Informacje ogólne
Wprowadzenie
Przerwy dylatacyjne zapobiegają powstawaniu niekontrolowanych pęknięć i wynikającym z tego ujemnym skutkom nieszczelności oraz korozji.
W płytach i ścianach z ograniczoną swobodą odkształcania się zastosowanie przerwy dylatacyjnej umożliwia istotną redukcję zbrojenia wymaganego dla ograniczenia szerokości rozwarcia rys.
Projektując betonowe konstrukcje nośne należy stale liczyć się z powstawaniem odkształceń. Odkształcenia są skutkiem zarówno działających na konstrukcję obciążeń (włącznie ze sprężeniem), jak i oddziaływań niezależnych od działających sił. W zakresie oddziaływań niezależnych od obciążeń należy przede wszystkim uwzględniać skurcz, pełzanie, zmiany temperatury oraz zróżnicowane osiadania. W elementach konstrukcyjnych, w których swoboda odkształceń jest ograniczona, oddziaływania te mogą spowodować powstawanie zarysowań, prowadzących do obniżenia jakości budowli oraz dalszych uszkodzeń, jak np. nieszczelności i korozji. W płytach i ścianach z ograniczoną swobodą odkształcania zastosowanie przerwy dylatacyjnej jest nie do uniknięcia. Ograniczone w swobodnym skracaniu się wskutek skurczu lub oddziaływań termicznych są na przykład płyty i tarcze ścienne między ścianami usztywniającymi lub elementami usztywniającymi budowlę, jak również ściany oporowe oraz płyty spoczywające na gruncie np. betonowe płyty drogowe.
Zaleta stosowania trzpieni CRET
Trzpienie typu CRET umożliwiają przenoszenie sił poprzecznych w przerwach dylatacyjnych.
Trzpienie CRET wyrównują przemieszczenia między sąsiadującymi częściami budowli.
Trzpienie CRET upraszczają rozwiązania konstrukcyjne podczas projektowania i w wykonawstwie.
Wsporniki są bardzo pracochłonne zarówno w projektowaniu jak i w wykonawstwie, a w dodatku są niepożądane ze względów estetycznych i funkcjonalnych. Trzpienie CRET powodują, że wsporniki stają się zbędne.
Nie potrzeba podwójnych słupów ani ścian: cenny zysk na przestrzeni użytkowej dzięki trzpieniom CRET.
Bardzo często przerwy dylatacyjne trzeba tak wykształcić, by przenosiły siły poprzeczne. Ma to miejsce wtedy, gdy przez wybór schematu statycznego ze względu na stateczność, przez szczeliny przenoszone muszą być siły lub gdy między dwoma brzegami szczeliny wykształcona być musi możliwość wyrównania przemieszczeń. Przenoszenie poziomych sił wymaga w rozwiązaniach konwencjonalnych znacznego nakładu konstrukcyjnego dla przegubów gerberowskich i wsporników. Oprócz znacznego nakładu w projektowaniu konieczny jest znaczący udział deskowania i zbrojenia oraz stosowanie podparć przesuwnych (rys. 1). Niekiedy konieczne stają się nawet podciągi, podwójne słupy lub ściany, z czym związane są m.in. niepożądane ograniczenia użytkowe. Trzpienie typu CRET umożliwiają wykonanie szczelin nieskomplikowanych konstrukcyjnie i wykonawczo, bez wymienionych wyżej niedogodności. System CRET wykazuje następujące korzyści:
1. Możliwie najprostsza geometria szczeliny. Trzpienie CRET zastępują wsporniki, które, wskutek swoich wymiarów, stanowią często niepożądane ograniczenie przestrzeni i zawsze wymagają skomplikowanego deskowania i zbrojenia.
2. Można zrezygnować z podwójnych ścian czy słupów, co ułatwia wykonawstwo np. przy realizowaniu budowli w kilku etapach (rys. 2) i stanowi zawsze korzystne powiększenie powierzchni użytkowej.
3. Prosty montaż na budowie. Tuleje CRET mocuje się do deskowań za pomocą gwoździ. Po zabetonowaniu konstrukcji i usunięciu deskowania, przestrzeń na zaprojektowaną szczelinę należy wypełnić (np. 20 mm płytą piankową lub z wełny mineralnej), a następnie zamontować trzpienie typu CRET. Deskowanie nie wymaga specjalnej obróbki ani wywiercenia otworów. Szczegóły.
Korzyści statyczne wynikające ze stosowania trzpieni dylatacyjnych
Trzpienie CRET umożliwiają przesuwy w kierunku osi pręta. W normalnych przypadkach stosuje się trzpienie CRET, umożliwiające przenoszenie sił w poprzecznych, przez przekrój trzpienia w dowolnych kierunkach. W przypadku konieczności uwzględnienia przesuwów bocznych, specjalne typy trzpieni CRET umożliwiają przesunięcia poprzeczne tzn. siły poprzeczne przenoszone są tylko w jednym kierunku.
Dla inżyniera projektanta znaczenie mają następujące punkty:
1. Najczęściej stosowane modele CRET umożliwiają przesuwy w kierunku osi pręta. Poprzecznie do osi pręta przenoszenie sił może odbywać się w dowolnym kierunku. Możliwe jest zatem przenoszenie za pomocą trzpieni typu CRET prócz obciążeń pionowych również sił poziomych, np. z obciążenia wiatrem.
2. W przypadku szczelin załamanych w planie mogą wystąpić różnice w przemieszczeniach między brzegami szczelin poprzecznie do trzpienia (rys. 3). W takim przypadku dostępne są specjalne typy trzpieni CRET, umożliwiające boczne przesuwy i przenoszące wyłącznie siły pionowe. Modele te mogą znaleźć zastosowanie również na końcach bardzo długich szczelin, w których, wskutek różnic w skurczu lub zmian termicznych, spodziewane są różnice w przemieszczeniach pomiędzy dylatowanymi elementami w kierunku szczeliny.
Specjalne konstrukcje typu CRET umożliwiają ograniczenie rozwarcia szczelin do określonej maksymalnej wartości ( np. w budowlach na terenach sejsmicznych).
W płaskich stropach celowe jest zróżnicowane rozmieszczenie trzpieni wzdłuż szczeliny w zależności od zmiennej wartości sił poprzecznych. W takich przypadkach można korzystać ze specjalnych programów do wymiarowania.
O ile w specjalnych przypadkach swoboda rozwarcia szczeliny dylatacyjnej ma ulec ograniczeniu, dostępne są modele CRET, w których zamontowane są ograniczniki limitujące wielkości rozwarcia szczeliny (np. dla rejonów sejsmicznych). W przypadku wyboru schematu statycznego, gwarantującego nośność bez przenoszenia sił w szczelinie (np. pomiędzy dwoma wspornikami) za pomocą trzpieni CRET można uzyskać gwarancję jednakowego odkształcania się krawędzi płyt. Ma to wtedy sens, gdy niejednakowe ugięcia brzegów płyt ograniczają estetykę lub prowadzą do zakłóceń funkcjonalnych (np. w przypadku instalacji technicznych). Rozstaw trzpieni ustala się biorąc pod uwagę wartości statyczne wynikające z przyjętego schematu statycznego. Przy ciągłym podparciu stropu w szczelinie dylatacyjnej, trzpienie rozmieszcza się równomiernie. Przy punktowo podpartym stropie bezpodciągowym, mniejsze rozstawy przyjmuje się w pasmach głowicy gdzie występuje koncentracja sił poprzecznych, natomiast większe rozstawy w pasmach między głowicowych (rys.4.).
Nośność trzpieni CRET sprawdzona została doświadczalnie w licznych badaniach wykonanych w EMPA oraz EPFL. Wyniki potwierdzają prawidłowość przyjętych schematów obliczeniowych.
Poprzez trzpienie przekazywane zostają na beton znaczne siły. Z tego powodu dla bezpiecznego wymiarowania należy uwzględniać zalecenia z niniejszego katalogu, takie jak np. najmniejsza grubość płyty.
Nośności obliczeniowe poszczególnych typów trzpieni CRET można przyjmować z załączonych tablic nośności w zależności od: szerokości szczeliny dylatacyjnej, grubości elementu i wytrzymałości betonu. Podane wartości są zgodne z Aprobatą ITB. Zostały one obliczone w oparciu o metodę stanów granicznych i sprawdzone w licznych doświadczeniach przeprowadzonych w EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) oraz EPFL (Ecole Polytechnique Fédéral de Lausanne). Wartości podane w tablicach nośności uwzględniają najniekorzystniejsze przypadki wynikające z następujących modeli obliczeniowych:
1. Osiągnięcie granicznej (obliczeniowej) siły przez stalowy bolec spowodowane ścinaniem lub ścinaniem przy zginaniu.
2. Osiągnięcie granicznej siły przez elementy konstrukcyjne CRET’a przenoszących obciążenia.
3. Osiągnięcie granicznej siły poprzecznej przez beton ze względu na ukośne ściskanie powstające przy ścinaniu.
Przed osiągnięciem przez płytę nośności obliczeniowej zabezpieczamy się poprzez:
a/ doprowadzenie min. 50% zbrojenia przęsłowego do krawędzi płyty,
b/ zastosowanie odpowiedniego zbrojenia podwieszającego
c/ odpowiednie zbrojenie wzdłuż krawędzi płyty, pomiędzy trzpieniami. W związku z tym należy przestrzegać zasady wymiarowania.
Generalnie można stwierdzić, że zniszczenie przy zginaniu trzpienia (mechanizm zniszczenia 1) ma miejsce przy szerokich szczelinach. W przypadku średnich szczelin miarodajny może stać się mechanizm zniszczenia 2, przy małych szczelinach – mechanizm zniszczenia 3. Czasem konieczna jest ocena deformacji wężykowatej bolca. Może to mieć miejsce w przypadku dużych szerokości szczelin. Chodzi w tym przypadku o deformacje pod obciążeniem charakterystycznym; dopuszczalne jest zatem obliczanie wzajemnego przesunięcia końcówek trzpienia jak dla fazy sprężystej.
Wytyczne do montażu
Wytyczne do wbudowania i stosowania
Tuleje CRET należy zamocować do deskowania gwoździami; należy przy tym zwracać uwagę na poziome usytuowanie tulejek. Nie należy usuwać nalepki ochronnej, gdyż chroni ona tulejki przed dostaniem się do nich betonu w trakcie betonowania. Bezwzględnie należy ułożyć podane w rysunkach zbrojenie dodatkowe i zbrojenie podwieszające.
Po rozdeskowaniu pierwszego etapu betonowania w szczelinę wkłada się materiał wypełniający. W materiale wypełniającym przerwę dylatacyjną należy wykonać otwory na bolce, by móc wprowadzić je do tulejek. Należy dokładnie zachować ustaloną projektem szerokość rozwarcia przerwy dylatacyjnej.
Podane z projekcie zbrojenie należy ułożyć zgodnie z wytycznymi zawartymi w niniejszym Katalogu Technicznym.
Stosowanie trzpieni dylatacyjnych dopuszczalne jest bez dodatkowych zabiegów w zakresie ochrony środowiska.
W przypadku szczególnych wymagań w zakresie ochrony pożarowej należy uwzględniać dane z rysunku zbrojenia – szczególnie wielkość otulenia. Jako wypełnienie szczelin należy stosować materiał niepalny (np. wełnę mineralną o masie objętościowej ok. 110kg/m3 wg DIN 4102 T4).
