background image

 

Przykład: Belka stropowa wieloprzęsłowa 

 
 
 

1.  Dane podstawowe 

 
Cz
ęściowe współczynniki bezpieczeństwa 
 

  

= 1,35 (oddziaływania stałe) 

  

= 1,50 (oddziaływania zmienne) 

  

M0 

= 1,0 (współczynnik częściowy dla nośności przekroju) 

  

M1 

= 1,0 (współczynnik częściowy dla nośności elementów) 

 
Założenia projektowe 
 

  Ilość przęseł: 4 
  Rozpiętość przęsła: 6,00 m 
  Rozstaw belek: 2,50 m 
  Obciążenia stałe: płyta żelbetowa gr. 12cm, styropian gr. 5cm, posadzka betonowa gr. 

6cm, wykładzina PCW 

  Obciążenie użytkowe: 2,50 kN/m

2

 

  Gatunek stali: S235 

 
Charakterystyka przekroju 
 
Dobrano przekrój belki IPE330 
 

  Szerokość półki 

 

bf=160mm 

  Grubość półki  

 

tf=11,5mm 

  Grubość środnika 

 

tw=7,5mm 

  Wysokość przekroju   

h=330mm 

  Promień wyokrąglenia 

r=18mm 

  Masa jednostkowa 

 

49,1 kg/m 

 

 

 

  Moment bezwładności względem osi y 

J

y

=11770cm

4

 

  Moment bezwładności względem osi z 

 J

z

=788cm

4

 

  Wskaźnik wytrzymałości względem osi y   W

y

=713cm

3

 

  Wskaźnik wytrzymałości względem osi z   W

z

=98,5cm

3

 

  Wskaźnik oporu plastycznego 

 

W

y,pl

=804cm

3

 

  Pole przekroju poprzecznego  

 

A=62,6cm

2

 

  Moment bezwładności przy skręcaniu 

J

T

=28,8cm

4

 

  Wycinkowy moment bezwładności   

J

w

=199100cm

6

 

 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1990 
PN-EN 
1993-1-1 
§ 6.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

,

= 100

 

,

= 91,0

 

 

2.  Zebranie obciążeń  

 

L.p. 

Rodzaj obciążenia 

Obciążenie 

charakterystyczne 

[kN/m] 

Obciążenia stałe G 

 

Wykładzina PCW                   

0,07 *2,50 

0,18 

Posadzka betonowa  

21*0,06*2,50 

3,15 

Styropian               

0,45*0,05*2,50 

0,06 

Płyta żelbetowa         

25*0,12*2,50 

7,5 

Ciężar własny belki IPE330     

0,48 

0,48 

 

 

11,37 

Obciążenia zmienne Q 

 

Obciążenie użytkowe     

2,50*2,50 

6,25 

 
Dla obliczeń SGN: (nośność na zginanie, zwichrzenie, ścinanie) 
γ

G

*G + γ

Q

*Q = 1,35*11,37+1,5*6,25=24,7kN/m 

 

3.  Ustalenie sił wewnętrznych – na podstawie programu RM-Win 

 
Największy obliczeniowy moment zginający w środku przęsła: 

 

 

 
Największa obliczeniowa siła ścinająca na podporze: 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1990 
§ 6.4.3.2 
§ 6.5.3 
Tabl. 
A1.2(B) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

=

235/

= 1 

=

,

,

,

 

4.  Ustalenie klasy przekroju 

 
Gatunek stali S235 
Największa grubość ścianki wynosi 11,5 mm < 40 mm, więc: 
f

= 235 MPa 

 
Półka - ściskanie 
= (– t

– 2 r) / 2 = (160 – 7,5 – 2 × 18)/2 = 58,25 mm 

c/t

= 58,25 / 11,5 = 5,07 ≤ 9 

= 9 Klasa 1 

 

Środnik - zginanie 
– 2 t

– 2 = 330 – 2 × 11,5 – 2 × 18 = 271 mm 

/ t

= 271 / 7,5 = 36,1 < 72 

= 72 Klasa 1 

 
Wniosek: Przekrój jest klasy 1 
 
 

5.  Nośność przekroju przy zginaniu (SGN) 

 
Obliczeniowa nośność przekroju przy zginaniu dla klas 1 i 2 
M

c,Rd 

M

pl,Rd 

W

pl,y 

f

M0 

= (804 × 23,5 / 1,0) = 18864kNcm=189kNm 

 
M

y,Ed 

M

c,Rd 

= 100 / 189 = 0,529≤1 Nośność na zginanie jest wystarczająca 

 

6.  Nośność elementu na zwichrzenie (SGN) 

 

a.)  Belka zabezpieczona przed zwichrzeniem w strefie przęsłowej 

 
W strefie przęsłowej: 
Przyjęto, że ściskany pas górny belki został zatopiony w płycie żelbetowej – belka 
zabezpieczona przed zwichrzeniem na całej długości - 



LT,mod

 = 1,0 

 
W strefie przypodporowej: 
Dla najbardziej niekorzystnego przypadku obciążenia gdy  M

y,Ed

=99,9 kNm długość belki 

niezabezpieczonej przed zwichrzeniem (odcinek przypodporowy obciążony momentem 
ujemnym) wynosi L

c

=1,57m (wg RM-Win) 

 
Elementy, w których pas ściskany jest stężony punktowo w kierunku 
bocznym, nie są narażone na zwichrzenie, jeśli rozstaw pomiędzy 
stężeniami bocznymi L

i wynikająca z niego smukłość zastępczego pasa ściskanego 

spełnia warunek: 

 
k

 - współczynnik poprawkowy uwzględniający rozkład momentu zginającego pomiędzy 

stężeniami; 
 
Rozkład momentu zginającego pomiędzy stężeniami w przypodporowej części belki, założono 

 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
Tablica 3.1 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
Tablica 5.2 
 
 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
§ 6.2.5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
6.3.2.4

 

(1)B 
 
 
 
PN-EN 

background image

=

=

0,6 + 0,4 = 0,775 

,

 

=

393,6/23,62 = 4,08

 

 

=

0,775 ∗ 157

4,08 ∗ 93,9

= 0,317 < 0,4 ∗

189

100,0

= 0,757 

=

,

,

,

 

jako liniowy ψ= 0 

 
i

f

,

 -  promień bezwładności przekroju pasa zastępczego, składającego się z pasa ściskanego i 

1/3 ściskanej części środnika, względem osi z-z przekroju; 
 
I

f,z 

= [788 - (2/3 × (33-2*1,15) ) × 0,75

3

/ 12] / 2 = 393,6 cm

4

 

A

f,z 

= [62,6 - (2/3 × (33-2*1,15)) × 0,75] / 2 = 23,62 cm

= 93,9 = 93,9  




c0 

 -  smukłość graniczna pasa, 



c0 

= 0,40  

 

 
Belka jest zabezpieczona przed zwichrzeniem 
 

b.) Belka niezabezpieczona przed zwichrzeniem 

 
Obliczenie wpływu zwichrzenia na podstawie uproszczonej oceny zwichrzenia belek w 
budynkach 
 
Elementy, w których pas ściskany jest stężony punktowo w kierunku 
bocznym, nie są narażone na zwichrzenie, jeśli rozstaw pomiędzy 
stężeniami bocznymi L

i wynikająca z niego smukłość zastępczego pasa ściskanego 

spełnia warunek: 
 

 
L

c

 = 600cm – przyjęto stężenia na podporach w rozstawie co 600cm 

 
k

 - współczynnik poprawkowy uwzględniający rozkład momentu zginającego pomiędzy 

stężeniami, PN-EN 1993-1-1 Tablica 6.6; 
Rozkład momentu zginającego pomiędzy podporami wg Tablicy B.3 
 
Przęsło 12 (45): 
M

2

 = –100,0kNm 

M

1

 = 0  

ψ=0 

 

α

s

 = M

12

 / M

2

 = 72,6/(–100,0)= –0,727 

C

mLT

 = 0,1–0,8*α

s

 = 0,1+0,8*0,727=0,68 

 
Przęsło 23 (34): 
M

2

 = –100,0kNm 

M

3

 = –51,5kNm 

M

23

 = 4,70kNm  

ψ=51,5*100,0=0,515 

α

s

 = M

23

 / M

2

 = 4,70/(–100,0)= –0,047 

C

mLT

 = 0,1–0,8*α

s

 = 0,1+0,8*0,047=0,138 

 
 
 

1993-1-1 
NA.17 
Tablica B.3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
NA.18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
6.3.2.4

 

(1)B 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
NA.17 
Tablica B.3 
 
 
Siły wew- 
nętrzne wg 
Rm-Win 
 
 
 
 

background image

=

=

0,68 = 0,825 

,

 

=

393,6/23,62 = 4,08

 

 

=

0,825 ∗ 600

4,08 ∗ 93,9

= 1,29 > 0,4 ∗

189

100,0

= 0,757 

,

=

,

 

 

,

,

 

= 0,5 1 +

,

+

= 0,5[1 + 0,49(1,29 − 0,4) + 0,75 ∗ 1,29 ] = 1,34 

=

1

+

=

1

1,34 + 1,34 − 0,75 ∗ 1, 29

= 0,481 

,

= 1,1 ∗ 0,481 ∗ 189 = 100

 

=

(

)

+

+

(

)

+

.

 

Decyduje większa wartość C

mLT

 = 0,68 

 
i

f

,

 -  promień bezwładności przekroju pasa zastępczego, składającego się z pasa ściskanego i 

1/3 ściskanej części środnika, względem osi z-z przekroju; 
 
I

f,z 

= [788 - (2/3 × (33-2*1,15) ) × 0,75

3

/ 12] / 2 = 393,6 cm

4

 

A

f,z 

= [62,6 - (2/3 × (33-2*1,15)) × 0,75] / 2 = 23,62 cm

= 93,9 = 93,9  




c0 

 -  smukłość graniczna pasa, 



c0 

= 0,40  

 

 
Belka nie jest zabezpieczona przed zwichrzeniem, nośność na zwichrzenie przybiera postać: 
 

 
h/b=330/160=2,06>2 – krzywa c (α

LT

=0.49) 

 
k

fl

 = 1,1 

M

y,Ed 

M

b,Rd 

= 100 / 100 = 1,0≤1  

Nośność na zwichrzenie jest spełniona 

 
Obliczenie wpływu zwichrzenia na podstawie obliczeń momentu krytycznego 
 

Sprężysty moment krytyczny przy zwichrzeniu belki o stałym przekroju bisymetrycznym: 

 

Współczynnik odnosi się do obrotu końca elementu w planie. Jest on analogiczny do 
współczynnika długości wyboczeniowej w stosunku do długości elementu ściskanego. 
Współczynnik powinien być brany jako nie mniejszy niż 1,0 chyba że wartości mniejsze od 
1,0 mogą być uzasadnione 

Przyjęto k=1,0 

Współczynnik k

w

 odnosi się do spaczenia końca elementu. W przypadku braku specjalnych 

usztywnień przeciwdziałających spaczeniu, k

w

 powinien być przyjmowany jako 1,0. 

Przyjęto k

w

=1,0 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
NA.18 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
6.3.2.4 
(2)B 
 
PN-EN 
1993-1-1 
6.3.2.3. (1) 
NA. 19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SN003a 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

=–

8

=–

24,7 ∗ 6,00

8 ∗ 100,0

=– 1,11 

=

,

/

=

804 ∗ 23.5/14504 = 1,14 

= 0,5 1 +

,

+

= 0,5[1 + 0,49(1,14 − 0,4) + 0,75 ∗ 1,14 ]

= 1,17 

=

1

+

=

1

1,11 + 1,11 − 0,75 ∗ 1,14

= 0,556 

,

=

( /√3)

=

3080(235/√3)

1,0

= 418

 

,

=

91,0

418

= 0,217 < 1 

ψ=0 

C

1

=1,85 

C

2

=0,82 

z

g

=16,5cm 

= 1,85

.

( , ∗

)

  +

+

( , ∗

)

,

.

+ (0,82 ∗ 16,5)

.

− 0,82 ∗

16,5 = 838,4 ∗ 17,3 = 14504

  

Smukłość względna dla zwichrzenia 

h/b=330/160=2,06>2 – krzywa c (α

LT

=0.49) 

 

 

Nośność na zwichrzenie przyjmuje postać: 

M

b,Rd 

LT, 

W

pl,y 

f

M1 

M

b,Rd 

= 0,556 × 804 × 23,5 / 1,0

 

= 105 kNm 

M

y,Ed 

M

b,Rd 

= 100,0 / 105 = 0,951 ≤1 Nośność na zwichrzenie jest spełniona 

 
 

7.  Nośność przekroju na ścinanie (SGN) 

 
Pole przekroju czynnego przy ścinaniu 
 
A

v

– 2 b t

+ (t

+ 2 rt

A

v

= 6260 – 2 × 160 × 11,5 + (7,5 + 2 × 18) × 11,5 = 3080 mm

2

 

 
Obliczeniowa nośność plastyczna przy ścinaniu (przy braku 
skręcania) 
 

 

 

Sprawdzenie warunku stateczności środnika przy działaniu siły poprzecznej 
nie jest wymagane, gdy: 
h

t

≤ 72 / 

Można w przybliżeniu przyjmować 

 =1.0 

 

 
 
 
 
SN003a 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
6.3.2.2 (1) 
6.3.2.3 (1) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
6.3.2.1. (3) 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
§ 6.2.6 (3) 
a) 
 
 
 
PN-EN 
1993-1-1 
§ 6.2.6 (2) 
 
PN-EN 
1993-1-1 
§ 6.2.6 (1) 
 
PN-EN 
1993-1-1 
§ 6.2.6

 

(6) 

 
 

background image

 

=

330 − 2 ∗ 11,5

7,5

= 40,9 < 72 ∗

1
1

= 72 

 
Nośność przekroju nie ulega redukcji wskutek wyboczenia czy ścinaniu. 
Siła poprzeczna nie przekracza 50% nośności plastycznej przekroju przy ścinaniu. 
 
Wniosek: 
Można pominąć wpływ siły poprzecznej na nośność przekroju przy zginaniu. 

 
 

8.  Ugięcie (SGU) 

 
 

Ugięcie maksymalne odczytane z programu RM-Win dla kombinacji obciążeń stałych 

i zmiennych w przęsłach 1 i 3: 

f=0,71cm 

 
Ugięcie dopuszczalne f

dop

 = L/250=600/250=2,40cm 

 
f=0,71cm <  f

dop

 = 2,40cm 

 
 
 
 
 
 
 
PN-EN 
1990 
§ 6.5.3 
 
PN-EN 
1993-1-1 
NA.22