122 C6 DIMENSJONERING AV FORBINDELSER

Transkript

1 122 C6 DIMENSJONERING AV FORBINDELSER Tabell C 6.1. Senteravstand på festemidler som gir kapasitet 20 kn/m. Kamstål (bind B, tabell B ) B500NC Ø (mm): N Rd,s = f yd A s (kn): Senteravstand c (m): 1,10 1,70 2,45 4,35 6,85 10,65 Gjengestang K 4.8 M (mm): N Rd,s = f sd2 A sp (kn): Senteravstand c (m): 1,20 2,25 3,55 5,10 8,10 10,00 Gjengestang K 8.8 M (mm): N Rd,s = f sd1 A sp (kn): Senteravstand c (m): 2,40 4,50 7,05 10,15 Gjengehylse (Bind B, tabell B ) Bitek 6300S (mm): N Rd,s (kn): Senteravstand c (m): 2,60 4,25 5,30 7,65 10,40 Horisontalkrefter i oppleggsforbindelser Det understrekes at alle oppleggsforbindelser for dekker, bjelker o.l., overfører horisontalkrefter, og at disse horisontalkreftene som regel har vesentlig betydning i dimensjonering av forbindelsen. Horisontalkraften bør beregnes (se bind B, del 1). Det anbefales likevel at alle oppleggsforbindelser dimensjoneres for en minimum horisontalkraft \5\, \6\: H min = 0,2 N Ed,g 0,15 N Ed N Ed,g = vertikallast fra egenlast N Ed = dimensjonerende vertikallast fra samlet last I en del tilfeller kan horisontalkraften enkelt anslås ved hjelp av friksjonskoeffisienter som angitt i bind B, punkt Friksjonen, for eksempel på opplegg, antas alltid å virke med ugunstig verdi i uguns - tig retning Stålspenninger og miljøpåvirkninger (eksponeringsklasser) Man kan ikke uten videre anvende de samme armeringsspenningene i forbindelser som man gjør i vanlige bøyningspåkjente konstruksjoner. Bruddspenninger De formlene man benytter for å beskrive virkemåten av forbindelser baserer seg på forsøk som er utført under idealiserte betingelser og som bare undersøker noen få parametere. Dimensjoneringsmodellene er såpass usikre at det ikke anbefales å gå utenfor det som faktisk er utprøvet, eller konkret anvendt i relevante standarder se også punkt De fleste tidligere forsøk av forbindelser ble utført med stålkvalitet K400 (med flytegrensen 400 MPa). Det brukes i dag vanligvis armeringsstål av B500NC kvalitet, og

2 C6 DIMENSJONERING AV FORBINDELSER 123 gjengestenger i K8.8. Det er ikke uten videre gitt at forbindelsen får så store tøyninger at slike høye stålkvaliteter kan utnyttes. Grensetilstander Generelt skal alle betongkonstruksjoner kontrolleres både i bruksgrense- og bruddgrensetilstanden. Det vil være en betydelig bespar - else dersom man kan klare seg med å kontrollere i bare en grense - tilstand. Det er derfor ønskelig å gjøre en bruddgrensekontroll som også ivaretar bruksgrensekontrollen (risskontroll). Riss Vurdering av riss i forbindelser er vanskelig. Følgende momenter hører med: Riss kan være uakseptable av estetiske grunner. Visse typer synlige riss, først og fremst i oppleggsområder (konsoll, søyletopp, bjelkenese etc.) kan skape en følelse av tvil om konstruksjonens sikkerhet som er uakseptabel for brukeren. Normalt vil rissvidder mindre enn 0,15 mm ikke skape noen reaksjon. Riss kan markere en mulig avskalling. Avskallinger er uakseptable, uansett synlighet. Konstruksjonens motstandsdyktighet mot miljøpåkjenning skal formelt kontrolleres i henhold til EC2-1-1 \2\, punkt 7.3. Man må vurdere rissenes betydning for bestandigheten. I elementkonstruksjoner vil eventuelle riss ofte støpes inn eller beskyttes på annen måte, for eksempel ved fuging. Rissviddekravene i EC2-1-1 er da ikke direkte relevante, og kan vurderes. Miljøkrav og beskyttelse av knutepunkter er grundig behandlet i bind D, punkt Dimensjonering av armering i knutepunkter med hensyn til miljøpåvirkning Dimensjoneringen foretas bare i bruddgrensetilstanden, men dimen - sjonerende armeringsspenning graderes med hensyn til miljø påvirk - ninger (eksponeringsklasser) og forbindelsestype. Rissviddekontroll for bøyningspåkjente konstruksjoner utføres som vist i EC2-1-1, punkt Med en del vurderinger og tilpasninger kan en slik kontroll også gjøres for stavmodeller. Disse kontrollene vil i praksis kreve bruk av spesialtilpassede dataprogrammer. Rissviddekontrollen kan også gjøres med bruk av EC2-1-1, tabell 7.3N se tabell C 6.2. Tabell C 6.2. Største senteravstand for begrensning av rissvidde (kamstål). Største senteravstand mellom Stålspenning σ s armerings stenger (mm) (brukslast) (MPa) w k = 0,4 mm w k = 0,3 mm w k = 0,2 mm Kravene til w k avhengig av eksponeringsklasse er gitt i EC2-1-1, tabellene 7.1N og NA7.1N. Sammenhengen forenkles dersom man

3 124 C6 DIMENSJONERING AV FORBINDELSER klassifiserer kravene som for armeringsoverdekning. Tabell C 6.3 er således en mer konservativ inndeling: Tabell C 6.3. Anbefalte verdier for rissvidder (kamstål). Eksponeringsklasse w k (mm) Innendørs, tørt 0,4 Fuktig, karbonatisering 0,3 Klorider etc. 0,25 For å finne den dimensjonerende stålspenningen f yd (f sd ) må stålspenningen σ s i tabell C 6.2 multipliseres med den gjennomsnittlige lastfaktoren. Gjennomsnittlig dimensjonerende armeringsspenning f yd eller f sd : f yd = σ s (γ g g + γ p p) / (g + Ψ p) p = nyttelast, vind, bruksgrensetilstanden g = egenlast, bruksgrensetilstanden γ p = lastfaktor for nyttelast γ g = lastfaktor for egenlast f yd = dimensjonerende armeringsspenning i bruddgrensetilstanden σ s = strekkspenning i armering i bruksgrensetilstanden Ψ = faktor for kombinasjonsverdi for variabel påvirkning. For trykkspenninger settes f yd = f y / γ s i alle eksponeringsklasser. Brukslasten skal være i lastkombinasjon «Tilnærmet permanent», det vil si Ψ = Ψ 2 = 0,3 til 0,8. Velger man Ψ 2 = 0,8 (lagerbygg) og lastkombinasjon ligning 6.10.b, som er den mest vanlige i oppleggsforbindelser (se bind B, punkt 2.3), får man: f yd = σ s (1,2 g + 1,5 p) / (g + 0,8 p) Dette gir følgende gjennomsnittlige lastfaktor γ l for risskontroll: Tabell C 6.4. Gjennomsnittlige lastfaktorer for risskontroll. p / (g + p) 0,3 0,4 0,5 0,6 γ l 1,37 1,43 1,50 1,57 Setter man sammen tabellene C 6.2, C 6.3 og C 6.4 får man dimensjonerende stålspenninger som vist i tabell C 6.5 (det er brukt interpolasjon): Tabell C 6.5. Dimensjonerende stålspenninger f yd 435 MPa (armeringsstål B500NC). Eksponeringsklasse Senteravstand Risskontroll f yd (MPa) armerings- σ s (MPa) p / (g + p) stenger 0,3 0,4 0,5 0,6 Innendørs, tørt, w k = 0, Fuktig, karbonatisering w k = 0, Klorider etc, w k = 0,

4 C6 DIMENSJONERING AV FORBINDELSER 125 Tabell C 6.5 er normalt på den sikre siden. En detaljert beregning i henhold til EC2-1-1, punkt viser at f yd = 435 MPa også vil være tilfredsstillende for w k = 0,3 samt for de fleste normale tilfeller med w k = 0,25. I det følgende gis anvisninger for hvordan dette skal anvendes på aktuelle forbindelser, og det gis også en del unntak fra stålspenning - ene ovenfor. Det er disse anvisningene som er videreført i alle tabeller og beregningseksempler i dette bind C. Begrensningene gjelder også for profilstål, skruer, hylser, skinner og liknende når de medregnes som armering. Profilstål, skruer, hylser, skinner og liknende vil normalt ha lavere flytespenning enn armeringen, og dermed er rissbegrensningene «automatisk» ivaretatt. For skrueklasse K 8.8 (brukt som armering) må spenningene eventuelt begrenses som anvist. Dette vil bli belyst med en del eksempler. Åpne oppleggforbindelser I figur C 6.21 er vist noen typiske oppleggspunkter. Riss vil normalt ikke beskyttes av utstøping eller fuging i denne type forbindelser. Eksponeringsklassen må vurderes og spenninger beregnes etter reglene over. Med vanlige laster og bygningskonstruksjoner vil det normalt være på den sikre siden dersom man bruker verdiene i tabell C 6.5. Forankring over opplegg Figur C Oppleggssoner med konsentrerte laster. Spalte- og tverrstrekk på opplegg Skråarmering Horisontalarmering over opplegg Konsollens hovedarmering Opphengs- armering Utstøpte oppleggsforbindelser Figur C 6.22 viser et typisk hulldekkeelement på hylle med utstøping av fugen. Riss i overkant hylle vil være beskyttet av utstøping og fuging. Figur C Hyllebjelke som opplegg for hulldekker.

5 126 C6 DIMENSJONERING AV FORBINDELSER Kravet til hyllearmeringen vil derfor bli redusert sammenlignet med konstruksjonen for øvrig: Armering B500NC: Alle eksponeringsklasser: f yd = f y / γ s = 435 MPa I figur C 6.23 er den viste armeringen innlagt for å ta opp horisontale skivekrefter (vind). Riss vil normalt være beskyttet av utstøping og fuging, og kravet til forbindelsen er derfor redusert sammenlignet med konstruksjonen for øvrig: Armering B500NC: Alle eksponeringsklasser: f yd = f y / γ s = 435 MPa I figur C 6.24 kan gjengestang og hylse være dimensjonert for horisontale skivekrefter, eller det er en vridningsforhindrende forbindelse. I praksis vil som regel gjengehylsen begrense utnyttelsen tilsvarende skrueklasse K5.6. Forbindelsen er beskyttet av utstøping og fuging. Kravet til forbindelsen er derfor redusert sammenlignet med konstruksjonen for øvrig: Alle eksponeringsklasser: Gjengehylse: f sd = f y / γ M0 Gjengestang: f sd = 0,9 f u / γ Μ2 Avstivende forbindelser I horisontale skiver, som vist i figur C 6.25, utnyttes B500NC. Forbindelsene er beskyttet av utstøping og fuging. Kravet til forbindelsene er derfor redusert i forhold til konstruksjonen for øvrig: Alle eksponeringsklasser: f sd = f y / γ s Se for øvrig figurene C 6.23 og C Figur C Eksempel på strekkbånd i horisontal skive. Gjengehylse Gjengestang Figur C Eksempel på forankring mellom dekke og bjelke. Figur C Strekkbånd i horisontal skive Figurene C 6.26 og C 6.27 viser horisontalfuger i søyler og skiver. Dette er tilfeller hvor det er aktuelt å utnytte høye stålspenninger, for eksempel skrueklasse K8.8 eller spennstål, for å kunne oppta de store krefter som ofte skal overføres i avstivende konstruksjoner. Skal disse utnyttes, må det kontrolleres at det ikke opptrer store og synlige riss, og at 2. ordens effekter er ivaretatt. Dersom disse strekkspenningene skyldes vindlaster, settes f sd = f y / γ s (evt. 0,9 f u / γ M2 ) uten nærmere vurdering i alle eksponer - ings klasser. Dersom spenningene skyldes egenvekter og nyttelaster og forbindelsene er eksponerte, bør anbefalingene i tabell C 6.5 følges. I tabellene og beregningseksemplene som følger i dette bind C er det derfor brukt eksponer ings klasse XC3 (fuktig, karbonatisering) og ordinære dimensjonerende spenninger uten reduksjon med hensyn til risskontroll. a) Liming b) Fotplate Figur C Innspenning av søyler.

6 C6 DIMENSJONERING AV FORBINDELSER 127 Figur C Vertikalforbindelser i vertikale skiver dimensjonerende spenninger oversikt Materialfaktorer Tabell C 6.6 omhandler anbefalte materialfaktorer, og er en gjengi - velse av tabell B 2.3. Tabell C 6.6. Materialfaktorer. Materialfaktor γ m Materiale, aktivitet I fabrikk Montasjearbeid (byggeplass) Betong: Generelt 1,50 (γ c ) 1,50 (γ c ) Fuger 1,80 (γ c ) Heft 1,80 (γ c ) Heft i trange fuger (Se bind B, del 3) 1,80 3,60 (γ c ) Liming (Se bind B, del 3) Faktorer basert på prøving Armering: Generelt 1,15 (γ s ) 1,15 (γ s ) Sveising 1,25 (γ M2 ) 1,50 (γ M2 ) Konstruksjonsstål: Generelt 1,05 (γ M0, γ M1 ) 1,05 (γ M0, γ M1 ) Sveising 1,25 (γ M2 ) 1,50 (γ M2 ) Skruer, gjengehylser 1,25 (γ M2 ) 1,25 (γ M2 ) Verdiene for arbeid i fabrikk er de verdiene EC2-1-1 \2\ og EC3-1-8 \7\ setter som normale verdier. For utførelse på byggeplass er materialfaktoren anbefalt økt med 20 %. Det er de viste verdiene som er brukt i alle beregnings eksemplene.