SE513987C2 - Betongplattkonstruktion samt sätt att bygga en sådan konstruktion - Google Patents

Description

15 20 25 30 513 987 2 Structural Journal, V. 87, No. 3, May-June 1990, pp. 292-304 and ”Shear Reínfor- cement for Deflection Ducitility of Flat Plates,” ACI Structural Journal, V. 87, No. 6, Nov. - Dec. 1990, pp. 696-705. Den senare poängterar behovet av att kon- struera och anordna plattans förstärkning för att garantera ett dukfilt brottbeteende.

För att uppnå detta föreslår artikeln användandet av b1.a. två par böjda stänger som är lagda vinkelrätt mot varandra över pelaränden. Dessa böjda stänger följer ett böj- förstärkningsnät nära plattans bottenyta, förutom vid pelarna där dessa viker uppåt och följer det övre böjförstärkningsnätet intill plattans ovanyta. Den lösning som föreslås i den senare artikeln i ACI Structural J oumal även innefattar en bygelkorgs- enhet, omfattande ett antal rader med U-formade stänger på avstånd till varandra, vilka samrnanlänkas av längsgående parallella stänger. Denna förut kända bygel- korgsenhet visas i fig 8. Botteniörstärlmingsnätet placeras ovanpå bygelkorgsanord- ningen, vilken placeras först i formen. Detta låser bygelkorgsanordningen på plats i enlighet med etablerad praxis. De böjda stängema läggs sedan på plats, varefter toppförstärkriingsnätet läggs på plats och betongen hälls i.

Lösningar för att förhindra genomstansning måste utvecklas ur en förståelse av brottmekanismens grundprinciper.

De flesta betongnormer definierar genomstansningskapaciteten i termer av nominell skjuvpåkänning som verkar på en vertikal yta belägen ett visst avstånd från pelaren.

Detta tillvägagångssätt är olyckligt eftersom det inkorrekt antyder att genomstans- ningskapaciteten bestäms av betongplattans diagonala draghållfasthet. Diagonala sprickor utvecklas faktiskt normalt redan vid en belastningsnivå i storleksordningen 1/2 till 2/3 av slutbelastníngen. Därför kan sprickor helt omge pelaren medan plattan fortfarande är stabil och kan avlastas och återbelastas flera gånger vid denna belast- ningsnivå utan att sänka slutkapaciteten.

Genomstansning sker istället när den sammantiyckta betongen vid plattans botten nära pelaren stressas av den höga tangentiella sammantryclmingen på grund av den globala höjningen. Vid pelare med mindre diameter kan den sluttande tryckpåkän- 10 15 20 25 513 987 3 ningen i radiell riktning nedanför skjuvsprickan vara dimensionerande. Den ovan beskrivna brottsmekanismen klargör varför byglar eller s.k. stud rails i allmänhet ej medför det önskade duktila beteendet. För sådan skjuvarmering upplevs en kapaci- tetsökning - liksom viss duktilitetsölaiing ~ normalt i förhållande till en platta utan skjuvarmering, men brottbeteendet är fortfarande en plötslig genomstansning.

Om byglarna eller ”studsen” (studs) sträcker sig tillräckligt långt från pelaren för att förhindra skjuvbrott utanför skjuvarmeringen, bildas normalt en brant skjuvspricka nära pelaren, vilken passerar mellan byglarna eller studsen vid brott. Detta sker på grund av att den komprimerade betongen nära pelaren blir för mjuk när den tangen- tiella påkänningen når en kritisk nivå - ett scenario som skiljer sig från balkar och enkelspända plattor där tangentiell sammantiyclcriing ej sker.

Den negativa effekten på betongens draghållfasthet vinkelrät mot den tangentiella kompressionen visas om skjuvarmeringen ej sträcker sig tillräckligt långt från pela- ren. Då kommer diagonalt dragbrott att till slut uppstå utanför skjuvarmeringen. Så fort den diagonala sprickan öppnar sig kommer den omedelbart att fortplanta sig inuti det mjuka betongtäckskiktet under skjuvarmeringen fram till pelaren.

Den lösning som presenteras i den ovan diskuterade senare ACI Structural Journal artikeln har dock ej omedelbart anamrnats av byggföretagen trots de visade fördelar- na, på grund av de extra stegen som det innebär att trä bottennätet ovanpå bygel- korgsenhetemas trådbottnar för att därmed förankra bygelkorgsenhetema på plats i enlighet med rådande praxis.

En föreslagen metod beskrivs i US-A 4 406 103 (Ghali et a1.), vilken beskriver ar- meringen av betongplattor i närheten av pelaren och föreslår användningen av en rad på jämnt avstånd monterade vertikala element i form av turma I-balksektioner eller pinnar svetsade på en bas eller horisontell längsgående stång. Dessa föreslagna or- gan är svåra, tidskrävande och således dyra att göra, och ger inte den dukfilitet som l0 15 20 25 513 987 4 krävs för att förhindra genomstansning under extrema belastriingar såsom dikteras av ovan redovisad analys.

Rådande kunskap, inklusive det ovan närrmda USA-patentet, dikterar att bottenar- meringsnätet måste placeras ovanpå delar av bygelkorgar-na för att förankra dessa.

Detta har försvårat tillämpningen av de lösningar som föreslås i den föreliggande uppfinnarens ovan diskuterade artikel i ACI Structual Journal (N ov.-Dec. 1990).

Dessa problem med pelardäck och metoder för deras byggande av de typer som be- skrivs i ingressema till kraven 1 resp. 5, har dock övervunnits genom konstruktionen och sättet med de kännetecken som definieras i de kännetecknande delarna av krav l resp. 5. Det har överraskande visat sig att man kan placera en ny sorts bygelkorg helt ovanpå bottenarmeringsnätet och uppnå fullt jämförbar kapacitet och duktilite- ten vid iörhindrande av genomstansning och progressiv kollaps. Detta gör utplacer- ing av armeringar mycket enklare för byggarbetaren. Enligt vidareutvecklingar av uppfinningen kan enligt underkraven separata bygelkorgar i enkla rader placeras parallellt med varandra täckande det kritiska området kring pelaren med korta by- gelkorgar i rad direkt vid pelaren. Detta gör det extremt lätt för byggarbetaren att lägga ut alla armeringar på plats och binda dessa till varandra. Uppfinningen kom- mer nu att beskrivas med hänvisning till ett illustrativt exempel med hänvisning till de bifogade figurerna, vilka: Fig. 1 visare en planvy av en platta monterad på åtminstone fyra pelare, Fig. 2 visar en avskuren vy av en rak bygelkorg för användning i konstruktionen och sättet enligt uppfinningen, Figiirema 3-7 (a resp.b) visar i sidovy och resp. planvy sekvensen av steg i en utfö- ringsfonn av sättet enligt uppfinningen, 10 15 20 25 513 987 5 Fig. 8 visar armeringarna i en platta i enlighet med rekommendationerna i uppfinna- rens artikel i ACI Structual Journal, V. 87, No. 6, Nove.-Dec. 1990, pp 696-705 (känd teknik).

Fig. 9 visar en konfiguration av en jämförande provplatta.

Fig. 10 är ett diagram som visar provresrrltaten (brott) för vissa provplattor.

Fig. 11 är ett diagram som visar provresultaten (ingen genomstansning) för vissa provplattor enligt föreliggande uppfinning och en annan jämförande provplatta.

Fig. 1 visar en planvy av en typisk platta som uppbärs av ett flertal pelare 1, av vilka fyra visas här. I sådana plattkonstruktioner bör området 2 runt varje pelare förstärkas ytterligare för att förhindra pelaren från att stansa sig igenom plattan under extrem belastning, exempelvis vid en explosion eller en jordbävning. Detta område har ofta förstärkts med bygelkorgar. Områdets utsträckning är ungefär en fiärdedel av av- ståndet mellan två pelare.

Fig. 2 visar en del av en enradsbygelkorg, som är känd i sig. Den består av på inbör- des avstånd anordnade U-formade stålstänger 4, sammanlänkade av längsgående stänger 5 som svetsas mot ändarna av de U-forrnade stängernas 4 ben.

Fig. 3a+b t.o.m. 7a+b visar i ordning stegen hos sättet enligt uppfinningen. Fig. 3a i sidovy och fig. 3b i planvy visar konstruktionen efter att det första steget sluttörts.

En plywoodform 6 har redan monterats vid pelarens 1 ände och ett nät 7 av böjar- meringsstänger har placerats något ovanför plywoodforrnens botten. Detta arme- ringsnät 7 kan antingen svetsas på fabriken eller najas på platsen av enskilda stäng- er. Maskstorleken är vanligtvis mellan 100 och 200 mm.

Fig. 4a resp. 4b visar i sidovy resp. planvy konstruktionen efter det att metodens andra steg sluttörts enligt uppfinningen, d.v.s. utläggning och najandet på plats av 10 15 20 25 30 513 987 6 långa enradiga bygelkorgar 3, som är kända i sig. I konstrast mot vanlig praxis, pla- ceras dessa bygelkorgar helt enkelt med sina mynningar nedåt och med sina längs- gående förbindelsestänger vilande på bottenböjarmeringens 7 bottenstänger varefter dessa najas på plats. Detta steg är särskilt enkelt för byggarbetaren i kontrast mot det fall, där bottennätet placeras ovanpå de längsgående bottenstängerna hos bygelkor- garna såsom visas i fig. 8 och 9 i enlighet med vedertagen expertpraxis i branschen.

Konstruktionerna som visas i fig. 8 och 9 är särskilt komplicerade, eftersom bot- tennätet sträcker sig över hela plattans bottenyta och ej enbart i närheten av pelarna.

Bygelkorgarna som används i anordningen enligt fig. 8 är flerradiga korgar med en enda korg som sträcker sig över hela bredden av område 2 som omger varje pelare.

Fig. 9 visar enkelradiga bygelkorgar, såsom dessa som visas i fig. 2, och vilka an- vänds i enlighet med föreliggande uppfinning, men som i detta fall placeras först i formen varefter bottennätet placeras därovanpå, för att därmed fasthålla de längsgå- ende stängerna hos bygelkorgar-na under bottennätet i enlighet med rådande kun- skap.

Fig. 5a och 5b visar i sidovy resp. i planvy utseendet hos konstruktionen enligt upp- finningen sedan de böjda stängema 8 har lagts ut vinkelrätt mot varandra och korsande varandra vid resp. pelare på sådant sätt att varje stång löper huvudsakligen längs bottennätet förutom vid pelarna där de böjda stängerna löper i nivå med topp- nätet som skall placeras ovanpå. I den visade utföringsformen korsar tvâ par paral- lella böjda stänger varandra vid pelaren, men det är möjligt att använda enkla korsande stänger eller fler än två i varje riktning inom det definíerade skyddsom- fånget för föreliggande uppfinning.

Fig. 6a och 6b visar steget av att placera ut korta bygelkorgar 3' som sträcker sig pa rallellt med de långa bygelkorgar och fram till pelaren.

Fig. 7a och 7b visar sedan konstruktionen efter steget av utplacering av toppnätet 7” ovanpå de böjda stängema och bygelkorgarna. 10 15 20 513 987 7 Betongen hälls sedan in till en nivå något högre än toppnätet för att täcka alla arme- ringsstänger i plattan.

Fig. 10 är ett diagram som visar brott genom genomstansning av vissa provplattor, prov 9, 9a, 10 och ll. Proven 9 och 9a hade ingen skjuvarmering överhuvudtaget och genomstansning inträffande mycket snabbt. Proven 10 och 11 hade 12 mm böj- da stänger men utan bygelkorgar. Dessa prover stansade också igenom.

Fig. ll är ett diagram som visar de lyckade provresultaten (ingen genomstansning) för provplattoma, proven 13 och 14 orda i enlighet med föreliggande uppfinning och för en järnfiårande provplatta, prov 12, gjord så som visas i fig. 9 i enlighet med konventionell ktmskap, d.v.s. först placering av bygelkorgama i formen och sedan placering av bottennätet ovanpå bygelkorgarria för att därmed låsa bygelkorgarnas 3 längsgående stänger 5 under bottennätet.

När de individuella bygelkorgama 3 placeras i formen efter bottenarmeringen 7, d.v.s. mycket enklare och lättare i enlighet med föreliggande uppfinning bortsett från konventionell ktmskap, hade dessa prov 13 och 14 överraskande samma pre- standa som prov 12.

Claims (7)

513 987 8 Nya Patentkrav

1. Betongplattkonstruktion uppburen horisontellt på åtminstone en huvudsakligen vertikal pelare (1), vilken plattkonsnuktion har en kropp av gjuten betong med en bottenyta och en toppyta mittemot, ett botten/böjarmeringsnät (7) ingjuten i kroppen intill bottenytan, ett topp/böjarmeringsnät (7') ingjuten i kroppen intill toppytari, och, i området omedelbart omkring varje pelare, ett bygelkorgsanangemang (3, 3') som utgörs av vertikalt orienterade U-formade stänger (4) sammanlänkade på inbördes avstånd av längsgående horisontella stänger (5), samt två eller flera böjda stänger (8) lagda huvudsakligen rätvinkligt mot varandra över pelaränden, varvid varje böjd stång (8) löper huvudsakligen längs botten/böjarmeringsnätet (7) förutom vid pelarna där de böjda stängema löper huvudsakligen längs topp/böjarmeringsnätet (7 ”), kännetecknad av att de längsgående horisontella stängerna (5) hos bygelkorgsarrangemanget (3, 3 ') är anordnade ovanpå botten/böjarmeringsnätet (7) utan inbördes låsning och att topp/böjarmeringsnätet är anordnat ovanpå bygelkorgsarrangemanget utan inbördes låsning.

2. Betongplattkonstruktion enligt krav 1, kännetecknad av att bygelkorgarrangemanget utgörs av ett flertal separata bygelkorgar (3, 3”) vilka är uppbyggda av en serie U-formade stänger (4) sammanlänkade på inbördes avstånd med varandra av två längsgående stänger (5), vilka är fästade i ändarna hos varje U- formad stängs ben.

3. Betongplattkonstruktion enligt krav 2, kännetecknad av att de separata bygelkorgama (3, 3”) är orienterade med sina längsgående stänger (5) vid eller nära bottennätet (7).

4. Betongplattkonstruktion enligt krav 3, kännetecknad av att av de separata bygelkorgarna (3, 3 ') är orienterade parallellt med varandra med korta bygelkorgar (3') som sträcker sig fram till och slutar vid resp. pelare (1). 513 987 9

5. Sätt att bygga en betongplattkonstmktion uppburen horisontellt på åtminstone en vertikal pelare (1), vilket sätt omfattar följande steg: a. att lägga ett botten/böjarmeringsnät (7) i en form; b. att placera i områden (2) intill varje pelare på vardera sidan därom, i parallella rader, långa bygelkorgar (3), vilka vardera utgörs av en serie vertikalt orienterade U-formade stänger (4) sammanlänkade på inbördes avstånd från varandra av två längsgående stänger (5) som är fästade vid ändarna hos varje U-formad stångs fyra ben; c. att lägga, vinkelrätt mot varandra och korsande varandra vid resp. pelare, och åtminstone två böjda stänger (8), på sådant sätt att varje stång löper huvudsakligen längs botten/böjarmeringsnätet (7) förutom vid pelama (1); d. att lägga, ovanpå bygelkorgarna och de böjda stängema, ett topp/böjarmeringsnät (7”); e. att hälla betong i formen till en nivå ovanför nämnda topp/böjarmeringsnät (7”) och att låta det stelna.

6. Sätt enligt krav 5, omfattande det ytterligare steget av att placera, parallellt med de långa bygelkorgarna, korta bygelkorgar (3 ') vilka slutar vid resp. pelare (1).

7. Sätt enligt kraven 5 eller 6, varvid bygelkorgarna (3, 3 ') placeras så att deras längsgående stänger (5) löper längs botten/böjarmeringsnätet (A7). i