Projektowanie konstrukcji zespolonych stalowo-betonowych

Stosowanie przez konstruktorów elementów zespolonych stalowo-betonowych umożliwia wykorzystanie zalet obydwu materiałów. Pozwala na projektowanie konstrukcji bardziej smukłych,   o mniejszych przekrojach poprzecznych, bądź tam, gdzie to jest wymagane, o bardzo dużej nośności i sztywności. Z drugiej strony wiąże z pewnymi utrudnieniami, w tym koniecznością zaprojektowania i wykonania odpowiednich łączników mechanicznych.

Niniejsza monografia jest pierwszą częścią szerszego opracowania dotyczącego zasad projektowania zespolonych konstrukcji stalowo-betonowych. Skupiono się w niej na elementach zginanych (kolejna część będzie dotyczyła elementów ściskanych). Autorzy, oprócz przedstawienia podstawowych założeń, metod i wzorów opisanych w normie Eurokod 4, tłumaczą złożone i skomplikowane zjawiska zachodzące w zginanych elementach zespolonych stalowo-betonowych.

Czytelnik niniejszej publikacji może skorzystać także z użytecznego narzędzia, jakim są arkusze kalkulacyjne. Przy pomocy pierwszego z nich można przeprowadzić obliczenia stropu zespolonego na blasze fałdowej – zarówno dla typowych blach dostępnych na rynku polskim – jak i dla profilu zdefiniowanym przez użytkownika. Arkusz drugi służy do obliczania stalowych belek zespolonych ze stropem betonowym.

Monografia składa się ze wstępu prezentującego właściwości betonu, stali konstrukcyjnej, stali zbrojeniowej i łączników oraz 9 rozdziałów dotyczących np. oddziaływań, analizy konstrukcji, stropów zespolonych na blasze fałdowej oraz belek zespolonych. Omówiono także zagadnienia z zakresu ochrony przeciwpożarowej.

Spis treści

Od autorów   11
Podstawowe oznaczenia     15
1. Wstęp     25
	1.1. Informacje ogólne     25
	1.2. Rys historyczny  26
	1.3. Idea zespolenia  32
2. Materiały 39
	2.1. Beton   39
	2.2. Stal konstrukcyjna     46
	2.3. Stal zbrojeniowa  48
	2.4. Łączniki 51
	2.5. Poszycie z blach profilowanych    51
3. Oddziaływania i ich kombinacje  52
	3.1. Oddziaływania w sytuacji montażowej (przejściowej)  52
	3.2. Oddziaływania w sytuacji użytkowej (trwałej) 55
	3.3. Kombinacje oddziaływań  57
	3.4. Przykład obliczeń     60
	Przykład 3.1. Kombinacje oddziaływań w sytuacji trwałej     60
4. Analiza konstrukcji   61
	4.1. Zasady modelowania     61
	4.2. Stateczność konstrukcji  62
	4.3. Imperfekcje    64
	4.4. Szerokość efektywna półek 64
	4.5. Metody analizy globalnej   66
		4.5.1. Analiza liniowosprężysta    68
		4.5.2. Analiza liniowosprężysta z ograniczoną redystrybucją    70
		4.5.3. Nieliniowa analiza globalna  71
		4.5.4. Sztywnoplastyczna analiza globalna   72
	4.6. Klasyfikacja przekrojów poprzecznych     73
	4.7. Przykłady obliczeń 83
	Przykład 4.1. Obliczenie szerokości współpracującej płyty     83
	Przykład 4.2. Określenie klasy przekroju   84
	Przykład 4.3. Momenty zginające w niezarysowanej i zarysowanej ciągłej belce zespolonej    87
	Przykład 4.4. Redystrybucja momentów zginających w belce ciągłej 94
5. Łączniki w elementach zespolonych    99
	5.1. Informacje ogólne     99
	5.2. Wymagania dotyczące łączników  101
	5.3. Łączniki sworzniowe z łbami    105
	5.4. Nośność i sztywność łączników sworzniowych     113
		5.4.1. Nośność łączników 113
		5.4.2. Sztywność łączników    117
	5.5. Przykłady obliczeń     118
	Przykład 5.1. Nośność sworzni w płycie płaskiej    118
	Przykład 5.2. Nośność pary sworzni w płycie na blasze fałdowej prostopadłej do belki  119
	Przykład 5.3. Nośność sworzni w płycie na blasze fałdowej prostopadłej do belki   120
	Przykład 5.4. Nośność sworzni w płycie na blasze fałdowej równoległej do belki    121
6. Stropy zespolone z blachami fałdowymi 123
	6.1. Informacje ogólne     123
	6.2. Sytuacja montażowa (przejściowa)  128
	6.3. Stan graniczny nośności w sytuacji użytkowej 130
		6.3.1. Analiza sił wewnętrznych   131
		6.3.2. Nośność na zginanie przekroju w pełni zespolonego     133
		6.3.3. Nośność na ścinanie podłużne    141
		6.3.4. Nośność na ścinanie pionowe     154
		6.3.5. Nośność na przebicie    158
	6.4. Stan graniczny użytkowalności w sytuacji użytkowej   159
		6.4.1. Ugięcie 159
		6.4.2. Zarysowanie     162
	6.5. Wymagania konstrukcyjne 173
	6.6. Przykłady obliczeń     174
	Przykład 6.1. Nośność i ugięcie blachy w sytuacji montażowej – blacha jednoprzęsłowa 174
	Przykład 6.2. Nośność i ugięcie blachy w sytuacji montażowej – blacha wieloprzęsłowa 176
	Przykład 6.3. Nośność plastyczna przekroju przęsłowego bez dodatkowego zbrojenia w fałdzie i przekroju podporowego    179
	Przykład 6.4. Nośność plastyczna przekroju przęsłowego z dodatkowym zbrojeniem w fałdzie 181
	Przykład 6.5. Nośność plastyczna przekroju przęsłowego z dodatkowym zbrojeniem w fałdzie, gdy oś obojętna znajduje się w żeberku 182
	Przykład 6.6. Nośność na ścinanie podłużne 182
	Przykład 6.7. Nośność na ścinanie poprzeczne    188
	Przykład 6.8. Wyznaczanie naprężeń w betonie    190
	Przykład 6.9. Zarysowanie – obliczenie szerokości rys  192
	Przykład 6.10. Zarysowanie – sprawdzenie metodami uproszczonymi 195
	Przykład 6.11. Zbrojenie minimalne ze względu na nośność i zarysowanie 197
	Przykład 6.12. Ugięcie – płyta jednoprzęsłowa     199
	Przykład 6.13. Ugięcie – płyta wieloprzęsłowa     202
7. Belki zespolone  207
	7.1. Informacje ogólne     207
	7.2. Sytuacja montażowa   212
	7.3. Stan graniczny nośności w sytuacji użytkowej 213
		7.3.1. Nośność na zginanie 213
		7.3.2. Nośność na ścinanie pionowe     256
		7.3.3. Zwichrzenie     260
		7.3.4. Nośność ze względu na łączniki przy ścinaniu podłużnym  267
		7.3.5. Nośność na ścinanie podłużne ze względu na beton     279
		7.3.6. Siła odrywająca płytę betonową od belki     283
		7.3.7. Zmęczenie     290
	7.4. Sytuacja użytkowa w stanie granicznym użytkowalności 290
		7.4.1. Naprężenia     290
		7.4.2. Ugięcia  291
		7.4.3. Drgania  293
		7.4.4. Zarysowanie     293
	7.5. Skurcz betonu   305
		7.5.1. Efekty skurczu betonu    306
		7.5.2. Pierwotne efekty skurczu – belka swobodnie podparta   307
		7.5.3. Wtórne efekty skurczu – belka dwuprzęsłowa  311
		7.5.4. Obliczenia za pomocą MES  316
	7.6. Przykłady obliczeń     317
	Przykład 7.1. Nośność plastyczna przekroju przęsłowego – płyta płaska   317
	Przykład 7.2. Nośność plastyczna przekroju przęsłowego – płyta płaska ze zbrojeniem w strefie ściskanej  321
	Przykład 7.3. Nośność plastyczna przekroju przęsłowego – płyta na blasze fałdowej  322
	Przykład 7.4. Nośność plastyczna przekroju podporowego    325
	Przykład 7.5. Nośność plastyczna przekroju przęsłowego przy częściowym zespoleniu – płyta płaska  329
	Przykład 7.6. Nośność plastyczna przekroju przęsłowego przy częściowym zespoleniu – płyta na blasze fałdowej 331
	Przykład 7.7. Nośność plastyczna i sprężysta, dodatni moment zginający  333
	Przykład 7.8. Nośność sprężysta, ujemny moment zginający   337
	Przykład 7.9. Metoda nieliniowa  339
	Przykład 7.10. Liczba i rozmieszczenie łączników sworzniowych przy pełnym zespoleniu 348
	Przykład 7.11. Dobór łączników w belce ciągłej     351
	Przykład 7.12. Nośność belki przy niepełnym zespoleniu 357
	Przykład 7.13. Liczba i rozmieszczenie łączników sworzniowych – metoda sprężysta   361
	Przykład 7.14. Pierwotne efekty skurczu betonu    366
	Przykład 7.15. Wtórne efekty skurczu betonu 369
	Przykład 7.16. Siła skupiona podwieszona do belki  372
	Przykład 7.17. Szerokość rys, płyta płaska   375
	Przykład 7.18. Szerokość rys, płyta na blasze fałdowej równoległej do belki   377
	Przykład 7.19. Szerokość rys, płyta na blasze fałdowej prostopadłej do belki    379
8. Zagadnienia ochrony przeciwpożarowej 382
	8.1. Odporność ogniowa elementów stalowo-betonowych  382
	8.2. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe 385
		8.2.1. Wprowadzenie   385
		8.2.2. Ogólne założenia, właściwości materiałowe    387
		8.2.3. Metody projektowania    392
		8.2.4. Szczegóły konstrukcyjne  405
	8.3. Zabezpieczenia ogniochronne    407
9. Opis arkuszy kalkulacyjnych     410
	9.1. Zastosowanie arkuszy   410
	9.2. Ogólne zasady dotyczące arkuszy kalkulacyjnych nr 1 i 2     410
	9.3. Uwagi szczegółowe dotyczące arkusza kalkulacyjnego nr 1    413
	9.4. Uwagi szczegółowe dotyczące arkusza kalkulacyjnego nr 2    419
Bibliografia 425
Książki i artykuły   425
Normy    428
Materiały techniczne, strony internetowe i oprogramowanie  429