Artykuł dotyczy oceny możliwości wykorzystania nietypowych przekrojów w odniesieniu do płyt kanałowych strunobetonowych. Standardowe rozwiązania stosowane obecnie na rynku mają z uwagi na schemat statyczny wiele ograniczeń, co zmniejsza popularność tego rozwiązania.
Rysunek 1. Budynek oświatowo-biurowy, Ekopark, Warszawa
Rys. materiały Inwestora
Architektura współczesnych obiektów często wykorzystuje układy wspornikowe o znacznych wysięgach wymuszając stosowanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych. Standardowe rozwiązania stosowane obecnie na rynku mają z uwagi na schemat statyczny wiele ograniczeń. Powoduje to zmniejszenie konkurencyjności tego rozwiązania w porównaniu do budynków żelbetowych monolitycznych czy kablobetonowych. We współczesnym budownictwie mieszkaniowym i publicznym ustalił się pewien trend kształtowania ustroju budynków średniowysokich i wysokich. Obiekty składają się z części charakterystycznych: szersze niż obrys budynku podziemia, podcięte nadziemie „podium” oraz kondygnacje nad podium. Taki układ generuje kształtowanie wsporników często o znacznych wysięgach.
Powyższe parametry stwarzają trudny to realizacji układ przy użyciu standardowych rozwiązań w zakresie konstrukcji prefabrykowanych. Konieczna staje się analiza możliwości zmodyfikowania kształtu płyt kanałowych i uzyskania schematów uciąglonych. Zwiększy to elastyczność i konkurencyjność systemów prefabrykowanych. Nowe systemy ze względu na inwestorów i architektów muszą charakteryzować się możliwie małą grubością i tworzyć układy o płaskich, bezbelkowych powierzchniach.
Analiza powyższej problematyki przeprowadzona będzie na przykładzie wybranego projektu budynku mieszkalnego wraz z zaproponowaniem nietypowego przekroju płyty. Punktem krytycznym artykułu jest określenie czy odbieganie od standardowych rozwiązań jest celowe i czy może wytyczyć nowy trend w budownictwie prefabrykowanym.
Rysunek 2. Model konstrukcji budynku – ugięcia
Układy wspornikowe – tendencje we współczesnym budownictwie
We współczesnym budownictwie ustalił się pewien trend kształtowania budynków. Dotyczy on zarówno budynków niskich, jak i wysokich i wysokościowych. Polega on na lokowaniu przewieszonych brył składających się z całych pięter ponad podciętym podium. Wspólną cechą wielu obiektów jest sposób rozwiązania wspornika w postaci ukrytych ram, tarcz bądź kratownic. W niektórych przypadkach, najczęściej z powodów architektonicznych, nie ma jednak możliwości takiego formowania konstrukcji. Wtedy konstruktor jest skazany na wykształtowanie klasycznego wspornika z płyty (przykładem jest budynek oświatowo-biurowy, Ekopark w Warszawie).
Wartości graniczne ugięć
W odróżnieniu od sytuacji dla schematu belki swobodnie podpartej, określenie stanu granicznego ugięcia dla wspornika nastręcza pewne problemy. W dostępnych publikacjach i normach nie dostajemy jednoznacznej odpowiedzi jakie wartości graniczne powinniśmy przyjąć w przypadku wspornika. Jedynie norma ISO 4356:1977 definiuje szczegółowo wartości graniczne (tabela 1):
Tablica 1. Wartości graniczne ugięć dla wspornika wg ISO 4356:1977
Kryterium Wartość graniczna
Wygląd 1/250 widocznego wysięgu lub 15 mm
Użytkowalność 1/125 rozpiętości
Ścianki działowe 1/500 do 1/300 rozpiętości
Nietypowe przekroje płyt
Konkurencja pomiędzy różnymi technologiami skłania producentów prefabrykatów, w szczególności sprężonych, do poszukiwania rozwiązań mogących sprostać także tego typu wyzwaniom. Odpowiedzią na powyżej sformułowane problemy są płyty typu Wing (rys. 3). Dzięki bocznym skrzydełkom rozwiązany jest problem konieczności szalowania stropu od spodu. Jednocześnie zapewniona jest przestrzeń na ulokowanie zbrojenia bez konieczności naruszania integralności przekroju płyty. Krokiem dalej jest zastosowanie doprężania na budowie. W naszym konkretnym przypadku pozostaje rozwiązanie zagadnienia delaminacji warstwy prefabrykatów i zespalanego z nimi nadbetonu. Jednym z rozwiązań są strzemiona zespalające (rys. 4).
Rysunek 3. Płyty o nietypowym przekroju – producent: Budizol
Rysunek 4. Płyty przekroju typu Wing ze zbrojeniem łączącym prefabrykat z betonem – producent: Betonson
Niezależnie od użytych płyt o przekroju klasycznym lub „skrzydlatym” należy wziąć pod uwagę połączony wpływ siły poprzecznej i momentu zginającego w przekroju przy zamocowaniu wspornika. Ani Eurokod 2, ani przybliżające go monografie nie poruszają problemu połączonego wpływu siły poprzecznej i momentu w odniesieniu do przekroju żelbetowego.
W odniesieniu do pewnych zakresów geometrii i obciążeń istnieje możliwość rozwiązania wspornika w oparciu o kanałowe płyty sprężone. Z uwagi na możliwość dozbrojenia i ewentualnie doprężenia lepszym od tradycyjnego przekroju jest przekrój typu „Wing”. Przy obliczaniu nośności należy wziąć pod uwagę wspólne występowanie siły poprzecznej i momentu zginającego. Przy doprężaniu płyt strunobetonowych należy rozwiązać szereg problemów obliczeniowych, m.in. wziąć pod uwagę zwiększone straty sprężania dla kabli i zapewnić współpracę części prefabrykowanej i monolitycznej.
mgr inż. Paweł Roehrych
Budizol Sp. z o.o. S.K.A.
mgr inż. Joanna Szubert
Politechnika Warszawska,
Wydział Inżynierii Lądowej;
Budizol Sp. z o.o. S.K.A.
