Stropy płytowe sprężone cięgnami bez przyczepności : teoria, projektowanie, badania
Authors:
- Rafał Szydłowski
Abstract
The monograph presents topics, state of knowledge, global output as well as the author’s achievements in the scope of designing and constructing slab floors post-tensioned with unbonded tendons. Post tensioned slabs have become applicable in offices, hotels and multi-story garages in many countries as early as in the 1950s. The development of these types of floors was conditioned by the development of unbonded post-tensioning. In Poland, the first post-tensioned concrete slab in a building, prestressed with injected cables, was made in 2002, whereas a flat slab prestressed with unbonded tendons was made in 2008. Such a long delay in domestic projects, in relation to foreign uses, results from the lack of adequate knowledge and skills in designing post tensioned concrete ceilings among the national engineering staff, lack of access to specialist software for many years as well as late introduction of the adhesion free prestressing technology in Poland. The first chapter (introduction) presents a short history of the use of post-tensioned concrete slabs in the world as well as the adhesion unbonded tendons system. The introduction also includes a justification for the need to use and develop such slabs in buildings, along with selected quantitative and quantitative data. The following chapters contain a characteristic of materials used for the construction of post-tensioned concrete slabs, i.e., concrete, steel and fittings for prestressing. The characteristic features important for the operation of prestressed slabs were described; these include concrete shrinkage, creep and modulus of elasticity as well as their dependence on material and technological factors. The unbonded post-tensioning system is also presented along with an emphasis of its advantages and disadvantages. The author’s original contribution are the results of analyzes, which present the contribution of the slab’s weight in the total ceiling load, the need to reduce the slabs’ weight as well as a justification for using large spans of lightweight aggregate concrete to construct slabs. The following chapters contain criteria available in the literature and foreign guidelines for the selection of slab geometry (support system, slab type, permissible spans and the ratio of span to depth). This section has been completed with a proprietary analysis of the effectiveness of various types of cross-sections (solid, ribbed, with relieving inserts) in application to large span post-tensioned slabs, together with appropriate conclusions. The flat slab is a specific and difficult to analyze form of post-tensioned concrete floor. The monograph contains a brief chapter describing the principle of the work, the distribution of bending moments and the principle of selecting prestressing in such slabs. The further part contains information regarding selection of the prestressing ratio (determination of the required amount of tension, layout of tendons in the projection and determination of tendon profile), prestressing modeling, static analysis of slabs in the equivalent frame method and in FEM, systematic verification of conditions of ultimate limit states (bending, punching, anchorage zone) and serviceability limit states (cross-sectional stress, deflections, vibrations, minimum reinforcement). The most important construction details as well as the system used to prepare construction drawings are also shown. The following chapters describe three foreign realizations of post tensioned concrete slabs selected by the author (the most spectacular in his opinion) and characterize the world achievements in the study of topics important for the construction of this type of slabs. The last two chapters (excluding the summary) contain information constituting the output of the author’s research and engineering activity in the field of post-tensioned slabs with unbonded tendons. Chapter 12 contains a description of solutions applied and the results of ad hoc and four-year testing of ceilings, i.e., a flat slab in the Małopolska Laboratory of Energy Efficient Building in Krakow, and three slabs in the Artistic and Cultural Centre building in Kozienice. The second of the above-mentioned buildings contains slabs designed with unprecedented spans and slenderness, i.e., a two-way slab above a cinema room with a span of 19.6 × 17.65 m and a thickness of 350 mm (it is probably the largest post-tensioned slab in the world with a solid cross-section) and a unidirectional slab with a span to depth ratio of 55.8 (L = 11.15 m, h = 200 mm). This chapter also contains the results of the author’s research regarding the properties of lightweight aggregate concrete, initiated with the intention of being used for the construction of post-tensioned concrete slabs. Creep and shrinkage of concrete as well as compressing losses were measured for 420 days. In chapter 13, the author published three examples of post-tensioned concrete slabs with untypical shapes, designed in the Self-Government Cultural Centre in Busko-Zdrój building, in the Musical Pavilion in Muszyna and in the St. Jack church in Krakow. The basic design assumptions and computational justification were given for each. The monograph, in addition to synthesis of guidelines and rules for calculating and designing ceilings available in the literature, contains a number of analysis, comments and notes of the author, which result from his many years of work on the discussed topic. It also shows, on the example of the constructed slabs, that it is possible to create slabs with much larger spans and slenderness than made so far.
- Record ID
- CUT8e5f53e018a347b393b608d902efba56
- Other language title versions
- Floor slabs post-tensioned with unbonded tendons. Theory, design and tests
- Book type
- Monograph
- Book categories
- ;
- Author
- Other contributor
- Publisher (including from the ministerial list of publishers)
- Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki
- Publisher name (outside publisher list)
-
Wydaw. PK
- Publishing place (Publisher address)
- Kraków
- Pages
- 264
- ISBN
-
978-83-65991-56-0
- Issue year
-
2019
- Other elements of collation
- fot.; schem.; tab.; wykr.; Bibliografia (na s.) - 249-260; Bibliografia (liczba pozycji) - [172]; Oznaczenie streszczenia - Streszcz., Summ.
- Keywords in Polish
- beton sprężony, strop kablobetonowy, strop płaski, cięgno bez przyczepności
- Keywords in English
- prestressed concrete post-tensioned slab, flat slab, unbonded tendon
- Abstract in Polish
- W monografii przedstawiono zagadnienia, stan wiedzy, dorobek światowy oraz dorobek autora w zakresie projektowania i konstruowania stropów płytowych sprężonych cięgnami bez przyczepności. Kablobetonowe stropy płytowe znalazły zastosowanie w budynkach biurowych, hotelowych, garażach wielokondygnacyjnych, w wielu krajach już w latach 50. ubiegłego stulecia. Rozwój tego typu stropów był ściśle uwarunkowany rozwojem technologii sprężania cięgnami bez przyczepności. W Polsce pierwszy kablobetonowy strop w budynku, sprężony płaskimi kablami iniektowanymi, wykonano w 2002 roku, a płaski strop sprężony cięgnami bez przyczepności w 2008 roku. Tak duże opóźnienie w krajowych realizacjach, w stosunku do zastosowań zagranicznych, wynika z braku odpowiedniej wiedzy i umiejętności projektowania stropów kablobetonowych wśród krajowej kadry inżynierskiej, braku dostępu przez wiele lat do specjalistycznego oprogramowania oraz późnym wprowadzeniem w Polsce technologii sprężania cięgnami bez przyczepności. W pierwszym rozdziale (wstępie) przedstawiono krótką historię stosowania w świecie kablobetonowych stropów oraz systemu sprężania cięgnami bez przyczepności. Wstęp zawiera również uzasadnienie potrzeby stosowania i rozwijania tego typu stropów w budynkach, wraz z wybranymi danymi ilościowymi oraz liczbowymi. W kolejnych rozdziałach scharakteryzowano materiały stosowane do konstruowania kablobetonowych stropów płytowych, tj. beton, stal i armaturę do sprężania. Scharakteryzowano również ważne dla pracy stropów sprężonych cechy betonu, takie jak skurcz, pełzanie i moduł sprężystości oraz ich zależności od czynników materiałowych i technologicznych. Przedstawiono również system sprężania cięgnami bez przyczepności wraz z podkreśleniem jego zalet i wad. Oryginalnym wkładem autora są tutaj wyniki analiz pokazujących udział ciężaru płyty w całkowitym obciążeniu stropu, potrzebę redukcji ciężaru płyt oraz zasadność stosowania do konstruowania stropów dużej rozpiętości lekkiego betonu kruszywowego. Kolejne rozdziały zawierają dostępne w literaturze i wytycznych zagranicznych kryteria doboru geometrii stropu (układu podpór, typu stropu, dopuszczalnych rozpiętości oraz stosunku rozpiętości do grubości płyty). Ta część została wzbogacona przez autorską analizę efektywności różnych typów przekrojów (pełny, użebrowany, z wkładami odciążającymi) w zastosowaniu do kablobetonowych stropów dużej rozpiętości, wraz ze stosownymi wnioskami. Specyficzną i trudną w analizie formą stropu kablobetonowego jest płyta płaska. W monografii zawarto niewielki rozdział opisujący zasadę pracy, rozkład momentów zginających oraz zasadę doboru sprężenia w takich stropach. W dalszej części, usystematyzowano informacje dotyczące doboru sprężenia (określenie wymaganej liczby cięgien sprężających, rozplanowanie cięgien w rzucie oraz określenie profilu cięgna), modelowania sprężenia, analizy statycznej stropów w metodzie ram zastępczych oraz w MES, weryfikacji warunków stanów granicznych nośności (zginanie, przebicie, strefa zakotwień) oraz użytkowalności (naprężenia przekrojowe, ugięcia, drgania, zbrojenie minimalne). Pokazano również najważniejsze szczegóły konstrukcyjne oraz stosowany system wykonywania rysunków konstrukcyjnych. W kolejnych rozdziałach opisano trzy wybrane przez autora (w jego uznaniu najbardziej spektakularne) zagraniczne realizacje kablobetonowych stropów płytowych oraz scharakteryzowano dorobek światowy w zakresie badania zagadnień ważnych dla konstruowania tego typu stropów. Dwa ostatnie rozdziały (nie licząc podsumowania) zawierają informacje będące dorobkiem badawczej i inżynierskiej działalności autora w dziedzinie kablobetonowych stropów płytowych sprężonych cięgnami bez przyczepności. Rozdział 12 zawiera opis zastosowanych rozwiązań oraz wyniki doraźnych i czteroletnich badań stropów, tj. stropu płaskiego w budynku Małopolskiego Laboratorium Budownictwa Energooszczędnego w Krakowie oraz trzech stropów w budynku Centrum Kulturalno-Artystycznego w Kozienicach. W drugim z wymienionych budynków zaprojektowano i wykonano stropy o niespotykanej dotąd rozpiętościach i smukłościach, tj. dwukierunkową płytę stropodachu nad salą kinową o rozpiętości 19,6 × 17,65 m i grubości 350 mm (jest to prawdopodobnie największa wykonana w świecie kablobetonowa płyta stropowa o pełnym przekroju) oraz jednokierunkową płytę stropowa o stosunku rozpiętości do grubości wynoszącym 55,8 (L = 11,15 m, h = 200 mm). W rozdziale tym zawarto również wyniki badań autora nad własnościami lekkiego betonu kruszywowego, wszczętych z zamiarem wykorzystania ich do konstruowania kablobetonowych płyt stropowych. W okresie 420 dni badano skurcz, pełzanie betonu oraz straty sprężenia. W rozdziale 13 autor zamieścił trzy przykłady własnych projektów kablobetonowych płyt z cięgnami bez przyczepności, o nietypowych formach: w budynku Samorządowego Centrum Kultury w Busku-Zdroju, w Pawilonie Muzycznym w Muszynie oraz w kościele pw. św Jacka w Krakowie. W przypadku każdej z nich podano podstawowe założenia projektowe oraz uzasadnienie obliczeniowe. Monografia, oprócz syntezy dostępnych w literaturze wytycznych i zasad obliczania i projektowania stropów, zawiera szereg analiz, uwag i komentarzy autora, które wynikają z jego wieloletniej pracy nad poruszonym zagadnieniem. Pokazuje również na przykładzie wykonanych stropów, że możliwe jest wykonywanie stropów o znacznie większych rozpiętościach i smukłościach niż dotychczas wykonywano.
- Language
- pol (pl) Polish
- Score (nominal)
- 80
- Uniform Resource Identifier
- https://cris.pk.edu.pl/info/book/CUT8e5f53e018a347b393b608d902efba56/
- URN
urn:pkr-prod:CUT8e5f53e018a347b393b608d902efba56
* presented citation count is obtained through Internet information analysis, and it is close to the number calculated by the Publish or PerishOpening in a new tab system.