Skręcane elementy żelbetowe

Obliczanie elementów żelbetowych na skręcanie.

Moment skręcający wynika z działania sił przyłożonych na mimośrodzie względem osi podłużnej elementu. Efekty towarzyszące skręcaniu mogą wystąpić również w wyniku odkształceń, jako skutek wzajemnego połączenia elementów konstrukcyjnych.

W skutek działania momentu skręcającego T powstają naprężenia ścinające t_T w przekrojach poprzecznych elementów. Rozkład tych naprężeń zależy od kształtu przekroju, a także od kierunku i usytuowania linii przekrojowej.

W przekroju o kształcie kołowym skręcanie spowodowane jest liniowym wzdłuż promienia i osiowo symetrycznym stanem naprężeń, co oznacza, że rozkład naprężeń nie zależy od linii przekroju. W prętach pryzmatycznych wykresy naprężeń na poszczególnych krawędziach przekroju są różne.

W przekroju prostokątnym największe naprężenia ścinające powstają przy powierzchni zewnętrznej pręta w środku dłuższego boku przekroju poprzecznego

 

Model kratownicy przestrzennej w obliczeniach na skręcanie.

Zgodnie z założeniami metody wszystkie przekroje żelbetowe rozpatruje się jako wydrążone przekroje cienkościenne. Wynika to z rezultatów badań doświadczalnych, które wykazują, że po zarysowaniu elementu żelbetowego poddanego skręcaniu beton zawarty wewnątrz przekroju, w pobliżu środka ciężkości elementu, nie osiąga wytrzymałości i nie podlega zarysowaniu, a zatem jego udział może zostać pominięty w obliczeniach.

Sztywność na skręcanie dla przekroju nieprostokątnego otrzymuje się dzieląc przekrój na zespół prostokątów i sumując ich sztywności na skręcanie. Przekrój należy dzielić tak, aby uzyskać maksymalną sztywność.

W omawianej metodzie „grubość” ścianki można wyznaczyć t=A/u gdzie:

u – obwód zewnętrzny przekroju poprzecznego elementu

A – całkowita powierzchnia przekroju elementu

Dla celów obliczeniowych jako model pryzmatycznego pręta skręcanego przyjmuje się kratownicę przestrzenną.

 

W modelu o którym mowa, element jest zastępowany ustrojem złożonym z:

• podłużnych prętów zbrojenia głównego (umieszczonych w narożach)
• zamkniętych rozciąganych strzemion (prostopadłych lub ukośnych)
• ukośnych ściskanych krzyżulców betonowych nachylonych pod kątem do krawędzi poziomych

 

Jednoczesne skręcanie i zginanie

W takim przypadku należy projektować wymagane zbrojenie podłużne oddzielnie dla każdego rodzaju oddziaływań. Obowiązują tu następujące zasady:

• zbrojenie podłużne na skręcanie w strefie rozciąganej elementu musi być zbrojeniem dodatkowym w stosunku do obliczonego na moment zginający
• zbrojenie podłużne w strefie ściskanej (od zginania) nie wymaga uzupełnienia o pręty podłużne obliczeń na skręcanie, gdy naprężenia od skręcania są mniejsze od naprężeń ściskających od zginania