Detail předmětu

Vybrané statě z betonových konstrukcí 1 (K)

FAST-NLB031Ak. rok: 2022/2023

Statická analýza, plastická metoda, statická a kinematická věta. Příhradová analogie, materiálové vlastnosti, aplikace pro návrh vyztužení konstrukcí a detailů. Prutové prvky namáhané smykem, příhradová analogie s variabilním úhlem diagonál, interakce silových účinků. Teorie tlakových polí. Fyzikální podstata dotvarování, smršťování a stárnutí betonu, vysychání betonu, řešení stavu napjatosti od teplotního zatížení, princip linearity a superpozice. Teorie dotvarování - předpoklady, používané funkce, vlastnosti. Integrální a diferenciální rovnice, afinita dotvarování, historie zatěžování. Nehomogenita konstrukce. Silová metoda při analýze dotvarování. Statické řešení postupně montovaných konstrukcí. Vliv předpětí, postupné výstavby a reologických vlastností betonu na konstrukce. Přibližné a numerické metody řešení reologických účinků, jejich kombinace s metodou konečných prvků. Navrhování betonových konstrukcí na únavu. Vodonepropustné základové konstrukce – koncept, analýza, návrh, realizace, sanace. Navrhování betonových konstrukcí vyztužených FRP výztužemi.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Jaroslav Navrátil, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav betonových a zděných konstrukcí (BZK)

Výsledky učení předmětu

Student získá tyto znalosti a dovednosti:
• Znalost podstaty plastického působení betonu a jeho využití pro návrh betonových konstrukcí.
• Znalost moderních přístupů k řešení prvků namáhaných smykem a kroucením, případně v interakci s ostatními způsoby namáhání.
• Znalost podstaty reologického působení betonu a osvojení metod pro analýzu účinků reologie betonu na stavební konstrukce.
• Znalost metod pro analýzu dlouhodobého působení betonových a spřažených konstrukcí s ohledem na reologické vlastnosti betonu.

Prerekvizity

stavební mechanika, numerické metody, betonové konstrukce, předpjatý beton

Osnovy výuky

1. Souvislost návrhu konstrukce a modelu konstrukce. Statická analýza, plastická metoda. Příhradová analogie. Dimenzování uzlů, vzpěr a táhel.
2. Vysoký stěnový nosník. Návrh vyztužení krátkých konzol a oblastí diskontinuit.
3. Příhradová analogie s variabilním úhlem diagonál, řešení interakce silových účinků na betonový průřez.
4. Navrhování betonových konstrukcí na únavu – podstata a metody pro posouzení betonu a výztuže.
5. Hybridní konstrukce. Vliv reologických vlastností betonu na chování konstrukcí. Podstata reologických jevů. Účinky dotvarování a smršťování, nehomogenita konstrukce. Colonnettiho věty. Složky přetvoření betonu.
6. Zpožděná přetvoření. Princip linearity (napětí, teplota) a superpozice, historie zatěžování, stárnutí betonu.
7. Přibližné a numerické metody řešení reologických účinků – metody efektivních modulů a efektivního času.
8. Metoda časové diskretizace, její kombinace s metodou konečných prvků.
9. Statické řešení postupně budovaných předpjatých konstrukcí, silová metoda, vliv smršťování a dotvarování.
10. Experimentální statika, modelová podobnost. Teplotní účinky na beton – výpočet účinků teplotního zatížení na konstrukce.
11. Úvod do problematiky navrhování vodonepropustných základových konstrukcí, koncepční návrh. Statická zatížení, zatížení od objemových změn, ostatní zatížení včetně vlivu sedání objektu (interakce s podložím). Navrhování vodonepropustných BK.
12. Navrhování vodonepropustných BK. Výpočet a dimenzování. Těsnění spár a prostupů. Zásady provádění, příklady realizací. Sanace vad a poruch vodonepropustných BK (zejména injektáže trhlin).
13. Využití FRP výztuží v BK. Výroba, materiálové charakteristiky. Krátkodobé a dlouhodobé chování FRP výztuží. Navrhování BK vyztužených FRP výztužemi.

Učební cíle

Pochopení podstaty plastického působení betonu a jeho využití pro návrh betonových konstrukcí.
Vysvětlení moderních přístupů k řešení prvků namáhaných smykem a kroucením, případně v interakci s ostatními způsoby namáhání.
Poznání podstaty reologického působení betonu a osvojení metod pro analýzu účinků reologie betonu na stavební konstrukce.
Znalost metod pro analýzu dlouhodobého působení betonových a spřažených konstrukcí s ohledem na reologické vlastnosti betonu.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

NAVRÁTIL, Jaroslav. Předpjaté betonové konstrukce. Brno: CERM, 2008. ISBN 978-80-7204-561-7 (CS)
NAVRÁTIL, Jaroslav. Vybrané statě z betonových konstrukcí I. Modul M01 (studijní opora v elektronické podobě). Brno: VUT, 2007. (CS)
ŠMERDA, Zdeněk a Vladimír KŘÍSTEK. Dotvarování a smršťování betonových prvků a konstrukcí. Praha: SNTL, 1978. (CS)

Doporučená literatura

BAŽANT, Zdeněk P. and Robert L´HERMITE. Mathematical Modelling of Creep and Shrinkage of Concrete. New York: John Wiley and Sons, 1988. ISBN 0471920576 (EN)
GHALI, Amin, Renaud FAVRE and Mamdouh ELBADRY. Concrete Structures. Stresses and Deformations: Analysis and Design for Sustainabil. London: Spon Press, 2012. ISBN 978-0-415-58561-3 (EN)
HSU, Tomas. T. C. and Y. L. MO. Unified Theory of Concrete Structures. Chichester, UK: John Wiley & Sons, 2010. ISBN 978-0-470-68874-8 (EN)
KOHOUTKOVÁ, Alena, Jaroslav PROCHÁZKA a Jiří ŠMEJKAL. Modelování a vyztužování betonových prvků. Lokální modely železobetonových konstrukcí. Praha: ČVUT, 2013. ISBN 978-80-01-05329-4 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPC-SIK magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jaroslav Navrátil, CSc.
doc. Ing. Radim Nečas, Ph.D.

Osnova

1. Souvislost návrhu konstrukce a modelu konstrukce. Statická analýza, plastická metoda. Příhradová analogie. Dimenzování uzlů, vzpěr a táhel. 2. Vysoký stěnový nosník. Návrh vyztužení krátkých konzol a oblastí diskontinuit. 3. Příhradová analogie s variabilním úhlem diagonál, řešení interakce silových účinků na betonový průřez. 4. Navrhování betonových konstrukcí na únavu – podstata a metody pro posouzení betonu a výztuže. 5. Hybridní konstrukce. Vliv reologických vlastností betonu na chování konstrukcí. Podstata reologických jevů. Účinky dotvarování a smršťování, nehomogenita konstrukce. Colonnettiho věty. Složky přetvoření betonu. 6. Zpožděná přetvoření. Princip linearity (napětí, teplota) a superpozice, historie zatěžování, stárnutí betonu. 7. Přibližné a numerické metody řešení reologických účinků – metody efektivních modulů a efektivního času. 8. Metoda časové diskretizace, její kombinace s metodou konečných prvků. 9. Statické řešení postupně budovaných předpjatých konstrukcí, silová metoda, vliv smršťování a dotvarování. 10. Experimentální statika, modelová podobnost. Teplotní účinky na beton – výpočet účinků teplotního zatížení na konstrukce. 11. Úvod do problematiky navrhování vodonepropustných základových konstrukcí, koncepční návrh. Statická zatížení, zatížení od objemových změn, ostatní zatížení včetně vlivu sedání objektu (interakce s podložím). Navrhování vodonepropustných BK. 12. Navrhování vodonepropustných BK. Výpočet a dimenzování. Těsnění spár a prostupů. Zásady provádění, příklady realizací. Sanace vad a poruch vodonepropustných BK (zejména injektáže trhlin). 13. Využití FRP výztuží v BK. Výroba, materiálové charakteristiky. Krátkodobé a dlouhodobé chování FRP výztuží. Navrhování BK vyztužených FRP výztužemi.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jaroslav Navrátil, CSc.
doc. Ing. Radim Nečas, Ph.D.

Osnova

1. Vysoký stěnový nosník – řešení metodou příhradové analogie. 2. Krátká konzola – řešení metodou příhradové analogie. 3.–4. Výpočet účinku dotvarování na betonové konstrukce – princip superpozice. 5.–6. Posouzení omezení normálových napětí od provozních účinků předpětí na dané mostní konstrukci – využití silové metody pro výpočet dotvarování. 7. Korekce. 8.–9. Výpočet napětí v betonovém průřezu ocelobetonového sloupu metodou časové diskretizace (základní metoda TDA). 10. Korekce. 11. Možnosti modelování účinku dotvarování na betonové konstrukce – praktické cvičení. 12. Závěrečná korekce. 13. Odevzdání projektu. Zápočet.