) Mp = 50 kNm ; Np = 400 kN (vertikalno povremeno opterećenje) Mw = ±200 kNm ; Nw = 0 (vetar, alternativno dejstvo) Vertikalno povremeno opterećenje i vetar mogu, ali i ne moraju delovati istovremeno. Kva-litet materijala: MB 35, RA 400/500. Za usvojeni raspored armature, sračunati napone u betonu i armaturi samo usled stalnog opterećenja (trenutak t=0)
Zategnuta “leva” ivica preseka
Kombinacija u kojoj je samo stalno opterećenje na konstrukciji sigurno nije merodavna, pa neće biti razmatrana. Uvek se može dodati uticaj vetra koji zateže istu ivicu preseka (ozna-čimo ga npr. sa Wlevo), što daje veću površinu armature.
MB 35 ⇒ fB = 23 MPa = 2.3 kN/cm2
pretp. a1 = 7 cm ⇒ b/d/h = 30/60/53 cm
kNm6.59307.026.0320520M
kN3202006.1NkNm5202008.11006.1M
auu
u =
−×+=⇒
=×==×+×=
%076.38;‰941.3/5.3/807.1
3.230106.593
53k ab2=µ=εε⇒=
××
=
2a cm81.26
40320
4030.2
1005330076.38A =−×
××=
S druge strane, povremeno opterećenje se može, a ne mora uzeti u obzir. Moment Mp deluje u istom smeru kao i Mg, tako da se ukupan moment savijanja povećava u odnosu na prethodnu kombinaciju. Međutim, istovremeno se povećava i sila pritiska. Kako nije moguće sa sigurnošću proceniti šta više utiče na Aa,potr. (smanjenje usled sile pritiska ili povećanje usled momenta savijanja), potrebno je proveriti i ovu kombinaciju:
kNm2.84923.01040610MkN10404008.12006.1N
kNm6102508.11006.1Mau
u
u =×+=⇒
=×+×==×+×=
0A‰0.3511.1
3.230102.849
53k 2aa2>⇒<ε⇒=
××
=
%590.43*;719.1*k‰3.usv a =µ=⇒=ε
kNm6.65530.230.0719.153M
2
abu =××
= ⇒ ∆Mau = 849.2 – 655.6 = 193.6 kNm
pretp. a2 = 5 cm ⇒ ( ) 40553106.193A
2
2a ×−×
= = 10.08 cm2
21a cm81.2693.2308.10
401040
4030.2
1005330590.43A <=+−×
××=
28
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 8
Pismeni ispit, 27.01.2009.
Zategnuta “desna” ivica preseka
Kako je Mw veći od Mg, može se dogoditi da je desna strana stuba zategnuta. Stalno opte-rećenje se mora uzeti u obzir. Kako smanjuje moment savijanja, tretira se kao povoljno dejstvo i uzima u obzir sa odgovarajućim koeficijentom sigurnosti 1.0. Kombinacija koja bi uključivala i povremeno opterećenje se ne razmatra. Naime, i smanjenje momenta savi-janja i povećanje sile pritiska smanjuje armaturu Aa1.
pretp. a1 = 5 cm ⇒ h = 60 – 5 = 55 cm
kNm31005.026.0200260M
kN2002000.1NkNm2602008.1)100(0.1M
auu
u =
−×+=⇒
=×==×+−×=
=µ=εε
⇒=
××
=%239.16
‰10/735.2/595.2
3.23010310
55k ab
2
21a cm08.1041.10
40200
403.2
1005530239.16A >=−×
××=
usvojeno: 6RØ25 (29.45 cm2) – “levo”
4RØ19 (11.34 cm2) – “desno”
6
1025.44a1×+×
= = 6.33 cm
h = 60 – 6.33 cm = 53.67 cm
a2 = 4.5 cm ⇒ 67.535.4
ha2
2 ==α = 0.084
PRORAČUN NAPONA USLED STALNOG OPTEREĆENJA
67.5330
45.291 ×
=µ = 0.0183 = 1.83% ; 67.5330
34.112 ×
=µ = 0.0070 = 0.70%
Kod pravougaonog preseka sa prslinom, opterećenog na pravo složeno savijanje, položaj neutralne linije se određuje rešavanjem jednačine trećeg stepena, oblika:
0h
eh
en6sh
eh
en6s1h
e3s 222a
11a
22a
11a21a3 =
αµ+µ−×
µ+µ+×
−+
200100
NMe
kN200NNkNm100MM
g
g ==⇒
====
= 0.50 m = 50 cm
33.62
6050yee 1a1a −+=+= = 73.67 cm
5.42
6050yee 2a2a +−=−= = 24.5 cm
MB 35 ⇒ Eb = 33 GPa ⇒ 33
210n = = 6.36
30
4.5
4.5
5.5
4.5
4.5
4RØ25
2RØ25
4RØ19
URØ8/20
21
20
60
25.5
2RØ12
"levo"
"desno"
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 9
Pismeni ispit, 27.01.2009.
−×=
−= 1
67.5367.7331
he3A 1a = 1.118
21070.067.535.2483.1
67.5367.7336.66B −×
×+×××= = 1.0816
210084.070.067.535.2483.1
67.5367.7336.66C −×
××+×××−=
C = -0.969
s3 + 1.118×s2 + 1.0816×s – 0.969 = 0 ⇒ s = 0.508
−×=
−×=
3508.01
2508.0
3s1
2sJ
22
IIb = 0.107
67.73200eNa2dNMM 1a1a ×=×=
−×+= = 14733 kNcm = 147.33 kNm
( ) ( ) 222b cmkN7.0
084.01084.0508.0107.036.6107.0508.0
67.533014733
=−×−×××+
××
=σ −
‰211.010330.7MPa0.7 3bb =
×=ε⇒=σ
MPa8.42508.0
508.010.736.61a =−
××=σ ⇒ ‰204.0102108.42
31a =×
=ε
MPa9.36508.0
084.0508.00.736.62a =−
××=σ ⇒ ‰176.0102109.36
32a =×
=ε
Gredu datog poprečnog preseka, opterećenu koncentrisanim silama usled stalnog odnosno povremenog opterećenja prema skici dole, potrebno je:
50
25
65
15
A B DC
2 m
60
HG=120 kN
P=300 kN VG=160 kN
3 m3 m
- odrediti potrebnu površinu armature u karakterističnim presecima - izvršiti osiguranje od glavnih napona zatezanja na delu C-D - izvršiti osiguranje od glavnih napona zatezanja na delu B-C, zadržavajući prečnik i
rastojanje uzengija kao na delu C-D, uz dodavanje odgovarajuće površine koso povijenih profila. Odrediti tačna mesta povijanja kosih profila.
Kvalitet materijala: MB 35, RA 400/500. Računati samo sa zadatim opterećenjima.
29
-1
-0.75
-0.5
-0.25
0
0.25
0.5
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 10
Pismeni ispit, 27.01.2009.
Dijagrami presečnih sila
Mg320
450
+120
160
53.3
150
150
0
0
0
Ng
Tg
Mp
Np
Tp
160
Dimenzionisanje – presek u polju
pretp. a1 = 7.5 cm ⇒ h = 65 - 7.5 = 57.5 cm
kNm680075.0265.0120650M
kN1201200.1NkNm6504508.1)160(0.1M
auu
u =
−×+=⇒
=×==×+−×=
Pretpostavlja se da je neutralna linija u ploči, pa se presek dimenzioniše kao pravougaoni, širine B = 60 cm:
590.2
3.26010680
5.57k2
=
××
= ⇒ εb/εa = 2.774/10‰ ; µ = 16.301% ; s = 0.215
x = s×h = 0.215×57.5 = 12.4 cm < dp = 15 cm
Pretpostavka o položaju neutralne linije je dobra, pa sledi:
40
12040
3.2100
5.5760301.16A .a −××
×= = 29.34 cm2
usvojeno: 6RØ25 (29.45 cm2)
Dimenzionisanje – presek nad osloncem
pretp. a1 = 6.5 cm ⇒ h = 65 - 6.5 = 58.5 cm
kNm9.561065.0265.0192512M
kN1921206.1NkNm5123206.1M
auu
u =
−×+=⇒
=×==×=
871.1
3.225109.561
5.58k2
=
××
= ⇒ εb/εa = 3.5/4.65‰ ; µ = 34.767%
40
19240
3.2100
5.5825767.34A .a −××
×= = 24.44 cm2
usvojeno: 5RØ25 (24.54 cm2)
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 11
Pismeni ispit, 27.01.2009.
Dimenzionisanje prema glavnim naponima zatezanja – deo C-D
z = 0.9×57.5 = 51.8 cm = const.
kN2561606.1T DCu =×=−
2r2DC
n cmkN12.0
cmkN198.0
8.5125256
=τ>=×
=τ −
Kako je na čitavom delu C-D prekoračen napon τr, duži-na osiguranja je λ = 2.0 m.
( ) 2DC
Ru cmkN117.012.0198.0
23
=−×=τ −
usvojeno: m = 2 , θ = 45º , α = 90º (vertikalne uzengije):
( ) )1(u
)1(u
u a4.2745cot90sin90cos40117.025
a2e ×=°×°+°××××
=
pretp. URØ10 (au(1)=0.785 cm2) ⇒ eu = 27.4×0.785 = 21.5 cm
usvojeno: URØ10/20 (m=2)
( ) ( )01402
256cotcot2TA
v
mua −×
×=α−θ×
σ=∆ = 3.20 cm2
usvojeno: 2RØ25 (9.82 cm2)
Dimenzionisanje prema glavnim naponima zatezanja - deo B-C
kN3.3551508.13.536.1T CBu =×+×=−
2r2CB
n cmkN12.0
cmkN275.0
8.51253.355
=τ>=×
=τ −
Kako je na čitavom delu B-C prekoračen napon τr, dužina osiguranja je λ = 3.0 m.
( ) 2CB
Ru cmkN232.012.0275.0
23
=−×=τ −
2u,u cmkN126.040
2025785.02
=××
×=τ
( ) 30025126.0232.0H k,vu ××−= = 797.4 kN
usvojeno: θ = 45° ; αk = 45°: 240
4.797A k,a×
= = 14.10 cm2
usvojeno: 3RØ25 (14.73 cm2)
S obzirom na oblik dijagrama τRu–τu,u (deo dijagrama napona smicanja šrafiran ukrštenom šrafurom), određivanje mesta povijanja ne bi bilo sprovedeno konstrukcijom integralne krive (u ovom slučaju prava linija), jer je predmetni dijagram lako podeliti na potreban broj jednakih delova i bez te konstrukcije. Šipke treba poviti na 0.5 m, 1.5 m i 2.5 m mereno od sredine prema osloncu C.
λ = 2.00
τC-DRu =1.17
τC-Dn =1.68
C D
λ = 3.00
τB-CRu =2.32
τB-Cn =2.75
B C
τu,u=1.26
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 1
Pismeni ispit, 07.04.2009.
Dimenzionisati armiranobetonski element opterećen sledećim aksijalnim silama: G = 1000 kN (pritisak, stalno opterećenje)
P = -800 kN (zatezanje, vertikalno povremeno opterećenje) ∆ = ±250 kN (alternativno dejstvo, dopunsko opterećenje) Povremeno i dopunsko opterećenje mogu, ali i ne moraju delovati istovremeno. Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
Očigledno je da element može biti i pritisnut (spoljašnju silu prihvataju i beton i armatura), ali i zategnut (ukupnu silu zatezanja preuzima armatura).
Kada dimenzije poprečnog preseka nisu poznate, proračun pritisnutih preseka počinje us-vajanjem procenta armiranja. Uglavnom se usvaja minimalna vrednost (µ=0.6%) i iz uslo-va ravnoteže normalnih sila sračuna jedina nepoznata, potrebna površina betona. Kod centrično zategnutih elemenata se iz uslova ravnoteže normalnih sila sračunava jedina nepoznata, potrebna površina armature, nakon čega se presek podesno oblikuje.
Kako u ovom slučaju usvojena armatura mora da zadovolji i računski potrebnu za slučaj dejstva sile zatezanja, kao i minimalnu za slučaj dejstva sile pritiska, presek se najpre dimenzioniše prema sili zatezanja.
Ukoliko se u račun uzmu samo stalno i povremeno opterećenje, vrednosti koeficijenata si-gurnosti su veće nego ako se uzmu u obzir sva opterećenja (član 80 PBAB 87). U slučaju centričnog zatezanja je εa = 10‰ > 3‰, pa zavisno od broja opterećenja, sledi:
Zu1 = 1.6×G + 1.8×P
Zu2 = 1.3×G + 1.5×P + 1.3×∆
U ovom slučaju sila G je pritisak. Silu pritiska ne bi trebalo uzeti u obzir kada se traži maksimalno moguće zatezanje, ali u pitanju je stalno opterećenje, koje se mora uzeti u obzir u svakoj kombinaciji. Ovo je primer “povoljnog dejstva stalnog opterećenja”, jer što je sila G veća, ukupna sila zatezanja je manja. Sila G se u prethodne izraze unosi sa negativnim znakom, a parcijalni koeficijent sigurnosti u oba slučaja ima vrednost γuG=1.0:
kN525Z5252503.18005.1)1000(0.1Z
4408008.1)1000(0.1Zu
2u
1u =⇒
=×+×+−×==×+−×=
RA 400/500 ⇒ σv = 400 MPa = 40 kN/cm2
40
525ZAv
ua =
σ= = 13.13 cm2
Usvajanje armature i oblikovanje preseka nije smisleno pre nego što se presek ne dimenzioniše i prema merodavnoj sili pritiska. U slučaju centričnog pritiska je εa = -2‰, pa zavisno od broja opterećenja u kombinaciji, sledi:
Nu1 = 1.9×G+2.1×P
Nu2 = 1.5×G + 1.8×P + 1.5×∆
Kako je sila usled povremenog opterećenja sila zatezanja, neće biti uzeta u obzir, pa sledi:
kN1900N18752505.110005.1N
190010009.1Nu
2u
1u =⇒
=×+×==×=
Uslov ravnoteže normalnih sila može se napisati u obliku:
30
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 2
Pismeni ispit, 07.04.2009.
Nu = Ab×σb + Aa×σa = Ab×fB + Aa×σv
gde je jedina nepoznata potrebna površina betona. U prethodni izraz ispravno je uvrstiti stvarnu površinu armature, ali kako armatura još uvek nije usvojena, koristiće se računski potrebna vrednost, čime je proračun na strani sigurnosti:
05.2
4013.131900Ab×−
= = 671 cm2
Preostaje provera da li je zadovoljen procenat armiranja za pritisnut element:
MIN%6.0%95.1671
13.13µ=>==µ
usvojeno: b/d = 35/20 cm
8RØ16 (16.08 cm2)
Pošto element može biti i pritisnut, potrebno je propisati i maksimalni razmak uzengija:
=
=×==
cm30cm20)d,bmin(
cm241615Ø15.mine .,maxu = 20 cm ⇒ usv. UØ8/20
Kontinualna greda preko tri oslonca, raspona 2×6.0 m, pravougaonog poprečnog preseka b/d = 40/60 cm, opterećena je jednako raspodeljenim stalnim optereće-
njem g=30 kN/m (uključena i sopstvena težina nosača, deluje na oba raspona) i povreme-nim opterećenjem p=60 kN/m (deluje u proizvoljnom položaju na nosaču). Potrebno je: - odrediti potrebnu površinu armature u karakterističnim presecima prema merodavnim
momentima savijanja. Obezbediti da u svim poprečnim presecima dilatacija zategnu-te armature bude barem 7‰ (dimenzije preseka ne menjati);
- izvršiti osiguranje od glavnih napona zatezanja na svim delovima nosača gde je to potrebno (u slučaju primene koso povijenih profila, mesta povijanja odrediti konstruk-cijom integralne krive);
- za usvojeni raspored armature nad osloncem sračunati napone u betonu i armaturi, srednje rastojanje i karakterističnu širinu prslina (t=0);
- usvajajući geometrijske karakteristike i armatu-ru preseka u polju, sračunati maksimalni ugib nosača usled stalnog opterećenja, vodeći računa o uticaju tečenja betona (ϕ∞=2.5);
- ukoliko je presek sa maksimalnim momentom savijanja u polju armiran kao na skici desno, sračunati koliko je povremeno opterećenje p1 moguće naneti na nosač (u kombinaciji sa za-datim stalnim opterećenjem g) uz zadovoljenje propisanih koeficijenata sigurnosti. Smatrati da se i ovo opterećenje može naći u bilo kom po-ložaju na nosaču. U obzir uzeti i nosivost pritis-nute armature u preseku. Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
31
35
4.5
4.5
114.
5
4.5
4RØ16
4RØ16
UØ8/20
26
20
40
25.5
60
4.5
4.5
5.5
4.5
4.5
4RØ22
2RØ22
UØ10/20
10
2RØ12
20
11 10
2RØ22
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 3
Pismeni ispit, 07.04.2009.
Dijagrami presečnih sila
Reakcije oslonaca, dijagrami momenata savijanja i transverzalnih sila na kontinualnom nosaču preko dva jednaka raspona, usled jednako raspodeljenog opterećenja na jednom, odnosno oba raspona, prikazani su na narednoj skici.
9128 p·L2 9
128 p·L2
18 p·L2
38 p·L
58 p·L
58 p·L
38 p·L
716 p·L
916 p·L
116 p·L 1
16 p·L
116 p·L2
49512 p·L2
38 L
L0 = 34 LL0 = 78 L
716 L
M1
T1
p
A1 = 716 p·LL
B1 = 58 p·L C1 = 116 p·L
L
p
A2 = 38 p·LL
B2 = 54 p·L C2 = 38 p·LL
M2
T2
DIMENZIONISANJE PREMA MOMENTIMA SAVIJANJA
MB 30 ⇒ fB = 20.5 MPa = 2.05 kN/cm2 ; τr = 1.1 MPa = 0.11 kN/cm2
Presek nad osloncem
Maksimalni moment se dobija kada povremeno opterećenje deluje na čitavom nosaču:
qu = 1.6×g + 1.8×p = 1.6×30 + 1.8×60 = 156 kN/m
8
0.61568
LqM22
umax,u
×=
×= = 702 kNm
pretp. a1 = 7 cm ⇒ b/d/h = 40/60/53 cm
‰0.7811.1
05.24010702
53k a2<ε⇒=
××
=
Dilatacija εa1 se načelno može zadržati na zahtevanom nivou ili povećanjem dimenzije preseka (što u konkretnom primeru nije dopušteno, “dimenzije preseka ne menjati”), ili primeniti dvostruko armiranje, zadržavajući dilataciju na traženom nivou:
%984.26*;074.2*k‰7.usv a =µ=⇒=ε
kNm4.53505.240.0074.253M
2
abu =××
= ⇒ ∆Mau = 702 – 535.4 = 166.6 kNm
pretp. a2 = 5 cm ⇒ ( ) 40553106.166A
2
2a ×−×
= = 8.59 cm2
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 4
Pismeni ispit, 07.04.2009.
τ[MPa]
τRu=2.95
τr=1.1
λ = 2.405
τn=3.07
L0T = 3.75
λ1 = 1.124
(m=4)
τ u,u
=1.5
7 M(m=2)
21a cm91.3759.8
4005.2
1005340984.26A =+×
××=
usvojeno Aa1: 10RØ22 (38.00 cm2) – gornja zona
usvojeno Aa2: 3RØ22 (11.40 cm2) – donja zona
Presek u polju
Maksimalni moment se dobija kada povremeno opterećenje deluje samo u jednom polju. Maksimalne vrednosti momenata Mg i Mp nije potrebno sračunati, jer se ne javljaju u istom preseku. Potrebno je naći presek sa maksimalnim graničnim momentom Mu, a to je presek u kome je odgovarajuća transverzalna sila Tu=0:
kN5.1570.660167A;kN5.670.630
83A 1pg =××==××=
Au = 1.6×67.5 + 1.8×157.5 = 391.5 kN
qu = 1.6×30 + 1.8×60 = 156 kN/m
x = Au / qu = 391.5 / 156 = 2.51 m
kNm3.4912
51.215651.25.391M2
max,u =×
−×=
=µ=εε
⇒=
××
=%366.24
‰128.8/5.3/165.2
05.240103.491
53k 1ab
2
21a cm47.26
4005.2
1005340366.24A =×
××=
usvojeno: 7RØ22 (26.61 cm2) – donja zona
OSIGURANJE OD GLAVNIH NAPONA ZATEZANJA
Presek kod srednjeg oslonca
Maksimalna sila Tu se dobija kada se povremeno opterećenje nalazi na oba raspona:
Tg = 5/8×30×6.0 = 112.5 kN
Tp = 5/8×60×6.0 = 225 kN
Tu = 1.6×112.5 + 1.8×225 = 585 kN
τ<τ>
=××
=τr
r2n 3cm
kN307.0539.040
585
L0T = Tu / qu = 585 / 156 = 3.75 m
−×=λ
307.011.0175.3 = 2.405 m
( ) 2Ru cmkN295.011.0307.0
23
=−×=τ
491.3
2.51
391.5
qu = 156 kN/m
Tu
Mu
x
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 5
Pismeni ispit, 07.04.2009.
τ[MPa]τRu=1.43
τr=1.1
λ = 1.164
τn=2.05
L0T = 2.51
Usvojeno: m = 2 ; θ = 45º ; α = 90º
( ) )1(u
)1(u
u a78.645cot90sin90cos40295.040
a2e ×=°×°+°××××
≤
pretp. RØ10 (au(1) = 0.785 cm2) ⇒ eu ≤ 6.78×0.785 = 5.33 cm
Ako se usvoje četvorosečne uzengije, potrebno rastojanje je dvaput veće, eu ≤ 10.66 cm.
usvojeno: URØ10/10 (m=4)
Korektno je sračunati dužinu λ1 na kojoj su potrebne četvorosečne uzengije (od tačke M do oslonca). Napon koji mogu prihvatiti dvosečne uzengije je:
2u,u cmkN157.040
1040785.02
=××
×=τ ⇒
−×=λ
295.0157.01405.21 = 1.124 m
Na ostalom delu dužine osiguranja usvojene su dvosečne uzengije URØ10/10. Kao alternativa, umesto unutrašnje uzengije mogu se postaviti koso povijeni profili.
0Aa =∆ (»špic« momenta)
Presek kod krajnjeg oslonca
Maksimalna sila Tu u ovom preseku se dobija kada povremeno opterećenje deluje samo u razmatranom polju - ista kombinacija daje i maksimalni moment savijanja u polju, pa je maksimalna transverzalna sila već sračunata:
Tu = 1.6×67.5 + 1.8×157.5 = 391.5 kN
τ<=τ>
=××
=τr
r2n 3
MPa1.1cmkN205.0
539.0405.391
L0T = 391.5 / 156 = 2.51 m
−×=λ
205.011.0151.2 = 1.164 m
( ) 2Ru cmkN143.011.0205.0
23
=−×=τ
Usvojeno: m = 2 ; θ = 45º ; α = 90º
( ) )1(u
)1(u
u a01.1445cot90sin90cos40143.040
a2e ×=°×°+°××××
≤
pretp. RØ10 (au(1) = 0.785 cm2) ⇒ eu ≤ 14.01×0.785 = 11.0 cm
usvojeno: URØ10/10 (m=2)
( ) ( )014025.391cotcot
2TA
v
mua −×
×=α−θ×
σ=∆ = 4.89 cm2
usvojeno: 3RØ22 (11.40 cm2) 1
1 Minimalno trećina armature iz polja (usvojeno 7RØ22)
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 6
Pismeni ispit, 07.04.2009.
40
25.5
60
4.5
4.5
5.5
4.5
4.55RØ22
2RØ22
URØ10/20
31
2RØ1220
2RØ22
40
25.5
4.5
4.5
5.5
4.5
4.54RØ22
URØ10/10
2RØ1220
5RØ22
5RØ22
URØ10/10
polje oslonac
31
60
PRORAČUN NAPONA – PRESEK NAD OSLONCEM
MB 30 ⇒ Eb = 31.5 GPa ⇒ 5.31
210EEn
b
a == = 6.67
10
1055.45a1×+×
= = 7.25 cm ⇒ h = 60 – 7.25 = 52.75 cm
a2 = 4.5 cm ⇒ 75.525.4
ha2 = = 0.085
Aa1 = 10RØ22 ⇒ 75.5240
00.381 ×
=µ = 0.0180 = 1.80%
Aa2 = 4RØ22 ⇒ 75.5240
60.72 ×
=µ = 0.0072 = 0.72%
s2 + 2×6.67×(1.80+0.72)×10-2×s - 2×6.67×(1.80+0.72×0.085)×10-2 = 0
s2 + 0.336×s - 0.248 = 0 ⇒ s = 0.358
−×
3358.01
2358.0=J
2
IIb = 0.056
( )8
0.66030MMM2
pga×+
=+= = 405 kNm
( ) ( ) 22
2
b cmkN90.1
085.01085.0358.00072.067.6056.0358.0
75.524010405
=−×−××+
××
×=σ
‰605.0105.310.19
EMPa0.19 3
b
bbb =
×=
σ=ε⇒=σ
358.0
358.010.1967.61a−
××=σ = 227.8 MPa ⇒ 31a 102108.227
×=ε = 1.085‰
358.0
085.0358.00.1967.62a−
××=σ = 96.7 MPa ⇒ 32a 102107.96
×=ε = 0.460‰
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 7
Pismeni ispit, 07.04.2009.
PRORAČUN RAZMAKA I ŠIRINE PRSLINA – PRESEK NAD OSLONCEM
MB 30 ⇒ fbzm = 2.4 MPa ⇒ 24bzs cmkN177.0
6.04.06.024.07.0f =
+××=
66040W
2
1b×
= = 24000 cm3 ⇒ Mr = 0.177×24000×10-2 = 42.50 kNm < M = 405 kNm
a0 = aI - Ø/2 = 4.5 - 2.2/2 = 3.4 cm
Ø = 22 mm = 2.2 cm eØ = 31.0/4 = 7.75 cm
k1 = 0.4 (RA 400/500) k2 = 0.125 (čisto savijanje)
===×+
≤cm302/602/dcm5.262.25.710
h ef.bz, = 26.5 cm ⇒ 5.2640
38.00ef.z1, ×
=µ = 0.0359 = 3.59%
0359.02.2125.04.0
1075.74.32lps ××+
+×= = 11.4 cm
2
a2
1
4055.420.10.11
)0t(0.1)500/400RA(0.1
××−=ζ⇒
==β=β
= 0.989
apk = 1.7×0.989×1.085×10-3×11.4 = 21×10-3 cm = 0.21 mm
PRORAČUN UGIBA
12
6040J3
b×
= = 720000 cm4 ; 66040W
2
b×
= = 24000 cm3
Usvaja se za elastično rešenje ugib preseka u sredini raspona, mada je maksimalni ugib nosača cca. 4% veći (Prilog 5.1, tabela 3.6, str. 497, Tom 2 PBAB 87):
86
4
b 10720000105.310.630
3842v −×××
××= = 0.89×10-3 m = 0.89 mm
Kod grednih nosača se kao reprezentativni usvaja presek u polju.
7
1025.45a1×+×
= = 6.07 cm ⇒ h = 60 – 6.07 = 53.93 cm
Aa1 = 26.61 cm2 (7RØ22)
Aa2 = 7.60 cm2 (2RØ22) ⇒ Aa2/Aa1 = 0.286 ≈ 0.3
Koeficijenti za proračun krivine elementa pravougaonog preseka izloženog složenom savijanju su grafički očitavani (PBAB 87, Tom 2, Prilog 3.4).
0822.097.534061.2667.6
hbAn;075.0
605.4
da;1.0
6007.6
da 1a2
21
1 =××
=×
×===α≈==α
Ugib u trenutku t=0
Iak = 0.85 (dijagram 3.4.2) ⇒ v0
I = 0.85×0.89 = 0.76 mm
IIak = 2.25 (dijagram 3.4.6) ⇒ v0
II = 2.25×0.89 = 2.01 mm
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 8
Pismeni ispit, 07.04.2009.
2g 0.630
1289M ××≈ = 75.9 kNm
24bzs cmkN253.0
6.04.06.024.0f =
+×= ⇒ Mr = 0.253×24000×10-2 = 60.7 kNm < Mg
9.757.600.10.11
)0t(0.1)500/400RA(0.1
g,02
1 ××−=ζ⇒
==β=β
= 0.200
vg,0 = (1 – ζ) × v0I + ζ × v0
II = (1 – 0.200)×0.76 + 0.200×2.01 = 1.01 mm
Ugib u trenutku t→∞
χ∞ = 0.8 ; ϕ∞ = 2.5 ⇒ χ∞ × ϕ∞ = 0.8×2.5 = 2
Ikϕ = 0.67 (dijagram 3.4.14) ⇒ v∞I = (1+0.67×2.5)×0.76 = 2.03 mm
Interpolacijom vrednosti očitanih sa dijagrama 3.4.25 i 3.4.26 sledi:
( ) 165.016.017.005.01.0
05.0075.016.0k17.0k10.016.0k05.0 II
II2
II2 =−×
−−
+=⇒
=⇒=α=⇒=α
ϕϕ
ϕ
IIkϕ = 0.148 (dijagrami 3.4.25, 26) ⇒ v∞II = (1+0.165×2.5)×2.01 = 2.84 mm
9.757.605.00.11
)t(5.0)500/400RA(0.1
g,2
1 ××−=ζ⇒
∞→=β=β
∞ = 0.600
vg∞ = (1 – ζ) × v∞I + ζ × v∞
II = (1 – 0.600)×2.03 + 0.600×2.84 = 2.51 mm
Dimenzionisati stub pravougaonog poprečnog preseka, dimenzija b/d = 25/60 cm, opterećen sledećim uticajima:
Mg = 100 kNm ; Ng = 200 kN (stalno opterećenje) Mp = 50 kNm ; Np = 400 kN (vertikalno povremeno opterećenje) M∆ = ±200 kNm ; N∆ = 0 (dopunsko opterećenje, alternativno dejstvo) Povremeno i dopunsko opterećenje mogu, ali i ne moraju delovati istovremeno. Kvalitet materijala: MB 30, RA 400/500.
Sva neophodna objašnjenja data su u Primeru 28. Bitna razlika je što je alternativno dejs-tvo u ovom slučaju dopunsko opterećenje, o čemu treba povesti računa kod određivanja vrednosti parcijalnih koeficijenata sigurnosti (član 80. PBAB 87).
Zategnuta “leva” ivica preseka, G+∆
MB 30 ⇒ fB = 20.5 MPa = 2.05 kN/cm2
pretp. a1 = 7.5 cm ⇒ b/d/h = 25/60/52.5 cm
kNm5.448075.026.0260390M
kN2602003.1NkNm3902003.11003.1M
auu
u =
−×+=⇒
=×==×+×=
32
TEORIJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA 9
Pismeni ispit, 07.04.2009.
%952.39;‰592.3/5.3/775.1
05.225101.451
5.52k ab2=µ=εε⇒=
××
=
2a cm37.20
40260
4005.2
1005.5225952.39A =−×
××=
Zategnuta “leva” ivica preseka, G+P+∆
kN8604005.12003.1NkNm4652003.1505.11003.1M
u
u
=×+×==×+×+×=
kNm5.658075.026.0860465Mau =
−×+=
0A‰0.3465.1
05.225105.658
5.52k 2aa2>⇒<ε⇒=
××
=
%590.43*;719.1*k‰3.usv a =µ=⇒=ε
kNm8.47705.225.0719.1
5.52M2
abu =××
= ⇒ ∆Mau = 658.5 – 477.8 = 180.7 kNm
pretp. a2 = 5 cm ⇒ ( ) 4055.52107.180A
2
2a ×−×
= = 9.51 cm2
21a cm37.2033.1751.9
40860
4005.2
1005.5225590.43A <=+−×
××=
Zategnuta “desna” ivica preseka, G-∆
pretp. a1 = 5 cm ⇒ h = 60 – 5 = 55 cm
kN2002000.1NkNm1602003.1)100(0.1M
u
u
=×==×+−×=
kNm21005.026.0200160Mau =
−×+=
=µ=εε
⇒=
××
=%697.14
‰10/504.2/717.2
05.22510210
55k ab
2
21a cm51.936.5
40200
4005.2
1005525697.14A <=−×
××=
usvojeno: 6RØ22 (22.80 cm2) – “levo”
3RØ22 (11.40 cm2) – “desno” 25
4.5
4.5
5.5
4.5
4.5
3RØ22
3RØ22
3RØ22
URØ8/20
16
20
60
25.5
2RØ12
"levo"
"desno"