Födémszerkezetek 2. Zsalupanelok alkalmazása

Átírás

1 Födészerkezetek 1. A beton Évkönyv 000-ben Dr. László Ottó és Dr. Petro Bálint egy kiváló összeoglalást adtak a beton, vasbeton és eszített vasbeton ödéekrl, elyet jól kiegészít Dr. Farkas György ejezete, az oszlopokkal közvetlenül alátáasztott utóeszített ödéekrl. A sokéle beton- és vasbeton ödéképzési lehetség közötti jobb eligazodást, a szerkezeti ód egválasztását próbálja segíteni A. Pauser (bécsi egyete agasépítés, ipari építés intézetének proesszora) könyve Beton i Hochbau, Handbuch ür den konstruktiven orentwur (Beton a agasépítésben, a szerkezeti eltervezés kézikönyve).1.1 ejezetében: A ödéek ködési ódja és koncepciója. A agyarországon olyó közelúlt és jelen nagy bevásárló központok, ipari létesítények építkezéseinek ödészerkezetei jól utatják a jelenlegi tendenciákat, elyek közül háro jellez típus különösen kieelkedik üreges eszített ödéeleekkel képzett ödéek (különösen a Ferrobeton extrudált eljárással készült ödéeleei) TT panelos ödéek (ASA, Ferrobeton, STR Bp. 1.) zsalupallós ödéek (esterödé, Trigon, ONIA, Filigra, Kaiser, eszített pallók). Ezen ödétípusok versenyeznek rendszeresen a onolitikus sík vagy alulbordás ödéekkel. A onolitikus ödéek statikai tervezését nagyon egkönnyítette a véges ele ódszer, különösen a iatalabb statikus generáció elszeretettel alkalazza a gépi száítást. Több káreset utatta a kritika nélküli gépi száításba vetett bizalo veszélyeit. Az elregyártott eleekkel kobinált onolitikus vasbeton szerkezetek (szinte kivétel nélkül indig együtt dolgozik az elregyártott szerkezeti ele a onolitikus betonnal, tiszta elregyártott szerkezet közbens ödéeknél csak kivételes esetben ordul el, ha ás ne, a hézagkiöntések onolitikusak) tervezése, száítása, alkalazása körül sok a bizonytalanság. Kevés az ide tartozó szakkönyv, oktatási anyag. Az Eurocode -1- ejezete ég a ai napig se kapható agyarul, holott ez a ejezet szabályozza ezt az építési ódot. A PLAN 1. érnök Kt.-hez (ilyen szerkezeteket rendszeresen tervez iroda) érkez kérdések töege ösztönzött bennünket arra, hogy közkinccsé tegyük legalább részben a tapasztalatainkat. A ellékletben a néet intapéldát (Beton Kalender 1976; Litzner intapéldái közül) közöljük. A intapéldához tudni kell, hogy a néetek az EC beton nyírási alsó határértékét, a τ Rd értékét csökkentették, így pl. a C 0/5 beton esetében az EC τ Rd 0,4 N/ értékével szeben a néet NAD τ Rd 0,8 N/ -t enged csak eg. A példa így is tanulságos lehet (és nyilván ne kívánunk állást oglalni, kinek van igaza).. Zsalupanelok alkalazása A zsalupanelok (elees ödéek, részben szerelt ödéek, Filigran, Onia, Kaiser, esterödé, Trigon ödé, sokéle név isert, i a zsalupaneles ödéek elnevezésnél aradunk) alkalazása az 50-es évekre nyúlik vissza. A agyar szárazású Kellner István az 50-es években szabadalaztatta az acél térrács gyártását. Kezdetben a béléstestes ödéek gerendáihoz alkalazta a néet Filigrán cég. A robotok egjelenése a 90-es évek elejétl orradalasította a gyártást. A béléstestes ödéeket a nyugati országokban egyre inkább kiszorította a nagy elület pallógyártás. Ezeket az elregyártott pallókat a ár szinte teljesen autoatizált üzeekben gyártják. Ennek köszönheten pl. Néetországban a ár a közbens ödéek építésében 50 % eletti a zsalupanelok részesedése. 1

2 A zsalupanelok alkalazásának egyik elee a betonacél térrács, ketts unkcióval: szerelési állapotban a térrács erevíti a betonpanelt, lehetvé téve, hogy cca. 5 c leezvastagság ellett is cca. 6 hosszban (ill. ersebb térrácsokkal ég nagyobb hosszokban is) az eleek szállíthatók, ozgathatók, beeelhetk legyenek cca. -kénti alátáasztás ellett végleges állapotban a térrács biztosítja az elregyártott palló-onolitikus beton jobb együttdolgozását. A ranciák ár a 70-es években (a ranciák int a eszített vasbeton éllovasai) gyakran alkalazták a eszített pallókat, térrács nélkül (int pl. PPB ödé agyarországon is isert). Ahogy egyre inkább terjedt az elregyártott onolitikus vegyes szerkezet, úgy szaporodtak a kutatások, elyek az elregyártott onolitikus beton együttes alkalazását kutatták. A eszítés alkalazását gazdaságossági egontolások ellett különösen a ödélehajlások csökkentési szándéka otiválta. A kutatások eredényének integy összegezése jelent eg az EC hivatkozott ejezetében. Ily ódon legálissá vált bizonyos esetekben, elegenden kicsi nyíróeszültségek esetében az összeköt vasalás elhagyása. A eszített zsalupallók alkalazásának a rancia példákon túl az egyik legisertebb képviselje az osztrák Oberndorer Eurodech ödérendszere. a ár agyarországon is gyárt hasonlót a SZEBETON, SZOBETON, ÉPELE (pl. Szobeton eszített ödéeleeit építette be ASA Kt. Teesváron a Kronberg-Schubert gyártócsarnok közbens ödééhez). A rövid történeti áttekintés után vizsgáljuk eg közelebbrl a zsalupanelos ödészerkezeteket.. Szerkezeti kialakítás zsalupanelekkel A zsalupanelos ödékialakítás kérdése elválaszthatatlan az alátáasztó ödégerendáktól. Csupán a ödéleezt tekintve a alig tud egy szerkezet, legyen az onolitikus vagy elees ödé, az üreges ödépallókkal versenyezni. Ferrobeton üreges ödépallói, az etruder eljárásnak köszönhet agas betonszilárdság, kedvez súly-inercia, eszítés révén olyan kedvez teherbírási, alakváltozási értékeket adnak elyekkel a onolitikus vagy részben onolitikus szerkezetek aligha tudnak versenyezni. ásképpen áll a dolog, ha az alátáasztó gerendákkal együtt vizsgáljuk a kérdést. Ilyenkor, különösen, ha a gerenda lelógása építészeti, épületgépészeti okokból ersen korlátozott, ár versenyképes lehet a zsalupaneles ödé, ert ekkor a onolitikus elbeton egyben a gerenda els nyoott övét képezheti. A roániai öldrengés veszélyes területeken a onolitikus összekötés alapvet követelény, így ott sok esetben a zsalupaneles ödékonstrukció került eltérbe (újabban az üreges ödépanel-onolitikus elbeton együttdolgoztatása is eltérbe került: ETRO áruház Bukarest, 10 esztáv, 0 c vastag Ferrobeton üreges panel + 10 c onolitikus elbeton)..1 Kroberg-Schubert Teesvár ödée. etro Bukarest III. ödée 1.1 Tartószerkezet leírása Adott egy 5 táaszú, 4 ödéezs szerkezet, 5,1 gerendaosztással, egy irodaépület közbens ödééhez. (1.Ábra) - Elregyártott vasbeton ödégerendák 7,0 táaszközzel - Elregyártott 5c vastag vasbeton zsalupallók - onolit vasbeton leez a gerendával és a zsaluzó pallóval együttdolgozva 1.Ábra

3 A elbeton C0/7 B elregyártott palló C0/ elregyártott ödégerenda C45/ Hatások, biztonsági tényezk Hasznos teher Q,75kN k,1 - szerelt válaszal pvc burkolattal γ 1,5 G -EC táb.. 1,50 γ Q Ψ 1 0,5 - gyakori hatáskobináció Ψ 0, - kvázi állandó hatáskobináció 1.1. Betontakarás A palló EC 4.1 táblázata alapján, száraz környezetben, bels térben helyezkedik el. Ez alapján a iniális betontakarás: in c 15 Ezt az értéket a éreteltérések iatt növelni kell. Elregyártott szerkezetnél ez a növekény: 5. no c Anyagok Beton: - elregyártott palló és elbeton: C0/7 - elregyártott ödégerendák: C45/55 Betonacél: BSt 500 S és a hegesztett háló BSt 500 (B60.50 ill. BHB SZ szerint) 1. Zsalupalló 1..1 Pallóvastagság, önsúly Kiindulásként a ödévastagságot h17 c ben állapítjuk eg. (6 c elregyártott palló + 11 c elbeton) Födéönsúly G k :

4 G k 0,17 1,45 5, 7 kn ahol G k 45 kn, 1, a burkolat, vakolat, szigetelés súlya 1.. Igénybevételek eghatározása A keresztetszetek éretezését használati és teherbírásai határállapotokra végezzük. terhelési esetet különböztettünk eg: 1. Terhelési eset: Állandó terhelés az összes ezben. Terhelési eset: Q k, 1 elrendezése axiális táaszponti nyoaték elérésére. Terhelési eset: Q k, 1 elrendezése axiális eznyoaték elérésére 1.1 Táblázat Határállapot T.E. Használati B [ kn] Teherbírási A B, bal Sd, [ kn] [ kn] [ kn] B Sd, A Sd, [ kn] [ kn] 1-15,7 11,5-17,66-1,4 15,55 -,85-8,65 5,5-8,7-1,98 8,0-1,09 -,79 6,0-7,78-5,69 9,45-11,67 Σ -4, 5,00-6,94 A B táaszpont húzott vasainak száításakor a teherbírási határállapotból adódó nyoatékot Sd, B 15%-kal csökkenthetjük : / EC P(1) / Sd, B 0,85 4, 9, 09 Hozzátartozó reakcióerk: G d kn + Q kn d 1,5 5,7 + 1,5,75 11,8 0,5 5,1 11,8 9,09 / 5,1 4,58kN Sd, A Sd, B, bal 0,5 5,1 11,8 9,09 / 5,1 5,94kN 1.. Teherbírási határállapot szerinti éretezés hajlításra a) Kiinduló adatok 0 /15 0 N cd beton nyoószilárdságának tervezési értéke 500 /1,15 45 N yd acél olyási határának tervezési értéke d h noc φ / 17,0 0,5 14, 5c / φ 10 vaskeresztetszetre/ b) B táaszpont eletti éretezés A leezek és a pillérek onolitikusan kapcsolódnak. A táasznál a éretezés a táasz széleinél érvényes nyoatékra végezhet: Bbal 4

5 µ k x Sds * Sd, B a s 9,09 + 5,94 0,15,70kN * Sd, B ω 0,066, ,107 0,65 11,8 4,91 / 8,16 kn <,70kN ( 1,0 0,145 0) / 0,06 0, ,5 0 / 45 4,17 c / Elogadott háló R44: 150 6,5d / 6,5 / 50 5, 5 c) éretezés a ezben ax µ k Sds x a Sd, 6,44 10 ω 0,066 0,107 x 5,0 ( 11,8 ) / 6,44kN ( 1,0 0,145 0) / 0,06 0, ,5 0 / 45 4,40c Elogadott háló 44/94: 150 6,5d 00 6, 0 / 1..4 Teherbírási határállapot szerinti éretezés nyírásra a) B táaszpont eletti éretezés A táaszhoz közeli erk közvetlen átadódása iatt egn a nyírási teherbírás. Ezért egoszló terhelés esetén a táasztól d távolságra ellép nyíróervel száolhatunk. τ Sd ρ Sd, B, Bal Rd l 5,94 11,8 0,8 N 4,4 / ( ,5) 0, 00 A Beton teherbírása: κ 1, + 40 ρ + 0,15 σ Rd1 0,8 ( 0,15 + 0,145 ),45 kn [ τ Rd ( 1) cp ] 0,15 bw d ( 1,6 0,145) ( 1, ,0) 1,0 0, kN > Sd, B, Bal b) A kapcsolati hézag nyírási teherbírásának igazolása A legnagyobb nyoatéknál a nyoott beton agassága x 14,5 0,107 1, 6c azaz az F c nyoóer a onolit betonban ködik, ezáltal τ Sdj 1,0,45 10 /(1,0 0,96 0,145) 0,4N / ivel τ Rd 0,8 N/, így ég sia els azaz pl. extruder eljárással készített leez esetén is egelel a τ Sdj elvételére az összeköttetés tapadás révén összeköt vasalás nélkül. égis ajánlatos az összeköt elületet legalább érdesre készíteni Feszültségkorlátozás használati körülények között Erre az igazolásra itt nincs ég EC () alapján 1..6 Repedezettségi határállapotok a) igazolás a statikailag éges vasalásra Ne éges az igazolás ivel a leez vékonyabb 0c-tl és egyéb követelényeket is betartottuk /EC 4.4..(1)/ 5

6 b) iniális vasalása A iniális vasalás ellzhet, ha a terhel ozgás elég kicsi ahhoz, hogy valószínleg ne okozzon repedést /EC 4.4..(4)/ 1..7 Lehajlások vizsgálata a) elzetes egjegyzés A leezvastagságra a 1..1 pontban 17 c-t eltételeztünk tapasztalati úton. Az ebbl adódó hasznos agasság 14,5 c. Ha a beruházónak is egelel ez a ödévastagság, akkor ne éges a további száítás. Itt azonban elvégezzük az EC szerint éges száításokat. b) lehajláskorlátozás a karcsúság korlátozásával A leezekre eltételezhetjük, hogy egyhén igénybevettek ρ l < 0,5% EC 4.1 Táblázata alapján: le d 51 16c > 14c c) alakváltozások ellenrzése száítással ( ) r κ l 1 e ahol k- terheléstl és rendszertl ügg változó 1 - görbület az adott ezben ( ) r Lehajlásokat elegend a kvázi állandó terhelésre száolni: B F β k 5 15,7 0,,79 16,87kN B q F ( 11,5 + 0, 6,) ( 5,7 + 0,,75) 16,87 1, 1,78 ( 1 0,1 β ) 0, ,78kN beton rugalassági tényezje: E 000 N c kúszási tényez:, 0 ϕ zsugorodási érték: ε cs 0,4 10 húzószilárdság:,, 9 N ct betonacél S500: E N s α e E ( 1 + ϕ ) S 18, 75 E c repesztnyoaték:,9 0,17 10 / 6 hasznos agasság: d 14, 5c vasalás cr c egl a 4,4 (ezben) s 6

7 1. Táblázat Görbület következénye I Határállapot II Határállapot F 1, 78kN, ,45 10 ε cs 0, ,05 10 ε,65 10 F + cs 14,50 10 Az I eszültségi határállapotban a keresztetszet száításakor a ezvasalás kedvez hatását elhanyagoltuk. A száítással kapott repesztnyoaték kicsivel nagyobb int a eznyoaték így a I és II eszültségi állapotok szuperpozícióját ne alkalazzuk. ( 1 ) 1 (, ,5) 10 9,08 10 / r 0,0091 9, ax 1 a zsaluzat túleelése ne lehet nagyobb int a esztáv Szerkezet kialakítása a) lehorgonyzási hossz alapértéke l b 0,65 0,5 45 4, 0c /EC 5./,0 a l d 14,5 /EC (1)/ b) háló lehorgonyzása A táasz elett lehorgonyzandó er: a F l S Sd, A kn d Sd, A 5,0 Sd, A 5, as, l b,in yd 0,7 4 0,6,c 4,4 iniális érték: lb, in 0, l b 0, 4 10,c > 10φ 10 0,65 6,5c 4 0,6 c 45 > 10c 10c éges lehorgonyzási hossz A táasz elett közvetlen egtáasztás iatt: l b, A 10, 7, 0c c) háló lehorgonyzása B táasz elett lb, B 10 φ 10 0,65 6, 5 d) iniális vashányad a b d s 0,6 c 0, ,5 in, 0 yk 14,5 c l -szerese 50 7

8 á a eglév: a c s 4,4 1. Födégerenda 1..1 Statikai rendszer, éretek Egy kéttáaszú gerendáról van szó l e 7, esztávval és az 1. Ábrán látható éretekkel. A elbetonnal kiegészített elregyártott keresztetszetet úgy száoljuk, intha egységesen állították volna el. Abból indulunk ki, hogy a elbeton és az elregyártott ele között lehetséges az erátadódás. Az eleéreteket tapasztalati úton tételeztük el. E eltételezések helyességét az 1..4 pontban ellenrizzük. 1.. Hatások, igénybevételek a) hatások önsúly G k: leezrl: 5,7 5,1 1, 5,0 kn ( 0, + 0,) gerendaönsúly: 0,4 5,0 kn G k 0 kn : 8, változó terhek: Q k, 1 : leezrl: Q k 0 kn, 1,75 5,1 1, 17, b) igénybevételek használati határállapotra gyakori erhatásokra: ( 8 + 0,5 17) 7,, gyak 0, 0 8 kvázi állandó erhatás alatt: ( 8 + 0, 17) 7,, áll 80, 0 8 kn kn c) igénybevételek teherbírási határállapotra 7, Sd ( 1, ,5 17) 77,0kN Sd 7, 8 ( 1, ,5 17) 498,0kN 1.. Teherbírási határállapot szerinti éretezés hajlításra együttdolgozó leezszélesség: b b + 0, l 0, + 0, 7, 1,74 d 50,c η 0,498 ω 0,065 k k e Sds x z 0,10 0,96 ( 1,74 0,50 0) A 0, , s w e 0, ,15 c 8

9 elogadott vasak: φ 8 és x 0,10 50, 5, c φ 5 7,0c 1..4 Teherbírási határállapot szerinti éretezés nyírásra a) hajlításból adódó nyíróer A táasztól d távolságra ellép nyíróer: ( 1,5 8,0 + 1,5 17) ( 0,50 + 0,1) kn Sd 77 1 A nyoott betonrudak dlésszöge Θ 9,( cot Θ 1,5) Rd bw z ν cd cotθ + tanφ ahol ν hatékonysági tényez: ck 0 ν 0,7 0,7 0,55 > 0, , 0,96 0,50 0,55 0 Rd 570kN,05 φ 1 / 0 üggleges kengyelekre: Asw 1,1 10 Rd z ywd cotθ 0,96 0, ,5 97kN s 0, b) gerinc és öv közötti nyírás Az öv keresztetszetében köd hosszirányú er axiális értéke: 498 F d, ax 0,5 516kN 0,96 0,50 Az egységnyi hosszra jutó értékadó csúsztatóer: Fd,ax 516 kn Sd 144 EC (4,) a 0,5 7, Rd Rd v 0,,5 τ cd Rd h A + s 0, 0 0,17 10 s k T 1,8 µ 0,7 - durván egunkált elület v h 0,144 0,17 Sdj Sd yd 0,85 N 680kN > Sd,5 0,8 0, ,4 10 τ ( b h c) j j ,4 10 0,7 45 1,8 0,8 1,0 N Rdj + < 0,5 0,55 0 τ 0,17 c) együttdolgozás vizsgálata Az F nyoóert a elbeton veszi el (x5,c<11c) c 0,1 1,0,8 N Sdj 0,1 0,96 0,50,6 ρ j 0,005 (φ 1 / 0) 0 1 -σ 0 τ ( b j 1c ) N τ 1,8 0,8 0,005 0,7 45,1 N, 8 N Rdj + < Táaszközelben a kengyelsrséget 18c-re csökkentsük 11kN 5,5 N 9

10 ,6 ρ j 0,0059 (φ 1 /18) 18 1 τ 1,8 0,8 + 0,0059 0,7 45 Rdj,1 N 1..5 Feszültségkorlátozás használati körülények között Az EC () pontban elsorolt eltételeket betartottuk ezért itt nincs ég eszültségellenrzésre Repedezettségi határállapot a) igazolás a statikailag éges vasalásra acéleszültség kvázi állandó terheléskobinációra:, áll 0,8 σ 15 N S 4 A z ,96 0,50 S bordás acélbetétek távolsága EC 4.11Tábl.: s 0 >> s ax eglév b) iniális vaskeresztetszet EC 4.4..(4) szerint ne éges ellenrizni 1..7 Alakváltozási határállapotok alakváltozás ellenrzése a karcsúság korlátozásával As 7 ρl,06% > 1,50% - ersen igénybevett gerenda b d 6 50, w l alapérték18 EC 4.1 d F, gyak 0,0 σ 4 A z ,96 0,50 S S N A elsöv és a gerendaszélesség aránya nagyobb int, ezért az l alapértéket 0,8-al kell szorozni; d A esztáv nagyobb int 7,0, ezért az l 7 alapértéket -val kell szorozni; d esztáv ax eglév l ,8 15 d 7, EC 4.4..()(4) 70 d 48c 15 d h d 57 6,6 50,40c 48c 1 > 1..8 Szerkezet kialakítása a) lehorgonyzási hossz alapértéke yd lb φ, , c φ 8 vasra és bd a1 0,5 z cotθ 0,5 0,96 0,5 1,5 0, lehorgonyzandó er: a1 0, Ft Sd 1 18,0kN d 0,504 0,18 10 A 45 4,c C 45 -es betonra 50 10

11 A ezben lév acélkeresztetszet legalább egynegyedét el kell vezetni a táaszokig és ott le kell horgonyozni. Esetünkben φ 8 t vezetünk végig. eglév l b A S 1,0 76, 1,c, 1, 0c iniális érték: lb, in 0, l b 0, 76,,9c > 10φ 10,8 8c > 10c 10c közvetlen egtáasztás iatt: l ba 8 18, 7c 11