Słupy żelbetowe - geometria i zbrojenie

Poniżej przedstawiono wymagania normowe (PN-B-03264:2002 i PN-EN 1992-1-1) w zakresie geometrii i zbrojenia słupów żelbetowych.

Geometria

Słup to element, w którym stosunek boków przekroju poprzecznego jest nie większy niż 4 (a ≤ 4b). Wg normy PN-EN dodatkowo wymaga się, aby długość słupa była nie mniejsza niż 3-krotny wymiar jego przekroju (l₀ ≥ 3a). W przypadku niespełnienia powyższych warunków element należy rozpatrywać jako ścianę.

Zaleca się, aby smukłość słupów była nie większa niż:

{\dfrac{l_0}{i} =104}

{\dfrac{l_0}{h} =30}

l_o – długość obliczeniowa słupa,
i – promień bezwładności przekroju betonu ${i=\sqrt\dfrac{I}{A}}$
h – mniejszy wymiar przekroju słupa,
I – moment bezwładności przekroju według danej osi np. I_x, I_y,
A – pole przekroju.

Grubość ścianek prefabrykowanych elementów ściskanych o przekroju teowym, dwuteowym, skrzynkowym, rurowym itp. powinna być nie mniejsza niż 40 mm.
Wymiary przekroju poprzecznego słupów, z wyjątkiem słupów prefabrykowanych, należy przyjmować: przy wymiarze boku do 600 mm – z zaokrągleniem do 50 mm, powyżej 600 mm – z zaokrągleniem do 100 mm.

Kalkulator smukłości słupa prostokątnego i okrągłego

Słup prostokątny

Słup okrągły

Zbrojenie - wymagania ogólne

Rozstaw prętów podłużnych w przekroju powinien umożliwiać należyte ułożenie i zagęszczenie mieszanki betonowej bez segregacji składników, przy zapewnieniu właściwych warunków przyczepności zbrojenia do betonu.

Odległości poziome i pionowe s mierzone w świetle między poszczególnymi prętami lub warstwami prętów powinny być nie mniejsze niż:

s ≥ Ø
s ≥ 20 mm
s ≥ d_g +5 mm

Ø – maksymalna średnica pręta,
d_g – maksymalny wymiar kruszywa w betonie.

Pręty powinny mieć odpowiednie otulenie betonem, aby:

zapewnić bezpieczne przekazanie sił przyczepności,
zapewnić ochronę stali przed korozją,
zapewnić ochronę przeciwpożarową,
umożliwić należyte ułożenie i zagęszczenie betonu.

W celu określenia odpowiedniej otuliny skorzystaj z kalkulatora otuliny zbrojenia (tutaj).

Zbrojenie podłużne

Zbrojenie podłużne powinno składać się co najmniej z takiej liczby prętów, aby w każdym narożu znajdował się jeden pręt. Resztę prętów należy rozmieszczać na obwodzie, w odstępie nie przekraczającym 400 mm.

Średnica zbrojenia podłużnego

wg PN-B	wg PN-EN
od 12 do 40 mm (w uzwojonych do 32 mm), a w słupach prefabrykowanych min. 10 mm	od 6 mm

Minimalne zbrojenie podłużne elementu ściskanego

wg PN-B	wg PN-EN
${A_{s,min}= \dfrac{0,15N_{Ed}}{f_{yd}}≥0,003A_c}$ w słupach uzwojonych ${A_{s,min}≥0,008A_{core}}$	${A_{s,min}= \dfrac{0,10N_{Ed}}{f_{yd}}≥0,002A_c}$
W przekroju okrągłym liczba prętów powinna wynosić co najmniej 6 sztuk.	W przekroju okrągłym liczba prętów powinna wynosić co najmniej 4 sztuki.

Maksymalne zbrojenie podłużne
Całkowity przekrój zbrojenia podłużnego poza zakładami powinien być nie większy niż 4% powierzchni przekroju słupa (A_s ≤ 0,04A_c). Według PN-B dla słupów uzwojonych przekrój zbrojenia powinien być nie większy niż 4% powierzchni przekroju betonowego rdzenia uzwojonego słupa (A_s ≤ 0,04A_core).

A_s,min – sumaryczne pole przekroju zbrojenia podłużnego w słupie,
N_Ed – obliczeniowa podłużna siła ściskająca,
f_yd – obliczeniowa granica plastyczności zbrojenia,
A_c – pole przekroju słupa,
A_core – pole przekroju uzwojonego rdzenia betonowego (mierzone w osi prętów uzwojenia).

Zbrojenie poprzeczne (spinki, strzemiona, uzwojenie)

Średnica zbrojenia poprzecznego (spinki, strzemiona, uzwojenie)

wg PN-B	wg PN-EN
min. 0,2 średnicy zbrojenia podłużnego min. 4,5 mm	min. 0,25 średnicy zbrojenia podłużnego min. 6 mm

Zbrojenie poprzeczne powinno być odpowiednio zakotwione.

Podstawowy rozstaw strzemion powinien być nie większy niż:

wg PN-B	wg PN-EN
15Ø zbrojenia podłużnego, gdy sumaryczny stopień zbrojenia słupa jest nie większy niż 3%, 10Ø zbrojenia podłużnego, gdy sumaryczny stopień zbrojenia słupa jest większy niż 3%, najmniejszy wymiar poprzeczny słupa lub jego średnica, 400 mm.	20Ø zbrojenia podłużnego, najmniejszy wymiar poprzeczny słupa lub jego średnica, 400 mm.

Rozstaw strzemion powinien być zmniejszony w następujących przypadkach:

wg PN-B

wg PN-EN

na długości zakładu prętów podłużnych – do 1/2 rozstawu podstawowego (jeżeli średnica prętów podłużnych min. 20 mm to należy spełnić dodatkowe wymagania dotyczące dozbrojenia prętów podłużnych przy łączeniu ich na zakład, czyli rozstaw strzemion max 150 mm oraz sumaryczne pole przekroju strzemion na 2-ch skrajnych odcinkach zakładu po 1/3 długości zakładu, nie może być mniejsze niż pole przekroju pojedynczego łączonego pręta podłużnego),
w miejscu zmiany przekroju słupa, na długości równej większemu wymiarowi przekroju – do 1/2 rozstawu podstawowego,
przy końcach słupów prefabrykowanych – na długości równej większemu wymiarowi przekroju – do 1/3 rozstawu podstawowego.

na odcinkach równych większemu wymiarowi przekroju poprzecznego słupa, powyżej i poniżej belki lub płyty połączonej ze słupem – do 0,6 rozstawu podstawowego,
w pobliżu połączeń na zakład, gdy maksymalna średnica prętów podłużnych jest większa niż 14 mm – do 0,6 rozstawu podstawowego. Na długości zakładu należy umieścić co najmniej 3 równomiernie rozmieszczone pręty poprzeczne. Jeżeli średnica prętów podłużnych min. 20 mm to należy spełnić dodatkowe wymagania dotyczące dozbrojenia prętów podłużnych przy łączeniu ich na zakład, czyli rozstaw strzemion max 150 mm oraz sumaryczne pole przekroju strzemion na 2-ch skrajnych odcinkach zakładu po 1/3 długości zakładu, nie może być mniejsze niż pole przekroju pojedynczego łączonego pręta podłużnego.
jeżeli zmienia się kierunek prętów podłużnych (np. przy zmianie rozmiaru słupa), to rozstaw zbrojenia poprzecznego należy obliczyć, biorąc pod uwagę siły poziome pojawiające się w miejscu załamania. Jeżeli kąt zmiany kierunku nie przekracza 1/12, to wpływ załamania można pominąć.

Rozmieszczenie prętów poprzecznych w przekroju słupa

wg PN-B

wg PN-EN

Stosowanie strzemion pojedynczych dozwolone jest tylko w tych przypadkach, w których wymiary boków słupa są nie większe niż 450 mm przy liczbie prętów zbrojenia podłużnego z każdej strony nie większej niż cztery. W innych przypadkach należy stosować strzemiona podwójne.
Jeżeli sumaryczny stopień zbrojenia słupa jest większy niż 3%, strzemiona podwójne należy stosować bez względu na wymiary poprzeczne przekroju słupa.

Każdy pręt podłużny (lub wiązka prętów) umieszczony w narożu powinien być trzymany przez zbrojenie poprzeczne. Żaden pręt w strefie ściskanej nie powinien być umieszczony w odległości większej niż 150 mm od pręta trzymanego.

Zbrojenie uzwajające wg PN-B
Uzwojenie należy przeprowadzać przez całą wysokość belki opierającej się na słupie.
Skok linii śrubowej uzwojenia powinien spełniać następujące warunki:

s_n ≤ 0,2 d_core,
s_n ≤ 80 mm.

s_n – uskok uzwojenia na długości słupa,
d_core – średnica przekroju rdzenia betonowego słupa ograniczona prętami uzwojenia (mierzona do osi prętów uzwojenia).

Zobacz również:
otulina zbrojenia ■ pole przekroju prętów – tablice i kalkulator ■ klasy ekspozycji betonu