Vyztužení horní monolitické stropní desky: Komplexní přehled

Návrh a realizace monolitických železobetonových konstrukcí, zejména stropních desek, představuje klíčovou součást moderního stavebnictví. V rámci Evropské unie platí pro navrhování betonových a železobetonových konstrukcí základní norma ČSN EN 1992-1-1 s upřesňujícím národním dokumentem. Tato norma je však značně nepřehledná, což je dáno především množstvím vzorců s řadou univerzálních součinitelů, které lze upravovat v rámci národní přílohy.

Relativně časté změny, opravy a upřesnění v základní normě a její národní příloze vedou k nepřehlednosti problematiky navrhování betonových konstrukcí. Zjednodušená tabulková forma základní problematiky má za cíl získat přehled a rychlou orientaci v celé problematice navrhování železobetonových konstrukcí pro běžné konstrukce pozemních staveb.

Základní principy návrhu a specifikace materiálu

Pro správné navržení stropní monolitické desky je nezbytné zohlednit několik klíčových parametrů.

Betonová krycí vrstva

Betonová krycí vrstva hraje zásadní roli v ochraně výztuže proti korozi a zajištění požární odolnosti. Její tloušťka se stanovuje podle vzorce:

cnom = cmin + Δcdev

Čtěte také: Historie a využití trámů

kde:

  • cmin = max (cmin,b ; cmin,dur +Δcdur,g - Δcdur,st - Δcdur,add; 10 mm)
  • Δcdev je obvykle 10 mm pro monolit a 5 mm pro prefabrikát.

Parametry betonu

  • fck/fck,cube: Požadovaná pevnostní třída - charakteristické pevnosti válcová/krychelná.
  • X..: Stupeň vlivu prostředí (X0, XC.., XD.., XS.., XF.., XA..).
  • Cl..: Maximální obsah chloridů (% podíl chloridových iontů - součtově ve všech složkách betonu - k hmotnosti cementu) k hmotnosti cementu.
  • Dmax: Maximální zrno kameniva použitého pro výrobu daného betonu.
  • S..: Stupeň konzistence čerstvého betonu, stanovený buď metodou sednutí kužele S1-S5, nebo metodou stupně zhutnitelnosti C0-C3, případně metodou rozlití F1-F6.

Lehký beton nejen snižuje hmotnost stropu, ale též snižuje účinky smršťování a dává vyšší požární odolnost konstrukce.

Návrh výztuže

Výpočet poměrného ohybového momentu a staticky nutné plochy výztuže

Poměrný ohybový moment se vypočítá takto:

μEd = (MEdi) / (b ⋅ d² ⋅ fcd) = (MEd - NEd ⋅ zs1) / (b ⋅ d² ⋅ fcd)

Mechanický stupeň vyztužení:

Čtěte také: Detaily stropních trámů

ω1 = 1 - √(1 - 2 ⋅ μEd)

Staticky nutná plocha výztuže:

As = ω1 ⋅ (b ⋅ d) / (fyd / fcd) + (NEd / fyd)

Posouzení výztuže

Při ručním výpočtu se obvykle uvažuje obdélníkové rozdělení napětí v tlačené části průřezu.

  • Výška tlačené oblasti x: x = (As ⋅ fyd) / (0,8 ⋅ b ⋅ fcd)
  • Rameno vnitřních sil z: z = (d - 0,4x)
  • MRd: MRd = As ⋅ z ⋅ fyd = 0,8 ⋅ b ⋅ x ⋅ z ⋅ fcd ≥ MEd

Kontrola výšky tlačené oblasti

ξ = x / d = εc2 / (εc2 - εs1) ≤ ξbal,1 resp. ξ = x / d ≤ ξmax

Čtěte také: Použití stropních trámů

Pro betonu do třídy C50/60:

  • ξbal,1 = 0,617 při ovinutí tlačené zóny betonu třmínky.
  • ξmax = 0,450 bez ovinutí tlačené zóny betonu.

Návrh výztuže pomocí tabulek

Poměrný ohybový moment:

μEd = (MEdi) / (b ⋅ d² ⋅ fcd) = (MEd - NEd ⋅ zs1) / (b ⋅ d² ⋅ fcd)

Z tabulek se stanoví ω1 a ω2. Staticky nutná plocha výztuže v tažené části:

As1 = ω1 ⋅ (b ⋅ d) / (fyd / fcd) + (NEd / fyd)

Staticky nutná plocha tlačené výztuže:

As2 = ω2 ⋅ (b ⋅ d) / (fyd / fcd)

  • Výška tlačené oblasti x: x = d ⋅ ξ ≤ ξbal,1 ⋅ d
  • Rameno vnitřních sil z: z = d ⋅ ζ

Minimální a maximální výztuž

Minimální plocha výztuže:

As,min = 0,26 ⋅ (fctm / fyk) ⋅ bt ⋅ d ne méně však než As,min = 0,0013 ⋅ bt ⋅ d

Kde fctm a fyk jsou hodnoty z tabulek. Plocha ideálního průřezu:

Ai = Ac + (αe - 1)(As1 + As2)

kde αe = Es/Ecm, s Es = 200 000 MPa.

Uspořádání výztuže

Světlá vzdálenost prutů (a) musí být taková, aby beton mohl být řádně uložen a zhutněn tak, aby byla dosažena odpovídající soudržnost výztuže s betonem.

Třmínky musí být účinně zakotveny a mají být uzavřené, kotvené přesahem nebo koncovými háky a mají svírat úhel 90° se střednicí prvku. Podélná vzdálenost třmínků pro zachycení účinků kroucení nemá překročit hodnotu u/8, kde u je vnější obvod průřezu.

Kotevní délka výztuže

Návrhová kotevní délka:

lb,rqd = (Φ / 4) ⋅ (σsd / fbd)

Minimální kotevní délka:

l0,min ≥ max[0,3α6lb,rqd; 15Φ; 200 mm]

Stykovat nelze v oblasti plastických kloubů. V oblasti styku musí být provedena příčná výztuž. U desek je nutné kotvit nejméně 50 % podélné výztuže. Taženou výztuž není vhodné kotvit v tažené části průřezu.

Realizace monolitického stropu: Praktické aspekty

Proces realizace monolitického stropu zahrnuje bednění, vázání výztuže a betonování. Je to "mokrá" technologie, která může způsobovat komplikace při realizaci, jako jsou přestávky v montáži nebo kombinace technologií.

Příprava na monolitický strop

Důkladná příprava je klíčová. Zahrnuje schůzku se statikem, projednání výkresů a detailů výztuže, a objednávku ohýbaných tvarů výztuže (třmínky, L-ka, U-čka) a šestimetrových prutů. V květnu odešla do armovny objednávka na všechny ohýbané tvary, které bylo potřeba vyrobit.

Bednění

Bednění je nezbytné pro vytvoření požadovaného tvaru stropu. Pro pohledový beton je nutné zvolit hladké bednicí desky a dbát na čistotu povrchu. V půjčovně se doporučují hladké T-plex desky, ideálně nové kusy pro nejlepší výsledek. Důležité je vyvarovat se lepení spojů hliníkovou páskou, která může zanechat skvrny.

Poskládat bednění podle plánu z půjčovny je relativně snadný úkol. Pomocí laseru se vynese vágrys na všechny stěny tak, aby čára lícovala se spodní hranou bednicích desek. Následně se vyměří a vyznačí pozice stojek s trojnožkou, osadí se křížové hlavy a umístí nosníky. Jakmile jsou hotové hlavní nosníky, přijdou na řadu příčné nosníky druhé vrstvy. Finální výška stojek se doladí laserem. Poté se pokládají desky a doplní zbylé stojky v předepsaných rozestupech.

Pro zajištění čistoty pohledových konstrukcí po odbednění se doporučuje používat nové bednicí dílce. Spárořez desek na pohledovém stropu by měl odpovídat návrhu architekta.

Vázání výztuže a instalace rozvodů

Při vázání výztuže je potřeba být obzvláště opatrný, zejména pokud se plánuje pohledový beton. Je důležité nepoškrábat bednicí desky, nenechat na nich otlaky a před betonáží pečlivě vysbírat všechny popadané kousky vázacího drátu. Celé bednění je vhodné propláchnout tlakovou vodou, aby na deskách nezůstala rez, prach ani jiné nečistoty.

Do hotové výztuže se následně natahá husí krky pro rozvody elektřiny. Chráničky se ucpou montážní pěnou a přivážou k výztuži, aby se při betonáži neposunuly nebo nepoškodily. Je klíčové mít předem připravenou přesnou pozici všech vývodů.

Dolní vrstva výztuže je často tvořena KARI sítěmi, s zesílením v místě podepření zděným pilířem a prostupem pro komín. Vrchní vrstva výztuže desky je také tvořena KARI sítěmi. V pohledovém betonovém stropě musí být pod první vrstvou armování stropu použity betonové distanční podložky.

Betonování monolitického stropu

Samotná betonáž stropu probíhá podobně jako betonování základové desky. Jeden lije beton, druhý vibruje, třetí rovná. Důležité je hlídat správnou tloušťku stropní desky pomocí měrky. Jakmile beton zavadne, natáhne se na něj bílá geotextilie a následuje pravidelné kropení, které lze automatizovat pomocí zahradních postřikovačů napojených na časový spínač.

Používá se betonová směs B 20 měkké konzistence s maximálním zrnem 16 mm. Při betonování nesmí dojít k hromadění betonové směsi na jednom místě. Stropní konstrukce se betonuje v pruzích ve směru nosníků, zároveň se betonují žebra i betonová deska. Při ukládání betonové směsi nesmí dojít k posunu nebo přetvoření výztuže. Betonáž pruhu nesmí být přerušena. Případná pracovní spára se smí vytvořit pouze mezi nosníky uprostřed stropního prvku. Při betonáži je nutné dodržet krytí horní výztuže, které je dané normou. Betonovou směs v žebrech a okolí ztužujících žeber je nutné řádně zhutnit. Při použití ponorného vibrátoru smí mít vibrační hruška průměr max. 40 mm. Vibrování prostřednictvím výztuže se nedovoluje. Zhutnění je možné provádět i intenzivním propichováním.

Po zhotovení stropu je třeba udržovat beton ve vlhkém stavu až do zatvrdnutí. Podpěry stropu lze odstranit, až beton dosáhne normou stanovené pevnosti.

Odbednění

Odbednění se provádí postupně. Nejprve se odeberou všechny stojky bez trojnožek. Potom se systematicky od jedné strany místnosti povolují stojky s trojnožkami, čímž se uvolní tlak a umožní sundání vrchních nosníků a desek. Důležité je odebírat pouze tolik nosníků, aby bylo možné vyndat jednu desku, ale zároveň tak, aby deska neměla šanci někam spadnout.

Monolitické vs. prefabrikované stropní desky

Železobetonové monolitické desky, betonované do odnímatelného bednění, byly dříve nejpoužívanějšími stropními deskami. Dnes se však často uplatňují i prefabrikované prvky nebo ocelobetonové stropy.

Prefabrikované desky

Provedení stropů s prefabrikáty nacházelo časté použití u ocelových patrových skeletů. Prefabrikované desky se většinou kladly na stropní nosníky shora, spáry mezi prefabrikáty byly zality cementovou maltou. Neposuvnost desek po ocelových nosnících byla zajištěna přivařenými zarážkami. Nevýhodou tohoto systému byla nutnost osazovat prefabrikované desky postupně v každém podlaží současně s montáží nosníků.

Uplatnění této konstrukce může být výhodné v případech, kdy technické a uživatelské požadavky umožní takové řešení celé stropní konstrukce, aby použití prefabrikovaných desek nebylo samoúčelné. Při použití klasických válcovaných profilů je k dispozici poměrně malá úložná plocha. Je proto třeba dbát na pečlivou montáž nosníků i prefabrikátů a kontrolovat výrobní tolerance desek, případně úložnou plochu rozšiřovat přídavnými pásnicemi. Prefabrikované desky nacházejí uplatnění u bezstropnicového systému „tzv. štíhlých stropů", u nichž jsou panely ukládány na dolní pásnice průvlaků.

Ocelobetonové stropy

Ocelobetonové stropy jsou v současné době nejpoužívanější. Rozlišují se tři základní typy:

  1. Plechový panel tvoří pouze ztracené bednění - železobetonová deska přenáší zbytek stálého zatížení a veškeré nahodilé zatížení.
  2. Plechový panel je jediným nosným prvkem stropní desky - betonová deska má jen roznášecí a vyztužující funkci (konstrukčně je vyztužena sítí).
  3. Plechový panel spolupůsobí s monolitickou deskou - spolupůsobení je třeba zajistit exaktním způsobem, např. svařením.

U samonosných (trapézových) plechů je největším problémem požární odolnost stropu. Často se proto trapézový plech využívá jako ztracené bednění pro vlastní monolitickou betonovou deskou. Výška tzv. „nízkých trapézových plechů" se pohybuje od 30 do 150 mm, většinou se používají průřezy o výšce vlny 50 až 80 mm.

tags: #stropni #monoliticka #deska #vyztuzeni #horni

Oblíbené příspěvky: