1. Opis techniczny

1. Przedmiot projektu

Przedmiotem opracowania jest projekt techniczny konstrukcji stalowej jednonawowej, wolnostojącej hali magazynowej.

2. Lokalizacja.

Hale tą można realizować na terenie I strefy obciążenia wiatrem i III strefy obciążenia śniegiem. Teren na którym zlokalizowano hale przyjęto o podłożu gruntowym w którym zalegają gliny piaszczyste. Poziom wody gruntowej przyjęto poniżej posadowienia fundamentów

3. Układ konstrukcyjny.

Ustrój nośny hal stanowią poprzeczne układy ramowe rozstawione co 6m. Składają się one z dźwigarów kratowych połączonych w sposób przegubowy ze słupami zamocowanymi w sposób sztywny w fundamencie. Pozostałymi elementami są płatwie, stężenia dachowe i ścienne, rygle oraz obudowa.

4. Stal konstrukcyjna.

Na poszczególne elementy konstrukcyjne przyjęto stal:

• płatwie - St3S

• elementy kratowe - St3S

• rygle ścienne - St3S

• stężenia - St3S

1. Beton konstrukcyjny.

Na poszczególne elementy konstrukcyjne przyjęto beton:

• stopy fundamentowe -B15

• belki podwalinowe -B15

2. Płatew

1. Geometria układu

• szerokość: L = 30,0m

• długość: B = 7 x 6,0m =42,0m

• kąt nachylenia połaci: α = 1,7° (spadek 3%)

• rozstaw płatwi: a = 2,5m

• rozstaw dźwigarów: b = 6,0m

• pokrycie dachu: blacha trapezowa T60

• obciążenie śniegiem: wg strefy III

• obciążenie wiatrem: wg strefy I

• wysokość hali w świetle Hu=5m

dźwigara i posadzki

• Ustalenie orientacyjnej wysokości dźwigara kratowego.

1. Obciążenia stałe dachu

Lp.	Obciążenie stałe		Wartości charakterystyczne [kN/m^2]		γf	Wartości obliczeniowe [kN/m^2]
1	Papa termozgrzewalna		0,1		1,2	0,12
2	wełna mineralna 15cm		0,150		1,2	0,27
3	Blacha trapezowa T60		0,057		1,1	0,063
4	Instalacje		0,1		1,2	0,12
		gk = 0,51				gd = 0,608

1. OBCIĄŻENIE ŚNIEGIEM

• Obciążenie charakterystyczne:

• Obciążenie obliczeniowe:

- ciężar pokrywy śnieżnej dla III strefy klimatycznej,

C = 0,8 - współczynnik kształtu dachu przy kącie α ≤ 10^o, tabl.Z1-1

1. OBCIĄŻENIE WIATREM

Q_k = 0,25 kN/m² - charakterystyczne ciśnienie prędkości wiatru dla I strefy,

C_e - współczynnik ekspozycji, przyjęto C_e = 0,8 dla H < 10; teren B,

C - współczynnik kształtu dachu; C = C_z,dla spadku =3%

- dla nawietrznej,

- dla zawietrznej,

β - współczynnik działania porywów wiatru = 1,8 dla konstrukcji niepodatnej

γ_f = 1,3 - współczynnik obciążenia

strona nawietrzna

• Obciążenie charakterystyczne:

• Obciążenie obliczeniowe:

strona zawietrzna

• Obciążenie charakterystyczne:

• Obciążenie obliczeniowe:

1. ZESTAWINIE OBCIĄŻEN na 1 mb płatwi

q_p-ciężar płatwi na mb

2. dobranie płatwi

• Określenie potrzebnego wskaźnika przekroju

dla stali St3S

Dobrano kształtownik IPE 160 o W_x=109cm³ I_x=869 cm⁴

Należy zostawić zapas nośności 10%, zatem powinien być spełniony warunek:

warunek spełniony

1. sprawdzenie stanu granicznej nośności płatwi

- współczynnik zwichrzenia (utraty stateczności ogólnej)

M_R - nośność obliczeniowa przekroju przy zginaniu

3. Wiązar kratowy

1. Obliczenia statyczne konstrukcji nośnej hali

1. zebranie obciążeń na węzeł pasa górnego kraty

2. Założenia i metody obliczeń sił wewnętrznych

Układ rozwiązano przy założeniu, że sztywność kratowego rygla jest nieskończona. Układ obliczono w programie komputerowym RM - Win.

Wyniki zamieszczone są w załączniku 1

3. Pas górny

Przyjęto kształtownik HEB 100

• Charakterystyka przekroju:

A = 26,0cm²; i = 4,16cm; l = 2501mm;

N = -475,42kN - największa siła ściskająca w pręcie nr. 8; 5

• Współczynnik długości wyboczeniowej przy wyboczeniu w obu płaszczyznach
  - dla stali St3S

• Sprawdzenie klasy przekroju dla ścianki środnika :

• Sprawdzenie klasy przekroju dla ścianki pasa :

Element należy do przekrojów klasy 1.

• Nośność obliczeniowa przekroju przy ściskaniu osiowym:

- przekrój w klasie 1.

• Smukłość względna pręta:

• Sprawdzenie nośności pasa górnego:

1. Pas dolny

Przyjęto kształtownik HEB 100

• Charakterystyka przekroju:

A = 26,0 cm²; i = 4,16; l = 2500mm;

N = 475,21kN - największa siła rozciągająca w pręcie nr 18;17

• Nośność obliczeniowa przekroju przy rozciąganiu osiowym:

- przekrój w klasie 1.

• Sprawdzenie nośności pasa dolnego:

1. Pręty krzyżulców (40,39) ściskane

Przyjęto kształtownik 40x40x3,0

• Charakterystyka przekroju:

A = 4,34 cm²; i = 1,50cm; t = 3,0mm; l = 3483mm;

N = - 1,51kN - największa siła ściskająca w pręcie nr 40;39

• Współczynnik długości wyboczeniowej przy wyboczeniu w obu płaszczyznach
  - dla stali St3S

• Sprawdzenie klasy przekroju:

Element należy do przekrojów klasy 1.

• Nośność obliczeniowa przekroju przy ściskaniu osiowym:

- przekrój w klasie 1.

• Smukłość względna pręta:

• Sprawdzenie nośności krzyżulców:

1. Pręty krzyżulców (38;41) rozciągane

Przyjęto kształtownik 40x40x3,0

• Charakterystyka przekroju:

A = 4,34cm²; i = 1,5cm; t = 3,0mm; l = 3431mm;

N = 36,87kN - największa siła rozciągająca w pręcie nr 38;41.

• Nośność obliczeniowa przekroju przy rozciąganiu osiowym:

- przekrój w klasie 1.

• Sprawdzenie nośności krzyżulców:

1. Pręty krzyżulców (36,37,42,43) rozciągane

Przyjęto kształtownik 60x60x3,0

• Charakterystyka przekroju:

A = 6,74cm²; i = 2,32cm; t = 3,0mm; l = 3330mm;

N = 121,8kN - największa siła rozciągająca w pręcie nr 36;43.

• Nośność obliczeniowa przekroju przy rozciąganiu osiowym:

- przekrój w klasie 1.

• Sprawdzenie nośności krzyżulców:

1. Pręty krzyżulców (34,35,44,45) rozciągane

Przyjęto kształtownik 70x70x4,0

• Charakterystyka przekroju:

A = 10,4cm²; i = 2,68cm; t = 4,0mm; l = 3230mm;

N = 220,41kN - największa siła rozciągająca w pręcie nr 34;45.

• Nośność obliczeniowa przekroju przy rozciąganiu osiowym:

- przekrój w klasie 1.

• Sprawdzenie nośności krzyżulców:

1. Pręty słupków (25,26,27,29,30,31) ściskane

Przyjęto kształtownik 60x60x3.

• Charakterystyka przekroju:

A = 6,74cm²; i = 2,32cm; t = 3mm; l = 2275mm;

N = - 80,47kN - największa siła ściskająca w pręcie nr 25,31

• Współczynnik długości wyboczeniowej przy wyboczeniu w obu płaszczyznach
  - dla stali St3S

• Sprawdzenie klasy przekroju:

Element należy do przekrojów klasy 1.

• Nośność obliczeniowa przekroju przy ściskaniu osiowym:

- przekrój w klasie 1.

• Smukłość względna pręta:

• Sprawdzenie nośności słupków

1. Pręty słupków (23,24,32,33) ściskane

Przyjęto kształtownik 80x80x3,0

• Charakterystyka przekroju:

A = 9,14cm²; i = 3,13cm; t = 3mm; l = 2125mm;

N = - 170,44kN - największa siła ściskająca w pręcie nr 23,33.

• Współczynnik długości wyboczeniowej przy wyboczeniu w obu płaszczyznach
  - dla stali St3S

• Sprawdzenie klasy przekroju:

Element należy do przekrojów klasy 1.

• Nośność obliczeniowa przekroju przy ściskaniu osiowym:

- przekrój w klasie 1.

• Smukłość względna pręta:

• Sprawdzenie nośności słupków

1. Pręty słupków (28) rozciągane

Przyjęto kształtownik 40x40x3

• Charakterystyka przekroju:

A = 4,34cm²; i = 1,5cm; t = 3mm; l = 2500mm;

N = 2,11 kN - największa siła rozciągająca w pręcie 28.

• Nośność obliczeniowa przekroju przy rozciąganiu osiowym:

- przekrój w klasie 1.

• Sprawdzenie nośności pasa dolnego:

4.WYMIAROWANIE SŁUPA

Na słupy o wysokości 7450 mm przyjęto dwuteowniki I360PE

Największa siła ściskająca w pręcie N=158,04 kN

Maksymalna wartość momentu w pręcie M=69,93 kNm

4.1 SPRAWDZENIE NOŚNOŚCI SŁUPA

Dwuteowniki wykonano ze stali St3S o f_d=215 MPa.

Wymiary i cechy geometryczne przekroju:

H = 360 t_w = 8,0 b_f = 170 t_f = 12,7 R = 18 A = 72,7

J_x = 16270 J_y = 1040 W_x = 904 cm³ W_y = 123 cm³ i_y = 3,79 i_x = 15,0 Jw = 313600 J_T = 38,3

• Sprawdzenie klasy przekroju:

- środnik

- półka

WNIOSEK: Przekrój zaliczono do klasy 2.

• Nośność obliczeniowa przy zginaniu (wg PN-90/B-03200 p.4.5.2)

Gdzie:

αp=1,0 dla przekrojów klasy 2

W_x=904 cm³_, W_y=123 cm³- wskaźniki przekroju,

f_d=215MPa- wytrzymałość obliczeniowa stali

• Współczynniki długości wyboczeniowej z wykresu Z1-3 (dla l_o=7,45m):

- przy wyboczeniu w płaszczyźnie układu:

χ₁ = 1,000

χ₂ = 0,500 ⇒ μ = 2,484 (węzły przesuwne)

l_w = 2,484×7450 = 18505,8mm

- przy wyboczeniu w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny układu:

χ₁ = 0,500

χ₂ = 1,000 ⇒ μ = 0,820 (węzły nieprzesuwne)

l_w = 0,820×7450 = 6109 mm

• Nośność obliczeniowa przy ściskaniu (wg PN-90/B-03200 p.4.4.2)

Gdzie:

ψ- współczynnik redukcyjny nośności obliczeniowej przekroju

ψ=1 dla klas 1-3

A-pole powierzchni przekroju

f_d- wytrzymałość obliczeniowa stali

• Smukłość względna pręta (PN-90/B-03200 p.4.4.3):

- dla wyboczenia prostopadłego do osi X:

(Tab. 11 na podstawie krzywej a_o)

- dla wyboczenia prostopadłego do osi Y:

(Tab. 11 na podstawie krzywej b)

Przyjęto:

• Sprawdzenie nośności słupka na ściskanie (PN-90/B-03200 p.4.4.5)

Gdzie:

N - siła ściskająca w pręcie ;

φ - współczynnik wyboczeniowy;

N_RC - nośność obliczeniowa przekroju (wg p.5.1) projektu

• Sprawdzenie czy element jest zabezpieczony przed zwichrzeniem

rozstaw stężeń zabezpieczających przekrój przed obrotem l₁ =7450 mm;

WNIOSEK: Pręt nie jest zabezpieczony przed zwichrzeniem.

• Moment krytyczny przy zwichrzeniu (PN-90/B-03200, Załącznik 1, p.3.3 c)

Przyjęto wartości parametrów zwichrzenia: A₁ = 0, A₂ = 3,40, B = 4,10

k=1,77

• Smukłość względna dla zwichrzenia (PN-90/B-03200 p.4.5.3)

(krzywa a_o)

• Nośność elementów ściskanych i zginanych (PN-90/B-03200 p.4.6.2)

M_{x max} = 69,93kNm β_x = 1

M_{y max} = 0 kNm Δ_y = 0

- składnik poprawkowy

Warunki nośności:

- dla wyboczenia względem osi X:

- dla wyboczenia względem osi Y:

WNIOSEK: Warunek nośności został spełniony. Przekrój słupa I360PE został dobrany prawidłowo.

1. SPRAWDZENIE UGIĘCIA SŁUPA (SGU)

Przemieszczenie poziome węzła znajdującego się na wysokości h = 7,450 m wynosi:

Obliczenie przemieszczenia konstrukcji. Słup możemy potraktować jako element wspornikowy obciążony równomiernie wiatrem. Z tond wzór na ugięcie wynosi:

u = 2,2cm < 4,96cm = u_gr

Warunek został spełniony. Przekrój słupa spełnia warunek SGN i SGU - został dobrze dobrany.

5.0 POŁĄCZENIE SŁUPA Z FUNDAMENTEM

Uwaga: przyjęto podlewkę z zaprawy montażowej C15/20 (gr. ok. 50mm) oraz blachę podstawy o grubości min 20 mm

Obliczenie wypadkowej siły strefy rozciąganej

gdzie:

n=2 - liczba kotw w strefie rozciąganej

S_R- nośność przyjętej kotwy
20 według załącznika C normy PN-B-03215 (kotwy płytkowe stal S355)

Obliczenie wypadkowej siły ściskanej

gdzie:

f_b=f_cd=10,6MPa - przyjęto beton klasy C15/20

w którym:

Sprawdzenie nośności połączenia

- nośność ze względu na docisk

- nośność ze względu na wyrwanie

5.1 , wYMIAROWANIE RYGLA ŚCIENNEGO

5.1.1. ZESTAWIENIE OBCIĄŻEN NA 1MB RYTGLA

1. dobranie RYGLA

• Określenie potrzebnego wskaźnika przekroju

dla stali St3S

Dobrano kształtownik 70x70x5 o W_x=25,3cm³ I_x=88,5 cm⁴

Należy zostawić zapas nośności 10%, zatem powinien być spełniony warunek:

warunek spełniony

2. sprawdzenie stanu granicznej nośności RYGLA

- współczynnik zwichrzenia (utraty stateczności ogólnej)

M_R - nośność obliczeniowa przekroju przy zginaniu

5.2 Załącznik do obliczeń programu RAM-VIN

14

---