ΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών Τοµέας οµικών Κατασκευών Εργαστήριο Ωπλισµένου Σκυροδέµατος ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΩΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Ια ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ ΧΑΛΥΒΑ - ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Εισαγωγικά Αγκυρώσεις ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ ΧΑΛΥΒΑ - ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Συνεργασία (συνάφεια) χάλυβα -σκυροδέµατος: - Πρόσφυση:Μοριακής υφής προσκόλληση. Οφείλεται στις γνωστές συγκολλητικές και συνεκτικές ιδιότητες του τσιµεντοπολτού. - Τριβή:Αναπτύσσεται στην επιφάνεια του χάλυβα από τη θλιπτική πίεση που ασκεί το σκυρόδεµα στον οπλισµό λόγω συστολής. Μείγµατα µε βάση το τσιµέντο υφίστανται (α) συστολή λόγω ενυδάτωσης κατά το αρχικό στάδιο σκλήρυνσης και (β) συστολή λόγω ξήρανσης στα επόµενα στάδια. Η συνολική συστολή του σκυροδέµατος έχει ως αποτέλεσµα την εφαρµογή κάθετης πίεσης στη ράβδο του οπλισµού. Αναπτυσσόµενη τριβή αντίστασης ισούται = συντελεστής τριβής των δύο υλικών κάθετη πίεση (= µ p). 1
ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ ΧΑΛΥΒΑ - ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ - Εµπλοκή:Συνυπάρχει µόνο σε περιπτώσεις χαλύβων µε νευρώσεις. Υλοποιείται από την τµήση (ή αλλιώς εµπλοκή) του σκυροδέµατος που υπάρχει µεταξύ των νευρώσεων της ράβδου. ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ ΧΑΛΥΒΑ - ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Με τη συνδυασµένη δράση των παραπάνω µηχανισµών αναπτύσσονται διατµητικές τάσεις συνάφειας στη διεπιφάνεια σκυροδέµατος και χάλυβα. Η µέγιστη τιµή των τάσεων ορίζεται ως αντοχή συνάφειας. Η πρόσφυση έχει τη µικρότερη επιρροή στις αναπτυσσόµενες τάσεις και θεωρείται ότι συνεισφέρει περίπου κατά το 1/4 στη συνολική αντοχή συνάφειας. Επίσης, έχει αποδειχθεί πειραµατικά ότι ράβδοι µε νευρώσεις έχουν 2 έως 3 φορές µεγαλύτερη αντοχή συνάφειας από τις λείες ράβδους. 2
ΣΥΝΑΦΕΙΑ ΧΑΛΥΒΑ - ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ ΤΑΣΗ ΣΥΝΑΦΕΙΑΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ 3
ΤΑΣΗ ΣΥΝΑΦΕΙΑΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ευνοϊκές συνθήκες ιεύθυνση σκυροδέτησης περιοχη Ι µη ευνοϊκές συνθήκες < 250 mm περιοχη ΙΙ (β) 300 mm > 600 mm > 45 > 45 250 mm > 250 mm (α) (γ) (δ) Περιοχές συνθηκών συνάφειας ΤΑΣΗ ΣΥΝΑΦΕΙΑΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ f = n n n f bd 1 2 3 ctd f ctd η εφελκυστική αντοχή σχεδιασµού του σκυροδέµατος ίση µε: f ctk0.05 /γ c n 1 n 2 n 3 συντελεστής που σχετίζεται µε την ποιότητα των συνθηκών συνάφειας: = 1.0 για ευνοϊκές συνθήκες συνάφειας (περιοχή I) = 0.7 για µη ευνοϊκές συνθήκες συνάφειας (περιοχή II) συντελεστής που σχετίζεται µε τη διάµετρο των ράβδων: = 1.0 για 32 mm = (132 )/100 για > 32 mm συντελεστής που σχετίζεται µε τη συνάφεια του χάλυβα των ράβδων: = 2.25 για χάλυβες µε νευρώσεις (S400, S500, B500C) = 1.00 για λείους χάλυβες (S220) 4
ΤΑΣΗ ΣΥΝΑΦΕΙΑΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ Στις συνήθεις περιπτώσεις ράβδων µε διάµετρο 32 mm (n 2 =1.0) και χάλυβα µε νευρώσεις (n 3 = 2.25) κατηγορίας αντοχής B500C, δηλαδή: f = f γ = 500 1.15 yd yk s Αντικαθιστώντας την εφελκυστική αντοχή σχεδιασµού του σκυροδέµατος f ctd 2/3 f = f γ (Ευρωκώδικας 2) όπου: f = 0.7f = 0.7 0.3f µε: ctd ctk0.05 c ctk0.05 ctm ck (όπου f ck η χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή σκυροδέµατος), για σύνηθες σκυρόδεµα µε κατηγορία αντοχής C50 και γ c = 1.5: - Τάση συνάφειας: f = n 0.315f 2/3 bd 1 ck - Βασικό απαιτούµενο µήκος αγκύρωσης: l 345 = b,rqd 2/3 n1fck ΤΥΠΟΙ ΑΓΚΥΡΩΣΕΩΝ >5 m (α) (γ) >5 Ευθύγραµµες αγκυρώσεις (α & β) (δ) l bd m >150 (β) m (ε) m lbd Αγκυρώσεις µε άγκιστρα (γ, δ & ε) >5 > 0.6 (στ) Αγκύρωση µε εγκάρσια ράβδο (στ) Μέθοδοι αγκύρωσης και µήκος αγκύρωσης σχεδιασµού 5
ΑΓΚΥΡΩΣΗ ΜΕ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΡΑΒ Ο Α Α Τοµή Α-Α D Γενικός κανόνας: Πρώτα κάµψη - Μετά συγκόλληση >5 > 0.6 (στ) Αγκύρωση µε εγκάρσια ράβδο (στ) Μέθοδοι αγκύρωσης και µήκος αγκύρωσης σχεδιασµού ΜΗΚΟΣ ΑΓΚΥΡΩΣΗΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ l = α α α α αl l bd 1 2 3 4 5 b,rqd b,min όπου l b,min το ελάχιστο µήκος αγκύρωσης που ισούται µε: 0.3l b,rqd = max 10 100 mm για αγκυρώσεις ράβδων υπό εφελκυσµό 0.6l b,rqd = max 10 100 mm για αγκυρώσεις ράβδων υπό θλίψη 6
ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΑΓΚΥΡΩΣΕΩΝ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΑΓΚΥΡΩΣΕΙΣ ΣΥΝ ΕΤΗΡΩΝ 5 > 50 mm >150 10 > 70 mm > 0.7 > 10 mm > 2 > 20 mm < 50 mm > 1.4 > 10 mm Αγκυρώσεις συνδετήρων και εγκάρσιων οπλισµών διάτµησης 7
ΚΑΜΠΥΛΩΣΕΙΣ ΡΑΒ ΩΝ F 1 1 + bty b,rqd av αb 2 m,min = ( l l ) 4 ( 16 mm) ( ) 1 1 7 > 16 mm fcdl b,rqd 0.5F bty + αb 2 2 Fbty = fyd π 4 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΠΛΙΣΜΩΝ ΧΑΛΥΒΑ (ΕΚΩΣ) : 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 32 Τύποι χαλύβων σκυροδέµατος - Παλαιοί Κανονισµοί (προ 1995): StI StIII StIV - Νέοι Κανονισµοί (µετά 1995): S220 S400 S500 - ΕΚΩΣ και ΕΑΚ (µετά 2000): S220 (S400s) S500s -Σήµερα -Ευρωκώδικες: - - B500C 8
ΑΠΟΣΤΑΣΕΙΣ ΡΑΒ ΩΝ κατά ΕΚΩΣ 9