1
PODSTAWA
PODSTAWA
SŁUPA
SŁUPA
1
PODSTAWA
PODSTAWA
SŁUPA
SŁUPA
2
PODSTAWA SŁUPA
Często nazywana także stopą słupa – dolna, skrajna część
słupa. Jej podstawowym zadaniem jest przeniesienie
obciążeń z trzonu na fundament. Stopa słupa usztywnia i
pozwala na prawidłowe ustawienie trzonu słupa podczas
montażu.
Kształt podstawy (podobnie jak głowicy) jest zależny od
kształtu trzonu słupa, obciążeń przekazywanych z trzonu
na fundament oraz sposobu zakotwienia.
W słupach ściskanych osiowo najczęściej podstawę
wymiaruje się jako przegubową. Składa się ona z:
-blachy poziomej (płytę podstawy), leżącą na stopie
fundamentowej;
-pionowe blachy, przeważnie w kształcie trapezu, łączące
płytę podstawy w trzonem słupa.
3
Przykładowe, charakterystyczne rozwiązania
konstrukcyjne podstaw słupów przy niewielkich
obciążeniach:
4
Podstawa słupa przy dużych obciążeniach:
5
Stopa na ruszcie stalowym. Tego rodzaju konstrukcję
stosuje się dla słupów bardzo silnie obciążonych:
6
Zasady obliczania i konstruowania stopy podane są w
PN-B-03215:1998
„Konstrukcje stalowe –
połączenia z fundamentami –
projektowanie i wykonanie”
7
Pierwszym krokiem jest sprawdzenie, czy
przyjęta wcześniej wysokość przewiązki skrajnej
dolnej, która będzie zamocowana przy podstawie
słupa, ma odpowiednią wysokość.
Rolę przewiązki skrajnej dolnej będzie spełniała
blacha trapezowa.
Wstępnie przyjęliśmy, że wysokość przewiązki
skrajnej musi mieć minimum 150% wysokości
przewiązki pośredniej. Grubość blachy
trapezowej (przewiązki skrajnej dolnej) jest taka
sama jak przewiązek pośrednich.
Warunkiem wyjściowym będzie minimalna
wymagana długość spoiny pachwinowej łączącej
blachę trapezową z gałęziami słupa.
8
9
d
II
f
al
N
Obciążenie N jest wypadkową zadanego obciążenia oraz
ciężaru trzonu słupa powiększonego o 10%. Powiększenie
wynika z zamocowania przewiązek, głowicy słupa oraz
spoin.
mm
mm
lecz
t
5
,
2
10
,
2
,
0
2
nom
a
}
{
mm
t
16
7
,
0
1
10
d
II
p
f
a
n
N
l
Po przekształceniu otrzymujemy:
Otrzymana wartość jest najmniejszą wysokością
przewiązki skrajnej dolnej (blachy trapezowej) ze
względu na minimalną, wymaganą długość obliczeniową
spoin łączących blachę z gałęziami słupa.
Otrzymaną wartość zaokrąglamy w górę do liczby
całkowitej [mm].
11
Następnym krokiem jest ustalenie wymiarów blachy
poziomej podstawy słupa:
Wytrzymałość podstawy na docisk:
f
c
= 0,8 · f
*
cd
f
*
cd
– wytrzymałość obliczeniowa betonu fundamentu;
B, L – szerokość i długość podstawy słupa;
Przyjmuje się, że odstęp półki od krawędzi płyty
podstawy jest równy około 10 cm, tak więc otrzymujemy:
B = h + 2 · (5 – 15)cm;
h – wysokość kształtownika;
;
c
c
f
L
B
N
A
N
12
Długość L podstawy wyznaczmy z
warunku:
c
c
c
f
B
N
L
f
L
B
N
13
Następnie należy sprawdzić warunek:
2
1
B
L
14
Grubość płyty podstawy:
Aby obliczyć grubość płyty podstawy t należy przyjąć
następujący schemat statyczny do obliczeń:
L
B
t
1
l x
Wyodrębniamy beleczkę wspornikową o szerokości 1 [cm] i
grubości t zamocowaną w licu środnika. Jej długość oznaczamy l
x
.
Przyjmuje się, że belka jest obciążona odporem fundamentu o
wielkości σ
c
. Moment utwierdzenia w tej beleczce wynosi:
2
5
,
0
x
c
l
M
15
L
B
t
1
l x
Wskaźnik wytrzymałości beleczki określamy jako:
6
0
,
1
2
t
W
16
L
B
t
1
l x
Zatem naprężenia w płycie można określić według wzoru:
Stąd grubość płyty określamy według wzoru:
d
f
t
M
W
M
2
6
d
f
M
t
6
17
Literatura podaje, że grubość blachy przyjmuje się w
granicach od
10 – 40 mm.
Następnym krokiem jest sprawdzenie nośności blachy
trapezowej na zginanie. W tym celu należy określić
wartość sił działających na blachę.
Przyjmuje się, że siły działające na żeberko zbiera się
według poniższego schematu.
Sprawdzenia dokonuje się w przekroju A-A – jako
najbardziej wytężonym.
18
otwory na
śruby
otwory na
śruby
19
;
4
2
5
,
0
2
z
c
z
z
c
a
a
l
B
l
l
B
M
20
;
5
,
0
c
z
a
a
l
B
V
21
Nośność obliczeniowa blachy trapezowej:
-ze względu na zginanie:
d
x
P
R
f
W
M
W celu policzenia nośności obliczeniowej przekroju
blachy trapezowej ze względu na zginanie należy
wyznaczyć położenie osi obojętnej rozpatrywanego
przekroju, następnie obliczyć moment bezwładności tego
przekroju względem osi obojętnej i ustalić wartość
wskaźnika W
x.
Przyjmujemy α
p
=1.
22
-
nośność obliczeniowa ze względu na ścinanie:
1. Sprawdzenie
podatności
na
miejscową
utratę
stateczności i ustalenie wartości przekroju czynnego
przy
ścinaniu
według
tabeli
7
PN-90/B-03200.
2. Jeżeli spełniony jest warunek z tablicy 7 PN, wówczas:
3. Jeżeli nie obliczamy według zależności:
A
A
f
A
V
v
d
v
R
9
,
0
58
,
0
A
A
f
A
V
v
d
v
pv
R
9
,
0
58
,
0
Wartość φ
pv
ustalamy według punktu 4.2.2.1 PN.
23
Sprawdzenie wytężenia blachy trapezowej przy zginaniu i
ścinaniu:
1
1
R
a
a
R
a
a
M
M
V
V
24
Pojedyncze blacha trapezowa jest przyspawana do
podstawy słupa dwiema spoinami pachwinowymi. Należy
sprawdzić zastępczy stan naprężeń w spoinie:
gdzie:
;
3
2
2
2
d
z
f
;
2
1
2
d
z
a
a
f
l
a
Q
;
2
d
x
x
a
a
f
I
a
S
Q
S
x
–
moment statyczny
przekroju blachy stopowej o
szerokości 0,5B względem osi
obojętnej przekroju.
25
Należy pamiętać, że spoiny pachwinowe, łączące żeberka
z blachą poziomą powinny spełniać warunek normowy:
mm
mm
lecz
t
5
,
2
10
,
2
,
0
2
nom
a
}
{
mm
t
16
7
,
0
1
• t
1
, t
2
– grubość cieńszej i grubszej części w połączeniu.
Każda spoina pachwinowa, aby mogła być ujęta do
obliczeń, musi mieć minimum 40mm !!!
26
Śruby kotwiące.
Ich funkcja w konstrukcji ogranicza się jedynie do
prawidłowego ustawienia słupa i zapobiega
przypadkowemu przesunięciu.
Śruby nie pracują na rozciąganie!
otwory na
śruby
kotwiące
27
Na rysunkach poniżej widać kilka, przykładowych śrub
kotwiących.
28
Ważnym elementem konstrukcyjnym jest wykonanie w
blasze stopowej otworu ułatwiającego odpowietrzenie i
jednocześnie wykonanie podlewki.
29
Część obliczeniowa zakończona.
Ważnym elementem jest dokumentacja rysunkowa.
W celu przypomnienia – informacje, które są bardzo
ważne z punktu widzenia naszej konstrukcji (montaż,
wykonanie elementów, spawanie) powinny znaleźć się w
opisie technicznym lub na rysunku.
Rysunki konstrukcji stalowych należy wykonywać
zgodnie z normą:
PN-B-01040:1994 – „Rysunek konstrukcyjny budowlany -
Zasady ogólne”
PN-64/B-01043 – „Rysunek konstrukcyjny budowlany –
konstrukcje stalowe”
PN-ISO-5261 – „Rysunek techniczny dla konstrukcji
metalowych”
(z grudnia 1994roku)
30
Proszę zwrócić na
przekroje A-A, B-B i
C-C.
31
Szczegół na który warto zwrócić uwagę podczas
rysowania:
7 x 640
A
200 x 350 x 10
350 x 340 x
20
3
2
7 x 350
7 x 200
4
2
7 x 1100
32
2M16
8
C
2
7 x 490
6
4
7 x 350
490 x 350
5
2
Podlewka cementowa
550 x 430 x 30
Szczegół na który warto zwrócić uwagę podczas
rysowania:
33
4
7 x 1100
3
2
350 x 400 x
25
SKALA 1:5
200 x 350 x 10
7 x 350
4
2 [ 240
2
1
7 x 1100
80 x 240 x
25
7 x 330
4
9
291 x 330 x 20
34
PRZEKRÓJ B-B
7 x 30
8
200 x 150 x 10
2
7 x 150
2 [ 240
3
4
35
36
Dariusz Kończalik
Dr inż. Stefan Dominikowski
SŁUP STALOWY OSIOWO ŚCISKANY
WYKONAŁ
SPRAWDZIŁ
TEMAT
WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH
UNIWERSYTET WARMIŃSKO - MAZURSKI
KATEDRA KONSTRUKCJI METALOWYCH
DATA 10.12.2002