7.3 SØYLETopp Grunnlaget finnes i bind B, punkt

Transkript

1 C7 SØYLER 159 Evt. shims Utstikkende søylejern Sentrisk gjengestang Utsparing (rør) gyses ved søylemontasje Figur C Vanlig limeløsning. Illustrasjon til tabell C 7.6. u u a s Bjelke Korrugert rør Innstøpt gjengehylse a) Søyle søyle b) Søyle bjelke søyle 7.3 SØYLETopp Grunnlaget finnes i bind B, punkt Betongtrykk, lastflate Effektiv oppleggsflate = A 1 = a 1 b 1 Fordelingsflate = A 2 = a 2 b 2 Lokal trykkspenningskapasitet = σ cd = f cd (A 2 / A 1 ) 3,0 f cd Lokal trykkapasitet = N Rd,c = σ cd A 1 3,0 f cd A 1 Gummi og plast mellomlegg vil begrense trykkspenningene i så stor grad at betongens trykkapasitet ikke vil bli dimensjonerende. (Se konklusjonen i punkt i bind B.) Følgelig behøver kontrollen av trykkapasiteten bare gjennomføres når det er stål mellomlegg, og også da vil den sjelden være dimensjonerende. a 2 3 a 1 b 2 3 b 1 h a 2 a 1 h b 2 b 1 Figur C Lastfordeling. Dimensjonering av armering Spaltestrekkarmering Spaltestrekkarmeringen på grunn av N Ed og H Ed beregnes som anvist i bind B, punkt 17.3, forutsatt at N Ed virker sentrisk: A sa = 0,25 N Ed (1 a 1 / a 2 ) / f yd + H Ed / f yd A sb = 0,25 N Ed (1 b 1 / b 2 ) / f yd A sa kan fordeles jevnt over en høyde lik a 2, se figur C 7.29 og C Tilsvar ende kan A sb fordeles jevnt over en høyde b 2. Begrunnelsen for denne fordelingen er vist i figur B Normalt vil spaltestrekk - armeringen utformes som bøyler, og A sa vil vanligvis være dimensjon - erende. Det øverste armeringslaget bør ligge så nær toppflaten som mulig. Dersom det er praktisk mulig, bør de øverste armeringslagene kunne oppta hele kraften H Ed. Figur C Sentrisk last. En søyletopp som belastes av to konsentrerte laster se figur C 7.31 dimensjoneres for en samlet spaltestrekkraft parallelt H Ed : Z s = Z s1 + 2 Z s2 Z s1 = 0,25 N Ed (1 a 1 / a 2 ) + H Ed [Bind B, punkt 17.3] Z s2 = 0,015 N Ed / [1 (2 e / a)] 0,02 N Ed [Figur B 17.12]

2 160 C7 SØYLER Spaltestrekkarmering parallelt med H Ed på grunn av to N Ed : A sa = {0,25 N Ed (1 a 1 / a 2 ) + H Ed + 0,03 N Ed / [1 (2 e / a)]} / f yd Dersom hele søyletoppen er dekket av en faststøpt stålplate, kan denne stålplaten dimensjoneres for kreftene 2 Z s2 + H Ed, som dermed erstatter denne delen av spaltestrekkarmeringen. Spaltestrekkarmeringen på tvers av H Ed blir som for enkeltlast: A sb = N Ed (1 b 1 / b 2 ) / 4 f yd Dersom det benyttes hele bøyler som omslutter begge lastflatene kan bare det ene bøylebenet tas med i be regningen av A sb se figur C Armering for tverrstrekkrefter Armering for tverrstrekkrefter på grunn av deformerbare mellomlegg bestemmes som vist i bind B, punkt Parallelt med H Ed : A saτ = k Θ m S t / f yd k Θ = faktor som tar hensyn til oppleggsrotasjonen m = faktor som tar hensyn til spenningsnivået S = formfaktor t = mellomleggets tykkelse (mm) Tallverdier for k Θ og m finnes i figur B Vinkelrett på H Ed : A sbτ = m S t / f yd Armering for tverrstrekkraften legges så nært søyletopp som mulig, fortrinnsvis sammen med øverste lag av spaltestrekkarmeringen. Figur C Søyletopp med to laster lastplassering. Figur C Søyletopp med to laster, armering. Armeringsutførelse Den generelle delen av spaltestrekkarmeringen (på grunn av Z s1 ) utformes som bøyler av samme dimensjon som i resten av søylen. Armeringsmengden reguleres ved å variere senteravstanden se figur C De øverste armeringslagene bør dimensjoneres for kreftene på grunn av Z s2, Z τ og H Ed. Dette kan gjøres ved å øke dimensjonen på de øverste bøylene, eller ved å bruke tilleggsbøyle ved bunting se figur C 7.34.a. Dersom søyledimensjonen på tvers av kraften H Ed er større enn 400 mm, anbefales det å tilleggsarmere det øverste laget som anvist i figur C 7.34.b eller C 7.34.c. Dimensjoneringstabeller Dimensjoneringstabeller kan ikke lages slik at de dekker alle tilfeller. Her vises ett sett av tabeller, som alle forutsetter: Horisontallast/vertikallast = 0,15 Nyttelast/egenlast = p/g = 0,67 (karakteristiske laster) Det vil si at p / (g + p) = 0,67 / 1,67 = 0,40 Tilhørende lastfaktorer: γ p = 1,5 og γ g = 1,2 Eksponeringsklasse XC3 (fuktig, karbonatisering) (senteravstand armering 100 mm) Figur C Vanlig utførelse av bøyler i søyler. Av dette følger: γ = 1,43 (gjennomsnittlig lastfaktor) [Tabell C 6.4] f yd = 435 N/mm 2 (gjennomsnittlig dimensjonerende armeringsspenning i bruddgrensetilstand) [Tabell C 6.5]

3 C7 SØYLER 161 a) Bunting b) U-bøyle c) Spesialbøyle Mellomlegg av gummi shore Som vist i bind B, punkt vil mellomlegg av gummi med en bruksgrensespenning σ < 10 N/mm 2 normalt være fornuftig. Det anbefales også at den relative sammentrykingen ε 0,35. Dette betyr at når formfaktoren S blir mindre enn 4,2, må σ reduseres i henhold til figur B Bøyle armeringen er derfor dimensjonert for en normallast på mellom legget: N Rd = γ σ A 0 = 1,43 σ A (kn) A 0 = mellomleggets nettoareal (mm 2 ) Se figur B Slissens bredde er antatt b = 30 mm. Gummitypen må tilfredsstille kravene i kapittel B18. Figur C Tilleggsarmering i søyletopp. Mellomlegg av høymolekylær (high density) polyetylen (PEHD 1000) Mellomlegg av plast må tilfredsstille kravene i bind B, punkt Som nevnt der vil mellomlegg av plast med en bruksgrensespenning σ < 12 N/mm 2 normalt være fornuftig. Bøylearmeringen er derfor dimensjonert for en normallast på mellomlegget: N Rd = γ σ A 0 = 1,43 12 A (kn) A 0 = mellomleggets nettoareal (mm 2 ) Se figur B Slissens bredde er antatt b = 30 mm (tilsvarende gummiplate). a 0 N Rd b' b 0 Figur C Søyletopp med sentrisk last. Illustrasjon til tabellene C 7.7 og C 7.9. t 0,15xN Rd 2-snitts bøyler a b

4 162 C7 SØYLER Tabellene angir bare statisk nødvendig antall bøyler. Senteravstand bøyler er forutsatt maksimalt 100 mm (f yd = 435 MPa). Et praktisk minste antall bøyler kan da være a/100. Kapasiteten begrenses her av tillatt trykk i mellomlegget (ikke betongen) og spaltestrekkarmeringen (bøylene). Bjelkeenden vil derfor ha samme oppleggskapasitet som søyletopp (se kapittel C8). Bøylearmeringen er proporsjonal med normallasten, og kan derfor reduseres proporsjonalt med mindre laster. Tabell C 7.7. Armering av søyletopp. En sentrisk last. Gummi mellomlegg Plast mellomlegg Søyle Bjelke Mellomlegg Bøyler Bøyler b a b a 0 b 0 A 0 t S σ N Rd A s Ø An- t N Rd A s Ø Anmm mm mm mm mm mm 2 mm MPa kn mm mm tall mm kn mm mm tall ,8 8, ,8 8, ,8 8, , ,8 8, , , , , Tabell C 7.8. Armering av søyletopp. To symmetriske laster. Gummi mellomlegg Plast mellomlegg Søyle Bjelke Mellomlegg Bøyler Bøyler b a b a 0 b 0 A 0 t S σ N Rd A s Ø An- t N Rd A s Ø Anmm mm mm mm mm mm 2 mm MPa kn mm mm tall mm kn mm mm tall ,1 7, ,7 8, ,1 7, ,7 8, ,7 8, ,0 9, ,7 8, Mellomlegg av stål Antar et mellomlegg med dimensjoner a 0 b 0 t. a 1 og b 1 beregnes som vist i figur B 18.9, og det er i tabellene forutsatt at de innstøpte stålplatene er 10 mm tykke. Se også figur C A 1, A 2 og σ cd beregnes som vist i begynnelsen av dette punkt 7.3. N Rd = σ cd A 1 = k f cd A 1 [k = (A 2 / A 1 ), og finnes i tabellene C 7.9 og C 7.10] Bøylearmeringen er derfor dimensjonert for denne normallasten på mellomlegget. Dette innebærer at lasten N Rd i prinsippet er en øvre grense med dette mellomlegget (og de øvrige parametere som er gitt ovenfor). Skal kapasiteten økes, må lengdemålet a 0 på mellomlegget økes. Dette er et usikkert område, og det anbefales ikke å bruke a 0 større enn 120 mm uten en grundigere litteraturstudie, beregninger eller forsøk.

5 C7 SØYLER 163 0,15xN Rd N Rd a/4 a 0 N Rd 0,15xN Rd b' b 0 Figur C Søyletopp med to symmetriske laster. Illustrasjon til tabellene C 7.8 og C t 2-snitts bøyler a b Tabellene viser at søylens utnyttelse ved de oppgitte lastene: n = N Rd / (a b f cd ) er mindre enn 0,58 for sentrisk last og mindre enn 0,72 for to symmetriske laster. For laster av denne størrelsesorden og med utførelse som følger anbefalingene i denne håndboken vil neppe lastoverføring ved kontakttrykk være kritisk. Kapasiteten begrenses her av tillatt trykk i betongen og spaltestrekkarmeringen (bøylene). De tilhørende bjelkeendene har mindre fordelingsareal (A 2 ) og dermed mindre N Rd enn søyletoppen se kapittel C8. Tabell C 7.9. Armering av søyletopp. En sentrisk last. Mellomlegg av stål. Fasthetsklasse B35 Fasthetsklasse B45 Søyle Bjelke Mellomlegg Lastflater Bøyler Bøyler b a b t a 0 b 0 A 1 A 2 k N Rd A s Ø An- N Rd A s Ø Anmm mm mm mm mm mm 2 mm 2 mm 2 kn mm mm tall kn mm mm tall , , , , , , , , , Tabell C Armering av søyletopp. To symmetriske laster. Mellomlegg av stål. Fasthetsklasse B35 Fasthetsklasse B45 Søyle Bjelke Mellomlegg Lastflater Bøyler Bøyler b a b t a 0 b 0 A 1 A 2 k N Rd A s Ø An- N Rd A s Ø Anmm mm mm mm mm mm 2 mm 2 mm 2 kn mm mm tall kn mm mm tall , , , , , , , ,

6 164 C7 SØYLER Bøylearmeringen er proporsjonal med normallasten, det vil si at det kan interpoleres for mindre normallaster enn de tabulerte. Eksempel C 7.4. Tosidig opplegg på søyletopp Søyle: mm Bjelkebredde: 400 mm Innstøpte stålplater: t = 10 mm Stål mellomlegg: t a 0 b 0 = mm Fasthetsklasse B35: f cd = 19,8 N/mm 2 Ekponeringsklasse XC3 (fuktig, karbonatisering), (senteravstand armering 100 mm) Egenlaster = g = 230 kn Nyttelaster = p = 150 kn p / g = 150 / 230 = 0,65, det vil si at p / (g + p) = 0,65 / 1,65 = 0,39 f yd = 435 N/mm 2 [Tabell C 6.5] Opptredende bruddlast = N Ed = 1,2 g + 1,5 p = 1, ,5 150 = = 501 kn H ed = 0,15 N Ed = 0, = 75 kn a 1 = a t = = 110 mm b 1 = b t = = 380 mm d 1 = d (a 1 a 0 ) = 80 (110 80) = 50 mm c a1 = c a (a 1 a 0 ) / 2 = 80 (110 80) / 2 = 65 mm a 2 er den minste av følgende størrelser: a / 2 = 400 / 2 = 200 mm 4 a 1 = = 440 mm a c a1 = = 240 mm 2,5 a 1 + d 1 / 2 = 2, / 2 = 300 mm Det vil si at a 2 = 200 mm. Tilsvarende bestemmes b 2 = 400 mm. σ cd = f cd [ / ( )] = 1,38 f cd = 1,38 19,8 = 27,32 N/mm 2 Trykkapasitet = N Rd = σ cd A 1 = 27, = 1142 kn N Rd > N Ed = 501 kn ok ,15xN Ed N Ed c a= a 0 = d = c a1 e = a = 400 a 1 N Ed 0,15xN Ed d 1 Figur C Geometri av søyletopp. Illustrasjon til eksempel C 7.4. Z 1 = 0,25 (1 a 1 / a 2 ) N Ed = 0,25 (1 110 / 200) 501 = 56 kn Z 2 = 0,03 N Ed / [1 (2 e / a)] = 0, / [1 (2 80 / 400)] = 41 kn Z 2 > 0,02 N Ed = 10 kn H Ed = 0,15 N Ed = 0, = 75 kn Z = 172 kn A s = Z / f yd = / 435 = 395 mm 2 Tabell C 7.10 gir N Rd = 1145 kn og A s = 961 mm 2 med e = 100 mm (her er e = 80 mm) Tabellen ville gitt A s = / 1145 = 420 mm 2 for N Ed = 501 kn Velger 5 bøyler Ø8c100, som gir A s = 500 mm 2. Det henvises også til beregningseksemplet i kapittel C BEToNGKoNSoLLER Det anbefales å tilstrebe en konsollutforming som vist i figur C Det vil gi forholdet a 0 /d i området 0,4 til 0,6. Dette vil redusere effekten av en utilsiktet økning av a 0 eller reduksjon av d (toleranser), og samtidig muliggjøre en praktisk armeringsføring \2\.