Podręczniki i normy:
1. M. Łubiński - Konstrukcje metalowe t.1, Arkady, Warszawa 1986(1998),
2. J. śmuda - Podstawy projektowania konstrukcji metalowych, Arkady,
Warszawa 1997,
3. K. Rykaluk - Konstrukcje metalowe. Podstawy i elementy, DWE, Wrocław
2001,
4. W. Bogucki - Tablice do projektowania konstrukcji metalowych, Arkady,
Warszawa 1996,
5. PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.
6. PN-82/B-02000 ObciąŜenia budowli. Zasady ustalania wartości.
7. PN-82/B-02001 ObciąŜenia budowli. ObciąŜenia stałe.
8. PN-82/B-02003 ObciąŜenia budowli. ObciąŜenia zmienne technologiczne.
9. PN-B-03215:1998 Konstrukcje stalowe. Połączenia z fundamentami.
Projektowanie i wykonanie.
10. PN-ISO 5261:1994 Rysunek techniczny dla konstrukcji metalowych.
11. PN-B-06200:1997. Konstrukcje stalowe. Warunki wykonania i odbioru.
Wymagania podstawowe.
Określenie funkcji projektowanego stropu.
Funkcję projektowanego stropu naleŜy przyjąć na podstawie zadanej
wartości charakterystycznej obciąŜenia uŜytkowego z tabeli 1 normy
PN-82/B-02003. ObciąŜenia budowli. ObciąŜenia zmienne technologiczne.
Podstawowe obciąŜenia technologiczne i montaŜowe.
A. Pokoje, pomieszczenia i sale
Lp.
Przeznaczenie pomieszczenia i sposób jego uŜytkowania
ObciąŜenie [kN/m
2
]
1
Stropy poddaszy oraz stropodachów wentylowanych, w których cięŜar
pokrycia dachowego nie obciąŜa konstrukcji stropu, z dostępem poprzez
wyłaz rewizyjny
0,5
2
Poddasza z dostępem z klatki schodowej
1,2
3
Pokoje i pomieszczenia mieszkalne w domach indywidualnych,
czynszowych, hotelach, schroniskach, szpitalach, wiezieniach,
pomieszczenie sanitarne itp.
1,5
4
Wszelkie pokoje biurowe, gabinety lekarskie, naukowe, sale lekcyjne
szkolne, szatnie i łaźnie zakładów przemysłowych, pływalnie oraz poddasza
uŜytkowane jako magazyny lub kondygnacje techniczne
2,0
5
Audytoria, aule, sale zebrań i sale rekreacyjne w szkołach, restauracyjne i
kawiarniane, widownie teatralne, koncertowe, kinowe, sale bankowe,
pomieszczenia koszar
3,0
6
Kuchnie w zakładach zbiorowego Ŝywienia, podręczne składy w budynkach
uŜyteczności publicznej
3,5
7
Sale i pomieszczenia obciąŜone tłumem ludzi w sposób statyczny, w
muzeach, świątyniach, oraz poczekalnie i szatnie przy duŜych salach
4,0
8
Sale dworcowe, targowe, sportowe, taneczne, sceny teatralne i estradowe,
sklepy, sale sprzedaŜy domów towarowych
5,0
9
Pomieszczenia magazynowe sklepów, domów towarowych, poczty itp.
7,5
10
Trybuny
ziemne
o stałych miejscach siedzących
bez stałych miejsc siedzących
nadziemne
(stalowo-
Ŝelbetowe itp.)
o stałych miejscach siedzących
bez stałych miejsc siedzących
3,0
5,0
4,0
8,0
11
Wiejskie budynki inwentarskie dla zwierząt o masie:
owce i świnie do 80 kg
świnie powyŜej 80 kg
bydło i konie poniŜej 100 kg
bydło i konie powyŜej 100 kg
3,0
3,5
3,5
5,0
B. Przestrzenie komunikacyjne
Lp.
Przeznaczenie budowli (obiektów) i sposób ich uŜytkowania
ObciąŜenie [kN/m
2
]
korytarze i halle
klatki schodowe,
galerie
niewspornikowe
1
Wszelkiego rodzaju budynki mieszkalne, szpitalne,
wiezienia
2,0
3,0
2
Biura, szkoły, zakłady naukowe, banki, przychodnie
lekarskie
2,5
4,0
3
Dojścia do wejść i wyjść audytoriów, auli, sal
(konferencyjnych, zebrań, sal rekreacyjnych w szkołach itp.)
3,0
4,0
4
Domy kultury, hale koncertowe, teatry, kina, kluby,
restauracje, kawiarnie, uczelnie
4,0
4,0
5
Muzea, świątynie, koszary
4,0
5,0
6
Dojścia do wejść i wyjść z dworców komunikacyjnych,
zakładów rozrywkowych, hal sportowych, trybun, oraz
innych pomieszczeń obciąŜonych stale lub dorywczo
tłumem ludzi w sposób dynamiczny
5,0
5,0
7
Domy towarowe, sklepy, hale targowe
6,0
6,0
C. Pomieszczenie o wartościach obciąŜenia ustalanych indywidualnie lecz nie mniej niŜ
1)
Lp.
Przeznaczenie budowli (obiektów) i sposób ich uŜytkowania
ObciąŜenie [kN/m
2
]
1
Pomieszczenia produkcyjne w zakładach przemysłu drobnego,
lekkiego, rzemiosła, w stacjach telefonicznych, radiowych,
telewizyjnych
3,0
2
Laboratoria szpitalne, sale operacyjne i zabiegowe, pralnie w
budynkach mieszkalnych
3,5
3
Sale hydroterapii, rentgenowskie i sterylizatorskie w szpitalach
4
Stacje energetyczne, rozdzielnie, drukarnie, introligatornie, rzeźnie,
pralnie i suszarnie mechaniczne, pomieszczenia produkcyjne
innych zakładów przemysłowych nie wymienionych gdzie indziej
5
Maszynownie dźwigów
6
Magazyny archiwów, bibliotek, towarów lekkich i przestrzennych
5,0
7
Sale wystawowe wyrobów przemysłu
6,0
8
Przestrzenie
magazynowe
handlu
hurtowego
na wyŜszych kondygnacjach
w parterze
ogólne spoŜywcze w parterze
7,5
10,0
15,0
9
Piekarnie
pomieszczenia produkcyjne i magazynowe
pomieszczenia przed i za piecami, komory
rozrostu
ekspedycje i pozostałe
10,0
7,5
5,0
Lp.
Rodzaj obciąŜenia
Wartość współczynnika
obciąŜenia γγγγ
f
1
CięŜary własne urządzeń stacjonarnych
1,2
2
CięŜary własne materiałów
wypełniających urządzenia (oprócz
rurociągów)
cieczy
pozostałych materiałów
1,1
1,2
3
CięŜary własne materiałów
wypełniających rurociągi
cieczy
pozostałych materiałów (zawiesiny,
szlamy, materiały sypkie)
1,05
1,1
4
ObciąŜenia równomiernie rozłoŜone,
określone w tabl. 1, w zaleŜności od
wartości obciąŜeń
do 2,00 [kN/m
2
]
ponad 2,00 [kN/m
2
]do 5,0 [kN/m
2
]
Ponad 5,00 [kN/m
2
]
1,4
1,3
1,2
5
Pozostałe obciąŜenia zmienne nie wymienione w tabl. 1
1,2
6
Siły tarcia
1)
1,2(0,8)
1)
Wartość 0,8 naleŜy przyjmować wówczas, gdy siła tarcia zwiększa bezpieczeństwo budowli.
Wartości współczynnika obciąŜenia zmiennego
Dobór grubości Ŝelbetowej płyty stropu
Przeznaczenie płyty
Płyty
prefabrykow
ane
Płyty
betonowane na
miejscu budowy
[mm]
Płyty stropowe w obiektach
budownictwa
powszechnego
40
60
Płyty pod przejazdami
100
120
Ponadto stosunek rozpiętości l
eff
płyty do wysokości uŜytecznej
przekroju d nie powinien być większy niŜ:
●
40 – w przypadku płyt wolno podpartych jednokierunkowo
zbrojonych,
●
50 – w przypadku płyt zamocowanych i ciągłych
jednokierunkowo zbrojonych oraz krzyŜowych.
Dobór warstw wykończeniowych stropu w zaleŜności
od jego przeznaczenia
Przykładowe rozwiązania:
PowyŜsze czynności pozwalają na określenie działających obciąŜeń stałych
wg: PN-82/B-02001 ObciąŜenia budowli. ObciąŜenia stałe.
Rozmieszczenie belek stropowych
Zestawienie obciąŜeń działających na belkę stropową
•
Projektujemy belkę najbardziej obciąŜoną
1. ObciąŜenia stałe powierzchniowe:
rodzaj
ObciąŜenie
charakterystyczne
[kN/m
2
]
Współczynnik
obciąŜenia
γ
f
ObciąŜenie
obliczeniowe
[kN/m
2
]
posadzka
betonowa
0,03⋅21,0
0,63
1,3
0,82
izolacja
0,05
1,2
0,06
Styropian – 4cm
0,04⋅0,45
0,018
1,2
0,022
izolacja
0,05
1,2
0,06
płyta Ŝelbetowa
0,1⋅25,0
2,5
1,1
2,75
RAZEM:
3,25
-
3,71
Przykład 1: Zestawienie obciąŜeń na belkę stropową
2. ObciąŜenie zmienne powierzchniowe:
Rodzaj
ObciąŜenie
charakterystyczne
[kN/m
2
]
Współczynnik
obciąŜenia
γ
f
ObciąŜenie
obliczeniowe
[kN/m
2
]
ObciąŜenie
zmienne
technologiczne
6,0
1,2
7,2
Przykładowe rozmieszczenie belek stropowych
Belka stropowa
RozwaŜamy schemat szeregu belek wolno podpartych. Najbardziej obciąŜona belka zbiera obciąŜenie z
szerokości 2,20 m.
ObciąŜenia liniowe przypadające na jedną belkę.
ObciąŜenia charakterystyczne
•
stałe:
q
ch
=3,25⋅2,20=7.15[
kN
m
]
,
•
zmienne:
p
ch
=6,0 ⋅2,20 =13,2 [
kN
m
]
.
ObciąŜenia obliczeniowe:
•
stałe:
q
o
=3,72 ⋅2,20 =8,20 [
kN
m
]
,
•
zmienne:
p
o
=7,20 ⋅2,20 =15,85 [
kN
m
]
.
Schemat statyczny belek stropowych
szereg belek wolno podpartych
belka ciągła trójprzęsłowa
Rozpiętość obliczeniową belek
L
0
naleŜy przyjmować równą osiowemu
rozstawowi podpór (łoŜysk), a przy podparciu powierzchniowym lub
zamocowaniu w ścianach – równą:
●
1,05 L - w przypadku belek dwustronnie podpartych lub
zamocowanych,
●
1,025 L - w przypadku wsporników lub skrajnych przęseł belek
ciągłych,
przy czym L
0
L0,5 h , gdzie
L
- odległość w świetle między
ścianami lub łoŜyskiem a ścianą,
h
- wysokość belki.
Rozpiętości obliczeniowe
Przykład 2: Schemat statyczny i rozpiętości obliczeniowe
belek
Rozpatrujemy schemat statyczny belki w postaci szeregu belek wolno podpartych.
Określenie rozpiętości obliczeniowej:
Szacunkowa wysokość przekroju poprzecznego:
h=
1
20
÷
1
25
⋅L=
1
20
÷
1
25
⋅550 =27,5 ÷22 [cm]
.
Przyjęto wstępnie:
h=26,0 [cm]
.
Rozpiętości obliczeniowe przęseł skrajnych:
L
o
=1,025 ⋅L=1,025 ⋅550 =564 [ cm]
,
L
o
L0,5 ⋅h=550 0,5 ⋅26 =563 [cm]
. Warunek został spełniony.
Rozpiętości obliczeniowe przęseł środkowych:
L
o
=L=550 [ cm]
.
Oszacowanie przekroju belki stropowej
Przykładowe przekroje belek z kształtowników walcowanych
Przykłady belek o przekroju złoŜonym
Przykład 3: Oszacowanie przekroju belki stropowej
Z uwagi na warunki nośności
M
max
M
R
1 .
M
R
=W⋅f
d
Przekształcając otrzymujemy:
W
M
max
f
d
.
W omawianym przypadku
M
max
=
q
o
p
o
⋅L
o
2
8
=
8,215,85⋅5,64
2
8
=95,63[kNm] .
Minimalny wymagany wskaźnik wytrzymałości:
W
x
M
max
f
d
=
9563 kNcm
23,5
kN
cm
2
=406,9[cm
3
]
.
W II stanie granicznym postulujemy
f
max
f
dop
=
L
250
.
Maksymalne ugięcie belki wolno podpartej obciąŜonej równomiernie
wynosi
f
max
=
5
384
q
k
p
k
L
4
EJ
.
Z załoŜonego kryterium ugięcia wyznaczamy minimalny moment
bezwładności przekroju
J
x
5
384
q
k
p
k
L
3
⋅250
E
.
W naszym przykładzie stosując powyŜszą zaleŜność otrzymamy
J
x
5
384
q
k
p
k
L
3
⋅250
E
=
5
384
7,1513,2⋅10
2
⋅550
3
⋅250
20500
=5376,2[cm
4
] .
Na podstawie właściwych tablic wybieramy przekrój spełniający oba
kryteria jednocześnie.
Takim przekrojem jest I 260PN, dla którego
W
x
=442,0[cm
3
] ,
J
x
=5740[cm
4
] .
Do dalszych obliczeń moŜemy teŜ przyjąć I 270PE, o następujących
parametrach geometrycznych
W
x
=429,0[cm
3
] ,
J
x
=5790[cm
4
] .
Ostatecznie z uwagi na mniejszy cięŜar przyjęto I 270 PE.