background image

Powrót do spisu tre

ś

ci

Poprzednia strona

ZAŁ

Ą

CZNIK 4

OBLICZANIE I PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI Z UWZGL

Ę

DNIENIEM PLASTYCZNEJ REZERWY NO

Ś

NO

Ś

CI

1. Zasady i wymagania ogólne. Metody i oszacowania teorii no

ś

no

ś

ci granicznej mo

Ŝ

na stosowa

ć

 przy projektowaniu 

belek i ram płaskich obci

ąŜ

onych przewa

Ŝ

aj

ą

co statycznie, a tak

Ŝ

e przy ocenie no

ś

no

ś

ci konstrukcji w sytuacjach 

wyj

ą

tkowych (awaryjnych), je

ś

li konstrukcja spełnia warunki niezb

ę

dne do plastycznej redystrybucji sił wewn

ę

trznych, a 

w szczególno

ś

ci:

a) stal, z jakiej zaprojektowane s

ą

 kształtowniki i blachy charakteryzuje si

ę

 wydłu

Ŝ

alno

ś

ci

ą

 A

5

 

 15% i stopniem 

wzmocnienia R

m

/R

e

 

 1,2;

b) ka

Ŝ

dy element, w którym mog

ą

 powsta

ć

 przeguby plastyczne jest homogeniczny, pełno

ś

cienny i ma stały, co 

najmniej monosymetryczny przekrój klasy 1 (p. 4.1.3);
c) płaszczyzna obci

ąŜ

enia (zginania) pokrywa si

ę

 z osi

ą

 symetrii przekroju (brak skr

ę

cania);

d) elementy zginane wzgl

ę

dem osi najwi

ę

kszej bezwładno

ś

ci przekroju s

ą

 zabezpieczone przed zwichrzeniem (p. 

4.5.1); w miejscach potencjalnych przegubów plastycznych elementy s

ą

 zabezpieczone przed przemieszczeniem 

(obrotem) z płaszczyzny układu;
e) w miejscach działania obci

ąŜ

e

ń

 skupionych, w których mog

ą

 powsta

ć

 przeguby plastyczne elementy s

ą

 usztywnione 

Ŝ

ebrami poprzecznymi;

f) poł

ą

czenia zginane (w

ę

zły sztywne) w miejscach lub bezpo

ś

rednim s

ą

siedztwie przegubów plastycznych maj

ą

 

no

ś

no

ść

 nie mniejsz

ą

 ni

Ŝ

 no

ś

no

ść

 przekroju elementów ł

ą

czonych.

2. Przegub plastyczny. Współczynnik rezerwy plastycznej przekroju
a) Przegub plastyczny uto

Ŝ

samia si

ę

 ze stanem pełnego uplastycznienia przekroju w wyniku plastycznej redystrybucji 

napr

ęŜ

e

ń

, b

ę

d

ą

cych w równowadze z dowoln

ą

 kombinacj

ą

 sił przekrojowych.

 

Tablica Z4-1

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 1

background image

Zakres siły 

poprzecznej

Warunki no

ś

no

ś

ci dla bisymetrycznego przekroju dwuteowego w stanie plastycznym

1)

 M

R,V

 - no

ś

no

ść

 obliczeniowa zredukowana wg wzoru (45).

2)

 Warto

ść

 parametru c przyjmuje si

ę

 stosownie do typu przekroju:

- dla dwuteowników walcowanych szerokostopowych (HEB, HEA): c = 0,1,
- dla dwuteowników walcowanych IPE i IPN: c = 0,18,
- dla dwuteowników spawanych: c = 0,5A

w

/A 

 0,25

gdzie A

w

 - pole przekroju 

ś

rodnika.

3)

 Dla dwuteowników zginanych wzgl

ę

dem osi najmniejszej bezwładno

ś

ci przekroju (y) mo

Ŝ

na przyj

ąć

 2c zamiast c.

 

b) Współczynnik rezerwy plastycznej przekroju przy zginaniu definiuje si

ę

 jako stosunek momentu przenoszonego 

przez przegub plastyczny M

pl

 do granicznego momentu w stanie spr

ęŜ

ystym M

el

, a jego warto

ść

 teoretyczna wynosi

 

      (Z4-1) 

 

gdzie:

W

pl

 - wska

ź

nik oporu plastycznego przy zginaniu, równy sumie bezwzgl

ę

dnych warto

ś

ci momentów statycznych 

ś

ciskanej (A

c

) i rozci

ą

ganej (A

t

) strefy przekroju wzgl

ę

dem osi oboj

ę

tnej w stanie pełnego uplastycznienia, w 

którym zachodzi 

W - wska

ź

nik wytrzymało

ś

ci (spr

ęŜ

ysty).

c) Do projektowania konstrukcji nale

Ŝ

y przyjmowa

ć

 obliczeniowy współczynnik rezerwy plastycznej przekroju, okre

ś

lony 

wzorem

 

      (Z4-2) 

 

Dla dwuteowników walcowanych, zginanych w płaszczy

ź

nie 

ś

rodnika mo

Ŝ

na przyjmowa

ć

:

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 2

background image

α

px

 = 1,07 - dla dwuteowników IPN i IPE,

α

px

 = 1,05 - dla dwuteowników szerokostopowych HEA i HEB.

d) W zło

Ŝ

onym stanie obci

ąŜ

enia (MNV) obowi

ą

zuj

ą

 interakcyjne warunki no

ś

no

ś

ci. Uproszczone (zlinearyzowane) 

warunki interakcyjne dla przekroju dwuteowego podano w tabl. Z4-1. W innych przypadkach no

ś

no

ść

 obliczeniow

ą

 

uogólnionego przegubu plastycznego mo

Ŝ

na oblicza

ć

 wg wzoru

 

      (Z4-3) 

gdzie M

R

 = 

α

p

Wf

d

3. No

ś

no

ść

 graniczna. Współczynnik rezerwy plastycznej układu pr

ę

towego 

α

u

, wynikaj

ą

cy z plastycznej 

redystrybucji sił wewn

ę

trznych, oblicza si

ę

 wg wzoru

 

      (Z4-4) 

 

gdzie:

F

pl

 - warto

ść

 obci

ąŜ

enia, wyznaczona z warunku równowagi granicznej, przy której układ (lub jego cz

ęść

) staje 

si

ę

 geometrycznie zmienny;

F

(1)

 - warto

ść

 obci

ąŜ

enia, przy której tworzy si

ę

 pierwszy uogólniony przegub plastyczny.

Je

ś

li konstrukcja jest zabezpieczona przed wszelkimi formami niestateczno

ś

ci, to jej no

ś

no

ść

 mo

Ŝ

na sprawdza

ć

 wg 

wzoru

 

      (Z4-5) 

 

gdzie:

F - obci

ąŜ

enie obliczeniowe,

F

u

 - no

ś

no

ść

 graniczna obliczeniowa,

α

u

 - wg wzoru (Z4-4), przy czym do projektowania konstrukcji nale

Ŝ

y przyjmowa

ć

 

, gdzie 

 - 

ś

redni 

(wa

Ŝ

ony) współczynnik obci

ąŜ

enia,

F

u,1

 - warto

ść

 obci

ąŜ

enia, przy której pierwszy przekrój krytyczny osi

ą

ga no

ś

no

ść

 obliczeniow

ą

 uogólnionego 

przegubu plastycznego. 

4. No

ś

no

ść

 ram o w

ę

złach nieprzesuwnych mo

Ŝ

na sprawdza

ć

 wg wzoru (Z4-5), je

ś

li spełnione s

ą

 nast

ę

puj

ą

ce 

warunki:
- dla elementów zginanych i 

ś

ciskanych

 

      (Z4-6) 

 

gdzie:

n - wzgl

ę

dna siła podłu

Ŝ

na od obci

ąŜ

e

ń

 obliczeniowych Fn = N(F)/N

R

,

β

 - współczynnik momentu zginaj

ą

cego w tabl. 12,

 - smukło

ść

 wzgl

ę

dna w płaszczy

ź

nie zginania obliczona przy zało

Ŝ

eniu współczynnika długo

ś

ci 

wyboczeniowej 

µ

 = 1

- dla elementów 

ś

ciskanych osiowo

 

      (Z4-7) 

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 3

background image

 

gdzie:

n - jak wy

Ŝ

ej,

ϕ

 - współczynnik wyboczeniowy dla najwi

ę

kszej smukło

ś

ci pr

ę

ta. 

5. No

ś

no

ść

 ram o w

ę

złach przesuwnych i smukło

ś

ci 

 mo

Ŝ

na sprawdza

ć

 wg wzoru

 

      (Z4-8) 

 

gdzie:

 - smukło

ść

 wzgl

ę

dna układu: 

F

cr

 - obci

ąŜ

enie krytyczne układu (w stanie bezmomentowym),

α

u

F

u

,

1

 - jak we wzorze (Z4-5).

Je

ś

li 

, to ramy w stanie spr

ęŜ

ysto-plastycznym nale

Ŝ

y oblicza

ć

 wg teorii II rz

ę

du, uwzgl

ę

dniaj

ą

c stopniow

ą

 

redukcj

ę

 ich sztywno

ś

ci w miar

ę

 powstawania przegubów plastycznych.

6. Belki ci

ą

głe o bisymetrycznym przekroju klasy 1, zabezpieczone przed zwichrzeniem, mo

Ŝ

na projektowa

ć

 z 

uwzgl

ę

dnieniem plastycznej redystrybucji (wyrównania) momentów, obliczaj

ą

c ich ekstremalne warto

ś

ci wg wzorów:

- przy obci

ąŜ

eniach równomiernie rozło

Ŝ

onych: g-stałym, q-zmiennym

 

      (Z4-9) 

 

- przy obci

ąŜ

eniach skupionych: G - stałym, Q - zmiennym,

 

      (Z4-10)

 

gdzie C

g

C

q

C

G

C

Q

 - wg tabl. Z4-2.

Współczynniki C mo

Ŝ

na równie

Ŝ

 przyjmowa

ć

, gdy rozpi

ę

to

ść

 i ekstremalne obci

ąŜ

enia prz

ę

seł ró

Ŝ

ni

ą

 si

ę

 nie wi

ę

cej ni

Ŝ

 

o 10%, przy czym do obliczenia momentu podporowego nale

Ŝ

y przyjmowa

ć

 warto

ś

ci 

ś

rednie rozpi

ę

to

ś

ci i obci

ąŜ

e

ń

 

przyległych prz

ę

seł.

Belki o liczbie prz

ę

seł wi

ę

kszej ni

Ŝ

 5 oblicza si

ę

 analogicznie jak belki pi

ę

cioprz

ę

słowe, traktuj

ą

c wszystkie prz

ę

sła poza 

dwoma skrajnymi z obu stron jak prz

ę

sło 

ś

rodkowe (nr 3).

 

Tablica Z4-2

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 4

background image

Liczba 

prz

ę

seł

Rodzaj 

belki

1)

Oznaczenie 
momentów

C

g

C

q

C

G

C

Q

C

G

C

Q

C

G

C

Q

2

I

M

1

M

B

 0,086
-0,086

 0,105
-0,105

 0,167
-0,167

 0,198
-0,198

 0,250
-0,250

 0,292
-0,292

 0,334
-0,334

 0,412
-0,412

3

 
I
 
 
 

II

M

1

M

B

M

2

 

M

1

M

B

M

2

 0,086
-0,086
 0,039

 

 0,096
-0,063
 0,063

 0,106
-0,106
 0,086

 

 0,111
-0,096
 0,096

 0,167
-0,167
 0,083

 

 0,188
-0,125
 0,125

 0,200
-0,200
 0,150

 

 0,213
-0,175
 0,175

 0,250
-0,250
 0,084

 

 0,278
-0,167
 0,167

 0,295
-0,295
 0,217

 

 0,308
-0,256
 0,256

 0,334
-0,334
 0,166

 

 0,375
-0,250
 0,250

 0,417
-0,417
 0,334

 

 0,437
-0,375
 0,375

4

 
I
 
 
 
 
 

II

M

1

M

B

M

2

M

C

 

M

1

M

B

M

2

M

C

 0,086
-0,086
 0,055
-0,055

 

 0,096
-0,063
 0,063
-0,063

 0,106
-0,106
 0,094
-0,094

 

 0,110
-0,097
 0,097
-0,097

 0,167
-0,167
 0,111
-0,111

 

 0,188
-0,125
 0,125
-0,125

 0,200
-0,200
 0,169
-0,169

 

 0,212
-0,177
 0,177
-0,177

 0,250
-0,250
 0,150
-0,150

 

 0,278
-0,167
 0,167
-0,167

 0,295
-0,295
 0,253
-0,253

 

 0,306
-0,260
 0,260
-0,260

 0,334
-0,334
 0,222
-0,222

 

 0,375
-0,250
 0,250
-0,250

 0,417
-0,417
 0,367
-0,367

 

 0,436
-0,380
 0,380
-0,380

5

I
 
 
 
 
 

II

 
 
 
 
 

Ia

M

1

M

B

M

2

M

C

M

3

 

M

1

M

B

M

2

M

C

M

3

 

M

1

M

B

M

2

M

C

M

3

 0,086
-0,086
 0,055
-0,055
 0,070

 

 0,096
-0,063
 0,063
-0,063
 0,063

 

 0,086
-0,086
 0,051
-0,063
 0,063

 0,106
-0,106
 0,094
-0,094
 0,102

 

 0,110
-0,097
 0,097
-0,097
 0,100

 

 0,106
-0,106
 0,092
-0,098
 0,098

 0,167
-0,167
 0,111
-0,111
 0,139

 

 0,188
-0,125
 0,125
-0,125
 0,125

 

 0,167
-0,167
 0,146
-0,125
 0,125

 0,200
-0,200
 0,169
-0,169
 0,189

 

 0,212
-0,177
 0,177
-0,177
 0,181

 

 0,200
-0,200
 0,164
-0,179

0,179

 0,250
-0,250
 0,150
-0,150
 0,184

 

 0,278
-0,167
 0,167
-0,167
 0,167

 

 0,250
-0,250
 0,139
-0,167
 0,167

 0,295
-0,295
 0,253
-0,253
 0,272

 

 0,307
-0,260
 0,260
-0,260
 0,265

 

 0,295
-0,295
 0,246
-0,263
 0,263

 0,334
-0,334
 0,223
-0,223
 0,277

 

 0,375
-0,250
 0,250
-0,250
 0,250

 

 0,334
-0,334
 0,209
-0,250
 0,250

 0,417
-0,417
 0,368
-0,368
 0,401

 

 0,436
-0,380
 0,380
-0,380
 0,389

 

 0,417
-0,417
 0,360
-0,385
 0,385

1)

 

ZAŁ

Ą

CZNIK 5

BELKI PODSUWNICOWE

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 5

background image

1. Przedmiot
a) Przedmiotem niniejszego Zał

ą

cznika s

ą

 zasady obliczania i projektowania torów jezdnych d

ź

wignic, w szczególno

ś

ci 

belek podsuwnicowych suwnic pomostowych - natorowych i podwieszonych.
b) Poni

Ŝ

sze postanowienia stanowi

ą

 uzupełnienie ogólnie obowi

ą

zuj

ą

cych zasad i przepisów podanych w normie.

2. Obci

ąŜ

enia

a) Przy wymiarowaniu torów jezdnych (oraz ich konstrukcji wsporczych) nale

Ŝ

y uwzgl

ę

dnia

ć

:

- obci

ąŜ

enia zwi

ą

zane z eksploatacj

ą

 d

ź

wignic,

- inne obci

ąŜ

enia bezpo

ś

rednie (stałe i zmienne),

- oddziaływania wewn

ę

trzne (po

ś

rednie) wynikaj

ą

ce ze współpracy belki z konstrukcj

ą

 wsporcz

ą

.

b) Obci

ąŜ

enia zwi

ą

zane z eksploatacj

ą

 d

ź

wignic (technologiczne i inne) nale

Ŝ

y ustala

ć

 na podstawie charakterystyki 

d

ź

wignicy - zgodnie z 

PN-86/B-02005

.

c) Obci

ąŜ

enie technologiczne pomostów remontowych i chodników nale

Ŝ

y przyjmowa

ć

 odpowiednio do wymaga

ń

 

szczegółowych, lecz nie mniejsze ni

Ŝ

 1,5 kN/m

2

.

d) Jako obci

ąŜ

enie wielokrotnie zmienne torów jezdnych przyjmuje si

ę

 obci

ąŜ

enia technologiczne od d

ź

wignic 

(ruchowe); w przypadku d

ź

wignic natorowych i podwieszonych - wył

ą

cznie siły pionowe, natomiast w przypadku suwnic 

wspornikowych - siły pionowe i/lub poziome.
e) Obci

ąŜ

enie wyj

ą

tkowe (sił

ę

 uderzenia o odbój H

u

) przyjmuje wg danych producenta suwnicy lub ustala indywidualnie 

wg wzoru

 

      (Z5-1) 

 

gdzie:

m - masa (kg) przypadaj

ą

ca na odbój, wyznaczona z uwzgl

ę

dnieniem niesymetrycznego poło

Ŝ

enia 

ś

rodka masy 

wzgl

ę

dem odbojów; przy sztywnym podwieszeniu ładunku uwzgl

ę

dnia si

ę

 cał

ą

 mas

ę

 ruchom

ą

, natomiast przy 

podwieszeniu wiotkim - wył

ą

cznie mas

ę

 suwnicy;

v

u

 - pr

ę

dko

ść

 uderzenia [m/s], któr

ą

 przyjmuje si

ę

 w granicach od 0,5 ÷ 1,0 nominalnej pr

ę

dko

ś

ci jazdy suwnicy, 

zale

Ŝ

nie od systemu hamowania - patrz PN-86/M-06514 - p. 4.3.1;

c - sztywno

ść

 sprowadzona [N/m]: c = 1/(1/c

1

 + 1/c

2

), gdzie c

1

c

2

 - stałe spr

ęŜ

ynowe [N/m] zderzaka suwnicy i 

odboju; w przypadku tzw. odboju twardego: c = c

1

3. Ugi

ę

cia i przemieszczenia graniczne

Je

Ŝ

eli specjalne wymagania nie stanowi

ą

 inaczej, to warto

ś

ci graniczne ugi

ęć

 i przemieszcze

ń

 nale

Ŝ

y przyjmowa

ć

, jak 

nast

ę

puje:

a) ugi

ę

cia pionowe belek podsuwnicowych (o rozpi

ę

to

ś

ci 1):

1/400 - przy suwnicach o nap

ę

dzie r

ę

cznym i wci

ą

gnikach jednoszynowych,

1/500 - przy suwnicach o ud

ź

wigu do 50 Mg,

1/600 - przy suwnicach o ud

ź

wigu ponad 50 Mg;

b) ugi

ę

cia poziome belek podsuwnicowych (mi

ę

dzy podporami):

1/600 - przy suwnicach natorowych o nap

ę

dzie r

ę

cznym oraz przy d

ź

wignicach podwieszonych,

1/1000 - w pozostałych przypadkach;

c) przemieszczenia poziome podpór belek podsuwnicowych (na poziomie jezdni):
- w kierunku poprzecznym do osi belki:

h/500 - w estakadach oraz w budynkach przy obudowie wra

Ŝ

liwej na p

ę

kanie,

h/300 - w budynkach przy obudowie niewra

Ŝ

liwej na p

ę

kanie,

przy czym w obu przypadkach wzajemne przemieszczenie podpór (zmiana prze

ś

witu torów) nie powinno przekracza

ć

 

20 mm;
- w kierunku podłu

Ŝ

nym: h/1000,

gdzie h - poziom jezdni wzgl

ę

dem podstawy podpory (słupa).

4. No

ś

no

ść

 belek (statyczna)

4.1. Uwaga ogólna
Przy wymiarowaniu belek, oprócz warunków sztywno

ś

ci (p. 3) i trwało

ś

ci (p. 5) obowi

ą

zuj

ą

 podane w normie (patrz 

rozdziały 4 i 6) ogólne i lokalne warunki no

ś

no

ś

ci elementów i poł

ą

cze

ń

, przy czym w obliczeniach nie uwzgl

ę

dnia si

ę

 

nadkrytycznej i plastycznej rezerwy no

ś

no

ś

ci.

4.2. Belki suwnic natorowych

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 6

background image

a) Belki suwnic natorowych mo

Ŝ

na oblicza

ć

 przy zało

Ŝ

eniu, 

Ŝ

e oddziaływania poziome suwnic (H

 i H

||

) s

ą

 przenoszone 

bez skr

ę

cania przez pas górny belki lub t

ęŜ

nik podłu

Ŝ

ny (z udziałem pasa górnego).

b) Je

Ŝ

eli poł

ą

czenie szyny z belk

ą

 (patrz 6.3d) obliczono na działanie sił rozwarstwiaj

ą

cych, to przy wyznaczaniu cech 

geometrycznych przekroju belki mo

Ŝ

na uwzgl

ę

dnia

ć

 przekrój szyny, zredukowany odpowiednio o 25% wysoko

ś

ci 

główki szyny lub wysoko

ś

ci szyny prostok

ą

tnej.

c) W przypadku belek dwuteowych (rys. Z5-1), z pasem 

ś

ciskanym o przekroju co najwy

Ŝ

ej klasy 3, sprawdzenie 

no

ś

no

ś

ci (stateczno

ś

ci ogólnej) mo

Ŝ

na przeprowadza

ć

 wg wzorów:

- napr

ęŜ

enia w pasie górnym (1)

 

      (Z5-2) 

 
 

      (Z5-3) 

 

- napr

ęŜ

enia w pasie dolnym (2)

 

      (Z5-4) 

 

W powy

Ŝ

szych wzorach:

M

x

M

y

 - momenty zginaj

ą

ce: w płaszczy

ź

nie 

ś

rodnika belki oraz płaszczy

ź

nie do niej prostopadłej;

N

1

 - siła podłu

Ŝ

na przypadaj

ą

ca na pas górny belki;

W

x(1)

W

x(2)

 - wska

ź

niki wytrzymało

ś

ci przekroju belki dla kraw

ę

dzi pasa górnego i dolnego;

W

y(1)

 - wska

ź

nik wytrzymało

ś

ci przekroju pasa górnego belki lub t

ęŜ

nika pełno

ś

ciennego;

A

1

 - obliczeniowe pole przekroju pasa górnego belki, z uwzgl

ę

dnieniem cz

ęś

ci 

ś

rodnika o szeroko

ś

ci 15 t

w

 i 

ewentualnie szyny (patrz poz. b));

ϕ

L

 - współczynnik zwichrzenia - wg normy (4.5);

ϕ

y1

 - współczynnik wyboczeniowy pasa górnego belki przy wyboczeniu gi

ę

tym wzgl

ę

dem osi Y

1

 - wg normy (4.4); 

w przypadku t

ęŜ

nika pełno

ś

ciennego przyjmuje si

ę

 

ϕ

y1

 = 1;

f

d

 - wytrzymało

ść

 obliczeniowa stali - wg normy (3.1.4).

Ponadto nale

Ŝ

y sprawdzi

ć

 no

ś

no

ść

 (stateczno

ść

ś

rodnika belki pod obci

ąŜ

eniem skupionym oraz (gdy V 

 V

0

no

ś

no

ść

 przekroju przy zginaniu ze 

ś

cinaniem - wg normy (4.5.5).

 

 

Rys. Z5-1

 

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 7

background image

4.3. Belki suwnic podwieszonych i wci

ą

gników nale

Ŝ

y oblicza

ć

 jako elementy dwukierunkowo zginane z 

uwzgl

ę

dnieniem zwichrzenia - wg normy (4.5.6) oraz jako elementy dwukierunkowo zginane z uwzgl

ę

dnieniem wpływu 

skr

ę

cania i lokalnego zginania pasa - wg wzorów:

- napr

ęŜ

enia w pasie górnym (1)

 

      (Z5-5) 

 

- napr

ęŜ

enia w pasie dolnym (2)

 

      (Z5-6) 

 
 

      (Z5-7)

 

W powy

Ŝ

szych wzorach:

B - bimoment od obci

ąŜ

enia d

ź

wignic

ą

,

I

ω

 - wycinkowy moment bezwładno

ś

ci - patrz tabl. Z1-1,

ω

 - współrz

ę

dna wycinkowa,

P - siła skupiona przekazywana przez par

ę

 kół,

t

f

 - grubo

ść

 pasa dolnego;

Pozostałe oznaczenia - analogiczne jak w 4.2.

5. No

ś

no

ść

 belek ze wzgl

ę

du na zm

ę

czenie

5.1. Postanowienia ogólne
a) No

ś

no

ść

 belek ze wzgl

ę

du na zm

ę

czenie nale

Ŝ

y sprawdza

ć

 wg Zał

ą

cznika 3, bior

ą

c pod uwag

ę

 poni

Ŝ

sze 

postanowienia.
b) Grupy nat

ęŜ

enia pracy d

ź

wignic (klasy obci

ąŜ

enia i wykorzystania) nale

Ŝ

y przyjmowa

ć

 wg PN-91/M-06503.

c) Szczegółowa ocena zm

ę

czenia nie jest wymagana:

- przy obci

ąŜ

eniu suwnicami grupy nat

ęŜ

enia pracy nie wy

Ŝ

szej ni

Ŝ

 A3, gdy w konstrukcji belek nie wyst

ę

puj

ą

 karby 

kategorii zm

ę

czeniowej ni

Ŝ

szej ni

Ŝ

 

∆σ

c

 = 57 MPa,

- przy obci

ąŜ

eniu suwnicami grupy nat

ęŜ

enia pracy nie wy

Ŝ

szej ni

Ŝ

 A4, gdy w konstrukcji belek nie wyst

ę

puj

ą

 karby 

kategorii zm

ę

czeniowej ni

Ŝ

szej ni

Ŝ

 

∆σ

c

 = 80 MPa.

d) Je

ś

li w specyfikacji technicznej nie okre

ś

lono inaczej, to okres eksploatacji torów jezdnych nale

Ŝ

y przyjmowa

ć

 nie 

krótszy ni

Ŝ

 35 lat.

5.2. Widmo obci

ąŜ

enia belki podsuwnicowej

a) Widmo obci

ąŜ

enia (grup

ę

 nat

ęŜ

enia pracy belki) charakteryzuje si

ę

 za pomoc

ą

 współczynnika (klasy) obci

ąŜ

enia 

oraz maksymalnej liczby cykli obci

ąŜ

enia (klasy wykorzystania). Znormalizowane parametry widma odpowiadaj

ą

ce 

okre

ś

lonym grupom nat

ęŜ

enia pracy belek podano w tabl. Z5-1. Parametry widma mo

Ŝ

na ustala

ć

 wg poz. b) i c) lub 

przyjmowa

ć

 na podstawie grupy nat

ęŜ

enia pracy - wg poz. d).

b) Współczynnik obci

ąŜ

enia belki K

b

 jest okre

ś

lony ogólnym wzorem

 

      (Z5-8) 

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 8

background image

 

gdzie: P - nacisk koła suwnicy,

N

i

 - liczba cykli obci

ąŜ

enia wywołuj

ą

cego nacisk P

i

,

N

T

 - liczba cykli obci

ąŜ

enia w okresie eksploatacji belki.

Gdy brak jest szczegółowych danych eksploatacyjnych, to K

b

 mo

Ŝ

na wyznacza

ć

 na podstawie współczynnika 

obci

ąŜ

enia suwnicy K

p

 - wg wzoru

 

      (Z5-9) 

 

c) Klas

ę

 wykorzystania belki (H

0

 ÷ H

9

obci

ąŜ

onej jedn

ą

 suwnic

ą

 mo

Ŝ

na przyjmowa

ć

 na podstawie klasy wykorzystania 

suwnicy (U

0

 ÷ U

9

), modyfikuj

ą

c liczb

ę

 cykli stosownie do okresu eksploatacji belki (w porównaniu z zakładanym 

20-letnim okresem eksploatacji suwnicy) oraz do liczby cykli obci

ąŜ

enia przypadaj

ą

cej na jeden cykl pracy suwnicy.

Gdy rozstaw kół suwnicy (lub osi zestawów kół) nie przekracza połowy rozpi

ę

to

ś

ci belki, to mo

Ŝ

na przyj

ąć

Ŝ

e na jeden 

cykl pracy przypada jeden cykl obci

ąŜ

enia. Przy wi

ę

kszej liczbie suwnic, w obliczeniach uwzgl

ę

dnia si

ę

 obci

ąŜ

enia od 

dwóch najniekorzystniej oddziaływuj

ą

cych suwnic - patrz 5.4.

d) Gdy znana (ustalona) jest wył

ą

cznie grupa nat

ęŜ

enia pracy suwnicy (A(i)), to zaleca si

ę

 przyjmowa

ć

 (wg tabl. Z5-1) 

grup

ę

 nat

ęŜ

enia pracy belki o jeden wy

Ŝ

sz

ą

 (B(i+1)) oraz klas

ę

 wykorzystania (H) odpowiadaj

ą

c

ą

 klasie obci

ąŜ

enia K4.

5.3. Współczynnik niejednorodno

ś

ci widma napr

ęŜ

e

ń

 mo

Ŝ

na wyznacza

ć

 na podstawie współczynnika obci

ąŜ

enia 

belki K

b

, przyjmuj

ą

c we wzorze (Z3-4): K = K

b

 oraz m = 3.

5.4. Belki obci

ąŜ

one dwiema suwnicami

a) Belki obci

ąŜ

one dwiema suwnicami sprz

ęŜ

onymi nale

Ŝ

y traktowa

ć

 w obliczeniach analogicznie jak belki obci

ąŜ

one 

jedn

ą

 suwnic

ą

 o zwi

ę

kszonej liczbie kół.

b) W przypadku belek obci

ąŜ

onych dwiema suwnicami, które nie pracuj

ą

 jako sprz

ęŜ

one, oprócz warunków no

ś

no

ś

ci 

dla poszczególnych suwnic nale

Ŝ

y dodatkowo spełni

ć

 warunek

 

      (Z5-10)

 

gdzie:

∆σ

e1

∆σ

e2

∆σ

e1

,

2

, oraz 

∆σ

R1

∆σ

R2

∆σ

R1,2

 - równowa

Ŝ

ne zakresy zmienno

ś

ci napr

ęŜ

e

ń

 oraz odpowiadaj

ą

ce im 

(zale

Ŝ

ne od liczby cykli napr

ęŜ

e

ń

) warto

ś

ci wytrzymało

ś

ci zm

ę

czeniowej w rozpatrywanym punkcie belki, 

obci

ąŜ

onej odpowiednio suwnic

ą

 1, suwnic

ą

 2 oraz jednocze

ś

nie suwnicami 1 i 2;

∆σ

e1,2

 nale

Ŝ

y wyznaczy

ć

 jak w przypadku sprz

ęŜ

enia suwnic; je

ś

li jednocze

ś

ne obci

ąŜ

enie belki dwiema 

suwnicami jest mało prawdopodobne (nie jest zdeterminowane procesem technologicznym), to mo

Ŝ

na przyj

ąć

 

∆σ

e1,2

 = 0. 

6. Zalecenia konstrukcyjne

6.1. Belki
a) Belki podsuwnicowe zaleca si

ę

 projektowa

ć

 jako pełno

ś

cienne dwuteowe (walcowane lub spawane), a w 

uzasadnionych przypadkach - jako kratowe lub skrzynkowe.
b) W blachownicach pasy ze 

ś

rodnikiem powinny by

ć

 poł

ą

czone spoin

ą

 czołow

ą

 lub dwustronn

ą

 spoin

ą

 pachwinow

ą

 o 

grubo

ś

ci nie mniejszej ni

Ŝ

 4 mm.

c) Zale

Ŝ

nie od obci

ąŜ

enia i rozpi

ę

to

ś

ci, usztywnienie belki w kierunku poziomym uzyskuje si

ę

 przez poszerzenie pasa 

ś

ciskanego lub przez zastosowanie t

ęŜ

nika podłu

Ŝ

nego - pełno

ś

ciennego lub kratowego.

d) Poł

ą

czenia belek na podporach powinny umo

Ŝ

liwia

ć

 regulacj

ę

 (rektyfikacj

ę

) jezdni podczas monta

Ŝ

u i eksploatacji.

6.2. St

ęŜ

enia

a) Szeroko

ść

 t

ęŜ

nika podłu

Ŝ

nego powinna by

ć

 nie mniejsza ni

Ŝ

 1/15 rozpi

ę

to

ś

ci belki. K

ą

t pochylenia (wzgl

ę

dem pionu) 

zastrzałów podpieraj

ą

cych pas zewn

ę

trzny t

ęŜ

nika nie powinien by

ć

 wi

ę

kszy ni

Ŝ

 45°.

b) 

Ś

rodniki pełno

ś

ciennych t

ęŜ

ników podłu

Ŝ

nych usztywnia si

ę

 

Ŝ

ebrami jednostronnymi przy smukło

ś

ci (h/t) wi

ę

kszej 

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 9

background image

ni

Ŝ

 140 oraz w przypadkach uzasadnionych obliczeniowo.

c) St

ęŜ

enia poprzeczne belek zaleca si

ę

 stosowa

ć

 w odst

ę

pach nie wi

ę

kszych ni

Ŝ

 6 m.

6.3. Szyny
a) Rodzaj szyny, typ oraz gatunek stali, przyjmuje si

ę

 wg zalece

ń

 producenta suwnicy.

b) O

ś

 szyny powinna le

Ŝ

e

ć

 w płaszczy

ź

nie symetrii belki lub 

ś

rodnika belki.

c) Ł

ą

czniki szyny z belk

ą

 (łapki, 

ś

ruby, nity, spoiny) rozmieszcza si

ę

 po obu stronach szyny w odst

ę

pach nie wi

ę

kszych 

ni

Ŝ

 700 mm, przy czym zaleca si

ę

 stosowa

ć

 

ś

ruby i nity o 

ś

rednicy 16 ÷ 24 mm, a odcinki spoin co najmniej o długo

ś

ci 

100 mm i grubo

ś

ci 4 mm.

d) Gdy w obliczeniach przekroju belki uwzgl

ę

dnia si

ę

 przekrój szyny, to poł

ą

czenie szyny z belk

ą

 powinno by

ć

 spawane 

spoinami ci

ą

głymi, 

ś

rubowe cierne lub nitowe. Poł

ą

czenia spawane zaleca si

ę

 stosowa

ć

 tylko do szyn prostok

ą

tnych 

dla suwnic grupy nat

ęŜ

enia nie wy

Ŝ

szej ni

Ŝ

 A4.

e) Styki odcinków szyn (ze szczelin

ą

 do 2 mm) rozmieszcza si

ę

 w odległo

ś

ci nie mniejszej ni

Ŝ

 600 mm od styków 

podporowych belki. Styki szyn w s

ą

siedztwie poł

ą

cze

ń

 elementów monta

Ŝ

owych zaleca si

ę

 projektowa

ć

 jako uko

ś

ne 

(pod k

ą

tem 45°) z odpowiednimi ogranicznikami przemieszcze

ń

 bocznych.

6.4. Kozły odbojowe
a) Kozły odbojowe instalowane na ko

ń

cach torów jezdnych powinny mie

ć

 zdolno

ść

 amortyzacji siły uderzenia suwnicy.

 

Tablica Z5-1

Klasa 

obci

ąŜ

enia 

belki

Nominalna 

warto

ść

 

współczynnika 

obci

ąŜ

enia 

belki K

b

Klasa wykorzystania belki (max liczba cykli obci

ąŜ

e

ń

)

H

0

H

1

H

2

H

3

H

4

H

5

H

6

H

7

H

8

H

9

1,6×10

4

3,2×10

4

6,3×10

4

1,25×10

5

2,5×10

5

5×10

5

1×10

6

2×10

6

4×10

6

>4×10

6

Grupa nat

ęŜ

enia pracy belki

K1

0,125

 

 

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

K2

0,25

 

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

K3

0,50

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

 

K4

1,0

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

 

 

 

b) W przypadku odbojów twardych, w strefie rozci

ą

ganej poł

ą

czenia kozła odbojowego z belk

ą

 zaleca si

ę

 stosowa

ć

 

ś

ruby długie (1 

 5d) kl. 4.6 lub 5.6.

 

INFORMACJE DODATKOWE

 

1. Instytucja opracowuj

ą

ca norm

ę

 - Centralny O

ś

rodek Badawczo-Projektowy Konstrukcji Metalowych MOSTOSTAL, 

Warszawa.
2. Istotne zmiany w stosunku do PN-80/B-03200
a) zmieniono podział tematyczny normy, a tak

Ŝ

e niektóre oznaczenia, dostosowuj

ą

c je do zalece

ń

 ISO; wprowadzono 

poj

ę

cie no

ś

no

ś

ci obliczeniowej przekroju;

b) wprowadzono klasyfikacj

ę

 przekrojów w aspekcie odporno

ś

ci elementów na miejscow

ą

 utrat

ę

 stateczno

ś

ci w stanie 

spr

ęŜ

ystym i plastycznym;

c) rozszerzono problematyk

ę

 stateczno

ś

ci miejscowej o zagadnienie no

ś

no

ś

ci elementów w stanie nadkrytycznym oraz 

stateczno

ś

ci 

ś

rodników pod obci

ąŜ

eniem skupionym;

d) zmieniono zasady obliczania elementów osłabionych otworami, uzale

Ŝ

niaj

ą

c ich no

ś

no

ść

 od gatunku stali i stopnia 

osłabienia przekroju;
e) wprowadzono uogólnion

ą

 definicj

ę

 smukło

ś

ci wzgl

ę

dnej oraz cztery (zamiast jak dot

ą

d jednej) krzywe 

niestateczno

ś

ci ogólnej;

f) zmieniono warunki no

ś

no

ś

ci elementów w zło

Ŝ

onych stanach obci

ąŜ

enia, wprowadzono m.in. składnik poprawkowy 

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 10

background image

(uwzgl

ę

dniaj

ą

cy efekty II rz

ę

du) przy sprawdzaniu stateczno

ś

ci elementów 

ś

ciskanych i zginanych;

g) rozszerzono postanowienia dotycz

ą

ce st

ęŜ

e

ń

 układów konstrukcyjnych;

h) podano zasady obliczania układów ramowych wg teorii II rz

ę

du;

i) wprowadzono klasyfikacj

ę

 poł

ą

cze

ń

 

ś

rubowych oraz podano szczegółowe zasady wymiarowania poł

ą

cze

ń

 

doczołowych na 

ś

ruby o wysokiej wytrzymało

ś

ci;

j) nawi

ą

zuj

ą

c do przepisów mi

ę

dzynarodowych (ISO i ECCS) zmieniono uj

ę

cie zagadnienia no

ś

no

ś

ci konstrukcji ze 

wzgl

ę

du na zm

ę

czenie materiału;

h) podano ogólne zasady obliczania konstrukcji z uwzgl

ę

dnieniem plastycznej rezerwy no

ś

no

ś

ci.

3. Normy zwi

ą

zane

PN-64/B-01043

 Rysunek konstrukcyjny budowlany. Konstrukcje stalowe

PN-82/B-02000

 Obci

ąŜ

enia budowli. Zasady ustalania warto

ś

ci

PN-86/B-02015

 Obci

ąŜ

enia budowli. Obci

ąŜ

enia zmienne 

ś

rodowiskowe. Obci

ąŜ

enie temperatur

ą

 

PN-85/B-02170

 Ocena szkodliwo

ś

ci drga

ń

 przekazywanych przez podło

Ŝ

e na budynki

PN-90/B-03000

 Projekty budowlane. Obliczenia statyczne

PN-76/B-03001

 Konstrukcje i podło

Ŝ

a budowli. Ogólne zasady oblicze

ń

PN-85/B-03215

 Konstrukcje stalowe. Zakotwienie słupów i kominów

PN-85/H-83152 Staliwo w

ę

glowe konstrukcyjne. Gatunki

PN-83/H-84017 Stal niskostopowa konstrukcyjna trudno rdzewiej

ą

ca. Gatunki

PN-86/H-84018

 Stal niskostopowa o podwy

Ŝ

szonej wytrzymało

ś

ci. Gatunki

PN-88/H-84020

 Stal niestopowa konstrukcyjna ogólnego przeznaczenia. Gatunki

PN-89/H-84023/07

 Stal okre

ś

lonego zastosowania. Stal na rury. Gatunki

PN-75/M-69014 Spawanie łukowe elektrodami otulonymi stali w

ę

glowych i niskostopowych. Przygotowanie brzegów do 

spawania
PN-73/M-69015 Spawanie łukiem krytym stali w

ę

glowych i niskostopowych. Przygotowanie brzegów do spawania

PN-87/M-69772 Spawalnictwo. Klasyfikacja wadliwo

ś

ci zł

ą

czy spawanych na podstawie radiogramów

PN-76/M-69774 Spawalnictwo. Ci

ę

cie gazowe stali w

ę

glowych o grubo

ś

ci 5 ÷ 100 mm. Jako

ść

 powierzchni ci

ę

cia

PN-71/M-80014 Druty stalowe gładkie do konstrukcji spr

ęŜ

onych

PN-68/M-80200 Liny stalowe. Podział i zasada budowy oznaczenia
PN-92/M-80201 Liny stalowe z drutu okr

ą

głego. Wymagania i badania

PN-71/M-80236 Liny do konstrukcji spr

ęŜ

onych

PN-82/M-82054/03 

Ś

ruby, wkr

ę

ty i nakr

ę

tki. Własno

ś

ci mechaniczne 

ś

rub i wkr

ę

tów

PN-85/M-82101 

Ś

ruby ze łbem sze

ś

ciok

ą

tnym

PN-85/M-82105 

Ś

ruby z łbem sze

ś

ciok

ą

tnym z gwintem na całej długo

ś

ci

PN-79/M-82903 Nity. Wymagania i badania
4. Normy mi

ę

dzynarodowe i zagraniczne

ENV 1993-1-1:1992 Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings 
(przednorma europejska)
ISO/DIS 10721 (1994): Steel structures - Materials and design (projekt normy mi

ę

dzynarodowej)

RFN DIN 18800:1990 Stahlbauten
Teil 1: Bemessung und Konstruktion
Teil 2: Stabilitätsfälle. Knicken von Staben und Stahlwerke
Teil 3: Stabilitätsfälle. Plattenbeulen
Wielka Brytania BS 5950 Structural use of steelwork in building.
Part 1:1990 Code of practice for design in simple and continuous construction: hot rolled sections
5. Autorzy projektu normy
Zespół autorski:
przewodnicz

ą

cy prof. dr in

Ŝ

. Mieczysław Łubi

ń

ski - Politechnika Warszawska, z-ca przewodnicz

ą

cego prof. dr in

Ŝ

Janusz Murzewski - Politechnika Krakowska, prof. dr in

Ŝ

. Jan Augustyn - Politechnika Cz

ę

stochowska, prof. dr in

Ŝ

. Jan 

Bródka - Politechnika Łódzka, dr in

Ŝ

. Andrzej Czechowski - COBPKM MOSTOSTAL, dr in

Ŝ

. Marian Gi

Ŝ

ejowski - 

Politechnika Warszawska, prof. dr in

Ŝ

. Wiesław Jankowiak - Politechnika Pozna

ń

ska, prof. dr in

Ŝ

. Zbigniew Kowal - 

Politechnika 

Ś

wi

ę

tokrzyska, dr in

Ŝ

. Jan Łaguna - COBPKM MOSTOSTAL.

Współpraca:
prof. dr in

Ŝ

. Władysław Bogucki; dr in

Ŝ

. Rafał Garncarek, dr in

Ŝ

. Aleksandra Kociatkiewicz, mgr in

Ŝ

. Michał Kwa

ś

niewski 

- COBPKM MOSTOSTAL.
6. Dokumenty mi

ę

dzynarodowe wykorzystane przy opracowaniu normy

Eurocode Nr 3 (1988) Design of Steel Structures. Part 1 - General Rules and Rules for Buildings (projekt)
ISO/TC 167/SC1; N 219; N 220 Steel Structures - Materials and Design; Fatigue (dokumenty robocze).
Postanowienia tych dokumentów w maksymalnym stopniu wprowadzono do 

PN-90/B-03200

.

7. Deskryptory

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 11

background image

0054768 konstrukcje budowlane; 0580417 konstrukcje metalowe; 0863732 konstrukcje ł

ą

czone 

ś

rubami; 0580669 

konstrukcje spawane; 0260740 projektowanie; 0000000 obliczenia statyczne.
8. Wydanie 2 - stan aktualny: grudzie

ń

 1993 - wprowadzono zmiany:

zmiana 1 - Biuletyn PKNMiJ nr 10/1992,
zmiana 2 - Biuletyn PKNMiJ nr 13/1993. Tre

ść

 zmiany nie publikowana. Wydaniem 1 nie nale

Ŝ

y si

ę

 posługiwa

ć

.

Powrót do spisu tre

ś

ci

 
 

PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

Ŝ

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Cz

ęść

 9  Strona 12