Analiza nośności i sztywności belek zespolonych w zależności od stopnia zespolenia

Artykuł prezentuje analizę porównawczą nośności i sztywności belek zespolonych

stalowo-betonowych w budownictwie powszechnym, w zależności od stopnia ich

zespolenia. Celem artykułu jest przybliżenie zasad projektowania belek

z uwzględnieniem wpływu stopnia zespolenia na ich nośność i sztywność.

Zwrócono uwagę na znaczenie podparcia montażowego kształtownika stalowego

w stadium realizacji konstrukcji. Przykłady belek przyjętych do analizy dotyczą

podstawowego zakresu zastosowań stropów zespolonych. W obliczeniach

uwzględniono belki o rozpiętościach 8,0m, 12,0m i 16,0m w rozstawie 2,5m,

zespolone z płytą betonową, o całkowitej grubości 110mm, wykonaną na

poszyciu z blachy profilowanej Florstrop. Do zespolenia przyjęto łączniki

sworzniowe ciągliwe. Rozpatrywano trzy warianty stopnia zespolenia: η =1,0,

η = 0,75 i η = 0. Ciężar warstw wykończeniowych stropu i jego obciążenie

użytkowe przyjęto jednakowe. Nośność belek określono z wykorzystaniem

plastycznego rozkładu naprężeń w przekrojach. Sztywność belek zespolonych

określono z wykorzystaniem teorii przekroju zastępczego, stowarzyszonego

ze sprężystym rozkładem naprężeń. Wpływ efektów reologicznych, to jest,

pełzania betonu na ugięcia belek zespolonych, uwzględniono poprzez

zastosowanie efektywnego modułu sprężystości betonu według zaleceń normy

PN-EN1994-1-1 oraz redukcję przekroju betonu określoną stosunkiem modułów

sprężystości stali i betonu. Wyniki obliczeń pozwalają na sformułowanie

wniosków wskazujących na przewagę zalet belek zespolonych zaprojektowanych

z pełnym zespoleniem w stosunku do rozwiązań o zespoleniu częściowym. Treść

rozważań, jak i zaprezentowane w pracy wnioski dotyczą rozwiązań najczęściej

stosowanych w praktyce, to jest, belek o schemacie statycznym wolno podpartym.

Pełny tekst (pdf)

[1] Johnson R.P.: Composite Structures of Steel and Concrete. Beams, slabs, columns

and frames for buildings. Blackwell Scientific Publication 1994.

[2] PN-EN 1994-1-1. Eurokod 4: Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowobetonowych.

Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.

[3] Kucharczuk W., Labocha S.: Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe budynków.

Arkady, Warszawa 2007.

[4] PN-EN 1993-1-1. Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-1:

Reguły ogólne i reguły dla budynków.

[5] Kucharczuk W., Labocha S.: Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe. Ogólne

zasady projektowania. XXVII WPPK, str. 613-696, Szczyrk 2012.