4 analiza sk primenom teorije elastičnosti

115
Analiza SK primenom teorije elastičnosti Proračun u vremenu t = t 0 Proračun u vremenu t PREDNAPREGNUTE I SPREGNUTE KONSTRUKCIJE Osnovne akademske studije, VII semestar Prof dr Stanko Brčić email: [email protected] Departman za Tehničke nauke, GRAÐEVINARSTVO Državni Univerzitet u Novom Pazaru 2014/15 Stanko Brčić Prednapregnute i spregnute konstrukcije

Upload: statebolidupe

Post on 20-Nov-2015

30 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

4 Analiza SK Primenom Teorije Elastičnosti

TRANSCRIPT

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    PREDNAPREGNUTE ISPREGNUTE KONSTRUKCIJE

    Osnovne akademske studije, VII semestar

    Prof dr Stanko Briemail: [email protected]

    Departman za Tehnike nauke,GRAEVINARSTVO

    Dravni Univerzitet u Novom Pazaru

    2014/15

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Sadraj

    1 Analiza SK primenom teorije elastinostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    2 Proraun u vremenu t = t0Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    3 Proraun u vremenu tOsnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Sadraj

    1 Analiza SK primenom teorije elastinostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    2 Proraun u vremenu t = t0Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    3 Proraun u vremenu tOsnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uvodne napomene o analizi spregnutih konstrukcijaUobiajeno je da se globalna analiza spregnute konstrukcijevri primenom teorije elastinstiLokalna analiza se zatim vri ili primenom teorije plastinosti,ili teorije elastinosti, u zavisnosti od klase poprenih presekaTeorija elastinosti se koristi u analizi graninih stanjaupotrebljivosti, zbog relativno niskog nivoa napona ueksploatacijiTeorija elastinosti primenjuje se i u analizi graninih stanjanosivosti, za preseke klase 3 i 4

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uvodne napomene o analizi spregnutih konstrukcijaLinearna teorija elastinosti veoma esto se koristi uproraunima konstrukcija:

    - zasnovana je na linearnoj vezi napona i deformacija- jednostavna je za primenu- daje dovoljno tane rezultate (u veini sluajeva)

    Svi komercijalni programi za analizu konstrukcija zasnovani suna linearnoj teoriji i MKE, a neki programi imaju mogunost inelinearne analize

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uvodne napomene o analizi spregnutih konstrukcijaSpregute konstrukcije se sastoje iz materijala razliitihmehanikih karakteristika i ponaanje SK je u sutini nelinearnoNelinearnost spregnutih konstrukcija nastaje zbog:

    - vremenskih deformacija betona: skupljanja i teenja- prslina u betonu- relaksacije elika za prednaprezanja (ako je prisutnoprednaprezanje)

    - nestabilnosti pritisnutih delova elinog profila- klizanja u smiuem spoju- deformabilnosti spojnih sredstava

    Ove nelinearnosti mogu da se uzmu u obzir odgovarajuimproirenjima linearne teorije

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uvodne napomene o analizi spregnutih konstrukcijaPopreni presek spregnute konstrukcije je neghomogenU optem sluaju, u poprenom preseku SK prisutni su sledeimaterijali:

    1 beton (u oznaci (c))2 elik za konstrukcije, elini nosa, (u oznaci (a))3 elik za armaturu u betonskom delu (u oznaci (s))4 elik za prednaprezanje (u oznaci (p))

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uvodne napomene o analizi spregnutih konstrukcijaPosmatranom preseku spregnutog nosaa pridruuje sekorespodentni (idealizovani) presek od homogenog elastinogmaterijala sa modulom elastinosti EuModul elastinosti Eu naziva se uporedni modul elastinostiZa uporedni modul elastinosti Eu bira se E jednog odmaterijala u preseku, a ostali moduli se redukuju sa EuZa uporedni modul elastinosti Eu bira se modul elastinostielinog nosaa: Eu = Ea

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uvodne napomene o analizi spregnutih konstrukcijaProraun napona u spregnutom preseku ekvivalentan jeproraunu napona u korespodentnom homogenom presekuU proraunu korespodentnog preseka vae sve pretpostavketehnike teorije savijanja tapova od homogenog elastinogmaterijalaPretpostavlja se da spregnuti nosa ima ravan simetrije, koja jeu isto vreme i ravan savijanja, oznaena sa xzOsa spregnutog nosaa x je geometrijsko mesto taaka teitaTi idealizovanog presekaDimenzije poprenog preseka su relativno male u odnosu naduinu tapa i poluprenik krivine ose tapa

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Sadraj

    1 Analiza SK primenom teorije elastinostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    2 Proraun u vremenu t = t0Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    3 Proraun u vremenu tOsnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uvodne napomene o analizi spregnutih konstrukcijaOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi spregnutog preseka:

    - vai Bernulijeva hipoteza ravnih preseka (raspodela dilatacijapo visini preseka je linearna)

    - deformacijske veliine su male (zanemaruju se kvadrati iproizvodi prvih izvoda pomeranja) - geometrijska linearnost

    - pomeranja su mala i uslovi ravnotee se postavljaju nanedeformisanoj konfiguraciji - statika linearnost

    - zanemaruje se uticaj transverzalnih sila na deformaciju- elini nosa i armatura su od linearno elastinog materijala samodulom elastinosti Ea = Es = Eu

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uvodne napomene o analizi spregnutih konstrukcijaOsim navedenih, usvajaju se i sledee Osnovne pretpostavke zabetonski deo spregnutog preseka:

    - u poetnom trenutku t = t0 beton je elastian materijal iponaa se u skladu sa Hukovim zakonom c = Ec0 c

    - u proizvoljnom trenutku t beton je linearanvisko-elasto-plastian materijal sa osobinom starenja i za vezu usvaja se priblina algebarska veza EM metodec = Ec,eff (c cs), gde je efektivni modul elastinosti datsa

    Ec,eff =Ec0

    1 + rili Ec,eff =

    Ec01 + r

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uvodne napomene o analizi spregnutih konstrukcijaOsim navedenih, usvajaju se i sledee Osnovne pretpostavke oeliku za prethodno naprezanje spregnutog preseka:

    - u poetnom trenutku t = t0 elik za prethodno naprezanje seponaa u skladu sa Hukovim zakonom p = Ep p

    - u proizvoljnom trenutku t elik za prednaprezanje ima osobinurelaksacije i za vezu usvaja se priblina vezap = Ep,eff p, gde je Ep,eff efektivni modul elastinostizavistan od relaksacije R:

    Ep,eff = pEp p = 1 R100

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Opte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uvodne napomene o analizi spregnutih konstrukcijaZbog visko-elastinih oobina betona, naponi i deformacije uspregnutim nosaima menjaju se kroz vremeProraun spregnutih konstrukcija sprovodi se za

    1 poetni trenutak t = t0 . . . trenutak u kome se nanosi prvooptereenje

    2 proizvoljan trenutak t . . . posmatrani trenutak vremena -obino je to krajnje stanje: t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Sadraj

    1 Analiza SK primenom teorije elastinostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    2 Proraun u vremenu t = t0Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    3 Proraun u vremenu tOsnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Dilatacije u vremenu t = t0Na osnovu Bernulijeve hipoteze o ravnim presecima, dilatacijaproizvoljnog vlakna na rastojanju z0 od teine ose, u trenutkut0, data je kao linearna funkcija rastojanja od teine ose:

    0 = 0 + k0 z0 (1)

    gde je:- 0 . . . dilatacija proizvoljnog vlakna na rastojanju z0 od teineose u vremenu t = t0

    - 0 . . . dilatacija vlakna u osi tapa u vremenu t = t0- k0 . . . promena krivine ose tapa u vremenu t = t0- z0 . . . poloaj proizvoljnog vlakna u odnosu na teinu osu uvremenu t = t0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi u vremenu t = t0Veze izmeu napona i deformacija u vremenu t = t0 zamaterijale koji ine spregnut presek:

    - za elini deo (konstrukcioni, armatura, prednaprezanje)

    k0 = Ek 0 (k = a, s, p) (2)

    - za betonski deoc0 = Ec0 0 (3)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uslovi ravnotee u vremenu t = t0Uslovi ravnotee izmeu unutranjih i spoljanjih sila uvremenu t = t0 dati su sa:

    - uslov ravnotee normalnih silak

    Ak

    k0 dA = N0 (4)

    - uslov ravnotee momenata savijanja

    k

    Ak

    z0 k0 dA = M0 (k = a, s, p, c) (5)

    gde su N0 i M0 normalna sila i momenat savijanja u presekuusled razmatranog sluaja optereenja

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Princip virtuelnih sila u vremenu t = t0Princip virtuelnih sila moe da se koristi za odreivanje nekoggeneralisanog pomeranjaNa osnovu Principa virtuelnih sila generalisano pomeranje 0 uvremenu t = t0, koje odgovara jedininoj generalisanoj siliP = 1, moe da se prikae u obliku:

    0 =

    s(M0 k0 + N0 0) ds

    r

    Cr0 cr0 (6)

    gde su M0 i N0 momenat i normalna sila, a Cr0 odgovarajuavirtuelna reakcije veze r usled jedinine virtuelne sile, dok je 0traeno generalisano pomeranje take na osi nosaa u vremenut = t0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Unosi se izraz za dilataciju proizvoljnog vlakna (1) u vezenapon - deformacija (2) i (3), pa zatim u uslove ravnotee (4)i (5), dobijaju se jednaine:

    - ravnotea normalnih sila (k = a, s, p)(k

    Ek

    Ak

    dA+ Ec0

    Ac

    dA

    ) 0

    +

    (k

    Ek

    Ak

    z0 dA+ Ec0

    Ac

    z0 dA

    ) k0 = N0

    (7)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0kao i

    - ravnotea momenata savijanja (k = a, s, p)(k

    Ek

    Ak

    z0 dA+ Ec0

    Ac

    z0 dA

    ) 0

    +

    (k

    Ek

    Ak

    z20 dA+ Ec0

    Ac

    z20 dA

    ) k0 = N0

    (8)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Uporedni modul elastinosti EuKao uporedni modul elastinosti Eu usvojen je modulelastinosti konstrukcijskog elika Ea:

    Eu = Ea (9)

    Uvode se bezdimenzionalni faktori redukcije nk kao odnosiuporednog i posmatranog modula elastinosti

    nk =EuEk

    (k = a, s, p, c) (10)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Koeficijenti redukcije u vremenu t = t0Imajui u vidu da su moduli elastinosti elika za armaturu ikonstrukcijskog elika meusobno isti, Ea = Es = Eu = 210GPa, kao i da je za t = t0 Ec = Ec0, koeficijenti redukcije sudati sa

    na = ns = 1 np =EuEp

    nc =EuEc0

    (11)

    Jednaine ravnotee (4) i (5) mnoe se sa jedinicom, koja sena levoj strani prikazuje kao:

    1 =EuEu

    Vodei rauna o uvedenim koeficijentima redukcije nk,jednaine ravnotee mogu da se prikau u obliku:

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0

    Eu

    (k

    1

    nk

    Ak

    dA+1

    nc

    Ac

    dA

    ) 0

    + Eu

    (k

    1

    nk

    Ak

    z0 dA+1

    nc

    Ac

    z0 dA

    ) k0 = N0

    (12)

    Eu

    (k

    1

    nk

    Ak

    z0 dA+1

    nc

    Ac

    z0 dA

    ) 0

    + Eu

    (k

    1

    nk

    Ak

    z20 dA+1

    nc

    Ac

    z20 dA

    ) k0 = M0

    (13)

    za (k = a, s, p)Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    ili napisano neto kompaktnije, za (k = a, s, p, c):

    Eu

    (k

    1

    nk

    Ak

    dA

    ) 0 + Eu

    (k

    1

    nk

    Ak

    z0 dA

    ) k0 = N0

    Eu

    (k

    1

    nk

    Ak

    z0 dA

    ) 0 + Eu

    (k

    1

    nk

    Ak

    z20 dA

    ) k0 = M0(14)

    Jednaine (14) se zovu Osnovne jednaine u vremenu t = t0Reenja jedn. (14) (0 i k0) unose se u izraz (1), pa se zatim,prema izrazima (2) i (3), dobijaju naponi u preseku, kao itraeno generalisano pomeranje, prema (6)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Sadraj

    1 Analiza SK primenom teorije elastinostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    2 Proraun u vremenu t = t0Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    3 Proraun u vremenu tOsnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Izrazi u zagradama u jednainama (12) i (13), odn. u jedn.(14), pretstavljaju geometrijske karakteristike idealizovanogpreseka u vremenu t = t0:

    Ai0 povrina idealizovanog preseka: (k = a, s, p, c)

    Ai0 =k

    1

    nk

    Ak

    dA (15)

    Syi0 statiki momenat idealizovane povrine za teinu osu:(k = a, s, p, c)

    Syi0 =k

    1

    nk

    Ak

    z0 dA = 0 (16)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0kao i

    Ji0 momenat inercije idealizovanog preseka: (k = a, s, p, c)

    Ji0 =k

    1

    nk

    Ak

    z20 dA (17)

    Imajui u vidu da se spregnuti nosa sastoji iz elinog nosaa(a), meke armature (s), elika za prednaprezanje (p), kao ibetonske ploe (c), mogu da se definiu povrine delova k kaoi redukovane povrine delova k sloenog spregnutg preseka:

    Ak =

    Ak

    dA Akr =1

    nkAk (k = a, s, p, c) (18)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Prema tome, povrina idealizovanog preseka, u trenutkuvremena t = t0, data je sa zbirom redukovanih povrina:(k = a, s, p, c)

    Ai0 =k

    1

    nk

    Ak

    dA =k

    1

    nkAk =

    k

    Akr (19)

    Imajui u vidu koeficijente redukcije (11), povrinaidealizovanog preseka u trenutku t = t0 data je sa:

    Ai0 = Aa +As +1

    npAp +

    1

    ncAc (20)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Osa simetrije poprenog preseka je osa z, sa smerom ka donjojivici preseka, a osa y je osa u teitu Ti idealizovanog presekau vremenu t = t0Svaki od delova preseka (a,s,p,c) ima svoje teite Tk sapoloajem zk0 u odnosu na teite idealizovanog presekaStatiki momenat ukupne povrine idealizovanog preseka uodnosu na teinu osu jednak je, po definiciji, nuli:

    Syi0 =k

    1

    nk

    Ak

    z0dA =k

    zk0Akr = 0 (k = a, s, p, c)

    (21)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Popreni presek spregnutog nosaa u vremenut = t0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Osa y je u gornjoj ivici preseka (upravno na ravan simetrijepreseka xz) i paralelna je sa teinom osom yRastojanje izmeu osa y i y oznaeno je sa ei0, odn. to jepoloaj teita idealizovanog preseka Ti0 u odnosu na gornjuivicu presekaSa ek se oznaava poloaj teita Tk svake redukovanepovrine Akr u odnosu na gornju ivicu, tako da vae relacije:

    zk0 = ek ei0 (22)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Relacija (22) se unosi u izraz za statiki momenat povrine(21), pa se dobija

    k

    (ek ei0)Akr =k

    ek Akr ei0k

    Akr = 0

    Kako jeAkr = Ai0, dobija se poloaj teita idealizovanog

    preseka u odnosu na gornju ivicu preseka:

    ei0 =1

    Ai0

    k

    ek Akr (23)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Razvijanjem izraza (23) dobija se poloaj teita idealizovanogpreseka u vremenu t = t0:

    ei0 =1

    Ai0

    (Aa +As +

    1

    npAp +

    1

    ncAc

    )(24)

    Sopstveni momenti inercije delova Ak u odnosu na osu uteitu Tk paralelnu sa osom y0 ( koja je u teitu Ti0), kao iredukovani sopstveni momenti inercije, dati su sa:

    Jk =

    Ak

    (z0 zk0)2 dA Jkr = 1nkJk (k = a, s, p, c)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Momenti inercije delova Ak u odnosu na osu y0 (zbirsopstvenog i poloajnog momenta inercije), kao i odgovarajuiredukovani momenti inercije

    Jk0 =

    Ak

    z20 dA = Jk + z2k0Ak

    Jkr0 =1

    nkJk0 = Jkr + z

    2k0Akr

    Karakteristike idealizovanog preseka zavise, osim odgeometrijskih kaakteristike, jo i od osobina materijala koji inespregnut presek u vremenu t = t0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Momenat inercije idealizovanog preseka Ji0 u odnosu na osuy0 u vremenu t = t0 jednak je zbiru redukovanih momenatainercije za osu y0:

    Ji0 =k

    1

    nk

    Ak

    z20 dA =k

    1

    nkJk0 =

    k

    (Jkr + z2k0Akr)

    (25)Uzimajui u obizir koeficijente redukcije nk, dobija se momenatinercije idealizovanog preseka Ji0 u vremenu t = t0 u obliku

    Ji0 = (Ja + z2a0Aa) + (Js + z

    2s0As)

    +1

    np(Jp + z

    2p0Ap) +

    1

    nc(Jc + z

    2c0Ac)

    (26)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Imajui u vidu izraze (19), (21) i (25), osnovne jednaine (14)imaju oblik:

    EuAi0 0 = N0 Eu Ii0 k0 = M0 (27)

    odakle se dobijaju reenja za dilataciju ose tapa 0 i zapromenu krivine k0 u vremenu t = t0:

    0 =N0

    EuAi0k0 =

    M0Eu Ji0

    (28)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Sadraj

    1 Analiza SK primenom teorije elastinostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    2 Proraun u vremenu t = t0Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    3 Proraun u vremenu tOsnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t = t0Dobijena reenja (28) unose se u izraz (1) za dilatacijuproizvoljnog vlakna u preseku na rastojanju z0 od teine oseDilatacija proizvoljnog vlakna u vremenu t = t0 data je, prematome, sa

    0 =N0

    EuAi0+

    M0Eu Ii0

    z0 (29)

    Naponi se dobijaju prema vezama (2) i (3):

    k = Ek 0 (k = a, s, p) c = Ec0 0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t = t0Imajui u vidu redukcione koeficijente za pojedine materijale uspregnutom preseku, naponi u vremenu t = t0 dobijaju se uobliku:

    k0 =1

    nk

    (N0Ai0

    +M0Ji0

    z0

    )(k = a, s, p)

    c0 =1

    nc

    (N0Ai0

    +M0Ji0

    z0

    ) (30)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t = t0U eksplicitnom obliku, naponi se dobijaju kao:

    - naponi u elinom profilu

    a0 =

    (N0Ai0

    +M0Ji0

    z0

    )- naponi u armaturi

    s0 =

    (N0Ai0

    +M0Ji0

    z0

    )

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t = t0U eksplicitnom obliku, naponi se dobijaju kao:

    - naponi u eliku za prethodno naprezanje

    p0 =1

    np

    (N0Ai0

    +M0Ji0

    z0

    )- naponi u betonskom delu preseka

    c0 =1

    nc

    (N0Ai0

    +M0Ji0

    z0

    )

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t = t0Moe da se definie uporedni napon u vremenu t = t0:

    u0 = Eu 0 (31)

    odnosno

    u0 =

    (N0Ai0

    +M0Ji0

    z0

    )(32)

    Sa tom oznakom, naponi u bilo kom delu spregnutog presekadati su sa

    k0 =1

    nku0 (k = a, s, p, c) (33)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t = t0Generalisano pomeranje take na osi tapa dato je, premaizrazu (6), sa

    0 =

    s0

    (M0M0Eu Ji0

    +N0N0EuAi0

    )r

    Cr0 cr0 (34)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t = t0Kao to se vidi, izrazi za deformacijske veliine, napone ipomeranja za posmatrani spregnut nosa analogni suodgovarajuim izrazima za korespodentni nosa od homogenogmaterijala sa modulom elastinosti Eu i sa karateristikamaidealizovanog preseka Ai0 i Ji0Napon k0 u nekom delu spregnutog preseka (k = a, s, p, c)proporcionalan je naponu u odgovarajuoj takikorespodentnog homogenog preseka, pri emu je faktorproporcionalnosti bezdimenzionalan faktor redukcije 1nk

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t = t0Moe da se odredi deo ukupne normalne sile koju u vremenut = t0 prihvata pojedini deo spregnutog preseka povrine AkTo je:

    Nk0 =

    Ak

    k0 dA =1

    nk

    Ak

    (N0Ai0

    +M0Ji0

    z0

    )dA (35)

    Sreivanjem se dobija

    Nk0 = N0AkrAi0

    +M0Akr zk0Ji0

    (36)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t = t0Slino moe da se odredi deo ukupnog momenta savijanja kojiu vremenu t = t0 prihvata pojedini deo spregnutog presekapovrine Ak (k = a, s, p, c)To je:

    Mk0 =

    Ak

    (z0 zk0)k0 dA

    =1

    nk

    [N0Ai0

    Ak

    (z0 zk0)dA+ M0Ji0

    Ak

    (z0 zk0)dA]

    (37)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t = t0Sreivanjem se dobija

    Mk0 =1

    nkM0

    JkJi0

    = M0JkrJi0

    (k = a, s, p, c) (38)

    Uslovi ravnotee su zadovoljeni, tako da vaik

    Nk0 = N0k

    (Mk0 + zk0Nk0) = M0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Primer analize preseka u vremenu t = t0

    Spregnuti presek se sastoji (samo) iz- elinog nosaa (a)- betonske ploe (c)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Primer analize spregnutog preseka u vremenu t = t0Posmatra se spregnuti nosa koji se sastoji samo iz

    - elinog nosaa (a)- betonske ploe (c)

    Prethodno naprezanje nije primenjeno, a uticaj armature ubetonskoj ploi se zanemarujeStatiki uticaji u preseku su normalna sila N0 i momenatsavijanja M0 (u odnosu na osu idealizovanog presekaOdrediti raspodelu sila u preseku na betonski i elini deo

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Primer analize spregnutog preseka u vremenu t = t0Kod nosaa koji se sastoji iz elinog nosaa i betonske ploekoristi se odnos modula elastinosti elika i betona

    n =EaEc0

    Uporedni modul elastinosti je Eu = Ea, tako da sukoeficijenti redukcije jednaki

    na = 1 nc = n =EaEc0

    Poloaji teita betonske ploe i elinog nosaa, mereno odgornje ivice betonskog preseka, dati su, redom, sa ec i ea

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Primer analize spregnutog preseka u vremenu t = t0Redukovane karakteristike poprenog preseka su:

    - povrina idealizovanog preseka Ai0:

    Ai0 = Aa +1

    nAc

    - poloaj teita idealizovanog preseka ei0:

    ei0 =1

    Ai0(eaAa +

    1

    necAc)

    - momenat inercije edealizovanog preseka Ii0

    Ii0 = (Ia + e2aAa) +

    1

    n(Ic + e

    2c Ac)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Primer analize spregnutog preseka u vremenu t = t0Naponi u vremenu t = t0 su dati sa:

    - naponi u elinom delu preseka

    a0 =

    (N0Ai0

    +M0Ji0

    z0

    )- naponi u betonskom delu preseka

    c0 =1

    n

    (N0Ai0

    +M0Ji0

    z0

    )

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Primer analize spregnutog preseka u vremenu t = t0Raspodela normalne sile N0 i momenta savijanja M0 u presekuna elini i betonski deo:

    - betonski deo:

    Nc0 = N0Ac/n

    Ai0+M0

    Ac/n

    Ji0z0

    Mc0 = M0Jc/n

    Ji0

    - elini deo:

    Na0 = N0AaAi0

    +M0AaJi0

    z0

    Ma0 = M0JaJi0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Primer analize spregnutog preseka u vremenu t = t0Pri tome, uslovi ravnotee moraju da budu zadovoljeni:

    N = 0 Nc0 +Na = N0M = 0 Mc0 + zc0Nc0 +Ma0 + za0Na0 = M0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Sadraj

    1 Analiza SK primenom teorije elastinostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    2 Proraun u vremenu t = t0Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    3 Proraun u vremenu tOsnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu tVae sve osnovne pretpostavke u elastinoj analizi spregnutogpreseka koje su navedene u proraunu u poetnom trenutkut = t0

    Imajui u vidu viskoelastine osobine betona i relaksaciju elikaza prednaprezanje naponi i pomeranja u spregnutom nosaumenjaju se u toku vrmenaProraun napona i pomeranja u trenutku vrmena t (obino jeto krajnje vreme t) vri se slino kao i za poetnitrenutak t = t0, dakle na korespodentnom preseku odhomogenog elastinog materijala

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t1 Bernulijeva hipoteza ravnih preseka za trenutak t:

    = + k z (39)

    gde su- . . . dilatacija proizvoljnog vlakna preseka (na rastojanju z odteine ose)

    - . . . dilatacija take na osi tapa- k . . . promena krivine ose tapa

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t2 Veze izmeu napona i dilatacija za trenutak t:

    - za konstrukcioni elik i armaturu (a,s)

    k = Ek (k = a, s) (40)

    - za elik za prethodnno naprezanje (p)

    p = Ep,eff (41)

    - za beton (c)c = Ec,eff ( cs) (42)

    gde je cs dilatacija skupljanja betona u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t

    U izrazu (41) sa Ep,eff je oznaen efektivni modul elastinostielika za prednaprezanje u trenutku vremena t koji uzima uobzir (na jednostavan nain) osobinu relaksacije elika:

    Ep,eff = pEp p = 1 R100

    gde je R relaksacija elika u vremenu t (u konanomtrenutku), izraena u procentima

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t

    U izrazu (42) sa Ec,eff je oznaen efektivni modul elastinostibetona u skladu sa EM Metodom:

    Ec,eff =Ec0

    1 + rili Ec,eff =

    Ec01 + r

    (43)

    U izrazu (43) sa r je oznaen redukovani koeficijent teenjadat sa

    r =Ec(t0)

    Ec28(t, t0)

    dok je koeficijent faktor korekcije

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t3 Uslovi ravnotee izmeu spoljanjih i unutranjih sila za

    trenutak t: k

    Ak

    k dA = N

    k

    Ak

    z k dA = M (k = a, s, p, c)

    (44)

    gde su N i M normalna sila i momenat savijanja uposmatranom preseku, u vremenu t, odreeni za teite Tiidealizovanog preseka u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t4 Princip virtuelnih sila se koristi za odreivanje generalisanih

    pomeranja u vremenu t:

    =

    s(M k + N )ds

    r

    Cr cr (45)

    gde je generalisano pomeranje take na osi tapa, dok su N iM sile u posmatranom preseku, a Cr reakcija veze r usledvirtuelne jedinine sile P = 1, koja odgovara traenompomeranju , u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu tPostupak reavanja sistema jednaina isti je, naelno, kao i zapoetni trenutak vremena t = t0Izraz za dilataciju proizvoljnog vlakna u preseku (39) unosi seu veze (40), (41) i (42), pa se naponi unose u usloveravnotee (44)Dobijaju se dve jednaine po nepoznatim i k (dilatacija osetapa i promena krivine)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t

    Uslov ravnotee normalnih sila dobija se u obliku (k = a, s)(k

    Ek

    Ak

    dA+ Ep,eff

    Ap

    dA+ Ec,eff

    Ac

    dA

    ) +(

    k

    Ek

    Ak

    z dA+ Ep,eff

    Ap

    z dA+ Ec,eff

    Ac

    z dA

    ) k

    = N + Ec,eff cs

    Ac

    dA

    (46)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu tUslov ravnotee momenata savijanja dobija se u obliku(k = a, s)(

    k

    Ek

    Ak

    z dA+ Ep,eff

    Ap

    z dA+ Ec,eff

    Ac

    z dA

    ) +(

    k

    Ek

    Ak

    z2 dA+ Ep,eff

    Ap

    z2 dA+ Ec,eff

    Ac

    z2 dA

    ) k

    = M + Ec,eff cs

    Ac

    z dA

    (47)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu tAnalogno kao i kod prorauna u poetnom trenutku t = t0,uvode se bezdimenzionalni koeficijenti redukcije kao odnosizabranog uporednog modula elastinosti Eu i modulaelastinosti posmatranog materijala u spregnutom preseku utrenutku vremena t:

    nkt =EuEkt

    (k = a, s, p, c)

    Za uporedni modul elastinosti bira se modul elastinostielinog nosaa Eu = Ea

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu tImajui u vidu da se modul elastinosti elinog nosaa iarmature ne menja kroz vreme, Ea = Eat = Es = Est,koeficijenti redukcije nkt se dobijaju u obliku:

    nat = nst = 1 npt =Eu

    Ep,effnct =

    EuEc,eff

    (48)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu tBezdimenzionalni koeficijent za beton usled kratkotrajnogoptereenja nc = n0, pri emu je uporedni modul elastinostiEu = Ea, dat je sa

    nc =EuEc0

    =EaEcm

    jer je za beton Ec(t0) = Ec0 Ecm, gde je Ecm sekantnimodul koji povezuje take za c = 0 i c = 0.4 fckKoeficijent za beton usled dugotrajnog optereenja nct dat jesa (48), pri emu je Ec,eff dat sa (43)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu tMeutim, u EC4 se dozvoljava uproenje u odreivanjukoeficijenta redukcije za betonU analizi spregnutih zgrada, posebno za skladita i koje nisuprethodno napregnute, dozvoljava se sledee uproenje:

    - za dugotrajne uticaje moe da se usvoji Ec,eff Ecm/3- koeficijent redukcije za beton za dugotrajna optereenja jednakje

    nct = nL =Ea

    Ecm/3 20

    - koeficijent redukcije za beton za kratkotrajna optereenjajednak je

    nc = n0 =EaEcm

    6.5

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu tZa ostale konstrukcije moe da se usvoji i za dugotrajne i zakratkotrajne uticaje da je

    Ec,eff Ecm2

    Sa ovim, koeficijent redukcije za beton je isti i za kratkotrajnai za dugotrajna optereenja:

    nc = n0 = nct =Ea

    Ecm/2

    Prema tome, na taj nain se u globalnoj analizi omoguavaproraun samo jednog stanja (u vremenskom smislu)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Osnovne jednaine u vremenu t

    Kada se jednaine (46) i (47) pomnoe sa jedinicom:1 = Eu/Eu i kada se uzmu u obzir izrazi za bezdimenzionalnekoeficijente redukcije nkt, dobja se sistem od dve jednaine:

    Eu

    (k

    1

    nkt

    Ak

    dA

    ) + Eu

    (k

    1

    nkt

    Ak

    z dA

    )k

    = N + Eu1

    nctcs

    Ac

    dA

    Eu

    (k

    1

    nkt

    Ak

    z dA

    ) + Eu

    (k

    1

    nkt

    Ak

    z2 dA

    )k

    = M + Eu1

    nctcs

    Ac

    z dA (k = a, s, p, c)

    (49)Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Sadraj

    1 Analiza SK primenom teorije elastinostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    2 Proraun u vremenu t = t0Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    3 Proraun u vremenu tOsnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tAnalogno proraunu u vremenu t = t0 spregnuti presek se i uvrmenu t zamenjuje sa idealizovanim (korespodentnim)presekom od homogenog elastinog materijala sa modulomelastinosti EuGeometrijske karakteristike takvog preseka su povrina Ai imomenat inercije Ji idealizovanog presekaPovrine preseka pojedinih delova spregnutog preseka iodgovarajue redukovane povrine u vremenu t date su sa

    Ak =

    Ak

    dA Akrt =1

    nktAk (k = a, s, p, c)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tPovrina idealizovanog preseka Ai u vremenu t data je sa

    Ai =k

    1

    nkt

    Ak

    dA =k

    1

    nktAk =

    k

    Akrt (k = a, s, p, c)

    (50)Imajui u vidu koeficijente redukcije, povrina idealizovanogpreseka moe da se prikae kao

    Ai = Aa +As +1

    nptAp +

    1

    nctAc (51)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tPosmatra se odnos idealizovane povrine spregnutog preseka uvremenu t i u vremenu t = t0Povrine idealizovanih preseka se razlikuju samo u redukovanimpovrinama betonskog dela i elika za prednaprezanje, zbograzliitih vrednosti modula elastinosti u vremenima t0 i tZa betonski deo preseka redukovane povrine su:

    - u vremenu t = t0:

    Acr0 =1

    ncAc =

    EuEc0

    Ac

    - u vremenu t:Acrt =

    1

    nctAc =

    EuEc,eff

    Ac

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tKako je, prema EM Metodi,

    Ec,eff =Ec0

    1 + r= cEc0 gde je c =

    1

    1 + r

    to je redukcioni koeficijent za beton u vremenu t dat sa

    nct =Eu

    Ec,eff=

    EuEc0/(1 + r)

    =1

    cnc

    Pri tome je oigledno c < 1.0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tSlino, za elik za prednaprezanje redukovane povrine su:

    - u vremenu t = t0:

    Apr0 =1

    npAp =

    EuEp

    Ap

    - u vremenu t:Aprt =

    1

    nptAc =

    EuEp,eff

    Ap

    Pri tome je

    Ep,eff = pEp gde je p = 1 R100

    < 1.0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tRedukcioni koeficijent za elik za prednaprezanje moe da seprikae u obliku

    npt =Eu

    Ep,eff=

    EupEp

    =1

    pnp

    Prema tome, redukovane povrine betona i elika zaprednaprezanje u vremenu t mogu da se prikau kao

    Acrt =Acnct

    = cAcnc

    = cAcr

    Aprt =Apnpt

    = pApnp

    = pApr

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tKako su c < 1, kao i p < 1, to su redukovane povrinebetona i elika za prednaprezanje manje u vremenu t nego uvremenu t = t0

    Acrt < Acr0 kao i Aprt < Apr0

    Prema tome, ukupna idealizovana povrina spregnutg preseka uvremenu t manja je od idealizovane povrine u vremenu t = t0

    Ai < Ai0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tIdealizovana povrina preseka u vremenu t moe da se prikaeu obliku (k = a, s), (j = p, c)

    Ai =k

    Akr +j

    jAjr = Aa +As + pApnp

    + cAcnc

    (52)

    Uvode se koeficijenti j :

    j = 1 j (j = p, c) 0 j 1

    tako da jej = 1 j

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu t

    Unosei relaciju j = 1 j u izraz za idealizovanu povrinu(52), dobija se

    Ai =k

    Akr +j

    Ajr j

    jAjr (k = a, s) (j = p, c)

    (53)Iz izraza (53) se vidi da je

    Ai = Ai0 j

    jAjr (j = p, c) (54)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tDrugim reima, idealizovana povrina spregnutog preseka uvremenu t manja je od povrine idealizovanog preseka utrenutku t0 za iznos:

    Ai = Ai0 Ai =j

    jAjr (j = p, c)

    Kod spregnutih preseka kod kojih se betonska ploa i elik zaprethodno naprezanje nalaze iznad teita idealizovanogptreseka, u vremenu t, zbog smanjenja idealizovane povrine,dolazi do sputanja poloaja teita Ti u odnosu na teite Ti0u trenutku t0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tPoloaj teita idealizovanog preseka u vremenu t odreuje seiz uslova da je statiki momenat idealizovane povrine uodnosu na osu y u teitu Ti jednak nuliAnalogno kao i kod analize geometrijskih karakteristika utrenutku t0, sa ei se oznaava rastojanje teita Ti od gornjeivice preseka, a sa ek rastojanja teita Tk povrina Ak odgornje ivice preseka (k = a, s, p, c)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tRastojenja izmeu teita idealizovanog preseka Ti i teita Tkdata su sa zk = ek eiIz uslova da je statiki momenat idealizovane povrine uodnosu na teinu osu jednak nuli:

    k

    zk Akrt =k

    (ek ei)Akrt = 0

    dobija se poloaj teita idealizovanog preseka u vremenu t,mereno od gornje ivice preseka:

    ei =1

    Ai

    k

    ek Akrt (55)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tImajui u vidu da se prvo vri analiza za poetni trenutakt = t0, pogodno je da se poloaj teita idealizovanog presekau vremenu t izrazi u odnosu na ve odreeno teite uvremenu t0Neka je poloaj teita Ti u odnosu na teite Ti0 oznaen sae, pri emu je Ti ispod teita Ti0U teitu u vremenu t0 nalazi see koordinatni sistem (y0, z0), au teitu Ti u vremenu t nalazi se sistem (y, z), gde se ose z0 iz poklapaju, a ose y0 i y su paralelneRelacija translacije izmeu ta dva sistema data je sa

    z = z0 eStanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Spregnuti presek u vrmenenu t

    Poloaj teita u vremenu t u odnosu na teite u vremenu t0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tTeite se odreuje iz uslova da je statiki momenat povrineza teinu osu jednak nuli

    k

    zk Akr +j

    j zj Ajr = 0 (k = a, s), (j = p, c)

    Unosei relaciju j = 1 j u uslov da je statiki momenatjednak nuli, dobija se

    k

    zk Akr j

    j zj Ajr = 0 (k = a, s, p, c), (j = p, c)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tNajzad, koristei relacije translacije z = z0 e dobija se

    k

    (zk0 e)Akr j

    j (zj0 e)Ajr = 0

    (k = a, s, p, c), (j = p, c)

    odnosno, posle preureivanja,k

    zk0Akr j

    j zj0Ajr

    e

    k

    Akr j

    j Ajr

    = 0 (k = a, s, p, c), (j = p, c)Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu t

    Kako je

    k zk0Akr = 0 (kao statiki momenat za teinu osuy0), dok je izraz u zagradi uz e jednak Ai, dobija se konaanpoloaj teita e

    e = 1Ai

    j

    j (zj0 e)Ajr (j = p, c) (56)

    Momenat inercije idealizovanog preseka Ji u vremenu t dat jesa (k = a, s, p, c)

    Ji =k

    1

    nkt

    Ak

    z2 dA =k

    1

    nktJkt =

    k

    (Jkrt + z2kAkrt)

    (57)Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu t

    Izraz (57) za momenat inercije idealizovanog preseka uvremenu t dobija se u obliku

    Ji =(Ja + z

    2a Aa

    )+(Js + z

    2s As

    )+

    1

    npt

    (Jp + z

    2p Ap

    )+

    1

    nct

    (Jc + z

    2c Ac

    ) (58)Takoe, momenat inercije Ji moe da se prikae i u obliku, za(k = a, s, p, c) i (j = p, c)

    Ji =k

    1

    nkt

    Ak

    z2 dAj

    j1

    njt

    Aj

    z2 dA (59)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu t

    Posle sreivanja, izraz (59) moe da se prikae u obliku

    Ji = Ji0 j

    j Jir0 e2Ai (60)

    Kao to se vidi, momenat inercije idealizovang preseka uvremenu t odreen je preko momenta inercije u vremenu t0umanjenim za

    j

    j Jir0, kao i za e

    2Ai, prema tajnerovojteoremi, zbog prelaska na novu teinu osu y

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tPosmatra se, kao ilustracija, spregnuti presek koji ine samoelini nosa (a) i betonska ploa (c), pri emu je zanemarenuticaj armature u betonu (s) na geometrijske karakteristike,dok prednaprezanje (p) ne postoji u ovom sluajuKako se za uporedni modul elastinosti bira modul elastinostielinog nosaa, to su koeficijenti redukcije dati sa

    na = 1, nc = n =EaEc0

    nct = nt =Ea

    Ec,eff

    dok je (ns = 0, np = 0)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tPovrina idealizovanog preseka Ai u vremenu t data je, uovom sluaju, sa

    Ai = Aa +Acnt

    Alternativno, povrina idealizovanog preseka u vremenu t moeda se odredi prema izrazu (54)

    Ai = Ai0 cAcr = Ai0 cAcn

    = Ai0 Acn

    +Acnt

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Spregnuti presek u vrmenenu t

    Spregnuti presek sastavljen samo od elinog nosaa (a)i betonske ploe (c)Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu t

    Poloaj teita Ti u vremenu t dat je (u odnosu na gornju ivicupreseka) sa

    ei =1

    Ai(eaAa +

    1

    nctecAc)

    Alternativno, poloaj teita Ti u odnosu na teite Ti0 utrenutku t0 dat je sa

    e = 1Ai c zz0Acr =

    1

    Ai c zz0

    Acn

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Redukovane geometrijske karakteristike u vremenu tMomenat inercije Ji u vremenu t dat je sa

    Ji =(Ja + z

    2a Aa

    )+

    1

    nt

    (Jc + z

    2c Ac

    )Alternativno, momenat inercije Ji izraen preko Ji0 u trenutkut0 dat je sa

    Ji = Ji0 cJcr0 e2Ai= Ji0 1

    n(Jc + z

    2c0Ac) +

    1

    nt(Jc + z

    2c0Ac) e2Ai

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Sadraj

    1 Analiza SK primenom teorije elastinostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    2 Proraun u vremenu t = t0Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    3 Proraun u vremenu tOsnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Fiktivne sile u presekuKoristei oznake za karakteristike idealizovanog preseka,osnovne jednaine spregnutog preseka (49) mogu da se prikaukao

    EuAi = N

    Eu Ji k = M(61)

    gde su desne strane jednaina date sa

    N = N + Eu1

    nctcs

    Ac

    dA

    M = M + Eu1

    nctcs

    Ac

    z dA

    (62)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Fiktivne sile u preseku

    Veliine N i M, date sa (62), nazivaju se fiktivne sile upresekuFiktivne sile u preseku u proraun spregnutih nosaa uveo jeM. uri, a u neto drugaijem obliku i koristei AAEMmetodu, prikazao je J. LaziVeliine M i N su prave sile u preseku u vremenu t,definisane u odnosu na teite Ti u vremenu tAko su sile u preseku u vremenu t0 oznaene sa N0 i M0, zbogpromene poloaja teita u vremenu t, imajui u vidu da jerastojanje izmeu teita jednako e, sile u preseku u vremenu tsu data sa

    N = N0 M = M0 N0 eStanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Spregnuti presek u vrmenenu t

    Promena teita i sila u preseku u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Fiktivne sile u preseku

    Drugi lanovi u izrazima (62) se obeleavaju sa ns i ms:

    ns = ns(s, t, t0) = Eu1

    nctcs

    Ac

    dA = EuAcrt s

    ms = ms(s, t, t0) = Eu1

    nctcs

    Ac

    z dA = zs ns

    (63)

    pri emu je

    ns0 = ns(s0, t0, t0) = 0 ms0 = ms(s0, t0, t0) = 0

    jer je u poetnom trenutku t0 skupljanje jednako nuli: s0 = 0

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Fiktivne sile u presekuAko se posmatra statiki odreen nosa koji nije optereen:N = 0,M = 0, kao i N0 = 0,M0 = 0, pri emu je ins0 = 0,ms0 = 0

    U tom sluju, fiktivne sile u preseku su date sa

    N = ns M = ms = zc ns (64)

    Znai, fiktivne sile u ovom sluaju pretstavljaju samo uticajskupljanja betona

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Fiktivne sile u presekuUticaj poznate deformacije spregnutog nosaa usled skupljanjabetona uvodi se kao spoljanja sila zatezanja u betonskom delupreseka nsDilatacije betona usled skupljanja nije slobodna, zbog prisustvamodanika, kao i armature u betonskom deluZbog povezanosti betona i elinog dela spregnutog nosaa,sili zatezanja u betonu ns usled skupljanja betona, odgovarareaktivno optereenje u teitu idealizovanog preseka Ti:normalna sila ns i momenat savijanja ms = ns zc

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu tOvo optereenje je promenljivo sa vremenom jer je dilatacijausled skupljanja betona promenljiva sa vremenomU izrazu za napon u betonu lan (Ec,eff sc) postoji samokada se skupljanje uzima u obzir (s 6= 0)Kako je skupljanje negativna veliina, to su naponi u betonunaponi zatezanja (Ec,eff sc > 0)Kako je s < 0, to je sila ns u teitu preseka negativna, odn.pretstavlja pritisak, videti (63)Takoe, kako je i rastojanje zc negativno, to je i momenat mspozitivan, odn. zatee donju stranu preseka, videti (64)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Fiktivne sile u presekuTransformacijama se dobija

    ns = EuAcnct

    cs = EuAc

    Eu/Ec,effcs = Ec,eff Ac cs

    pa je odgovarajui napon zatezanja dat sa

    =nsAc

    = Ec,eff cs

    Sili ns u teitu Tc betonskog dela odgovara reaktivnooptereenje u teitu idealizovanog preseka Ti: normalna silans i odgovarajui momenat ms = ns zc

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Spregnuti presek u vrmenenu t

    Reaktivno optereenje ns i ms u teitu Ti poprenog preseka usleduticaja skupljanja

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Sadraj

    1 Analiza SK primenom teorije elastinostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elastinoj analizi

    2 Proraun u vremenu t = t0Osnovne jednaine u vremenu t = t0Geometrijske karakteristike u vremenu t = t0Naponi i pomeranja u vremenu t = t0

    3 Proraun u vremenu tOsnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t

    Iz jednaina ravnotee (61) dobijaju se nepoznatedeformacijske veliine:

    =NEuAi

    k =MEu Ji

    (65)

    Reenja za deformacijske veliine i k u vremenu t po oblikusu ista kao i reenja u vremenu t0, odn. analogna suodgovarajuim izrazima korespodentnog nosaa od homogenogelastinog materijala sa modulom elastinosti Eu = Ea, sakarakterisitkama idealizovang preseka Ai i Ji, optereenog safiktivnim silama u preseku N i M

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t

    Prema izrazu (39) dilatacija proizvoljnog vlakna spregnutogpreseka, u vremenu t, data je sa

    =NEuAi

    +MEu Ji

    z (66)

    Koristei veze u vremenu t, izrazi za napone pojedinihdelova spregnutog preseka, u vremenu t, dati su sa:

    k =1

    nkt

    (NAi

    +MJi

    z

    )(k = a, s, p)

    c =1

    nct

    (NAi

    +MJi

    z

    ) Ec,eff cs

    (67)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu tUvodi se, slino kao i u vremenu t0, uporedni napon u vremenut, dat sa

    u = Eu odn. dat sa

    u =NAi

    +MJi

    z

    Naponi u pojedinim delovima spregnutog preseka u vremenu tmogu da se prikau kao

    k =1

    nktu (k = a, s, p)

    c =1

    nctu Ec,eff sc

    (68)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu t

    U izrazu za napon u betonu lan (Ec,eff sc) postoji samokada se skupljanje uzima u obzir (s 6= 0)Kako je skupljanje negativna veliina, to su naponi u betonunaponi zatezanja (Ec,eff sc > 0)kako je s < 0, to je sila ns u teitu preseka negativna, odn.pretstavlja pritisak, videti (63)Takoe, kako je i rastojanje zc negativno, to je i momenat mspozitivan, odn. zatee donju stranu preseka, videti (64)

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Dijagram napona u spregnutom preseku usledskupljanja

    (a) naponi zatezanja u betonu usled ns kao spoljanje silezatezanja

    (b) naponi u spregnutom preseku od N = ns i M = ms, kaoreaktivnih sila u teitu Ti

    (c) konani naponi u spregnutom preseku usled uticaja skupljanjaStanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu tIzraz za traeno generalisano pomeranje u vremenu t, za takuna osi tapa, odreen je, primenom principa virtuelnih sila, sa

    =

    s

    (M MEu Ji

    +N NEuAi

    )r

    Cr cr (69)

    Zbog reolokih osobina betona i elika za prethodnonaprezanje, geometrijske karakteristike idealizovanog presekaAi i Ji, kao i fiktivne sile u presku N i M funkcije suvremena t

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

  • Analiza SK primenom teorije elastinostiProraun u vremenu t = t0

    Proraun u vremenu t

    Osnovne jednaine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t

    Analiza SK primenom teorije elastinosti

    Naponi i pomeranja u vremenu tKarakteristike idealizovanog preseka i fiktivne sile u presekuodreuju se za svako vreme t u kome se trae naponi ipomeranjaPrema tome, naponi i pomeranja u spregnutom nosau zavisnisu od vremena ak i za sluaj optereenja i uticaja koji se nemenjaju sa vremenom

    Stanko Bri Prednapregnute i spregnute konstrukcije

    Analiza SK primenom teorije elasticnostiOpte napomeneOsnovne pretpostavke u elasticnoj analizi

    Proracun u vremenu t=t0Osnovne jednacine u vremenu t=t0Geometrijske karakteristike u vremenu t=t0Naponi i pomeranja u vremenu t=t0

    Proracun u vremenu tOsnovne jednacine u vremenu tGeometrijske karakteristike u vremenu tFiktivne sile u presekuNaponi i pomeranja u vremenu t