Analýza vyztužování nosníků s ozubem

Abstract

Technologie prefabrikovaných železobetonových konstrukcí nachází svoje uplatnění při výstavbě občanských i dopravních staveb. Jedním z typických detailů pro tento druh výstavby je uložení nosníku na krátkou konzolu pomocí ozubu. Právě toto místo je kritické z hlediska celkového návrhu, protože jeho případná porucha snižuje celkovou tuhost nosníku a v krajním případě může způsobit i kolaps konstrukce. Tato diplomová práce popisuje dva způsoby navrhování nosníkového ozubu. První je převzatý z příručky vydané americkou organizací Precast/Prestressed Concrete Institute (PCI) a je založený na americké normě ACI. Druhým způsobem je návrh pomocí metody příhradové analogie. Na závěr této části jsou uvedeny konstrukční zásady při vyztužování nosníku s ozubem. V další části je pomocí nelineární analýzy metodou konečných prvků zkoumán vliv předpětí na únosnost nosníkového ozubu. Získané výsledky byly porovnány s modelem prvku z prostého betonu a ze železobetonu a byl navržen experiment, který potvrdil, že předpětí zvyšuje únosnost nosníku s ozubem. Pro referenční vzorek z prostého betonu byla na závěr pomocí metody konečných prvků provedena validace experimentálních dat, která potvrdila vhodnost použitého materiálového modelu.

Technology of precast reinforced concrete finds its application in construction of buildings and transport infrastructure as well. Placement of a dapped-end beam on a corbel is one of the typical details for this construction technology. Dapped-end designing is crucial for the whole beam because any potential crack decreases the overall stiffness of the beam and can cause collapse of the whole structure in the worst case. This master thesis describe two methods of the dapped-ends design. The first one has its origin in PCI Design Handbook and it is based on American ACI standard. The other procedure uses the strut-and-tie method. At the end of this section, some design recommendations for reinforcement placement of dapped-end beams are stated. In the next part, the nonlinear finite element method was used to analyse the effect of pre-stressing of a dapped-end on its load-bearing capacity. Obtained results were compared with models considering both plain and reinforced concrete and an experimental program was performed in order to prove that pre-stressing increases the load-bearing capacity of the dapped-beam. The experimental data of the specimen made of plain concrete were validated at the end of this work by the finite element method and the suitability of the used material model was proven.