780 likes | 2.03k Views
O projektiranju zidanih konstrukcija i proračunu prema EN Rijeka, Pula, Varaždin, Karlovac veljača 2010. dr.sc. Boris Trogrlić. Program stručnog usavršavanja u graditeljstvu i.
E N D
O projektiranju zidanih konstrukcija i proračunu prema ENRijeka, Pula, Varaždin, Karlovacveljača 2010.dr.sc. Boris Trogrlić Program stručnog usavršavanja u graditeljstvu i
Proračun konstrukcije: Tehnički propis za zidane konstrukcije Norme: - EN 1991 + NAD- EN 1996 + NAD- EN 1997 + NAD- EN 1998 + NAD ...proračunski modeli, dokazi, dimenzioniranja,.. Projektiranje konstrukcijesukladno zahtjevima: funkcionalnim i estetskim mehaničke otpornosti i stabilnosti.Temeljeno na znanju i iskustvu inženjera – konstruktera i suradnji s arhitektom. Projektiranje konstrukcije zidanih zgrada: Arhitektonsko projektiranje Konstruktersko projektiranje(projektiranje konstrukcije)
Članak 19.(1) Tehničkim propisima se u skladu s načelima europskog usklađivanja tehničkog zakonodavstva razrađuju, odnosno određuju bitni zahtjevi za građevinu, tehnička svojstva koja moraju imati građevni proizvodi i drugi tehnički zahtjevi u vezi s građevinama i njihovim građenjem.(2) Tehničke propise donosi ministar.(3) Tehnički propisi objavljuju se u »Narodnim novinama«. ZAKON O PROSTORNOM UREĐENJU I GRADNJI (Nar.nov. br. 76/07) TEHNIČKI PROPIS ZA ZIDANE KONSTRUKCIJE (Narodne novine 01/07) HRN EN 1997-1 Eurokod 7: Geotehničko projektiranje HRN EN 1998-1 Eurokod 8: Projektiranje konstrukcija otpornih na potres HRN EN 1996Eurokod 6: Projektiranje zidanih konstrukcija HRN EN 1990 Eurokod 0: Osnove projektiranja HRN EN 1991-1-1 Eurokod 1: Djelovanja nakonstrukcije + ND (nacionalni dodatak) + ND (nacionalni dodatak) + ND (nacionalni dodatak) + ND (nacionalni dodatak)
Osnovna djelovanja i mehanička otpornost konstrukcije Osnovna djelovanja: Stalno: G (vlastita težina konstrukcije, stalno opterećenje, fiksna oprema,...) Promjenjivo: Q1, Q2,..Qi (korisno opterećenje, vjetar, snijeg,...) Udesno: A (potres, snijeg, udar vozila,...) Dominantno vertikalno (gravitacijsko) djelovanje: G=vlastita težina, stalni teretQ1=promjenjivo djelovanje-vodećeQi=ostala promjenjiva djelovanjaNSd=1.35NG+1.5NQgM=1.7-3.0 (2.2) Horizontalno djelovanje: Dominantno horizontalno djelovanje: S=potres; W=vjetar (Qi)ESd=1.0GEd+Y2iQ1Ed+gI*AEdgM=1.2-2.0 (1.5)
Učinci vertikalnog djelovanja - međukatne konstrukcije Uobičajene međukatne konstrukcije:▪ a-b ploče▪ stropni sustavi - polumontažne konstrukcije od gredica i blokova - polumontažne konstrukcije od prednapregnutih gredica i blokova A-b ploče EN 1992:hmin=8 cmGSU-progibi, debljne ploča:slobodno oslonjene ploče: hL/25krajnje ploče kontinuiranog nosača: hL/30unutarnje ploče kontinuiranog nosača: hL/35
Učinci vertikalnog djelovanja - međukatne konstrukcije A-b ploče, nastavak Prikaz glavnih momenti savijanja, M1, M2Mxy=0 Prikaz momenata savijanja u smjeru lokalnih osi Mx, MyMxy?
Učinci vertikalnog djelovanja - međukatne konstrukcije A-b ploče – djelovanja na zidove Reakcije [sila/m] Zidani zid je plošni element sa svim pripadajućim svojstvima.
Učinci vertikalnog djelovanja - međukatne konstrukcije A-b ploče – djelovanja na zidove EN 1996:“6.9 Omeđeno ziđeKod provjere omeđenih elemenata opterećenih savijanjem i/ili uzdužnim opterećenjem treba usvojiti pretpostavke za armirano ziđe. U tlačnim se područjima blok tlačnog naprezanja treba temeljiti samo na čvrstoći ziđa. Tlačnu armaturu također treba zanemariti.”:-/Lokalna kontrola tlačnih naprezanjafSd=NSd/A < fk,d Nearmirano ziđe Ziđe omeđeno vertikalnim serklažima Ziđe omeđeno vertikalnim i horizontalnim serklažima
Učinci vertikalnog djelovanja - međukatne konstrukcije Stropni sustavi: Polumontažne konstrukcije od prednapregnutih gredica i blokova Polumontažne konstrukcije od gredica i blokova h≥22 cm h≥15 cm h≥22 cm Lakobetonski ‘Bijeli strop’ ‘Stropni sustav WIENERBERGER’ (s prednapregnutim gredicama) ‘FERT strop’ poprečno rebro horizontalni serklaž ← rebro za ukrutu Shema polaganja gredica stropnog sustava horizontalni serklaž
Računska nosivost na vertikalno opterećenje (NRd): NRd = fk t Fi,m / gM > NSd parcijalni koeficijent sigurnosti za materijale faktor smanjenja za vitkost i ekscentričnost debljina zida karakteristična tlačna čvrstoća ziđa Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje NSd=gG NG + gQ NQ 1.35 NG + 1.5 NQ NRd > NSd
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Karakteristična tlačna čvrstoća nearmiranog ziđa (fk): fk = K fba fmb [N/mm2] Tlačna čvrstoća morta [N/mm2] Mort za zidanje: ▪ mort opće namjene: a=0.7; b=0.3 ▪ tankoslojni mort (0.5-3 mm): blok opeka Grupe 1, porobetonski blok (a=0.85; b=0) ▪ tankoslojni mort (0.5-3 mm): blok opeka Grupe 2 (a=0.7; b=0) ▪ lagani mort (od perlita, eksp. gline i sl.): a=0.7; b=0.3 Normalizirana tlačna čvrstoća bloka [N/mm2] Normalizirana tlačna čvrstoća fb = fck,srd Konstanta ovisna o grupi zidnih elemenata (K=0.350.55) Zidni element se svrstava u grupu 1, 2, 3 ili 4 ovisno o udjelu šupljina i debljinama stijenki Vrste zidnih elemenata Opečni Vapnenosilikatni Zidni elementi od porastog betona Betonski (od gustog i laganog agregata) Zidni elementi od prirodnog kamena (i umjetnog)
V q V Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Karakteristična tlačna čvrstoća nearmiranog ziđa (fk) - nastavak Vertikalno naprezanje s [MPa] 10.0 Dijagram naprezanja/deformacija za različite nagibe horizontalnih sljubnica prema horizontalnoj podlozi q=0o 8.0 q=0o tg 22.5o 0.4 q=90o 6.0 q=22.5o q=90o q=22.5o 4.0 q=45o 2.0 q=45o q=67.5o q=67.5o Vertikalna deformacija e [10-4]
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Lokalna naprezanja Lokalno vlačno naprezanje Naprezanja izazvanazbog ‘razlijevanja’ morta(loša konzistencija)
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Računska nosivost na vertikalno opterećenje (NRd): NRd = fk t Fi,m / gM > NSd parcijalni koeficijent sigurnosti za materijale faktor smanjenja za vitkost i ekscentričnost debljina zida karakteristična tlačna čvrstoća ziđa NSd=gG NG + gQ NQ 1.35 NG + 1.5 NQ NRd > NSd
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Računska nosivost na vertikalno opterećenje (NRd): NRd = fk t Fi,m / gM > NSd parcijalni koeficijent sigurnosti za materijale faktor smanjenja za vitkost i ekscentričnost debljina zida karakteristična tlačna čvrstoća ziđa NSd=gG NG + gQ NQ 1.35 NG + 1.5 NQ NRd > NSd
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Faktor smanjenja za vitkost i ekscentričnost (Fi) ovisi o: - proračunskom momentu savijanja na vrhu zida, na dnu zida, u sredini zida - proračunskom vertikalnom opterećenju - ekscentričnosti na vrhu ili podnožju zida uslijed hor. sila - slučajnom ekscentricitetu - puzanju... Fi,m = 1-2ei / tei=Mid / Nid+ehe+einit pri vrhu zida u sredini pri dnu zida
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje EN 1996-3: Pojednostavljeni proračunski postupci Faktor smanjenja za vitkost i ekscentričnost (Fi), nastavak Vanjski zidovi: Unutarnji zidovi:
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Faktor smanjenja za vitkost i ekscentričnost (Fi), nastavak UKRUĆIVANJE ZIDOVIMA IZ DRUGOG SMJERA
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Računska nosivost na vertikalno opterećenje (NRd): NRd = fk t Fi,m / gM > NSd parcijalni koeficijent sigurnosti za materijale faktor smanjenja za vitkost i ekscentričnost debljina zida karakteristična tlačna čvrstoća ziđa NSd=gG NG + gQ NQ 1.35 NG + 1.5 NQ NRd > NSd
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje • Ovisno o kontroli proizvodnje zidni blokovi se razvrstavaju u:I. razred (tamo gdje je proizvođač sporazuman isporučivati zidne elemente određene tlačne čvrstoće a ima program kontrole kvalitete s rezultatima koji pokazuju da srednja tlačna čvrstoća pošiljke uzorkovana i ispitana prema odg. normi ima vjerojatnost podbačaja određene tlačne čvrstoće manju od 5%)II. razred (kad je srednja vrijednost tlačne čvrstoće sukladna s izjavom u skladu s odg. normom ali dodatni zahtjevi za I. razred nisu ispunjeni)- Zidni elementi od prirodnog kamena svrstavaju se u II. razred. Parcijalni koeficijenti sigurnosti za svojstva materijala Stalno i promjenjivo djelovanje [EC6] NAD – HRVATSKA:Razred izvedbe A:Izvođač:ima certifikat ISO 9001, ima potvrđen sustav kontrole kvalitete izvođenja ugrađuje samo materijale koji imaju isprave o sukladnosti mora omogućiti nadzor u ime investitora.Razred izvedbe B:Izvođač:ugrađuje samo materijale koji imaju isprave o sukladnosti mora omogućiti nadzor u ime investitora.Razred izvedbe C:Izvođač:ugrađuje samo materijale koji imaju isprave o sukladnosti Razlika 100%! Izvanredno djelovanje [EC8]
IZJAVA / ISPRAVA O SUKLADNOSTI (s tehničkom specifikacijom) ZAKON O GRAĐEVNIM PROIZVODIMA (NN 86/08)Članak 10.“Građevni proizvod može se staviti na tržište, distribuirati i rabiti samo ako je dokazana njegova uporabljivost te ako je označen i popraćen tehničkim uputama u skladu s ovim Zakonom i propisima donesenim na temelju ovoga Zakona.”Članak 12.“Građevni proizvod je uporabljiv ako su njegova tehnička svojstva sukladna tehničkoj specifikaciji.Uporabljivost građevnog proizvoda dokazuje se, ovisno o njegovoj vrsti i tehničkoj specifikaciji, ispravom o sukladnosti koja se izdaje nakon provedbe, odnosno osiguranja provedbe postupka ocjenjivanja sukladnosti tehničkih svojstava građevnog proizvoda s tehničkom specifikacijom te oznakom sukladnosti, propisanih ovim Zakonom.” Program kontrole i osiguranja kvalitete“....Za zidne blokove je prije ugradnje obvezno je dokazati uporabljivost i tehnička svojstva temeljem proizvođačeve ili dobavljačeve Izjave o sukladnosti....”
l h Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Za efektivnu visinu zida:hef= h*r = 280 cmidebljinu zida: t=30 cm → F 0.75-0.80ilidebljinu zida: t=25 cm → F 0.71-0.77
30 cm Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje PRIMJER 1/ Tlačna čvrstoća ziđa:▪zidni blok: POROTHERM 30 S P+E ▪grupa blokova: 2, K=0.45▪normalizirana tlačna čvrstoća bloka: fb = 11.5 MPa▪mort opće namjene M5 (ili toplinski mort: POROTHERM TM50)▪karakteristična tlačna čvrstoća: fk = K fb0.7 fm0.3Tlačna čvrstoća ziđa: fk = 0.45 11.50.7 5.00.3 = 4.0 MPa 2/ Nosivost zida na vertikalno djelovanje:▪karakteristična tlačna čvrstoća: fk = 4.0 MPa▪faktor smanjenja za vitkost i ekscentričnost: F = 0.75▪debljina zida: t=30 cm▪parcijalni koeficijent sigurnosti za materijale: gM = 2.2 (I. ktg. kont. proizvodnje, B ktg. kontrole izvedbe)▪ nosivost zida na vertikalno djelovanje: NRd = F fk t / gMNosivost zida na vertikalno djelovanje: NRd = (0.75 4.0 0.30 / 2.2) 1000 = 409 kN/m Npr. Za gSd+qSd=13 kN/m2 (uključivo vlastita težina zida) i utjecajnu duljinu djelovanja L=6 m, zid ima nosivost za najmanje 5 etaža.
horizontalni serklaž! Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Koncentrirana opterećenja
Luk L1 syy syy*(Luk/(Luk -L1) Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje Zid s otvorom?
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje PRIMJER PRORAČUNA ZIDOVA NA VERTIKALNO DJELOVANJE debljina zidova t=30 cm
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje PRIMJER PRORAČUNA ZIDOVA NA VERTIKALNO DJELOVANJE
Učinci vertikalnog djelovanja - proračun zida na vertikalno djelovanje PRIMJER PRORAČUNA ZIDOVA NA VERTIKALNO DJELOVANJE
Učinci horizontalnog djelovanja - potres Proračunski postupci 1/ Pojednostavljeni modalni proračun (za jednostavne zgrade – dominira 1. mod) Ukupna horizontalna sila: HRN ENV 1998: Fb=Sd(T1)·W EN 1998: Fb=Sd(T1)·m·l l=0.85-1.00 (korigira iznos efektivne mase)
Učinci horizontalnog djelovanja - potres Proračunski postupci - nastavak 2/ Višemodalni proračun (za sve vrste zgrada) 3/ Ostale metode proračuna
Učinci horizontalnog djelovanja - potres Tipovi tla
Učinci horizontalnog djelovanja - potres Računski spektri ubrzanja Referentni (ag=1.0 i q=1.0) proračunski spektri odgovora za horizontalno djelovanje prema EN 1998 (tip 1 - područje visoke seizmičnosti) Referentni (ag=1.0 i q=1.0) proračunski spektri odgovora za horizontalno djelovanje prema HRNENV 1998. Referentni (ag=1.0 i q=1.0) proračunski spektri odgovora za horizontalno djelovanje prema EN 1998 (tip 2 - područje niske seizmičnosti)
Učinci horizontalnog djelovanja - potres USPOREDBA PRAVILNIK1981 / TPBK2005 (priznata pravila) / HRN ENV 1998 / EN 1998 Prikazana je usporedba proračunskih spektara prema: ▪ Pravilniku o tehničkim normativima za izgradnju objekata visokogradnje u seizmičkim područjima (iz 1981. god), ▪ Tehničkom propisu za betonske konstrukcije (iz 2005. god.), ▪ HRN ENV 1998 (ENV 1998) ▪ EN 1998 (EN 1998) za stambenu zgradu od zidanih zidova. Parametri proračuna za pojedini pravilnik i normu su prema slijedećem: VIII. ZONA PRAVILNIK1981 (Ks=0.05=0.5 m/s2) TPBK2005 (Ks=0.05=0.5 m/s2) HRN ENV 1998 (ag=2.0 m/s2) EN 1998 (ag=2.0 m/s2) PRAVILNIK1981 stambena zgrada (Ko=1.0) zidana konstrukcija (Kp=1.6) tlo: I. ktg TPBK2005 (priznata pravila) stambena zgrada (Ko=1.5) zidana konstrukcija (Kp=2.4) tlo: I. ktg HRN ENV 1998 stambena zgrada zidana konstrukcija - omeđeno ziđe faktor ponašanja q=2.0 tlo: A EN 1998 stambena zgrada zidana konstrukcija - omeđeno ziđe faktor ponašanja q=2.0 tlo: A
T1 < 0.5 sec 3.75 3.75/1.60=2.34 1.60 Učinci horizontalnog djelovanja - potres USPOREDBA PRAVILNIK1981 / TPBK2005(priznata pravila)/ HRN ENV 1998 / EN 1998 Prikazana je usporedba proračunskih spektara prema: ▪ Pravilniku o tehničkim normativima za izgradnju objekata visokogradnje u seizmičkim područjima (iz 1981. god), ▪ Tehničkom propisu za betonske konstrukcije (iz 2005. god.), ▪ HRN ENV 1998 (ENV 1998) ▪ EN 1998 (EN 1998) za stambenu zgradu od zidanih zidova. Parametri proračuna za pojedini pravilnik i normu su prema slijedećem: IX. ZONA PRAVILNIK1981 (Ks=0.10=1.0 m/s2) TPBK2005 (Ks=0.10=1.0 m/s2) HRN ENV 1998 (ag=3.0 m/s2) EN 1998 (ag=3.0 m/s2) PRAVILNIK1981 stambena zgrada (Ko=1.0) zidana konstrukcija (Kp=1.6) tlo: I. ktg TPBK2005 (priznata pravila) stambena zgrada (Ko=1.5) zidana konstrukcija (Kp=2.4) tlo: I. ktg HRN ENV 1998 stambena zgrada zidana konstrukcija - omeđeno ziđe faktor ponašanja q=2.0 tlo: A EN 1998 stambena zgrada zidana konstrukcija - omeđeno ziđe faktor ponašanja q=2.0 tlo: A
Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova NEKI OSNOVI ZAHTJEVI ZA OMEĐENO ZIĐE: ▪ Materijali: zidni blok – minimalna tlačna čvrstoća: fb,min= [5.0 MPa] mort – minimalna tlačna čvrstoća: fm,min= [5.0 MPa] ▪Sljubnice - u potpunosti ispunjene! (horizontalne i vertikalne) ▪Faktor ponašanja: q=2.0-3.0 ▪Građevinu ukrutiti u dva ortogonalna pravca. ▪Najmanja debljina zida tmin=24 cm. ▪Vitkost h/t ≤ 15. (h=visina zida, t=debljina zida) ▪Minimalne dimenzije serklaža: 15x15 cm. ▪Vertikalne serklaže postaviti: - na slobodnom rubu zida - s obje strane otvora većeg od 1.5 m2 - na razmaku ne većem od 5 m - na križanju zidova. ▪Horizontalne serklaže izvesti sa međukatnom konstrukcijom i najmanje na svakih 4 m. ▪Serklaže armirati s najmanje As,min=300 mm2 (4f10, vidjeti Tehničke propise)) horizontalni serklaž vertikalni serklaž međukatna konstrukcija max. 5.0 m
Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova NEKI OSNOVI ZAHTJEVI ZA OMEĐENO ZIĐE:
Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova Značaj horizontalnih serklaža za otpornost konstrukcije na potres
bez ispunjenih vertikalnih fuga s ispunjenim vertikalnim fugama mortni džepoviWienerberger bloka Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova Posmična čvrstoća ziđa (fvk): fvk = fvk0 + 0.4sd ili fvk = 0.065 fb tlačno naprezanje tlačna čvrstoća bloka posmična čvrstoća bez predtlačnog djelovanja Nosivost na poprečne sile (VRd): VRd = fvk t L [kN]
30 cm Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova Primjer proračuna posmične čvrstoće ziđa:▪zidni blok: POROTHERM 30 S P+E ▪grupa blokova: 2a, K=0.55▪normalizirana tlačna čvrstoća bloka: fb = 11.5 MPa▪mort opće namjene M5 (ili toplinski mort: POROTHERM TM50)▪karakteristična posmična čvrstoća: fvk = 0.065 fbPosmična čvrstoća ziđa: fvk = 0.065 11.5 = 0.75 MPa Pretpostavke proračuna omeđenih zidova (EN 1996-1): ▪ Za djelovanje momenta i/ili uzdužne sile rabe se načela armiranih konstrukcija. ▪ U izračunu MRd može se rabiti pravokutna razdioba naprezanja temeljena samo na čvrstoći ziđa (bez betona i armature vertikalnih serklaža). ▪ U izračunu VRd uzima se u obzir čvrstoća ziđa i betona serklaža (bez armature). ▪ U izračunu nosivosti na bočna djelovanja, uzima se u obzir savojna čvrstoća ziđa i serklaža (sa armaturom).
Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova = SAVIJANJE + UZDUŽNA SILA Zadano: MSd , NSd , As → Kontrola tlačnih naprezanja:
Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova NOSIVOST NA POPREČNE SILE: VRd=VRd1+VRd2
Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova NOSIVOST NA POPREČNE SILE – DETALJ SPOJA TEMELJ/ZID:
Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova NOSIVOST NA BOČNO OPTEREĆENJE Pretpostavke proračuna omeđenih zidova (EN 1996-1): .... ▪ U izračunu nosivosti na bočna djelovanja, uzima se u obzir savojna čvrstoća ziđa i serklaža (sa armaturom). Slom ziđa paralelnosa sljubnicama Slom ziđa okomitona sljubnice
Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova NOSIVOST NA BOČNO OPTEREĆENJE MEHANIZMI SLOMA IZVAN RAVNINE ZIDA D’Ayala&Speranza 2003.
MEHANIZMI SLOMA IZVAN RAVNINE ZIDA SEKUNDARNE (NENOSIVE) KONSTRUKCIJE Djelovanje potresa – proračun omeđenih zidova NOSIVOST NA BOČNO OPTEREĆENJE