METALNE KONSTRUKCIJE II

Transcript

1 METALNE KONSTRUKCIJE II 1

2 Predmet br. teme Dodatne napomene objašnjenja uputstva NASLOV PODNASLOV PODNASLOV Osnovni sadržaj. Važniji pojmovi i sadržaji su štampani kao bold. Legenda dodatnih grafičkih simbola: Važno! Informativno. Praktična primena. Pozitivno. Varijante rešenja. Video prilog. Koraci u proceduri. Negativno. Analiza slučaja. Videti literaturu/tablice/propise. 2

3 SADRŽAJ 3

4 PREGLED POSTUPAKA PRORAČUNA PREMA EN Poglavlje standarda Br. Komponenta veze Računska otpornost Koeficijent krutosti 13 Beton i podlivak napregnuti na pritisak Ležišna ploča napregnuta na savijanje usled pritiska Ležišna ploča napregnuta na savijanje usled zatezanja Zatezanje ankera Smicanje ankera Gnječenje ankera

5 BETON I PODLIVAK NAPREGNUTI NA PRITISAK (EN t ) Projektna nosivost spoja između ležišne ploče i betonskog temelja se određuje uzimajući u obzir karakteristike materijala podlivka i betona Betonski temelj se proračunava prema EN 1992 Projektna otpornost pritisnutog betona i podlivka, zajedno sa pridruženom ležišnom pločom napregnutom na savijanje F c,pl,rd se posmatra analogno ekvivalentnom T-elementu (EN , t ) Koeficijent krutosti: 5

6 BETON I PODLIVAK NAPREGNUTI NA PRITISAK (EN t ) EKVIVALENTNI T-ELEMENT NAPREGNUT NA PRITISAK Kod veza čelik-beton, nožica ekvivalentnog pritisnutog T-elementa se koristi za modeliranje računske otpornosti za kombinacije komponenata spojeva: Čelična ležišna ploča napregnuta na savijanje pod pritiskom temelja Beton i/ili podlivak kao noseća konstrukcija Ukupna efektivna dužina i širina (l eff i b eff ) ekvivalentnog T-elementa treba da ostvari projektnu otpornost na pritisak T-elementa ekvivalentnu osnovnim komponentama spoja koje predstavlja 6

7 BETON I PODLIVAK NAPREGNUTI NA PRITISAK (EN t ) EKVIVALENTNI PRITISNUTI T-ELEMENT Projektna otpornost T-elementa na pritisak: F C,Rd = f jd * b eff * l eff Projektna nosivost spoja: f jd = β j * F Rdu /(b eff / l eff ) Koeficijent materijala temelja: β j = 2/3, uz uslove: Karakteristična otpornost podlivka 0,2 * karakteristična otpornost temelja Debljina podlivka 0,2 * min. širina ležišne ploče Dodatni uslov - ako je debljina podlivka > 50 mm mora biti: Karakteristična otpornost podlivka karakteristična otpor. temelja b eff = ukupna efektivna širina nožice T-elementa l eff = ukupna efektivna dužina nožice T-elementa F Rdu = projektna otporna koncentrisana sila prema EN 1992 A c0 = b eff * l eff 7

8 LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE PRITISKOM (EN t ) Projektna otpornost ležišne ploče napregnute na savijanje usled pritiska, F C,pl,Rd (zajedno sa betonskim temeljom na kome leži stub) se uzima analogno otpornosti ekvivalentnog T-elementa Koeficijent krutosti: k 14 = Ovaj koeficijent je već uzet u obzir u proračunu koeficijenta k 13 8

9 LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE ZATEZANJEM (EN t ) Projektna otpornost F t,pl,rd i model loma ležišne ploče napregnute na savijanje zatezanjem, zajedno sa pridruženim zategnutim ankerima, se određuje prema pravilima za čeone ploče napregnute na savijanje (EN t ) Sile čupanja koje se mogu javiti kod ležišnih ploča se ne uzimaju u obzir pri određivanju debljine ležišne ploče Sile čupanja se uzimaju u obzir kod određivanja ankera 9

10 LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE ZATEZANJEM (EN t ) ČEONE PLOČE NAPREGNUTE NA SAVIJANJE (t ) Projektna otpornost i model loma čeone ploče pri savijanju, zajedno sa pridruženim zategnutim ankerima, se računa analogno ekvivalentnoj nožici T- elementa (EN t ) za: Svaki pojedinačni red zavrtnjeva potrebnih da prime zatezanje Svaku grupu redova zavrtnjeva potrebnih da prime zatezanje Grupe redova zavrtnjeva sa bilo koje strane ma kog ukrućenja vezanog za čeonu ploču se tretiraju kao posebni ekvivalentni T-elementi Kod produženih čeonih ploča red zavrtnjeva u produženom delu se takođe tretira kao poseban ekvivalentni T-element (sl. 6.) Projektna otpornost i model loma se određuju posebno za svaki ekvivalentni T- element

11 LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE ZATEZANJEM (EN t ) ČEONE PLOČE NAPREGNUTE NA SAVIJANJE (t ) Dimenzije e, e min, r c, m za deo čeone ploče smešten između nožica stuba Sl. 6.8 Produženje čeone ploče i deo između nožica grede/stuba se modeliraju kao posebne ekvivalentne nožice T-elementa Za produženje čeone ploče: e min = e x, sl. 6. Kod produženja čeone ploče koristiti e x, i m x, umesto e i m 11

12 LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE ZATEZANJEM (EN t ) ČEONE PLOČE NAPREGNUTE NA SAVIJANJE (t ) Efektivna dužina ekvivalentne nožice T-elementa l eff se određuje prema EN t koristeći vrednosti date u tabeli 6.6 Položaj reda ankera Spolja u odnosu na zategnutu nožicu stuba 4m x + 1,25e x l eff (uzeti min. vrednost) e + 2m x + 0,625e x 0,5bp 0,5w + 2m x + 0,625e x 12

13 LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE ZATEZANJEM (EN t ) KOEFICIJENT KRUTOSTI - SLUČAJ: JEDAN RED ANKER ZAVRTNJEVA ZATEGNUT Sa silama čupanja: k 15 = 0,85 * l eff * t p3 / m 3 Bez sila čupanja: k 15 = 0,425 * l eff * t p3 / m 3 L b = izduženje anker zavrtnja = 8d + d podlivka + d ploče + d podloške + 0,5d navrtke Uslov pojave sila čupanja: L b 8,8 * m 3 * A s / (l eff * t 3 ) d = prečnik zavrtnja l eff = efektivna dužina nožice T-elementa (t (3)) t p = debljina ležišne ploče m = rastojanje prema sl

14 ZATEZANJE ANKERA (EN t ) Ankeri treba da obezbede projektovanu otpornost na zatezanje u slučaju pojave sila odizanja i momenata savijanja Pri proračunu sila zatezanja u ankerima usled momenata savijanja, krak sila mora biti manji ili jednak rastojanju između težišta oslonačke površine na pritisnutoj strani i težišta grupe zavrtnjeva na zategnutoj strani Projektna otpornost ankera jednaka je manjoj od sledeće dve vrednosti: Projektna otpornost veze betona za anker zavrtanj (EN ) Projektna otpornost ankera na zatezanje (EN t. 3.6) F t,rd = 0,9 * f ub * A s / γ M2 14

15 ZATEZANJE ANKERA (EN t ) Metode osiguranja od čupanja ankera iz temelja: Kuka (sl. levo) Podložna ploča (sl. desno) Druge dokazane metode Kod ankera sa kukom, dužina sidrenja mora da spreči otkaz veze beton-čelik pre popuštanja ankera Dužina sidrenja ankera sa kukom se računa prema EN ; ovaj tip sidrenja ne treba da se koristi ako je f yb > 300 MPa Kod ankera sa podložnom pločom celokupnu silu prima ovaj element 15

16 ZATEZANJE ANKERA (EN t ) KOEFICIJENT KRUTOSTI Sa silama čupanja: k 16 = 1,6 * A s / L b Bez sila čupanja: k 16 = 2,0 * A s / L b L b = 8d + d podlivka + d ploče + d podloške + 0,5d navrtke (dužina izduženja ankera) Uslov pojave sila čupanja: L b 8,8 * m 3 * A s / (l eff * t 3 ) A s = ispitni presek ankera d = prečnik zavrtnja t p = debljina ležišne ploče m = rastojanje prema sl. 6.8 l eff = efektivna dužina nožice T-elementa (t (3)) 16

17 SMICANJE ANKERA (EN t ) Konstrukcija oslonca prima projektovane sile smicanja preko tri komponente: Trenje ležišne ploče i podlivka Otpornost ankera na smicanje (uz normalne rupe za zavrtnjeve) Trnovi (projektna otpornost trna u odnosu na beton - provera po EN 1992) Otpornost trenjem ležišne ploče: F f,rd = C f,d * N c,ed Napomena: ako je sila u stubu zatežuća F f,rd = 0 C f,d = 0,2 (koeficijent trenja između ležišne ploče i podlivka od cem. maltera) N c,ed = projektna vrednost sile pritiska u stubu 17

18 EVROKOD SMICANJE ANKERA Projektna otpornost ankera na smicanje F vb,rd je manja od dve vrednosti: F 1,vb,Rd = α v * f ub * A / γ M2 F 2,vb,Rd = α bc * f ub * A s / γ M2 Ukupna projektna otpornost na smicanje između ležišne ploče i podlivka: F v,rd = F f,rd + n * F vb,rd Napomena: Beton i armatura temelja se projektuju prema EN 1992 α bc = 0,44-0,0003 * f yb α v = 0,6 - za smicanje van navoja f ub = granica kidanja ankera f yb = granica popuštanja ankera 235 f yb 640 MPa n = broj ankera na naležnoj ploči 18

19 SMICANJE ANKERA (EN t ) KOEFICIJENT KRUTOSTI Sa silama čupanja: k 16 = 1,6 * A s / L b Bez sila čupanja: k 16 = 2,0 * A s / L b L b = 8d + d podlivka + d ploče + d podloške + 0,5d navrtke (dužina izduženja ankera) Uslov pojave sila čupanja: L b 8,8 * m 3 * A s / (l eff * t 3 ) A s = ispitni presek ankera d = prečnik zavrtnja t p = debljina ležišne ploče m = rastojanje prema sl. 6.8 l eff = efektivna dužina nožice T-elementa (t (3)) 19

20 NAPON U TEMELJU ISPOD LEŽIŠNE PLOČE STUBA Sila deluje unutar preseka stuba σ c = napon u betonu temelja N Ed = projektna normalna sila u stubu M Ed = projektni moment savijanja u stubu D = reaktivni otpor podloge e = M Ed / N Ed = ekscentricitet sile a = dužina ležišne ploče b = širina ležišne ploče 20

21 NAPON U TEMELJU ISPOD LEŽIŠNE PLOČE STUBA Sl. (b) - sila deluje izvan preseka stuba Sl. (c)-sila deluje na ivici ležišne ploče - za primenu Reaktivni otpor podloge prima konzolni deo ležišne ploče opterećen na savijanje Zatezna sila u ankerima: Z = M Ed / h - N Ed * (3/8) * a Reaktivna sila pritiska: D = Z + N h = a z + (3/8) * a a z = rastojanje ankera od ose stuba - iz konstruktivnih uslova a/4 = pretpostavljena dužina kontakta ležišne ploče i temelja sa približno konstantnim naponima pritiska 21

22 EVROKOD - LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE PRITISKOM PRORAČUNSKA OTPORNOST STOPE STUBA Max. otpornost stope stuba zavisi od: Debljine i kvaliteta ležišne ploče Kvaliteta podlivka Kvaliteta betona temelja Otpornost stope je zbir otpornosti elemenata stope: 1Σ 3 F c,rd = F c,1,rd + F c,2,rd + F c,1,rd F c,1,rd = proračunska otpornost T-elementa za polje ispod nožice stuba (element 1) F c,2,rd = proračunska otpornost T-elementa za polje ispod nožice stuba (element 2) F c,3,rd = proračunska otpornost T-elementa za polje ispod rebra stuba (element 3) 22

23 EVROKOD - LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE PRITISKOM PRORAČUNSKA OTPORNOST STOPE STUBA Opšti izraz za otpornost betona na dejstvo konc. sile: F c,rd = f jd * b eff * l eff Korigovana proračunska čvrstoća na kontaktni pritisak: f jd = β j * F Rdu / (b eff * l eff ) Koeficijent korekcije zavisan od kvaliteta podlivka: β j = 0,20-0,67 Proračunska čvrstoća podlivka na kontaktni pritisak: 0,20 * f ck / 1,5 f jd 0,67 * f ck / 1,5 t f,ck 50 mm - debljina podlivka (za veće debljine - mikroarmirani beton) b eff = c + t g + c l eff = c + b + c d p = debljina ležišne ploče c = d p * ω - sudelujuća širina ispod ležišne ploče ω = parametar (tablica) 23

24 EVROKOD - LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE PRITISKOM PRORAČUNSKA OTPORNOST STOPE STUBA Sudelujuća širina ispod ležišne ploče: c = d p * (f y * γ M0 / 3f jd ) 0,5 = d p * ω 24

25 EVROKOD - LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE PRITISKOM PRORAČUNSKA OTPORNOST STOPE STUBA 25

26 EVROKOD - LEŽIŠNA PLOČA NAPREGNUTA NA SAVIJANJE PRITISKOM RASPODELA SILA NA TEMELJ (EN 1992, T. 1.7) Čvrstoća betona na kontaktni pritisak ispod ležišne ploče: f jd =β j * F Rdu / (b eff *l eff ) Otpornost betona ispod ležišne ploče (EN 1992, t. 6.63): F Rdu = A c0 * f cd * (A c1 / A c0 ) 0,5 3f jd * A c0 Efektivna površina na temelju ispod ležišne ploče: A c0 = Σ b eff * l eff = 2(b + 4t lp ) * (t g + 4t lp ) + (h - 2 t g -4t lp ) * (t s + 4t lp ) Efektivna površina dela ležišne ploče za polje 1, 2, 3: A c1 = b eff,1 * l eff,1 A c = generalno: kontaktna površina između ležišne ploče i betona, zavisi od debljine ploče i oblika profila f cd = čvrstoća na pritisak betonskog valjka f ck = čvrstoća na pritisak betonske kocke γ M0 = 1,5 (parcijalni koeficijent za beton - odnos čvrstoće betonske kocke i valjka) 26

27 OSLONCI STUBOVA ANKER-NOSAČI Kod velikih zatežućih sila proračun daje prevelike dužine sidrenja ankera, pa se primenjuju anker-nosači ubetonirani u temelj koji primaju deo zatežuće sile Primer: anker-nosač od ugaonika; nosači se ugrađuju u temelj, a za ankere se ostavljaju anker-kanali koji se nakon ugradnje stuba zalivaju cem. malterom; obično se usvaja 1-2 ankera po kanalu Tabela: dimenzije anker-nosača zavisno od prečnika ankera 27

28 OSLONCI STUBOVA ANKER-NOSAČI Primer: ankeri od okruglog čelika sa navarenim ugaonikom se ugrađuju tokom izvođenja temelja Rešenje zahteva stroge tolerancije izvođenja i primenu šablon-ploče za ankere Rupe na ležišnoj ploči imaju veliki zazor (20-30 mm) radi lakšeg podešavanja položaja stuba po horizontali Podloške su kvadratne ploče većih dimenzija sa normalnim zazorom rupe (1-2 mm) i zavaruju se sa gornje strane ležišne ploče Mana: veliko slabljenje ležišne ploče 28

29 OSLONCI STUBOVA ANKER-NOSAČI Za velike zatežuće sile: ankeri sa čekić-glavom i ] [ profili kao anker-nosači Nakon umetanja ankera u prostor između anker-nosača on se zaokrene za 90 ; pravilan položaj određuju odbojne pločice (graničnici) 29

30 OSLONCI STUBOVA ANKER-NOSAČI PREPORUKE ZA IZVOĐENJE Primenjivati armirane temelje, zbog većeg kontaktnog pritiska Optimalna dužina ankera: 1,50 m Za anker-kanale primena anker-kutija od lima d=2-4 mm, izrađenih zajedno sa anker-nosačima; kutije postaju "izgubljena oplata" nakon ugradnje Dimenzije anker-nosača zavisno od prečnika ankera (tabela) 30