Konstrukcje prefabrykowane są to konstrukcje wytwarzane poza placem budowy, w specjalnie do tego przygotowanych wytwórniach. Ich główną zaletą jest gotowość do natychmiastowego montażu. Konstrukcje te pozwalają znacząco przyspieszyć, a także ułatwić pracę na budowie. Pytanie jednak brzmi jak poradzić sobie z połączeniami takich konstrukcji? O tym opowiemy wam dziś.

7 wymagań głównych

W ostatnim podcaście mieliśmy okazję posłuchać o 7 Grzechach Głównych Deweloperów. Dziś mamy okazję zapoznać się z 7 głównymi wymaganiami stawianymi połączeniom konstrukcji prefabrykowanych. Należy tu wymienić takie wymagania jak:

– nośność,
– ciągliwość,
– zdolność kompensowania zmian objętości,
– trwałość,
– ognioodporność,
– estetyka,
– łatwość montażu.

Omówmy dokładnie dwa z nich, mianowicie ciągliwość oraz zdolność kompensacji zmian objętości. Są to dwa elementy, które niejednokrotnie mogą umknąć naszej uwadze podczas procesu projektowania. Ich pominięcie może prowadzić do poważnych konsekwencji.

Ciągliwość

Ciągliwość definiowana jest jako zdolność materiału do znacznych odkształceń przy niewielkim przyroście naprężeń po przekroczeniu granicy plastyczności. Odnosi się ona do pracy konstrukcji w stanie awaryjnym. Mówiąc inaczej proces wymiarowania oraz późniejsze ukształtowanie zbrojenia  w połączeniach konstrukcji prefabrykowanych, powinny doprowadzić do uplastycznienia stali, a nie kruchego zmiażdżenia betonu czy zerwania spoin. Takie formy zniszczenia jak kruche pęknięcie czy zerwanie spoin są formą nagłej utraty nośności bez wcześniejszego ostrzeżenia przez co nie są preferowane i należy ich unikać.

Kompensacja zmian objętości

Jak wiemy w betonie mogą powstawać odkształcenia związane zarówno ze skurczem, pełzaniem, a także zmianami temperatur. W przypadku konstrukcji prefabrykowanych mają one ogromne znaczenie. Mogą powodować powstanie znaczących sił zarówno w elementach prefabrykowanych jak i ich połączeniach. W związku z tym zwykle w konstrukcjach prefabrykowanych stosuje się połączenia umożliwiające pewne wzajemne przemieszczenie się elementów. Dzięki takiemu zabiegowi nie powstaną dodatkowe siły obciążające złącze. Z sytuacją odmienną mamy do czynienia z połączeniami sztywnymi. Powstałe tam siły muszą zostać odpowiednio uwzględnione w procesie projektowania.

Rodzaje połączeń typu belka-słup

Skoro wiemy już co to są konstrukcje prefabrykowane oraz znamy wymagania jakie muszą spełniać, możemy omówić typy występujących połączeń belka-słup. Połączenia te są jednymi z najczęściej spotykanych połączeń w przypadku konstrukcji prefabrykowanych. Można je podzielić na kilka sposobów.

Podział I
–  z słupem ciągłym,
– z słupem przerywanym.

Podział II
– złącze widoczne,
– złącze ukryte.

Podział III
– połączenie przegubowe,
– połączenie momentowe.

Omówmy kilka z nich.

Połączenie belka-słup z ciągłym elementem belkowym

W przypadku tego typu połączenia element belkowy pracuje jako wspornik lub wykonuje się połączenie typu belka-belka w pewnej odległości od krawędzi słupa. Odległość ta równa się odległości, w której następuje zerowanie się momentu zginającego na belce. Główną zaletą połączenia belka-słup z ciągłym elementem belkowym jest całkowite ukrycie połączenia elementów.

Konstrukcje prefabrykowane połączenie ukryte

Połączenie ze stalową wkładką i trzpieniem gwintowanym

W odróżnieniu do poprzedniego omawianego połączenia belka występująca w tym połączeniu nie jest ciągła nad słupem przez co wymaga dodatkowego elementu podporowego na słupie. Funkcję tą spełnia tak zwany billet. Jest to stalowy kształtownik w formie pełnościennego lub cienkościennego profilu o przekroju prostokątnym. Belka w strefie połączenia posiada natomiast pionowe tuleje dzięki czemu nakładana jest na gwintowany trzpień. Na górnej powierzchni belki montowany jest kątownik stalowy, do którego łączony jest trzpień. Uniemożliwienie przesuwu w płaszczyźnie poziomej realizowane jest po uzupełnieniu połączenia betonem lub zaprawa cementową. Nośność połączenia na ścinanie zapewnia strefa ścinania projektowanej wkładki stalowej.

Konstrukcje prefabrykowane połączenie ze stalową wkładka

Połączenie ze stalową wkładką i spawaną blachą

Główny element tego połączenia stanowi stalowa, masywna blacha znajdująca się na belce wyposażona w dospawane od góry pręty stalowe dużej średnicy (zwykle 25 mm) kotwione w betonie. Podobnie ja w połączeniu ze stalową wkładką i trzpieniem gwintowanym mamy tu do czynienia z billetem, do którego spawana jest blacha po ustawieniu prefabrykatu w pozycji docelowej. Aby zapewnić odpowiednią pracę złącza, złącze to wypełniane jest betonem drobnoziarnistym o właściwościach ekspansywnych. Przed zespoleniem elementów stabilność węzła zapewniają poziome pręty umieszczone w górnej części belki, które wraz z wykonaniem spoiny tracą na znaczeniu.

Konstrukcje prefabrykowane połączenie ze spawaną blachą

Połączenia momentowe

W przypadku gdy projektowany budynek oparty jest na pracy układu ramowego konieczne jest zaprojektowanie odpowiednich połączeń zdolnych do przeniesienia nie tylko sił tnących ale również momentów zginających. Moment zginający powoduje powstanie sił rozciągających w złączu. Zwykle siły te zostają przeniesione przez osadzone w elementach wkładki takie jak trzpienie lub pręty stalowe. Jak już wspomnieliśmy na początku bardzo ważne jest aby w przypadku takich elementów w pierwszej kolejności doszło do uplastycznienia stali, a dopiero w późniejszym etapie zniszczenia betonu. Jest to tak zwany ciągliwy model zniszczenia. Przykładowe rozwiązanie połączenia momentowego można znaleźć na rysunku poniżej. Jednak ze względów czysto ekonomiczny połączenia tego typu są rzadko realizowane. Jako wady takiego połączenia należy również wymienić wpływy termiczne oraz reologiczne. Wywołują one dodatkowe siły zarówno w złączu jak i samych elementach.

Konstrukcje prefabrykowane połączenia momentowe

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię