W przypadku działania na konstrukcję siły skupionej (np. od słupa), obciążenia skupionego ciągłego (np. od ściany podłużnej) lub też obciążenia ciągłego rozłożonego stosunkowo na niewielkiej powierzchni, należy sprawdzić nośność tej konstrukcji na przebicie. Najczęściej ma się do czynienia z tym zjawiskiem w płytach opartych na słupach bezpośrednio lub za pośrednictwem głowic – przy braku zbrojenia zaprojektowanego na siły przebicia, oraz w przypadku stóp bądź płyt fundamentowych.
Nośność na przebicie należy sprawdzać w przekrojach ukośnych poprowadzonych pod kątem nie mniejszym niż 45o od krawędzi powierzchni, na którą działa obliczeniowa siła NSd , do poziomu płaszczyzny zbrojenia.
Sposób wyznaczania powierzchni przebicia przedstawiono na poniższych rysunkach.
Nośność elementów bez zbrojenia na przebicie obciążonych w sposób ciągły, w przybliżeniu symetryczny, można obliczać wg wzoru:
NSd – (g+q)*A £ NRd = fctd* up*d
gdzie:
A – pole powierzchni odciętej przekrojami przebicia w poziomie (średnim) zbrojenia na zginanie
(prostokąt ABCD), na rys. 7.9.
g, q – obciążenie równomierne lub odpór podłoża,
up – średnia arytmetyczna obwodów: powierzchni na którą działa siła i powierzchni powstającej w poziomie zbrojenia przy założeniu, rozkładu sił pod kątem 45o,
d – wysokość użyteczna; jako d należy przyjmować wartość średnią dla kierunków x i y.
W przypadku elementów, w których przebicie może nastąpić tylko w przekrojach nachylonych pod kątem większym niż 45o (np. płyta fundamentowa oparta na palach ( rys. 7.11.) , obliczenie na przebicie można przeprowadzić na podstawie wzoru:
NSd £ NRd = fctd* up* d* tan a
w którym:
tan a =d/a lecz nie więcej niż 2,5
a – długość odcinka na rys. 7.11.
W przypadku mimośrodowo obciążonych stóp fundamentowych nośność na przebicie można sprawdzać ze wzoru:
NSd = q max *A £ NRd = f ctd * bm*d
q max – największy krawędziowy obliczeniowy odpór jednostkowy podłoża (rys. 7.12.)
A – pole powierzchni wielokąta ABCDEF
bm – średnia arytmetyczna szerokości b1 i b2 wg rys. 7.12.
Nośność elementów zbrojonych na przebicie należy sprawdzać z warunków:
NSd £ NRd = 1,4*fctd*up*d
NSd £ NRd = SAsw1fywd + SAsw2fyw2 sin a
w których:
SAsw1fywd – suma sił w strzemionach prostopadłych do płaszczyzny płyty,
SAsw2fyw2 sin a - suma rzutów sił w prętach odgiętych i w strzemionach nachylonych na kierunek prostopadły do
płaszczyzny płyty.
Zgodnie z normą PN-99 stopień zbrojenia podłużnego elementów sprawdzanych na przebicie nie może być mniejszy niż 0,005 w obu kierunkach.
Zbrojenie to powinno się składać ze strzemion prostopadłych lub ukośnych bądź z prętów ukośnie odgiętych.
Kąt nachylenia zbrojenia ukośnego powinien spełniać warunek: 30o £ a £ 60o.
a) docisk
Nośność przekrojów poddanych działaniu obciążeń miejscowych należy sprawdzać przy założeniu, że wytrzymałość betonu na docisk fcud zależy od stosunku powierzchni docisku, tj. powierzchni, na którą przykładane jest obciążenie miejscowe, do powierzchni rozdziału tj. powierzchni współpracującej przy przenoszeniu tego obciążenia.
Wytrzymałość betonu na docisk należy obliczać wg wzoru:
- dla elementu niezbrojonego na docisk:
fcud = ncu f*cd
f*cd – obliczeniowa wytrzymałość betonu na ściskanie w elementach bez zbrojenia
ncu – współczynnik obliczany z wyrażenia:
- dla elementu zbrojonego na docisk:
fcud = ncu fcd
fcd – obliczeniowa wytrzymałość betonu na ściskanie
W powyższych wzorach:
lecz nie więcej niż wu,max wg tablicy 14 PN-99, przy czym
Aco – pole powierzchni docisku rys.30
Ac1 – pole powierzchni rozdziału rys. 30
scum – średnie naprężenie ściskające na powierzchni rozdziału poza powierzchnią docisku rys. 30
Elementy niezbrojone na docisk należy sprawdzać z warunku:
NSd £ NRd = au fcud Aco
NSd - siła działająca prostopadle na powierzchnię docisku Aco wyznaczona dla miarodajnej kombinacji obciążeń
obliczeniowych,
au – współczynnik zależny od rozkładu obciążenia na powierzchni docisku, określony wzorem:
su,min i su,max – odpowiedni minimalne i maksymalne naprężenia docisku.
Elementy zbrojone na docisk należy sprawdzać z warunku:
NSd £ NRd = au fcud Aco + k fyd Au
k – współczynnik efektywności zbrojenia na docisk ( np. dla siatek k=1,5)
f.yd – granica plastyczności stali zbrojeniowej
Au – zastępcze pole powierzchni zbrojenia w strefie docisku.
Zasady konstruowania zbrojenia na docisk.
Zbrojenie na docisk można kształtować w postaci siatek zgrzewanych z prętów prostych, siatek z prętów wyginanych (wężyków) l
ub uzwojenia. Przykłady przedstawia poniższy rysunek.
raku2592