Ściany żelbetowe są obliczane w programie Robot zgodnie z zasadami podanymi w:
- DTU 23.1 ’Murs en béton banché’
- PS 92
- Henry Thonier ’Conception et calcul des structures de bâtiment’
- Victor Davidovici ’Formulaire du beton béton armé’.
Dla normy francuskiej dostępne są dwie metody obliczeń ścian żelbetowych:
- metoda uproszczona
- metoda klasyczna.
METODA UPROSZCZONA
Wymiarowanie ściany w metodzie uproszczonej przebiega w oparciu o wykres naprężeń wywołanych obciążeniami przyłożonymi do ściany. Przyjmuje się liniowy rozkład naprężeń wynikający z obciążeń pionowych i momentów. Wykres naprężenia został podzielony na dwa pasma, dla których przyjęto występowanie naprężenia średniego (dla ściskania) i maksymalnego lub średniego (dla rozciągania, w zależności od wybranej opcji). Analiza naprężeń i wymiarowanie odbywa się na trzech poziomach weryfikacji: pod stropem, w połowie wysokości ściany oraz u podstawy ściany.
Obliczenia przeprowadzane są dwutorowo:
- Przyjmowane jest założenie, że ściana jest wykonana z betonu niezbrojonego
- Obliczane są naprężenia na odpowiednich poziomach weryfikacji, przy założeniu rozkładu obciążeń grawitacyjnych w betonie niezbrojonym.
- Obliczana jest nośność ściany niezbrojonej.
- Warunek nośności jest zaznaczony. Jeśli nośność jest wystarczająca, obliczenia zbrojenia rozmieszczonego w ścianie nie są konieczne i generowane jest tylko zbrojenie konstrukcyjne. Jeśli warunek nośności nie jest spełniony, to ściana jest traktowana jak ściana zbrojona (2).
- Przyjmowane jest założenie, że ściana jest ścianą zbrojoną
- Ponowne obliczenie naprężeń na odpowiednich poziomach weryfikacji, przy założeniu rozkładu obciążeń w betonie zbrojonym (patrz również: Sposób rozkładu obciążeń i obliczania naprężeń w ścianach żelbetowych)
- W oparciu o wymaganą nośność generowane jest zbrojenie rozłożone w ścianie, a następnie zbrojenie konstrukcyjne zgodnie z odpowiednimi wymogami.
METODA KLASYCZNA
Wymiarowanie ściany według metody klasycznej opiera się na założeniu pracy ściany w swojej płaszczyźnie jako przekroju żelbetowego; przyjęty został paraboliczno—liniowy rozkład naprężeń ściskających w przekroju.
Podobnie jak w metodzie uproszczonej, obliczenia przeprowadzane są dwutorowo — dla ściany niezbrojonej oraz ewentualnie zbrojonej. Wymiarowanie odbywa się dla dolnego przekroju ściany.
Algorytm obliczeń dla metody klasycznej przedstawiony jest poniżej:
- Redukcja obciążeń; obciążenia liniowe redukowane są do układu N — M
- Obliczenia nośności ściany niezbrojonej — patrz opisy algorytmów obliczeń ścian dla obciążeń niesejsmicznych i sejsmicznych
- Jeśli nośność ściany niezbrojonej jest mniejsza niż oddziaływanie od pionowych sił zredukowanych N, to przyjmowane jest zbrojenie równomiernie rozłożone w ścianie.
- Na podstawie rozłożonego zbrojenia (przyjmowana jest największa z wartości obliczonych dla poszczególnych kombinacji sejsmicznych oraz niesejsmicznych) obliczana jest nośność ściany zbrojonej (oddzielnie dla konstrukcji sejsmicznej oraz niesejsmicznej).
- Jeśli naprężenie w ścianie jest większe niż dopuszczalne naprężenie w betonie ςbc=0,85fcj/(θ*γf), to obliczenia są przerywane. Wymiary przekroju ściany powinny zostać zwiększone.
- Przeprowadzane są obliczenia ściskania ze zginaniem, przy założeniu wytrzymałości przekroju wynikającej z nośności betonu lub betonu ze zbrojeniem rozłożonym oraz z uwzględnieniem wyboczenia ściany (współczynnik a)
- Przeprowadzone są obliczenia ścinania oraz dodatkowo poślizgu dla ścian sejsmicznych.
- Zbrojenie na ściskanie ze zginaniem rozmieszczane jest w strefach przykrawędziowych ściany (w postaci ukrytych słupków), a zbrojenie pionowe rozłożone obliczone na przeniesienie siły N oraz ewentualne zbrojenie wynikające z weryfikacji ścinania i poślizgu generowane jest wzdłuż całego przekroju. Oba są generowane na całej długości przekroju.
Uwaga: Aktualnie otwory zostaną zignorowane w obliczeniach wykorzystujących metodę klasyczną. Redukcja przekroju nie jest brana pod uwagę w żadnym rodzaju obliczeń z powodu zginania ze ściskaniem ani przy obliczaniu naprężeń stycznych. Ponadto generowane jest jedynie zbrojenie konstrukcyjne w pobliżu otworu (dla ścian sejsmicznych jest to minimalne zbrojenie krawędziowe CV).
Patrz również:
Algorytm obliczeń ścian (obciążenia niesejsmiczne)
Algorytm obliczeń ścian (obciążenia sejsmiczne)
Stosowanie metod obliczeń ścian — zalecenia
Układ zbrojenia generowanego dla obu metod znacznie się różni. Obliczenia metodą uproszczoną prowadzą do zbrojenia ściany na całej długości przekroju w strefach o zmiennej ilości zbrojenia. Ilość zbrojenia jest proporcjonalna do wartości na wykresie naprężeń, uwzględnia również obciążenia siłami i otwory (rozkład obciążeń z nadproży).
W metodzie klasycznej generowane jest silne zbrojenie przykrawędziowe Af, podczas gdy wzdłuż długości przekroju występuje mniejsze w stosunku do metody uproszczonej zbrojenie równomiernie rozłożone.
Dlatego też metoda uproszczona sprawdza się najlepiej w przypadku ścian pracujących głównie na przeniesienie obciążeń pionowych ze stropów (w tym ścian z otworami). Metoda klasyczna zalecana jest w przypadku ścian pracujących jako jednolite trzony usztywniające obciążonych momentem (pracujących jak przekrój żelbetowy poddany ściskaniu ze zginaniem).