Nosive konstrukcije 1 Norme i zahtjevi za betonske ... - UNIOS · Elementi bez armature u neagresivnom okolišu. Beton unutar zgrada s vrlo malom vlažnošću zraka. C12/15 15 - -

Nosive konstrukcije 1

Norme i zahtjevi za betonske konstrukcije

Doc. dr. sc. Ivan Kraus

[email protected]

Građevinski i arhitektonski fakultet Osijek

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku

mailto:[email protected]

1) Stare i nove norme za betonske konstrukcije

2) Načela projektiranja i zahtjevi za konstrukciju

2

Sadržaj

3

Stare i nove norme za betonske konstrukcije

4

Normativni dokumenti za projektiranje betonskih

konstrukcija

Metoda dopuštenih naprezanja:

1947. PTP-3: Privremeni tehnički propis za beton i armirani beton

Metoda graničnih stanja:

1971. BAB: Pravilnik o tehničkim mjerama i uvjetima za beton i armirani beton

1987. PBAB: Pravilnik za beton i armirani beton (globalni koeficijenti sigurnosti)

2005. TPBK (prema europskim prednormama ENV): Tehnički propis za

betonske konstrukcije (uvedeni parcijalni koeficijenti sigurnosti)

2009. TPBK (prema europskim normama EN): Tehnički propis za betonske

konstrukcije (uvedeni parcijalni koeficijenti sigurnosti)

5


konstrukcija

Hrvatske norme za projektiranje betonskih konstrukcija:

HRN EN 1990: Osnove projektiranja konstrukcija

HRN EN 1991: Osnove djelovanja na konstrukcije

HRN EN 1992: Projektiranje betonskih konstrukcija

HRN EN 1997: Geotehničko projektiranje

HRN EN 1998: Projektiranje konstrukcija otpornih na potres

6


konstrukcija

Eurocode 0 (skraćeno EN 1990):

HRN EN 1990:2011 – osnove projektiranja konstrukcija

NAPOMENA: Predmetci iz oznake norme imaju ova značenja:

1) predmetak HRN bez dodatnih slova označuje da je norma izvorna hrvatska

norma

2) predmetak HRN ISO označuje norme koje su preuzete iz normizacijskog

sustava ISO

3) predmetak HRN EN označuje norme koje su preuzete iz normizacijskog

sustava CEN

4) predmetak HRN DIN označuje norme koje su preuzete iz normizacijskog

sustava DIN

7


konstrukcija


HRN EN 1991-1-1:2012 – djelovanja na konstrukcije – opća djelovanja –

obujamske težine, vlastite težine i uporabna opterećenja zgrada


djelovanja na konstrukcije izložene požaru


opterećenja snijegom


djelovanja vjetra

8


konstrukcija

Eurocode 1 (skraćeno EN 1991), nastavak:


toplinska djelovanja


djelovanja tijekom izvedbe


izvanredna djelovanja

9


konstrukcija


HRN EN 1991-2:2012 – djelovanja na konstrukcije – prometna opterećenja

mostova

HRN EN 1991-3:2012 – djelovanja na konstrukcije – djelovanja

prouzročena kranovima i strojevima

HRN EN 1991-4:2012 – djelovanja na konstrukcije – silosi i spremnici

tekućina

10


konstrukcija


HRN EN 1992-1-1:2004 – projektiranje betonskih konstrukcija – opća

pravila i pravila za zgrade

HRN EN 1992-1-2:2004 – projektiranje betonskih konstrukcija – opća

pravila – proračun konstrukcija na djelovanje požara

HRN EN 1992-2:2005– projektiranje betonskih konstrukcija – betonski

mostovi – proračun i pravila razrade detalja

HRN EN 1992-3:2006 – projektiranje betonskih konstrukcija – spremnici

tekućina i sipkih tvari

11


konstrukcija

Dodatne prateće norme:

HRN EN 206:2016 – beton – specifikacija, svojstva, proizvodnja i

usklađenost

HRN EN 10080:2012 – čelik za armiranje – zavarljivi čelik za armiranje

12


konstrukcija

HRN 1130-1:2008 – čelik za armiranje – zavarljivi čelik za armiranje –

tehnički uvjeti isporuke čelika razreda A


tehnički uvjeti isporuke čelika razreda B


tehnički uvjeti isporuke čelika razreda C


tehnički uvjeti isporuke zavarenih mreža


tehnički uvjeti isporuke rešetkastih nosača

13


konstrukcija

PAZI, NE:

HRN EN 1130-1:1998 – namještaj – dječji krevetići i zipke za kućansku

uporabu – sigurnosni zahtjevi

HRN EN 1130-2:1998 – namještaj – dječji krevetići i zipke za kućansku

uporabu – metode ispitivanja

HRN ISO 1130:2003 – tekstilna vlakna – neke metode uzorkovanja za

ispitivanje

14


konstrukcija


HRN EN 1997-1:2012 – geotehničko projektiranje – opća pravila

HRN EN 1997-2:2012 – geotehničko projektiranje – istraživanje i

ispitivanje temeljnog tla

15


konstrukcija


HRN EN 1998-1:2011 – projektiranje potresne otpornosti konstrukcija –

opća pravila, potresna djelovanja i pravila za zgrade

HRN EN 1998-2:2011– projektiranje potresne otpornosti konstrukcija –

mostovi


ocjenjivanje i obnova zgrada


silosi, cjevovodi i spremnici

16


konstrukcija



temelji, potporne konstrukcije i geotehnička pitanja


tornjevi, jarboli i dimnjaci

17


konstrukcija

Neke druge nacionalne norme:

DIN (Deutsches Institut für Normung)

BS (British Standards)

ACI (American Concrete Institute)

SNiP, ASTM

Institucije i udruženja:

CEB (Comité Européen du Béton / Europski odbor za beton)

FIB (International Federation for Structural Concrete / Međunarodna

federacija za betonske konstrukcije)

ISO (International Organization for Standardization / Međunarodna

organizacija za standardizaciju)

CEN (Comité Européen de Normalisation / Europski odbor za normizaciju)

HZN (Hrvatski zavod za norme)

18

Hrvatski zavod za normizaciju

https://www.hzn.hr/

Hrvatski zavod za norme je neovisna i neprofitna javna ustanova osnovana kao

nacionalno normirno tijelo Republike Hrvatske radi ostvarivanja ciljeva normizacije:

1) povećanja razine sigurnosti proizvoda i procesa,

2) čuvanja zdravlja i života ljudi te zaštite okoliša,

3) promicanja kvalitete proizvoda, procesa i usluga,

4) osiguranja svrsishodne uporabe rada, materijala i energije,

5) poboljšanja proizvodne učinkovitosti,

6) ograničenja raznolikosti, osiguranja spojivosti i zamjenjivosti te

7) otklanjanja tehničkih zapreka u međunarodnoj trgovini.

Hrvatski zavod za norme je član:

1) Međunarodne organizacije za normizaciju (ISO)

2) Europskog odbora za normizaciju (CEN)

https://www.hzn.hr/

19

Načela projektiranja i zahtjevi

20

Temeljni postulat

Postupkom projektiranja i proračuna te

tehničkim i organizacijskim mjerama osiguranja kakvoće

treba ispuniti

temeljne i posebne

zahtjeve za konstrukciju.

21

Temeljni zahtjevi za armiranobetonsku konstrukciju

Svaka suvremena betonska građevina mora zadovoljiti sedam temeljnih

zahtjeva europskog dokumenta poznatog kao Uredba (EU) br. 305/2011

Europskog parlamenta i Vijeća koji su preuzeti i u Zakonu o gradnji NN 153/13:

1) mehanička otpornost i stabilnost

2) sigurnost u slučaju požara

3) higijena, zdravlje i okoliš

4) sigurnost i pristupačnost tijekom uporabe

5) zaštita od buke

6) gospodarenje energijom i očuvanje topline

7) održiva uporaba prirodnih izvora

22

Posebni zahtijevi za armiranobetonsku konstrukciju

(koji mogu, ali i ne moraju biti postavljeni)

1) posebna svojstva (npr. razred vodonepropusnosti VDP)

2) posebne tehnike izvedbe (npr. naguravanje, segmentno građenje)

3) posebne opasnosti (npr. požar, potres, vibracije)

4) posebni zahtjevi za očuvanje okoliša

5) posebni zahtjevi investitora (npr. ekonomski, estetski)

6) posebni zahtjevi za temelje (učinci međudjelovanja tla i konstrukcije)

23

Primjer: razred vodonepropusnosni betona

Razred vodonepropusnosti Dopušteni prosječni prodor vode (mm)

VDP 1 50

VDP 2 30

VDP 3 15

Vodonepropusni beton se koristi kod izvedbe konstrukcija kod kojih je potrebno

ostvariti maksimalni otpor prolasku vode (npr. vodospreme, bazeni, podrumi).

24

Zahtjev sigurnosti za armiranobetonsku konstrukciju

Zahtjev sigurnst de facto znači potrebu za rezervom sigurnosti, tj. potreba za

otpornosti konstrukcije koja treba biti veća, a ne jednaka najvećem očekivanom

djelovanju na nju.

Razlog toj potrebi su brojne nepouzdanosti koje se odnose na:

1) djelovanja (intenzitet opterećenja, vjerojatnost istovremenog pojavljivanja,

postupci određivanja reznih sila, utjecaj načina izvedbe i dr.)

2) otpornosti (čvrstoće materijala, mjestimične greške u izvedbi, postupci

određivanja otpornosti konstrukcijskih elemenata, utjecaj načina izvedbe)

3) geometrijskih veličina (stvarne izmjere konstrukcijskih elemenata,

ekscentriciteta, nagiba i drugih nesavršenosti)

25

Na koji način se ostvaruje tražena rezerva sigurnosti?

Primjenom koeficijenata sigurnosti γ

R = tražena otpornost konstrukcije

S = najveće opterećenje na konstrukciju

Uvjet osiguranja sigurnosti

RS

Koeficijent γ u struci, laički rečeno znači koeficijent neznanja ili straha.

Koeficijent sigurnosti je prvi primijenio Ruđer Bošković.

26

Na koji način se ostvaruje tražena rezerva sigurnosti?

Ruđer Bošković je u cilju ograničavanja oštećenja na kupoli Bazilike sv. Petra u

Rimu predvidio prstenastu zategu na njenom donjem rubu i dimenzionirao ju na

dvostruku vrijednost izračunate sile, tj. koristio je koeficijent sigurnosti γ = 2.

DOI: 10.6092/issn.1973-9494/5446

27

Načela projektiranja s obzirom na trajnost

Betonska konstrukcija pod očekivanim utjecajem okoliša treba osigurati:

1) nosivost

2) uporabljivost

3) stabilnost

tijekom projektiranog razdoblja bez nepredviđeno visokih troškova održavanja i

popravaka.

Ako se analogija proračuna sigurnosti preslika na proračun trajnosti onda su

uvjeti okoliša djelovanja za trajnost.

28


Sigurnost (en. safety) se definira kao sposobnost konstrukcije da odoli svim

djelovanjima kao i određenim slučajnim pojavama tijekom izvedbe i uporabe.

Poseban oblik sigurnosti je robusnost ili sigurnost na progresivan slom, koja se

definira kao sposobnost konstrukcije da zadrži cjelovitost i nakon oštećenja

izvanrednim događajem (eksplozijom, udarom vozila ili grubom ljudskom

pogreškom).

Veća statička neodređenost = veća robusnost!

29


Uporabljivost (en. serviceability) se definira kao sposobnost konstrukcije i

konstrukcijskih elemenata da služe svrsi na za to određeni način u normalnoj

uporabi.

Trajnost (en. durability) se definira kao sposobnost konstrukcije da održi

odgovarajuća svojstva u uporabi tijekom perioda na koji je projektirana.

Trajnost se ne provjerava numerički, već se određuje s obzirom na razred

okoliša u kojemu se gradi.

Trajnost armiranobetonskih konstrukcija je 50 -70 godina, no dobrim

održavanjem se taj period može produžiti.

30


Mjere za postizanje trajnosti su:

1) pravilni odabir koncepta konstrukcije

2) dovoljna kvaliteta materijala

3) pravilno oblikovanje konstrukcijskih elemenata i detalja

4) pravilna izvedba

5) osiguranje kontrole kvalitete

6) osiguranje nadzora

7) osiguravanje posebnih mjera (npr. primjena zaštitnih premaza, katodna

zaštita, primjena nehrđajućeg čelika)

31

Razredi okoliša i izloženosti konstrukcijskih elemenata

Razred Opis okolišaInformativni primjer moguće pojave

razreda izloženosti

Najmanji

razred

tlačne

čvrstoće

betona

Minimalni

zaštitni

sloj cmin

(mm)

Maksimalni

v/c omjer

Minimalna

količina

cementa

(kg/m3)

Ostali

zahtjevi

1. Nema rizika

X0

Za beton bez

armature i beton s

armaturom u vrlo

suhom okolišu

Elementi bez armature u neagresivnom okolišu.

Beton unutar zgrada s vrlo malom vlažnošću

zraka.C12/15 15 - - -

2. Korozija armature uzrokovana karbonatizacijom

XC1Suho ili trajno

vlažno

Elementi u prostorijama obične vlažnosti zraka, elementi

stalno uronjeni u voduC20/25 20 0,65 260 -

XC2Vlažno, rijetko

suho

Dijelovi spremnika za vodu, dijelovi temeljaC25/30 35 0,60 280 -

XC3Umjerena vlažnost Beton u zgradama sa srednjom do visokom vlažnosti

zraka. Vanjski betonski elementi zaklonjeni od djelovanja

kiše.C30/37 35 0,55 280 -

XC4Cikličko vlažno i

suho

Vanjski betonski elementi izravno izloženi djelovanju vodeC30/37 40 0,50 300 -

3. Korozija armature uzrokovana kloridima

XD1Umjerena vlažnost Betonske površine izložene kloridima u zraku

C30/37 55 0,55 300 -

XD2Vlažno, rijetko

suho

Bazeni za plivanje i kupališta sa slanom vodom, elementi

izloženi industrijskim vodama koji sadrže klorideC30/37 55 0,55 320 -

XD3Cikličko vlažno i

suho

Dijelovi mosta izloženi djelovanju klorida. Prometne

površine i ploče javnih parkirališnih garažaC35/45 55 0,45 320 -

32


Razred Opis okolišaInformativni primjer moguće pojave


Najmanji

razred

tlačne

čvrstoće

betona

Minimalni

zaštitni

sloj cmin

(mm)

Maksimalni

v/c omjer

Minimalna

količina

cementa

(kg/m3)

Ostali

zahtjevi

4. Korozija armature uzrokovana kloridima iz mora

XS1

Izloženo česticama

soli u zraku, ali ne u

direktnom kontaktu s

morskom vodom

Vanjski elementi u blizini obale

C30/37 55 0,50 300 -

XS2Trajno uronjeno Dijelovi konstrukcija marina

C35/45 55 0,45 320 -

XS3U zonama plime i

prskanja vode

Dijelovi konstrukcija marinaC35/45 55 0,45 340 -

5. Djelovanje smrzavanja i odmrzavanja, s ili bez sredstava za odleđivanje

XF1Umjereno zasićeno

vodom bez sredstava

za odleđivanje

Vanjske betonske površine izložene djelovanju kiše i

smrzavanju C30/37 - 0,55 300

Agregat

prema HRN

EN 12620 s

dovoljnom

otpornošću

na

smrzavanje;

Minimalna

količina

zraka 4,0 %

XF2

Umjereno zasićeno

vodom sa sredstvima

za odleđvanje ili

morskom vodom

Vertikalne betonske površine ili prometne površine

izložene smrzavanju i sredstvima za odmrzavanje

nošenim zrakom.C25/30 - 0,55 300

XF3Jako zasićeno vodom

bez sredstava za

odleđivanje

Horizontalne betonske površine izložene kiši i

smrzavanju C30/37 - 0,50 320

XF4

Jako zasićeno vodom

sa sredstvom za

odleđivanje ili

morskom vodom

Prometne površine tretirane sredstvima za

odleđivanje. Elementi izloženi prskanju vode koja

sadrži sredstva za odleđivanje. Elementi konstrukcija

marina izloženi smrzavanju

C30/37 - 0,45 340

33


RazredOpis

okoliša

Informativni primjer moguće pojave


Najmanji

razred

tlačne

čvrstoće

betona

Minimalni

zaštitni

sloj cmin

(mm)

Maksimalni

v/c omjer

Minimalna

količina

cementa

(kg/m3)

Ostali

zahtjevi

6. Beton izložen kemijskom djelovanju

XA1Slabo kemijski

agresivan okolišPrirodno tlo i podzemne vode C30/37 - 0,50 300

XA2

Umjereno

kemijski

agresivan

okoliš;

Prirodno tlo i podzemne vode C30/37 - 0,50 320 Sulfatno

otporni

cement

XA3Jako kemijski

agresivan okolišPrirodno tlo i podzemne vode C35/45 - 0,45 360

7. Beton izložen habanju (abrazija)

XM1Umjereno

havanje

Elementi u industrijskim konstrukcijama izloženi

prometu vozila s pneumatskim gumama na

kotačimaC30/37 25 - -

Maksimalno

zrno

agregata

XM2Znatno habanje Elementi u industrijskim konstrukcijama izloženi

prometu viličara s pneumatskim ili tvrdim gumama

na kotačimaC30/37 45 - -

XM3

Ekstremno

habanje

Elementi u industrijskim konstrukcijama izloženi

prometu viličara s pneumatskim gumama ili

čeličnim kotačima; hidrauličke konstrukcije u

vrtložnim i uzburkanim vodamaC35/45 50 - -

34

Drugi oblici agresivnog i indirektnog djelovanja

Kemijsko djelovanje uzrokovano:

1) namjenom konstrukcije (npr. spremnik za tekućine),

2) otopinama kiselina ili sulfatnih soli,

3) kloridima unutar betona,

4) alkalnim reakcijama.

Fizikalno djelovanje uzrokovano:

1) promjenama temperature,

2) abrazijom,

3) penetracijom vode.

35

Razredi izloženosti na primjeru manjeg stambenog objekta

Vanjski zid:

XC4

(v/c < 0,50)

Dnevna soba

X0

(v/c bez

ograničenja)

Kuhinja

XC1

(v/c < 0,65)

Terasa

XC3

(v/c < 0,55)

Temelj

XC2

(v/c < 0,60)

Primjer različitih mješavina betona koje bi trebale biti korištene za izgradnju

manjeg stambenog objekta sukladno EN 206.

https://www.inti.gob.ar/cirsoc/pdf/tecnologia_hormigon/europeNorm206.pdf

Temeljno tlo

36

Zaštitni sloj betona prema Eurocode 2

Zaštitni sloj podrazumijeva sloj betona mjereno od najisturenijeg ruba

armaturne šipke do vanjske plohe betona.

37


Minimalnom debljinom zaštitnog sloja se treba osigurati:

1) dobra prionjivost betona i armature po cijeloj dužini šipke,

2) zaštita armature od djelovanja visokih temperatura,

3) zaštita armature od korozije.

Zaštita armature od korozije ovisi o gustoći, kvaliteti i debljini zaštitnog sloja te

o raspucavanju betona.

38


Nazivna debljina zaštitnog sloja

1) treba biti naznačena na nacrtima,

2) definira se kao najmanja debljina plus dozvoljeno odstupanje.

devnom ccc min

Najmanja debljina zaštitnog sloja:

mm 10

max min,

min,

min dur

b

c

c

c

39


Najmanja debljina zaštitnog sloja za potrebe prianjanja se određuje s obzirom

na raspored i grupiranje armaturnih šipki.

Raspored šipki Najmanja debljina zaštitnog sloja zbog prianjanja cmin,b (u mm)

Razdvojene,

pojedinačne šipkecmin,b = ø

Šipke u svežnju

cmin,b = ø·nb1/2 ≤ 55 mm

nb je broj šipki u svežnju

nb ≤ 4 za vertikalne šipke

nb ≤ 3 za ostale slučajeve

U slučaju primjene betona s nazivnim promjerom najvećeg zrna agregata

većim od 32 mm, cmin,b treba povećati za dodatnih 5 mm.

40


Kako bi bilo moguće odrediti vrijednost najmanje debljine zaštitnog sloja,

potrebno je poznavati razred konstrukcije.

cmin,dur u ovisnosti o razredu konstrukcije i razredu izloženosti (u mm)

Razred

konstrukcije

Razred izloženosti

X0 XC1 XC2/XC3 XC4 XD1 XD2/XS1XD3/XS2 /

XS3

S1 10 10 10 15 20 25 30

S2 10 10 15 20 25 30 35

S3 10 10 20 25 30 35 40

S4 10 15 25 30 35 40 45

S5 15 20 30 35 40 45 50

S6 20 25 35 40 45 50 55

41


Razred konstrukcije

Kriterij

Razred izloženosti

X0 XC1 XC2/XC3 XC4 XD1 XD2/XS1XD3/XS2

/ XS3

Projektirani vijek trajanja od

100 godina

povećaj

za 2

povećaj

za 2

povećaj

za 2

povećaj

za 2

povećaj

za 2

povećaj

za 2

povećaj

za 2

Razred betona

≥ C30/37

smanji za

1

≥ C30/37

smanji za

1

≥ C35/45

smanji za

1

≥ C40/50

smanji za

1

≥ C40/50

smanji za

1

≥ C40/50

smanji za

1

≥ C45/55

smanji za

1

Plošni elementsmanji za

1

smanji za

1

smanji za

1

smanji za

1

smanji za

1

smanji za

1

smanji za

1

Osigurana posebna kontrola

kvalitete proizvodnje betona

smanji za

1

smanji za

1

smanji za

1

smanji za

1

smanji za

1

smanji za

1

smanji za

1

Referentni razred konstrukcije je S4, koji odgovara proračunskom uporabnom

vijeku od 50 godina. Taj razred se dalje korigira prema preporukama u tablici:

42


U slučaju moguće pojave habanja cmin povećati za:

1) 5 mm za razred XM1



43


Najmanju debljinu zaštitnog sloja cmin je potrebno povećati za dozvoljeno

odstupanje Δcdev koje ima vrijednost:

1) 5 mm za beton s obrađenom površinom

2) 10 mm (preporučena vrijednost),

3) 20 mm, ako su dijelovi konstrukcije nedostupni,

4) 40 mm, ako se beton nanosi na pripremljeno tlo,

5) 75 mm, ako se beton lijeva izravno na tlo.

Pitanja?Doc. dr. sc. Ivan Kraus

[email protected]

mailto:[email protected]

Documents

Nosive konstrukcije 1 Norme i zahtjevi za betonske ... - UNIOS · Elementi bez armature u neagresivnom okolišu. Beton unutar zgrada s vrlo malom vlažnošću zraka. C12/15 15 - -