Detail předmětu

Předpjatý beton

FAST-BL11Ak. rok: 2019/2020

Podstata předpjatého betonu. Předem a dodatečně předpínané konstrukce, základní rozdíly. Vlastnosti materiálů, výroba, typy.
Technologie předem předpjatého a dodatečně předpjatého betonu, předpínací systémy.
Ztráty předpětí u předem a dodatečně předpjatého betonu, kabelové dráhy.
Metoda ekvivalentního zatížení, staticky určité a neurčité konstrukce, příklady. Statická odezva konstrukcí zatížených předpětím, zjednodušení, základní napětí.
Vznik trhlin u předpjatých prvků. Tahová napětí v betonu po vzniku trhlin. Výpočet šířky trhlin a průhybu předpjatých prvků.
Mezní stav únosnosti předpjatých prvků, metoda mezních přetvoření, únosnost ve smyku.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc., dr. h. c.

Zajišťuje ústav

Ústav betonových a zděných konstrukcí (BZK)

Výsledky učení předmětu

Student získá tyto znalosti a dovednosti:
• Schopnost porozumět statickému působení předpjatých betonových konstrukcí.
• Schopnost analyzovat a navrhovat předpjaté betonové prvky a nosné systémy včetně jejich provádění a konstrukčního řešení.

Prerekvizity

stavební mechanika, pružnost, plasticita, dimenzování betonových prvků, navrhování betonových konstrukcí

Osnovy výuky

1. Podstata předpjatého betonu, srovnání s železobetonem. Statické působení. Materiálové vlastnosti betonu.
2. Materiálové vlastnosti – betonářská a předpínací výztuž, výroba. Technologie předpjatého betonu, základní terminologie. Předem předpjatý beton.
3. Dodatečně předpjatý beton, technologie, předpínací systémy.
4. Změny předpětí. Ztráta předpětí třením. Ztráta předpětí pokluzem v kotvě.
5. Ztráta předpětí okamžitým pružným přetvořením betonu, relaxací předpínací výztuže, přetvořením opěrného zařízení, rozdílem teplot předpínací výztuže a opěrného zařízení, otlačením betonu, dotvarováním a smršťováním betonu. Fáze působení předpjaté konstrukce.
6. Účinky předpětí na betonové prvky a konstrukce. Metoda ekvivalentního zatížení. Staticky neurčité účinky předpětí, konkordantní kabel, lineární transformace kabelu.
7. Návrh předpětí metodou vyrovnání zatížení. Omezení normálových napětí od provozních účinků zatížení, přípustná zóna polohy kabelu a tlakové čáry. Odolnost proti vzniku trhlin.
8. Statická analýza postupně budovaných předpjatých konstrukcí, nehomogenita konstrukcí. Řešení reologických účinků na konstrukce v uzavřené formě.
9. Mezní únosnost prvků namáhaných osovou silou a ohybem, stav dekomprese, počáteční napjatost průřezu. Sekundární účinky předpětí v mezním stavu únosnosti konstrukce.
10. Prvky namáhané smykem a kroucením, analýza napjatosti, dimenzování.
11. Analýza kotevní oblasti - namáhání, výpočetní model a posouzení. Vyztužení kotevní oblasti.
12. Mezní stavy použitelnosti. Mezní stav trhlin, působení betonu v tahu po vzniku trhlin.
13. Výpočet šířky trhlin. Deformace předpjatých konstrukcí.

Učební cíle

Porozumění statickému působení předpjatých betonových konstrukcí.
Návrh předpjatých betonových prvků a nosných systémů, analýza, technologie a konstrukční zásady.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

LIN, T. Y. a BURNS, Ned. H.: Design of Prestressed Concrete Structures. New York: John Wiley & Sons, 1981. ISBN 0471018988. (EN)
COLLINS, Michael P. a MITCHELL, Denis: Prestressed Concrete Structures. New Jersey: Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1991. ISBN 0-13-691635-X. (EN)
NAVRÁTIL, Jaroslav: Prestressed Concrete Structures. Brno: CERM, 2006. ISBN 80-7204-462-1. (EN)
ROMBACH, Günter: Spannbetonbau. Berlin: Ernst und Sohn, 2010. ISBN 978-3-433-02911-4. (DE)

Doporučená literatura

ZŮDA, Karel: Výpočet staticky neurčitých mostních konstrukcí z předpjatého betonu. Praha: SNTL, 1971. (CS)
VOVES, Bohumír: Navrhování konstrukcí z předpjatého betonu v příkladech. Praha: SNTL, 1980. (CS)
VÁCHA, Jaroslav: Předpjatý beton pro mostní stavby. Brno: VUT, 1984. (CS)
KLUSÁČEK, Ladislav, PANÁČEK, Josef a ŠTĚPÁNEK, Petr: Betonové konstrukce. Předpjatý beton podle ČSN 73 1201. Brno: VUT, 1991. ISBN 80-214-0267-9. (CS)
GERWICK, Ben C.: Construction of Prestressed Concrete Structures. USA: John Wiley and Sons, 1997. ISBN 978-0-471-18113-2. (EN)
NAVRÁTIL, Jaroslav a ZICH, Miloš.: Předpjatý beton (průvodce předmětem v elektronické podobě). Brno: VUT, 2006. (CS)
NAVRÁTIL, Jaroslav: Předpjaté betonové konstrukce. Brno: CERM, 2008. ISBN 978-80-7204-561-7. (CS)

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc., dr. h. c.

Osnova

1. Podstata předpjatého betonu, srovnání s železobetonem. Statické působení. Materiálové vlastnosti betonu. 2. Materiálové vlastnosti – betonářská a předpínací výztuž, výroba. Technologie předpjatého betonu, základní terminologie. Předem předpjatý beton. 3. Dodatečně předpjatý beton, technologie, předpínací systémy. 4. Změny předpětí. Ztráta předpětí třením. Ztráta předpětí pokluzem v kotvě. 5. Ztráta předpětí okamžitým pružným přetvořením betonu, relaxací předpínací výztuže, přetvořením opěrného zařízení, rozdílem teplot předpínací výztuže a opěrného zařízení, otlačením betonu, dotvarováním a smršťováním betonu. Fáze působení předpjaté konstrukce. 6. Účinky předpětí na betonové prvky a konstrukce. Metoda ekvivalentního zatížení. Staticky neurčité účinky předpětí, konkordantní kabel, lineární transformace kabelu. 7. Návrh předpětí metodou vyrovnání zatížení. Omezení normálových napětí od provozních účinků zatížení, přípustná zóna polohy kabelu a tlakové čáry. Odolnost proti vzniku trhlin. 8. Statická analýza postupně budovaných předpjatých konstrukcí, nehomogenita konstrukcí. Řešení reologických účinků na konstrukce v uzavřené formě. 9. Mezní únosnost prvků namáhaných osovou silou a ohybem, stav dekomprese, počáteční napjatost průřezu. Sekundární účinky předpětí v mezním stavu únosnosti konstrukce. 10. Prvky namáhané smykem a kroucením, analýza napjatosti, dimenzování. 11. Analýza kotevní oblasti - namáhání, výpočetní model a posouzení. Vyztužení kotevní oblasti. 12. Mezní stavy použitelnosti. Mezní stav trhlin, působení betonu v tahu po vzniku trhlin. 13. Výpočet šířky trhlin. Deformace předpjatých konstrukcí.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc., dr. h. c.

Osnova

1. Dodatečně předpjatý mostní nosník - projekt: Zatížení, návrh průřezu, charakteristiky materiálů, druhy kotev, konstrukční zásady, návrh velikosti předpínací síly a její výstřednosti. 2. Ověření návrhu předpínací síly metodou vyrovnání účinků zatížení, návrh kabelů a trasování kabelových drah. 3. Účinky předpětí na konstrukce - příklady. 4. Dodatečně předpjatý mostní nosník - projekt (pokračování): Účinky zatížení, počáteční (kotevní) napětí, okamžité změny předpětí. 5. Zjednodušený výpočet časově závislých změn předpětí. Průběh velikosti přepínací síly v čase. 6. Korekce. 7. Mezní stavy použitelnosti - mezní stav omezení napětí, omezení trhlin (dekomprese). 8. Mezní stav únosnosti - ohyb. 9. Mezní stav únosnosti - smyk, návrh smykové výztuže. 10. Ověření kotev, návrh výztuže v kotevní oblasti, výkres předpínací a betonářské výztuže. 11. Mezní stavy použitelnosti - průhyb nosníku. Korekce. 12. Účinky předpětí na konstrukce (pokračování): Účinky předpětí u postupně prováděných konstrukcí - příklady. 13. Odevzdání projektu, zápočet.