Rozmieszczenie elementów konstrukcyjnych
1.1 Dane wyjściowe
A= 10,0 m
B= 12,2 m
H= 3,60 m
q= 7,6 kN/m2
Ustalenie liczby przęseł płyty jednokierunkowo-zbrojonej
lp=(1,50 2,50) m
$$\frac{A}{2,1} = \frac{10,0}{2,1} = 4,76$$
Przyjęto n=5 przęseł.
lp=$\frac{10,0}{5} = 2,0\ m$
Przyjęto długość przęseł pośrednich lpp= 2,10 m
Długość przęseł skrajnych :
lps= 0,5 ∙ (10,0 - 3∙2,1) = 1,85 m
Sprawdzenie czy płyta może być projektowana jako element jednokierunkowo zginany:
2,91 ≥ 2,0
Warunek spełniony.
Wstępne wymiarowanie konstrukcji
2.1 Poz. 1. Płyta jednokierunkowo zginana
Przyjęto leff = lpp = 2,1 m
$$d \geq \frac{210}{25} = 8,4\ \text{cm}$$
Przyjęto wstępnie a1 = 3,0 cm
h ≥ d + a1 = 8,4 + 3,0= 11,4 cm
Przyjęto h = 12 cm
Zestawienie wyników wstępnego wymiarowania dla pozycji nr 1 [ cm ] :
d | 8,0 |
---|---|
h | 12,0 |
a1 | 3,0 |
b | 100 |
Poz. 2. Żebro
Przyjęto leff = 1,05 ∙ 0,5B = 1,05 ∙ 0,5 ∙ 1220 = 640 cm
$$d \geq \frac{640}{20} = 32,0\ \text{cm}$$
Przyjęto wstępnie a1 = 4,0 cm
h ≥ d + a1 = 32,0 + 4,0 = 36,0 cm
Przyjęto wysokość żebra :
h = 60 cm
Szerokość żebra :
b = ($\frac{1}{2,5} \div \frac{1}{3})\ h = \left( 24,0 \div 20,0 \right)\text{cm}$
Przyjęto szerokość :
b = 24 cm
Zestawienie wyników wstępnego wymiarowania dla pozycji nr 2 [ cm ] :
d | 32,0 |
---|---|
h | 60,0 |
a1 | 4,0 |
b | 24,0 |
Poz. 3. Podciąg
Przyjęto leff = 1,05 ∙ 0,5A = 1,05 ∙ 0,5 ∙ 1000 = 525 cm
$$d \geq \frac{525}{18} = 30,0\ \text{cm}$$
Przyjęto wstępnie a1 = 5,0 cm
h ≥ d + a1 = 30,0 + 5,0 = 35,0 cm
Przyjęto wysokość podciągu :
h = 70 cm
Szerokość podciągu :
b = ($\frac{1}{2,5} \div \frac{1}{3})\ h = \left( 28,0 \div 23,33 \right)\text{cm}$
b = 28 cm
Zestawienie wyników wstępnego wymiarowania dla pozycji nr 3 [ cm ] :
d | 30,0 |
---|---|
h | 70,0 |
a1 | 5,0 |
b | 28,0 |
2.4. Poz. 4. Słup
Przyjęto wstępnie b = h = bpodciągu = 28,0 cm
2.5. Poz. 5. Stopa fundamentowa
Przyjęto wstępnie :
h = 60,0 cm
B = L =D= 150,0 cm
3. Projekt wstępny
3.1. Dobór materiałów
3.1.1. Beton
Klasa ekspozycji betonu - XC1
Przyjęto klasę betonu C 20/25
Charakterystyczna wytrzymałość na ściskanie:
fck= 20,0 MPa
Współczynnik uwzględniający efekty długotrwałe oraz niekorzystne wpływy, wynikające ze sposobu przyłożenia obciążenia:
αcc= 1,0
Współczynnik częściowy dla trwałej sytuacji obliczeniowej:
γc= 1,4
Obliczeniowa wytrzymałość na ściskanie:
3.1.2. Stal
Przyjęto stal klasy A-IIIN B500SP
Charakterystyczna granica plastyczności:
fyk= 500 MPa
Współczynnik częściowy dla trwałej sytuacji obliczeniowej:
γs= 1,15
Obliczeniowa granica plastyczności:
Poz.1. Zebranie obciążeń
Lp. | Wyszczególnienie [kN/m3 ∙m] |
Wartość charakterystyczna [kN/m2] | Współczynnik γf |
Wartość obliczeniowa [kN/m2] |
---|---|---|---|---|
1. | Posadzka cementowa 19∙0,02 |
0,380 | 1,35 | 0,513 |
2. | Warstwa wyrównawcza 19∙0,03 |
0,570 | 1,35 | 0,770 |
3. | Styropian 0,45∙0,05 |
0,023 | 1,35 | 0,031 |
4. | Płyta żelbetowa 25∙0,12 |
3,000 | 1,35 | 4,05 |
I. | Obciążenia stałe | 3,973 | 1,35 | 5,364 |
II. | Obciążenia zmienne | 7,600 | 1,50 | 11,400 |
Poz.1. Obliczenia statyczne
Schemat statyczny
Rys. Schemat statyczny Poz. 1.
Efektywna długość przęseł pośrednich:
leff,p= lpp= 2,10 m
Efektywna długość przęseł skrajnych:
leff,s= lps+an
an= min{ 0,5h ; 0,5t} = min {0,5∙0,12 ; 0,5∙ 0,38} = 0,06 m
stąd :
leff,s= 1,85 + 0,06= 1,91 m
Wyniki obliczeń statycznych
Obliczenia przeprowadzono przy użyciu programu Soldis.
Wyniki zamieszczono w załączniku.
Poz. 1. SGN
Ustalenie grubości otuliny zbrojenia i wysokości użytecznej przekroju
Przyjęto:
- klasa konstrukcji S4,
- klasa ekspozycji XC1,
- klasa odporności pożarowej D,
- klasa odporności ogniowej R30,
- średnica zbrojenia –Φ = 8 mm
- nominalny, maksymalny wymiar ziaren kruszywa – dg= 16 mm
Otulina minimalna:
Minimalne otulenie ze względu na przyczepność:
Cmin,b { Φ dla dg ≤ 32 mm ; Φ + 5 mm dla dg> 32 mm}
Cmin,b = 8 mm
Minimalne otulenie ze względu na warunki środowiska:
Cmin,dur= 15 mm
Składnik dodawany ze względu na bezpieczeństwo:
Δcdur,y= 0
Zmniejszenie minimalnego otulenia ze względu na stosowanie stali nierdzewnej:
Δcdur,st= 0
Zmniejszenie minimalnego otulenia ze względu na stosowanie dodatkowej ochrony betonu:
Δcdur,add= 0
Obliczenie otuliny minimalnej:
Cmin= max { cmin,b ; cmin,dur + Δcdur,y ; Δcdur,st - Δcdur,add ; 10 mm} = 15 mm
Sprawdzenie i ewentualna korekta otuliny z uwagi na wymagania przeciwpożarowe
Minimalna osiowa odległość zbrojenia do powierzchni przekroju:
a= cmin + $\frac{\Phi}{2}$ = 15 + 4 ≥ amin = 10
Uwzględnienie odchyłek otulenia w obliczeniach:
Δcder = 10 mm
Obliczenie otuliny nominalnej:
cnom= cmin + Δcder = 15 + 10 = 25 mm
Obliczenie wysokości użytecznej:
a1 = cnom +$\frac{\Phi}{2}$ = 25 +4 = 29 mm
d = h – a1 = 12,0 – 2,9 = 9,1 cm
Zbrojenie główne – przęsła
Obliczeniowy moment zginający:
MEd = 4,633 kNm
Parametry metody uproszczonej:
λ = $\left\{ \begin{matrix} 0,8\ \ \ ,\text{dla}\ \ \leq 50\ MPa \\ 0,8\ - \ \ \ \ \ ,\ dla\ 50 < \ \ \leq 90\ MPa \\ \end{matrix} \right.\ $
stąd λ = 0,8
η = $\left\{ \begin{matrix} 1,0\ \ \ ,\text{dla}\ \ \leq 50\ MPa \\ 1,0\ - \ \ \ \ \ ,\ dla\ 50 < \ \ \leq 90\ MPa \\ \end{matrix} \right.\ $
stąd η = 1,0
Względny moment zginający:
SC = $\frac{4,633}{1,0 \bullet 14300 \bullet 1,000 \bullet 0,091 \bullet 0,091}$ = 0,039
Efektywny, graniczny zasięg strefy ściskanej betonu:
Xeff,lim = ∙ d= ∙ 9,1 = 4,49 cm
Efektywny zasięg strefy ściskanej betonu:
xeff = ( 1 – $\sqrt{1 - 2s_{c}}$ )∙ d= ( 1 – $\sqrt{1 - 2 \bullet 0,039}$ ) ∙ 9,1 = 0,36 cm < Xeff,lim = 4,49 cm
Efektywne ramię sił wewnętrznych:
zeff = d- 0,5∙ xeff = 9,1 – 0,5∙ 0,36 = 8,92 cm
Wymagane z warunku nośności pole zbrojenia:
As1,rqd = $\frac{M_{\text{Ed}}}{z_{\text{eff}\ \bullet f_{\text{yd}}}}$ = $\frac{4,633}{0,0892 \bullet 435000}$ = 1,19 cm4
Minimalne pole zbrojenia z uwagi na kruche zniszczenie:
As1,min = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \ \frac{f_{\text{ctm}}}{f_{\text{yk}}} \bullet b \bullet d \\ 0,0013\ \bullet b \bullet d \\ \end{matrix} \right.\ $ = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \frac{1,9}{500} \bullet 100 \bullet 9,1 \\ 0,0013 \bullet 100 \bullet 9,1 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 1,18 cm2
Maksymalne pole przekroju zbrojenia:
As1,max = 0,04 ∙ Ac = 0,04∙ b ∙ h = 0,04∙100∙12 = 48,00 cm2
Wymagany zostaw prętów:
s ≤ $\frac{A_{s}^{\Phi 8}}{A_{s1,\text{rqd}}}$ = $\frac{0,502}{1,18\ }$ = 42,5 cm
Rozstaw maksymalny:
smax, slabs = $\left\{ \begin{matrix} 2h = 2 \bullet 12 = 24,0\ \text{cm} \\ 25,0\ \text{cm} \\ \end{matrix} \right.\ $ = 24,0 cm
Przyjęcie zbrojenia:
przyjęto : s = 20 cm
As1,prov = $\frac{A_{s}^{\Phi 8}}{s}$ = $\frac{0,502}{0,20}$ = 2,51 cm2
Przyjęto zbrojenie: Φ8- AIIIN co 20 cm
Obliczeniowy moment zginający w osi podpór pośrednich:
MEd = 5,988 kNm
Skorygowany moment zginający:
M’Ed = MEd – 0,125 ∙ FEd,Sup ∙ t= 5,988 – 0,125∙ ( 0,087+ 30,655)∙ 0,2 = 5,219 kNm
Parametry metody uproszczonej:
λ =0,8
η = 1,0
Wysokość skorygowana:
h’ = h +$\frac{1}{6}$ ∙ b = 11 + $\frac{1}{6}$ ∙ 40 = 17,67 cm
Skorygowana wysokość użyteczna:
d’ = h’ –a1 = 17,67 -2,9 = 14,77 cm
Względny moment zginający:
SC = $\frac{5,219}{1,0 \bullet 14300 \bullet 1,0 \bullet {0,1477}^{2}}$ = 0,017
Efektywny, graniczny zasięg strefy ściskanej betonu:
Xeff,lim = ∙ d’ =∙ 14,77 = 5,43 cm
Efektywny zasięg strefy ściskanej betonu:
xeff = ( 1 – $\sqrt{1 - 2s_{c}}$ )∙ d’ = ( 1 – $\sqrt{1 - 2\ \bullet 0,017}$ ) ∙14,77 = 0,25 cm < Xeff,lim = 5,43 cm
Efektywne ramię sił wewnętrznych:
zeff = d’ - 0,5∙ xeff = 14,77 -0,5∙ 0,25 = 14,64 cm
Wymagane z warunku nośności pole zbrojenia:
As1,rqd = $\frac{M_{\text{Ed}}'}{z_{\text{eff}\ \bullet f_{\text{yd}}}}$ = $\frac{5,233}{0,1464 \bullet 435000}$ = 0,82 cm4
Minimalne pole zbrojenia z uwagi na kruche zniszczenie:
As1,min = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \ \frac{f_{\text{ctm}}}{f_{\text{yk}}} \bullet b \bullet d' \\ 0,0013\ \bullet b \bullet d' \\ \end{matrix} \right.\ $ = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \ \frac{1,9}{500}\ \bullet 100 \bullet 14,77 \\ 0,0013 \bullet 100 \bullet 14,77 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 1,92 cm2
Maksymalne pole przekroju zbrojenia:
As1,max = 0,04 ∙ Ac = 0,04∙ b ∙ h= 0,04 ∙ 100∙ 12= 48,00 cm2
Wymagany zostaw prętów:
s ≤ $\frac{A_{s}^{\Phi 8}}{A_{s1,rqd}}$ = $\frac{0,502}{1,22}$ = 41,1 cm
Rozstaw maksymalny:
smax, slabs = $\left\{ \begin{matrix} 2h = 2 \bullet 12 = 24,0\ cm\ \\ 25,0\ cm \\ \end{matrix} \right.\ $ = 24,0 cm
Przyjęcie zbrojenia:
przyjęto : s = 20 cm
As1,prov = $\frac{A_{s}^{\Phi 8}}{s}$ = $\frac{0,502}{0,20}$ = 2,51 cm2
Przyjęto zbrojenie: Φ8- AIIIN co 20 cm .
Lico podpór pośrednich
Obliczeniowe momenty zginające w licu podpór:
MEdkl = 4,453 kNm
MEdkp = MEd= 4,501 kNm
Parametry metody uproszczonej
λ = 0,8
η = 1,0
Względny moment zginający:
SC = $\frac{4,501}{1,0 \bullet 14300 \bullet 1,000 \bullet 0,091 \bullet 0,091}$ = 0,038
Efektywny, graniczny zasięg strefy ściskanej betonu:
Xeff,lim = ∙ d= ∙ 9,1 = 4,49 cm
Efektywny zasięg strefy ściskanej betonu:
xeff = ( 1 – $\sqrt{1 - 2s_{c}}$ )∙ d= (1 – $\sqrt{1 - 2 \bullet 0,038}$ ) ∙9,1 = 0,35 cm < Xeff,lim =4,49 cm
Efektywne ramię sił wewnętrznych:
zeff = d- 0,5∙ xeff = 9,1 – 0,5∙ 0,35 = 8,93 cm
Wymagane z warunku nośności pole zbrojenia:
As1,rqd = $\frac{M_{\text{Ed}}}{z_{\text{eff}\ \bullet f_{\text{yd}}}}$ = $\frac{4,501}{0,0893 \bullet 435000}$ = 1,16 cm2 < As1, prov = 2,51 cm2
Zbrojenie główne – podpory skrajne
Z uwagi na możliwość wystąpienia momentu częściowo zamocowania przyjęto zbrojenie:
Φ 8 A – IIIN co 20 cm
Zbrojenie rozdzielcze
Przyjęto pręty rozdzielcze Φ 8 A – IIIN.
Rozstaw prętów rozdzielczych:
smax, slabs = $\left\{ \begin{matrix} 3h = 3 \bullet 12,0 = 36,0\ cm \\ 40,0\ cm \\ \end{matrix} \right.\ $ = 36,0 cm
Przyjęcie zbrojenia:
przyjęto : s = 30 cm
As1,prov = $\frac{A_{s}^{\Phi 8}}{s}$ = $\frac{0,502}{30}$ = 1,67 cm2 > 0,2 ∙ As1, provmax = 0,2∙ 2,51 = 0,50 cm2
Przyjęto zbrojenie rozdzielcze: Φ8 A-IIIN co 30 cm.
Zbrojenie na ścinanie
Maksymalna obliczeniowa siła tnąca w licu podpory:
VEd = 15,393 kN
Obliczeniowa nośność na ścinanie:
ρl = $\frac{A_{\text{sl}}}{b \bullet d}$ = $\frac{2,51}{100 \bullet 9,1}$ = 0,003 < 0,020
CRd,c =$\frac{0,18}{\gamma_{c}}$ = $\frac{0,18}{1,15}$ = 0,156
k= 1 + $\sqrt{\frac{200}{d}}$ = 1 + $\sqrt{\frac{200}{91}}$ = 2,48 > 2,0
przyjęto k = 2,0
VRd,c = [ CRd,c ∙ k(100ρlfck)1/3 )]∙b∙d = [ 0,156∙ 2,0(100∙0,003∙20)1/3] ∙ 1000∙91 = 51,60 kN
νmin = 0,035∙ k3/2 ∙ fck1/2 = 0,035 ∙ 2,003/2 ∙ 201/2 = 0,442
VRd,c = νmin ∙b∙d = 0,442∙ 1000∙ 91 = 40,222 kN
VEd = 15,393 kN < VRd,c = 40,222 kN
Zbrojenie na ścinanie nie jest wymagane.
Poz. 1. – SGU
7.1 Szerokość rozwarcia rys prostopadłych
Dokonano sprawdzenia zarysowania w przęśle skrajnym.
Moment zginający od charakterystycznej kombinacji obciążeń:
MEdk = 3,114 kNm
Moment rysujący :
Mcr = WC ∙ fcteff = $\frac{b\ h^{2}}{6}$ ∙ fcteff = $\frac{1,0 \bullet {0,12}^{2}}{6}$ ∙ 2200 = 5,28 kNm > MEdk = 3,114 kNm
Przekrój nie ulegnie zarysowaniu.
7.2 Ugięcie
Dokonano sprawdzenia ugięcia w przęśle skrajnym.
Porównawczy stopień zbrojenia:
ρo = $\sqrt{f_{\text{ck}}}$ ∙ 10-3 = $\sqrt{20}$ ∙ 10-3 = 0,004
Stopień zbrojenia :
ρ = $\frac{A_{s1,\ prov}\ }{b \bullet d}$ = $\frac{2,51}{100 \bullet 9,1}$ = 0,003 < ρo
Graniczna wartość stosunku rozpiętości do wysokości użytecznej :
K = 1,3
($\frac{l}{d}$ )max = K [11+1,5$\ \sqrt{f_{\text{ck}}}\ \bullet \frac{\rho_{0}}{\rho}$ +3,2 $\sqrt{f_{\text{ck}}}$ ∙ ($\frac{\rho_{0}}{\rho}$ -1 )3/2 ] ∙$\frac{500}{\frac{f_{\text{yk}\ \bullet \ A_{s1,\text{req}}}}{A_{s1,\text{prov}}}}$ = 62,24
Sprawdzenie ugięcia :
$\frac{l}{d}$ = $\frac{191,0}{9,1}$ =20,99 < ($\frac{l}{d}$ )max = 62,24
Ugięcie nie przekroczy wartości dopuszczalnej.
Poz. 2. Zebranie obciążeń
Ciężar własny żebra
gwlk = b ∙ (h-hpł ) ∙ 25,0 = 0,15∙ (0,40-0,12) ∙25,0 = 1,05 $\frac{\text{kN}}{m}$ ; γG = 1,35
Obciążenia stałe z płyty
gplk = 3,973∙ lp,p = 3,723 ∙ 2,1 = 7,818 $\frac{\text{kN}}{m}$ ; γG = 1,35
Obciążenia stałe razem
gk = gwlk +gplk = 1,05 + 7,818 = 8,868 $\frac{\text{kN}}{m}$ ; γG = 1,35
Obciążenia zmienne
qk = 7,6 ∙ lp,p = 7,6 ∙ 2,1 = 15,96 $\frac{\text{kN}}{m}$ ; γG = 1,5
Poz. 2. – Obliczenia statyczne
Schemat statyczny
Rys. Schemat statyczny Poz. 2.
Efektywna długość przęseł :
leff = 0,5B + an
an = min{ 0,5h ; 0,5t} = min {0,5∙0,4 ; 0,5∙ 0,38} = 0,19 m
stąd :
leff = 0,5∙ 12,2 + 0,19 = 6,29 m
Wyniki obliczeń statycznych
Obliczenia przeprowadzono przy użyciu programu SOLDIS.
Wyniki zamieszczono w załączniku.
Poz. 2. SGN
10.1 Ustalenie grubości otuliny zbrojenia i wysokości użytecznej przekroju
Przyjęto:
- klasa konstrukcji S4,
- klasa ekspozycji XC1,
- klasa odporności pożarowej D,
- klasa odporności ogniowej R30,
- średnica zbrojenia –Φ = 16 mm,
- średnica strzemion –Φ = 6 mm,
- nominalny, maksymalny wymiar ziaren kruszywa – dg= 16 mm.
Otulina minimalna:
Minimalne otulenie ze względu na przyczepność:
Cmin,b { Φ dla dg ≤ 32 mm ; Φ + 5 mm dla dg> 32 mm}
Cmin,b = 16 mm
Minimalne otulenie ze względu na warunki środowiska:
Cmin,dur= 15 mm
Składnik dodawany ze względu na bezpieczeństwo:
Δcdur,y= 0
Zmniejszenie minimalnego otulenia ze względu na stosowanie stali nierdzewnej:
Δcdur,st= 0
Zmniejszenie minimalnego otulenia ze względu na stosowanie dodatkowej ochrony betonu:
Δcdur,add= 0
Obliczenie otuliny minimalnej:
Cmin= max { cmin,b ; cmin,dur + Δcdur,y - Δcdur,st - Δcdur,add ; 10 mm} = 16 mm
Sprawdzenie i ewentualna korekta otuliny z uwagi na wymagania przeciwpożarowe:
Minimalna osiowa odległość zbrojenia do powierzchni przekroju:
a= cmin + $\frac{\Phi}{2}$ + Φ= 16+ $\frac{16}{2}$ + 6 = 30 ≥ amin = 10
Uwzględnienie odchyłek otulenia w obliczeniach:
Δcder = 10 mm
Obliczenie otuliny nominalnej:
cnom= cmin + Δcder = 16 + 10 = 26 mm
Obliczenie wysokości użytecznej:
a1 = cnom +$\frac{\Phi}{2}$ + Φs= 26 +$\frac{16}{2}$ + 6 = 40 mm
d = h – a1 = 60,0 – 4,0 = 56 cm
10.2 Zbrojenie główne- przęsła
Obliczeniowy moment zginający:
MEd = 177,601
Parametry metody uproszczonej:
λ = $\left\{ \begin{matrix} 0,8\ \ \ ,\text{dla}\ \ \leq 50\ MPa \\ 0,8\ - \ \ \ \ \ ,\ dla\ 50 < \ \ \leq 90\ MPa \\ \end{matrix} \right.\ $
stąd λ = 0,8
η = $\left\{ \begin{matrix} 1,0\ \ \ ,\text{dla}\ \ \leq 50\ MPa \\ 1,0\ - \ \ \ \ \ ,\ dla\ 50 < \ \ \leq 90\ MPa \\ \end{matrix} \right.\ $
stąd η = 1,0
Względny moment zginający:
SC = $\frac{99,901}{1,0 \bullet 14300 \bullet 0,24 \bullet 0,56 \bullet 056}$ = 0,17
Efektywny, graniczny zasięg strefy ściskanej betonu:
Xeff,lim = ∙ d= ∙ 56 = 27,63 cm
Efektywny zasięg strefy ściskanej betonu:
xeff = ( 1 – $\sqrt{1 - 2s_{c}}$ )∙ d= ( 1 – $\sqrt{1 - 2 \bullet 0,17}$ ) ∙ 56 = 10,51 cm < Xeff,lim = 27,63 cm
Efektywne ramię sił wewnętrznych:
zeff = d- 0,5∙ xeff = 56 – 0,5∙ 10,51 = 50,74 cm
Wymagane z warunku nośności pole zbrojenia:
As1,rqd = $\frac{M_{\text{Ed}}}{z_{\text{eff}\ \bullet f_{\text{yd}}}}$ = $\frac{177,601}{0,5074 \bullet 435000}$ = 7,55 cm4
Minimalne pole zbrojenia z uwagi na kruche zniszczenie:
As1,min = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \ \frac{f_{\text{ctm}}}{f_{\text{yk}}} \bullet b \bullet d \\ 0,0013\ \bullet b \bullet d \\ \end{matrix} \right.\ $ = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \frac{2,2}{500}24 \bullet 56 \\ 0,0013 \bullet 24 \bullet 56 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 1,75 cm2
Maksymalne pole przekroju zbrojenia:
As1,max = 0,04 ∙ Ac = 0,04∙ b ∙ h = 0,04∙ 24 ∙ 60 = 57,60 cm2
Wymagana liczba prętów:
n ≥ $\frac{A_{s1,rqd}}{A_{s}^{\Phi 16}}$ = $\frac{7,55}{2,01}$ = 3,76
Przyjęcie zbrojenia n =4
As1,prov = AsΦ16 ∙ n = 2,01 ∙ 4 = 8,04 cm2
Minimalny rozstaw prętów w świetle :
smin = max $\left\{ \begin{matrix} \Phi \\ d_{g} + \ 5 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 21,0 cm
Sprawdzenie czy zbrojenie zmieści się w jednym rzędzie :
bmin = 2cnom +2Φs +4Φ + 3smin = 2∙2,6 + 2∙ 0,6 +4∙1,6 + 3∙ 2,1 = 19,1 cm < b = 24 cm
Zbrojenie zmieści się w jednym rzędzie.
Przyjęto zbrojenie :
4Φ 16 EPSTAL B500SP.
10.3. Zbrojenie główne – podpora pośrednia
Obliczeniowy moment zginający:
MEd = 99,901
Parametry metody uproszczonej:
λ = $\left\{ \begin{matrix} 0,8\ \ \ ,dla\ \ \leq 50\ MPa \\ 0,8\ - \ \ \ \ \ ,\ dla\ 50 < \ \ \leq 90\ MPa \\ \end{matrix} \right.\ $
stąd λ = 0,8
η = $\left\{ \begin{matrix} 1,0\ \ \ ,dla\ \ \leq 50\ MPa \\ 1,0\ - \ \ \ \ \ ,\ dla\ 50 < \ \ \leq 90\ MPa \\ \end{matrix} \right.\ $
stąd η = 1,0
SC = $\frac{99,901}{1,0 \bullet 14300 \bullet 0,24 \bullet 0,56 \bullet 056}$ = 0,09
Efektywny, graniczny zasięg strefy ściskanej betonu:
Xeff,lim = ∙ d= ∙ 56 = 27,63 cm
Efektywny zasięg strefy ściskanej betonu:
xeff = ( 1 – $\sqrt{1 - 2s_{c}}$ )∙ d= ( 1 – $\sqrt{1 - 2 \bullet 0,09}$ ) ∙ 56 = 9,04 cm < Xeff,lim = 27,63 cm
Efektywne ramię sił wewnętrznych:
zeff = d- 0,5∙ xeff = 56 – 0,5∙ 9,04 = 51,48 cm
Wymagane z warunku nośności pole zbrojenia:
As1,rqd = $\frac{M_{\text{Ed}}}{z_{\text{eff}\ \bullet f_{\text{yd}}}}$ = $\frac{99,901}{0,5148 \bullet 435000}$ = 4,46 cm4
Minimalne pole zbrojenia z uwagi na kruche zniszczenie:
As1,min = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \ \frac{f_{\text{ctm}}}{f_{\text{yk}}} \bullet b \bullet d \\ 0,0013\ \bullet b \bullet d \\ \end{matrix} \right.\ $ = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \frac{2,2}{500}24 \bullet 56 \\ 0,0013 \bullet 24 \bullet 56 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 1,75 cm2
Maksymalne pole przekroju zbrojenia:
As1,max = 0,04 ∙ Ac = 0,04∙ b ∙ h = 0,04∙ 24 ∙ 60 = 57,60 cm2
Wymagana liczba prętów:
n ≥ $\frac{A_{s1,rqd}}{A_{s}^{\Phi 16}}$ = $\frac{4,46}{2,01}$ = 2,22
Przyjęcie zbrojenia n =3
As1,prov = AsΦ16 ∙ n = 2,01 ∙ 3 = 6,03 cm2
Minimalny rozstaw prętów w świetle :
smin = max $\left\{ \begin{matrix} \Phi \\ d_{g} + \ 5 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 21,0 cm
Sprawdzenie czy zbrojenie zmieści się w jednym rzędzie :
bmin = 2cnom +2Φs +3Φ + 2smin = 2∙2,6 + 2∙ 0,6 +3∙1,6 + 2∙ 2,1 = 15,4 cm < b = 24 cm
Zbrojenie zmieści się w jednym rzędzie.
Przyjęto zbrojenie :
3Φ 16 EPSTAL B500SP.
10.4. Zbrojenie główne – podpory skrajne
Z uwagi na możliwość wystąpienia momentu częściowo zamocowania przyjęto zbrojenie:
3Φ 16 EPSTAL B500SP.
10.5. Zbrojenie na ścinanie – podpora pośrednia
Maksymalna obliczeniowa siła tnąca w licu podpory:
VEd = 141,178 kN
Obliczeniowa nośność na ścinanie:
ρl = $\frac{A_{\text{sl}}}{b \bullet d}$ = $\frac{6,03}{24,0 \bullet 56,0}$ = 0,005 < 0,020
CRd,c =$\frac{0,18}{\gamma_{c}}$ = $\frac{0,18}{1,15}$ = 0,156
k= 1 + $\sqrt{\frac{200}{d}}$ = 1 + $\sqrt{\frac{200}{560}}$ = 1,6 < 2,0
przyjęto k = 1,6
VRd,c = [ CRd,c ∙ k(100ρlfck)1/3 )]∙b∙d = [ 0,156∙ 1,6(100∙0,005∙20)1/3] ∙ 240∙560= 72,27 kN
νmin = 0,035∙ k3/2 ∙ fck1/2 = 0,035 ∙ 1,603/2 ∙ 201/2 = 0,317
VRd,c = νmin ∙b∙d = 0,317∙ 240∙ 560 = 42,605 kN
VEd = 141,178 kN >VRd,c = 72,27 kN
Należy zaprojektować zbrojenie z warunku nośności.
Przyjęto strzemiona dwucięte Φ6 EPSTAL B500SP.
cotθ = 1,75
Rozstaw strzemion : s ≤ $\frac{A_{\text{sw}} \bullet z\ \bullet f_{ywd\ \bullet cot\theta}}{V_{\text{Ed}}}$ = $\frac{2 \bullet 0,283 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,9 \bullet 0,56 \bullet 435000 \bullet 1,75}{141,178}$ = 15,38 cm
Sprawdzenie nośności ze względu na ściskanie betonu :
αcw = 1,0
νl = 0,6
VRd,max = $\frac{\alpha_{\text{cw}\ } \bullet b \bullet \ z\ \bullet \ \nu_{l}\ \bullet \ f_{\text{cd}}}{\text{cotθ} + \text{tanθ}}$ = $\frac{1,0\ \bullet 0,24\ \bullet 0,9 \bullet 0,56 \bullet 0,6 \bullet 14300}{1,75 + 0,571}$ = 447,151 kN > VEd = 141,178 kN
Rozstaw minimalny :
s ≥ 5 cm
Rozstaw maksymalny :
s ≤ sl,max = 0,75∙ d = 0,75 ∙ 56 = 42 cm
Przyjęto rozstaw :
s = 13 cm
Sprawdzenie minimalnego stopnia zbrojenia :
ρw = $\frac{A_{\text{sw}}}{s \bullet b_{w}}$ = $\frac{2 \bullet 0,317}{13 \bullet 24}$ = 0,002
ρw, min = 0,08∙ $\frac{\sqrt{f_{\text{ck}}}}{f_{\text{yk}}}$ = 0,08 ∙ $\frac{\sqrt{20}}{500}$ = 0,00071 < ρw = 0,002
Długość odcinka drugiego rodzaju :
lt = $\frac{V_{\text{Ed}} - \ V_{Rd,c}}{g + q}$ = $\frac{141,178\ - 72,27}{8,868 \bullet 1,35 + 15,96\ \ \bullet 1,5}$ = 1,92 m
Φ 6 EPSTAL B500SP co 13 cm.
10.6. Zbrojenie na ścinanie – podpora skrajna
Maksymalna obliczeniowa siła tnąca w licu podpory:
VEd = 84,707 kN
Obliczeniowa nośność na ścinanie:
ρl = $\frac{A_{\text{sl}}}{b \bullet d}$ = $\frac{8,04}{24,0 \bullet 56,0}$ = 0,006 < 0,020
CRd,c =$\frac{0,18}{\gamma_{c}}$ = $\frac{0,18}{1,15}$ = 0,156
k= 1 + $\sqrt{\frac{200}{d}}$ = 1 + $\sqrt{\frac{200}{560}}$ = 1,6 < 2,0
przyjęto k = 1,6
VRd,c = [ CRd,c ∙ k(100ρlfck)1/3 )]∙b∙d = [ 0,156∙ 1,6(100∙0,006∙20)1/3] ∙ 240∙560= 76,80 kN
νmin = 0,035∙ k3/2 ∙ fck1/2 = 0,035 ∙ 1,603/2 ∙ 201/2 = 0,317
VRd,c = νmin ∙b∙d = 0,317∙ 240∙ 560 = 42,605 kN
VEd = 141,178 kN >VRd,c = 76,80 kN
Należy zaprojektować zbrojenie z warunku nośności.
Przyjęto strzemiona dwucięte Φ6 EPSTAL B500SP.
cotθ = 1,75
Rozstaw strzemion : s ≤ $\frac{A_{\text{sw}} \bullet z\ \bullet f_{ywd\ \bullet cot\theta}}{V_{\text{Ed}}}$ = $\frac{2 \bullet 0,283 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,9 \bullet 0,56 \bullet 435000 \bullet 1,75}{84,707}$ = 25,63 cm
Sprawdzenie nośności ze względu na ściskanie betonu :
αcw = 1,0
νl = 0,6
VRd,max = $\frac{\alpha_{\text{cw}\ } \bullet b \bullet \ z\ \bullet \ \nu_{l}\ \bullet \ f_{\text{cd}}}{\text{cotθ} + \text{tanθ}}$ = $\frac{1,0\ \bullet 0,24\ \bullet 0,9 \bullet 0,56 \bullet 0,6 \bullet 14300}{1,75 + 0,571}$ = 447,151 kN > VEd = 84,707 kN
Rozstaw minimalny :
s ≥ 5 cm
Rozstaw maksymalny :
s ≤ sl,max = 0,75∙ d = 0,75 ∙ 56 = 42 cm
Przyjęto rozstaw :
s = 20 cm
Sprawdzenie minimalnego stopnia zbrojenia :
ρw = $\frac{A_{\text{sw}}}{s \bullet b_{w}}$ = $\frac{2 \bullet 0,317}{20 \bullet 24}$ = 0,001
ρw, min = 0,08∙ $\frac{\sqrt{f_{\text{ck}}}}{f_{\text{yk}}}$ = 0,08 ∙ $\frac{\sqrt{20}}{500}$ = 0,00071 < ρw = 0,001
Długość odcinka drugiego rodzaju :
lt = $\frac{V_{\text{Ed}} - \ V_{Rd,c}}{g + q}$ = $\frac{84,707\ - \ 76,80\ }{8,868 \bullet 1,35 + 15,96\ \ \bullet 1,5}$ = 0,22 m
Φ 6 EPSTAL B500SP co 20 cm.
10.7. Zbrojenie na ścinanie – odcinek pierwszego rodzaju
Rozstaw minimalny :
s ≥ 5 cm
Rozstaw maksymalny :
s ≤ sl,max = 0,75∙ d = 0,75 ∙ 56 = 42 cm
Przyjęto rozstaw :
s = 29 cm
Sprawdzenie minimalnego stopnia zbrojenia :
ρw = $\frac{A_{\text{sw}}}{s \bullet b_{w}}$ = $\frac{2 \bullet 0,283}{29 \bullet 24}$ = 0,00081
ρw, min = 0,08∙ $\frac{\sqrt{f_{\text{ck}}}}{f_{\text{yk}}}$ = 0,08 ∙ $\frac{\sqrt{20}}{500}$ = 0,00071 < ρw = 0,00081
Poz. 2 SGU
11.1 Szerokość rozwarcia rys prostopadłych
Dokonano sprawdzenia zarysowania w przęśle.
Moment zginający od charakterystycznej kombinacji obciążeń:
MEdk = 69,068 kNm
Moment rysujący :
Mcr = WC ∙ fcteff = $\frac{\text{b\ }h^{2}}{6}$ ∙ fcteff = $\frac{0,24 \bullet {0,6}^{2}}{6}$ ∙ 2200 = 31,68 kNm < MEdk = 69,068 kNm
Przekrój ulegnie zarysowaniu.
Minimalne pole zbrojenia z uwagi na zarysowanie:
kc = 0,4
k=0,895
fct eff = fctm = 2,2 MPa
Act= 0,5 ∙ b ∙ h = 0,5 ∙ 24 ∙ 60 = 720 cm2
As1,min = kc ∙ k ∙ $\frac{f_{ct,eff}}{\sigma_{s}}$ ∙ Act
As1,min = 0,4 ∙ 0,895 ∙ $\frac{2,2}{500}$ ∙ 720 = 1,13 cm2
As1,min = 1,13 cm2 < As1,prov = 8,04 cm2
Sprawdzenie szerokości rozwarcia rys metodą uproszczoną:
ρl =$\ \frac{A_{s1,prov}}{b\ \bullet d}\ $= $\frac{8,04}{24,00\ \ \bullet \ 56,00}$ ∙ 100% = 0,60 % , stąd ζ = 0,85
σs = $\frac{M_{\text{Ed}}^{k}}{\zeta\ \bullet \ \ d\ \bullet \ \ A_{s1,prov}}$ = $\frac{69,068\ }{0,85\ \bullet \ \ 0,56\ \bullet \ \ 8,04 \bullet \ \ 10^{- 4}}$ = 180MPa
wmax = 0,4
ϕs* = 16 mm
Maksymalną średnicę prętów, otrzymaną z Tablicy 7.2 N, należy zmodyfikować wg wzoru:
ϕslim = ϕs* ∙ $\frac{f_{ct,eff}}{2,9}$ ∙ $\frac{k_{c}\ \bullet \ \ h_{\text{cr}}}{2(h - d)}$ = 16 ∙ $\frac{2,2}{2,9}$ ∙ $\frac{0,4\ \bullet \ \ 0,5\ \bullet \ \ 60}{2(60 - 56)}$ = 18,20 mm > ϕ = 16mm
Dopuszczalna szerokość rys nie zostanie przekroczona.
11.2 Ugięcie
Porównawczy stopień zbrojenia:
ρo = $\sqrt{f_{\text{ck}}}$ ∙ 10-3 = $\sqrt{20}$ ∙ 10-3 = 0,00447
Stopień zbrojenia :
ρ = $\frac{A_{s1,\ prov}\ }{b \bullet d}$ = $\frac{6,03\ }{24 \bullet 56}$ = 0,00448 > ρo
Graniczna wartość stosunku rozpiętości do wysokości użytecznej :
K = 1,3
($\frac{l}{d}$ )max = K [11+1,5$\ \sqrt{f_{\text{ck}}}\ \bullet \frac{\rho_{0}}{\rho - \ \rho'}$ +$\frac{1}{12}\sqrt{f_{\text{ck}} \bullet \frac{\rho'}{\rho_{0}}}$ ] ∙ $\frac{500}{\frac{f_{\text{yk}\ \bullet \ A_{s1,\text{req}}}}{A_{s1,\text{prov}}}}$ = 1,3 [11+1,5$\ \sqrt{20}\ \bullet \frac{0,00447}{0,00448 - \ 0,00081}$ +$\frac{1}{12}\sqrt{20 \bullet \frac{0,00081}{0,00447}}$ ] ∙ $\frac{500}{\frac{500\ \bullet 4,46}{6,03}}$ = 34,25
Sprawdzenie ugięcia :
$\frac{l}{d}$ = $\frac{629,0}{56}$ =11,23< ($\frac{l}{d}$ )max = 34,25
Ugięcie nie przekroczy wartości dopuszczalnej.
Poz. 3. – Zebranie obciążeń
Obciążenie z belek żelbetowych przekazywane jest na podciąg w postaci sił skupionych. Siłą skupioną działającą na podciąg jest reakcja podporowa na podporze pośredniej- model dwuprzęsłowy żebra.
Przyjęto, że modelem obliczeniowym podciągu będzie belka żelbetowa dwuprzęsłowa obciążona siłami skupionymi od reakcji z belek żelbetowych oraz obciążeniem ciągłym od ciężaru własnego podciągu.
Ciężar własny podciągu
Obciążenie stałe wynikające z ciężaru własnego podciągu:
gwlk= b ∙ (h – hpł) ∙ 25,0 = 0,20 ∙ (0,50– 0,12) ∙ 25,0 = 1,900 kN/m γG = 1,35
Reakcje z belek stropowych
Siły skupione przypadające na podciąg zależą od rozpiętości belek a także od szerokości pasma płytowego jakie przypada na daną belkę. W naszym przypadku rozpiętości wszystkich żeber są takie same, a szerokości pasma płytowego dwie.
Aby uprościć obliczenia przyjęto do obliczeń szerokość pasma płytowego 2,10m – jest to większa wartość dająca bardziej niekorzystny efekt oddziaływania obciążenia.
Obciążenie: | STAŁE | ZMIENNE |
---|---|---|
Pasmo płytowe: | 2,10 m | 2,10 m |
Rozpiętość (leff ) : | 5,19 m | 5,19m |
Współczynnik częściowy: | γG=1,35 | γQ=1,50 |
Wartość reakcji: | 69,725 kN | 125,486 kN |
Poz. 3 – Obliczenia statyczne
Schemat statyczny
Rys. Schemat statyczny Poz. 2.
Efektywna długość przęseł :
leff = 0,5A + an
an = min{ 0,5h ; 0,5t} = min {0,5∙0,5 ; 0,5∙ 0,38} = 0,19 m
stąd :
leff = 0,5∙ 10+ 0,19 = 5,19 m
Wyniki obliczeń statycznych
Obliczenia przeprowadzono przy użyciu programu Soldis.
Wyniki zamieszczono w załączniku.
Poz. 3. – SGN
Ustalenie grubości otuliny zbrojenia i wysokości użytecznej przekroju
Przyjęto:
- klasa konstrukcji S4,
- klasa ekspozycji XC1,
- klasa odporności pożarowej D,
- klasa odporności ogniowej R30,
- średnica zbrojenia –Φ = 20 mm,
- średnica strzemion –ΦS = 8 mm,
- nominalny, maksymalny wymiar ziaren kruszywa – dg= 16 mm.
Otulina minimalna:
Minimalne otulenie ze względu na przyczepność:
Cmin,b { Φ dla dg ≤ 32 mm ; Φ + 5 mm dla dg> 32 mm}
Cmin,b = 20 mm
Minimalne otulenie ze względu na warunki środowiska:
Cmin,dur= 15 mm
Składnik dodawany ze względu na bezpieczeństwo:
Δcdur,y= 0
Zmniejszenie minimalnego otulenia ze względu na stosowanie stali nierdzewnej:
Δcdur,st= 0
Zmniejszenie minimalnego otulenia ze względu na stosowanie dodatkowej ochrony betonu:
Δcdur,add= 0
Obliczenie otuliny minimalnej:
Cmin= max { cmin,b ; cmin,dur + Δcdur,y - Δcdur,st - Δcdur,add ; 10 mm} = 20 mm
Sprawdzenie i ewentualna korekta otuliny z uwagi na wymagania przeciwpożarowe:
Minimalna osiowa odległość zbrojenia do powierzchni przekroju:
a= cmin + $\frac{\Phi}{2}$ + ΦS= 20+ $\frac{20}{2}$ + 8 = 38 ≥ amin = 15 mm
Uwzględnienie odchyłek otulenia w obliczeniach:
Δcder = 10 mm
Obliczenie otuliny nominalnej:
cnom= cmin + Δcder = 20 + 10 =30 mm
Obliczenie wysokości użytecznej:
a1 = cnom +$\frac{\Phi}{2}$ + Φs= 30 +$\frac{20}{2}$ + 8= 48 mm
d = h – a1 = 70,0 – 4,8 =65,2 cm
Zbrojenie główne – przęsło
Obliczeniowy moment zginający:
MEd = 351,463 kNm
Parametry metody uproszczonej:
λ = $\left\{ \begin{matrix} 0,8\ \ \ ,dla\ \ \leq 50\ MPa \\ 0,8\ - \ \ \ \ \ ,\ dla\ 50 < \ \ \leq 90\ MPa \\ \end{matrix} \right.\ $
stąd λ = 0,8
η = $\left\{ \begin{matrix} 1,0\ \ \ ,dla\ \ \leq 50\ MPa \\ 1,0\ - \ \ \ \ \ ,\ dla\ 50 < \ \ \leq 90\ MPa \\ \end{matrix} \right.\ $
stąd η = 1,0
Względny moment zginający:
SC = $\frac{351,463}{1,0 \bullet 14300 \bullet 0,28 \bullet 0,652 \bullet 0,652}$ = 0,21
Efektywny, graniczny zasięg strefy ściskanej betonu:
Xeff,lim = ∙ d= ∙ 65,2= 32,17 cm
Efektywny zasięg strefy ściskanej betonu:
xeff = ( 1 – $\sqrt{1 - 2s_{c}}$ )∙ d= ( 1 – $\sqrt{1 - 2 \bullet 0,21}$ ) ∙ 65,2 = 15,25 cm < Xeff,lim = 32,17 cm
Efektywne ramię sił wewnętrznych:
zeff = d- 0,5∙ xeff = 65,2 – 0,5∙ 15,25= 57,58 cm
Wymagane z warunku nośności pole zbrojenia:
As1,rqd = $\frac{M_{\text{Ed}}}{z_{\text{eff}\ \bullet f_{\text{yd}}}}$ = $\frac{351,463}{0,5758 \bullet 435000}$ = 14,03 cm2
Minimalne pole zbrojenia z uwagi na kruche zniszczenie:
As1,min = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \ \frac{f_{\text{ctm}}}{f_{\text{yk}}} \bullet b \bullet d \\ 0,0013\ \bullet b \bullet d \\ \end{matrix} \right.\ $ = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \frac{2,2}{500} \bullet 28 \bullet 65,2 \\ 0,0013 \bullet 28 \bullet 65,2 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 2,37cm2
Maksymalne pole przekroju zbrojenia:
As1,max = 0,04 ∙ Ac = 0,04∙ b ∙ d = 0,04∙ 28∙ 65,2 = 73,024 cm2
Wymagana liczba prętów:
n ≥ $\frac{A_{s1,rqd}}{A_{s}^{\Phi 20}}$ = $\frac{14,03}{3,14}$ = 4,47
Przyjęcie zbrojenia n = 5
As1,prov = AsΦ20 ∙ n = 3,14 ∙ 5= 15,7 cm2
Minimalny rozstaw prętów w świetle :
smin = max $\left\{ \begin{matrix} \Phi \\ d_{g} + \ 5 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 21,0 cm
Sprawdzenie czy zbrojenie zmieści się w jednym rzędzie :
bmin = 2cnom +2Φs +5Φ + 4smin = 2∙3,0 + 2∙ 0,8 + 5∙2,0 + 4 ∙ 2,1 = 26 cm < b = 28 cm
Zbrojenie zmieści się w jednym rzędzie.
Przyjęto zbrojenie :
5 ϕ 20 EPSTAL B500SP
Zbrojenie główne – podpora pośrednia
Obliczeniowy moment zginający:
MEd = 464,721 kNm
Parametry metody uproszczonej:
λ = $\left\{ \begin{matrix} 0,8\ \ \ ,dla\ \ \leq 50\ MPa \\ 0,8\ - \ \ \ \ \ ,\ dla\ 50 < \ \ \leq 90\ MPa \\ \end{matrix} \right.\ $
stąd λ = 0,8
η = $\left\{ \begin{matrix} 1,0\ \ \ ,dla\ \ \leq 50\ MPa \\ 1,0\ - \ \ \ \ \ ,\ dla\ 50 < \ \ \leq 90\ MPa \\ \end{matrix} \right.\ $
stąd η = 1,0
Względny moment zginający:
SC = $\frac{464,721}{1,0 \bullet 14300 \bullet 0,28 \bullet 0,652 \bullet 0,652}$ = 0,27
Efektywny, graniczny zasięg strefy ściskanej betonu:
Xeff,lim = ∙ d= ∙ 65,2= 32,17 cm
Efektywny zasięg strefy ściskanej betonu:
xeff = ( 1 – $\sqrt{1 - 2s_{c}}$ )∙ d= ( 1 – $\sqrt{1 - 2 \bullet 0,21}$ ) ∙ 65,2 = 21,27 cm < Xeff,lim = 32,17 cm
Efektywne ramię sił wewnętrznych:
zeff = d- 0,5∙ xeff = 65,2 – 0,5∙ 21,27= 54,56 cm
Wymagane z warunku nośności pole zbrojenia:
As1,rqd = $\frac{M_{\text{Ed}}}{z_{\text{eff}\ \bullet f_{\text{yd}}}}$ = $\frac{464,721}{0,5456 \bullet 435000}$ = 19,58 cm2
Minimalne pole zbrojenia z uwagi na kruche zniszczenie:
As1,min = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \ \frac{f_{\text{ctm}}}{f_{\text{yk}}} \bullet b \bullet d \\ 0,0013\ \bullet b \bullet d \\ \end{matrix} \right.\ $ = max$\left\{ \begin{matrix} 0,26\ \bullet \frac{2,2}{500} \bullet 28 \bullet 65,2 \\ 0,0013 \bullet 28 \bullet 65,2 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 2,37cm2
Maksymalne pole przekroju zbrojenia:
As1,max = 0,04 ∙ Ac = 0,04∙ b ∙ d = 0,04∙ 28∙ 65,2 = 73,024 cm2
Wymagana liczba prętów:
n ≥ $\frac{A_{s1,rqd}}{A_{s}^{\Phi 20}}$ = $\frac{19,58}{3,14}$ = 6,23
Przyjęcie zbrojenia n = 7
As1,prov = AsΦ20 ∙ n = 3,14 ∙ 7= 21,98 cm2
Minimalny rozstaw prętów w świetle :
smin = max $\left\{ \begin{matrix} \Phi \\ d_{g} + \ 5 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 21,0 cm
Sprawdzenie czy zbrojenie zmieści się w jednym rzędzie :
bmin = 2cnom +2Φs +7Φ + 6smin = 2∙3,0 + 2∙ 0,8 +7∙2,0 + 6 ∙ 2,1 = 34,2 cm > b = 28 cm
Zbrojenie nie zmieści się w jednym rzędzie.
Przyjęto zbrojenie :
7 ϕ 20 EPSTAL B500SP
14.4. Zbrojenie główne – podpory skrajne
Z uwagi na możliwość wystąpienia momentu częściowo zamocowania przyjęto zbrojenie:
3Φ 20 EPSTAL B500SP.
14.5. Zbrojenie na ścinanie – podpora pośrednia
Maksymalna obliczeniowa siła tnąca w licu podpory:
VEd = 432,124 kN
Obliczeniowa nośność na ścinanie:
ρl = $\frac{A_{\text{sl}}}{b \bullet d}$ = $\frac{21,98}{28,0 \bullet 65,2}$ = 0,012< 0,020
CRd,c =$\frac{0,18}{\gamma_{c}}$ = $\frac{0,18}{1,15}$ = 0,156
k= 1 + $\sqrt{\frac{200}{d}}$ = 1 + $\sqrt{\frac{200}{652}}$ = 1,55 < 2,0
przyjęto k = 1,6
VRd,c = [ CRd,c ∙ k(100ρlfck)1/3 )]∙b∙d = [ 0,156∙ 1,55(100∙0,013∙20)1/3] ∙ 400∙852= 127,47 kN
νmin = 0,035∙ k3/2 ∙ fck1/2 = 0,035 ∙ 1,603/2 ∙ 201/2 = 0,317
VRd,c = νmin ∙b∙d = 0,317∙ 280∙ 652 = 57,87 kN
VEd = 432,124 kN >VRd,c = 127,47 kN
Należy zaprojektować zbrojenie z warunku nośności.
Przyjęto strzemiona dwucięte Φ8 EPSTAL B500SP.
cotθ = 1,75
Rozstaw strzemion : s ≤ $\frac{A_{\text{sw}} \bullet z\ \bullet f_{ywd\ \bullet cot\theta}}{V_{\text{Ed}}}$ = $\frac{2 \bullet 0,503 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,9 \bullet 0,652 \bullet 435000 \bullet 1,75}{432,124}$ = 10,40 cm
Sprawdzenie nośności ze względu na ściskanie betonu :
αcw = 1,0
νl = 0,6
VRd,max = $\frac{\alpha_{\text{cw}\ } \bullet b \bullet \ z\ \bullet \ \nu_{l}\ \bullet \ f_{\text{cd}}}{\text{cotθ} + \text{tanθ}}$ = $\frac{1,0\ \bullet 0,4\ \bullet 0,9 \bullet 0,652 \bullet 0,6 \bullet 14400}{1,75 + 0,571}$ = 607,37 kN > VEd = 432,124 kN
Rozstaw minimalny :
s ≥ 5 cm
Rozstaw maksymalny :
s ≤ sl,max = 0,75∙ d = 0,75 ∙ 65,2 = 48,9 cm
Przyjęto rozstaw :
s = 13 cm
Sprawdzenie minimalnego stopnia zbrojenia :
ρw = $\frac{A_{\text{sw}}}{s \bullet b_{w}}$ = $\frac{2 \bullet 0,503}{13 \bullet 28}$ = 0,0028
ρw, min = 0,08∙ $\frac{\sqrt{f_{\text{ck}}}}{f_{\text{yk}}}$ = 0,08 ∙ $\frac{\sqrt{20}}{500}$ = 0,00072 <ρw ρw = 0,0028
UWAGA!
W związku z tym , że podczas obliczeń zbrojenia na ścinanie mamy do czynienia z obciążeniem równomiernie rozłożonym pochodzącym od ciężaru własnego podciągu i obciążeniem skupionym pochodzącym od żeber, odcinki aw2 należy określić metodą graficzną.
aw2 = 1,05 m
Φ 8 EPSTAL B500SP co 13 cm.
14.6. Zbrojenie na ścinanie – podpora skrajna
Maksymalna obliczeniowa siła tnąca w licu podpory:
VEd = 174,889 kN
Obliczeniowa nośność na ścinanie:
ρl = $\frac{A_{\text{sl}}}{b \bullet d}$ = $\frac{15,7\ }{28,0 \bullet 65,2}$ = 0,008< 0,020
CRd,c =$\frac{0,18}{\gamma_{c}}$ = $\frac{0,18}{1,15}$ = 0,156
k= 1 + $\sqrt{\frac{200}{d}}$ = 1 + $\sqrt{\frac{200}{652}}$ = 1,55 < 2,0
przyjęto k = 1,6
VRd,c = [ CRd,c ∙ k(100ρlfck)1/3 )]∙b∙d = [ 0,156∙ 1,55(100∙0,008∙20)1/3] ∙ 400∙852= 113,94 kN
νmin = 0,035∙ k3/2 ∙ fck1/2 = 0,035 ∙ 1,603/2 ∙ 201/2 = 0,317
VRd,c = νmin ∙b∙d = 0,317∙ 280∙ 652 = 57,87 kN
VEd = 174,889 kN >VRd,c = 113,94 kN
Należy zaprojektować zbrojenie z warunku nośności.
Przyjęto strzemiona dwucięte Φ8 EPSTAL B500SP.
cotθ = 1,75
Rozstaw strzemion : s ≤ $\frac{A_{\text{sw}} \bullet z\ \bullet f_{ywd\ \bullet cot\theta}}{V_{\text{Ed}}}$ = $\frac{2 \bullet 0,503 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,9 \bullet 0,652 \bullet 435000 \bullet 1,75}{171,889}$ = 25,69 cm
Sprawdzenie nośności ze względu na ściskanie betonu :
αcw = 1,0
νl = 0,6
VRd,max = $\frac{\alpha_{\text{cw}\ } \bullet b \bullet \ z\ \bullet \ \nu_{l}\ \bullet \ f_{\text{cd}}}{\text{cotθ} + \text{tanθ}}$ = $\frac{1,0\ \bullet 0,4\ \bullet 0,9 \bullet 0,652 \bullet 0,6 \bullet 14400}{1,75 + 0,571}$ = 607,37 kN > VEd = 174,889 kN
Rozstaw minimalny :
s ≥ 5 cm
Rozstaw maksymalny :
s ≤ sl,max = 0,75∙ d = 0,75 ∙ 65,2 = 48,9 cm
Przyjęto rozstaw :
s = 20 cm
Sprawdzenie minimalnego stopnia zbrojenia :
ρw = $\frac{A_{\text{sw}}}{s \bullet b_{w}}$ = $\frac{2 \bullet 0,503}{20 \bullet 28}$ = 0,0018
ρw, min = 0,08∙ $\frac{\sqrt{f_{\text{ck}}}}{f_{\text{yk}}}$ = 0,08 ∙ $\frac{\sqrt{20}}{500}$ = 0,00072 <ρw ρw = 0,0018
UWAGA!
W związku z tym , że podczas obliczeń zbrojenia na ścinanie mamy do czynienia z obciążeniem równomiernie rozłożonym pochodzącym od ciężaru własnego podciągu i obciążeniem skupionym pochodzącym od żeber, odcinki aw2 należy określić metodą graficzną.
aw2= 2,04m
Φ 8 EPSTAL B500SP co 20 cm.
14.7. Zbrojenie na ścinanie – odcinek pierwszego rodzaju
Rozstaw minimalny :
s ≥ 5 cm
Rozstaw maksymalny :
s ≤ sl,max = 0,75∙ d = 0,75 ∙ 652 = 48,9 cm
Przyjęto rozstaw :
s = 20 cm
Sprawdzenie minimalnego stopnia zbrojenia :
ρw = $\frac{A_{\text{sw}}}{s \bullet b_{w}}$ = $\frac{2 \bullet 0,503}{20 \bullet 28}$ = 0,0018
ρw, min = 0,08∙ $\frac{\sqrt{f_{\text{ck}}}}{f_{\text{yk}}}$ = 0,08 ∙ $\frac{\sqrt{20}}{500}$ = 0,00072 <ρw ρw = 0,0018
Poz. 3 SGU
15.1 Szerokość rozwarcia rys prostopadłych
Dokonano sprawdzenia zarysowania w przęśle.
Moment zginający od charakterystycznej kombinacji obciążeń:
MEdk = 241,751 kNm
Moment rysujący :
Mcr = WC ∙ fcteff = $\frac{\text{b\ }h^{2}}{6}$ ∙ fcteff = $\frac{0,28 \bullet {0,7}^{2}}{6}$ ∙ 2200 = 50,31 kNm < MEdk = 241,751 kNm
Przekrój ulegnie zarysowaniu.
Minimalne pole zbrojenia z uwagi na zarysowanie:
kc = 0, 4
k = 0, 895
fct, eff = fctm = 2, 2 MPa
Act = 0, 5 • b • h = 0, 5 • 28 • 70 = 980 cm2
Sprawdzenie szerokości rozwarcia rys metodą dokładną:
Wysokość rozciąganego pola betonu
$$h = min\begin{Bmatrix}
2,5(h - d) \\
\frac{h}{2} \\
\end{Bmatrix} = 12\ cm$$
Efektywne pole rozciąganego betonu
Ac, eff = 12 • 28, 0 = 336, 0 cm2
St = 0, 85
$$\sigma_{s} = \frac{M_{\text{Ed}}^{k}}{{St} \bullet d \bullet A_{s1,prov}} = \frac{241,751\ }{0,85 \bullet 0,652 \bullet 15,7 \bullet 10^{- 4}} = 277,884\ MPa$$
$$\rho_{p,eff} = \frac{A_{s1,prov}}{A_{c,eff}} = \frac{15,7}{336,0} = 0,047$$
$$E_{c,eff} = \frac{E_{\text{cm}}}{1 + \varphi(\infty,t_{0})} = \frac{11000{(20 + 8)}^{0,3}}{1 + 3,2} = 7116,90\ MPa$$
$$\alpha_{e} = \frac{E_{s}}{E_{c,eff}} = \frac{200\ 000}{7116,90\ } = 28,10$$
kt = 0, 4 – dla obciążeń długotrwałych
$$\varepsilon_{sm -}\varepsilon_{\text{cm}} = \frac{\sigma_{s} - k_{t}\frac{f_{ct,eff}}{\rho_{p,eff}}(1 + \alpha_{e}\rho_{p,eff})}{E_{s}} = \frac{277,884 - 0,4\frac{2,2 \bullet 10^{3}}{0,047}(1 + 28,10 \bullet 0,047)}{200000} = - 0,216 < 0,6\frac{\sigma_{s}}{E_{s}} = 0,0008$$
Przyjęto: εsm−εcm = 0, 0008
Maksymalny rozstaw rys
$$s_{r,max} = k_{3}c + k_{1}k_{2}k_{4}\frac{\varnothing}{\rho_{p,eff}} = 3,4 \bullet 30 + 0,8 \bullet 0,5 \bullet 0,425\frac{20}{0,047} = 174,34\ mm$$
Szerokość rys
wk = sr, max(εsm−εcm) = 174, 34 • 0, 0008 = 0, 14 mm < wmax
Dopuszczalna szerokość rys nie zostanie przekroczona.
Ugięcie (metoda dokładna)
Dokonano sprawdzenia ugięcia w przęśle.
u = b + 2(h−hpl) = 144
$$h_{0} = \frac{2A_{c}}{u} = \frac{2A_{c}}{b + 2(h - h_{pl})} = \frac{2 \bullet 28 \bullet 70}{144} = 27,22\ cm$$
φ(∞,t0) = 3, 2
Przyjęto na podstawie rysunku 3.1 zawartego w normie
$$E_{c,eff} = \frac{E_{\text{cm}}}{1 + \varphi(\infty,t_{0})} = \frac{11000{(20 + 8)}^{0,3}}{1 + 3,2} = 7116,90\ MPa$$
β = 0, 5
$$\frac{\sigma_{\text{sr}}}{\sigma_{s}} = \frac{M_{\text{cr}}}{M_{\text{Ed}}} = \frac{50,31}{241,751} = 0,21$$
$$\alpha_{e} = \frac{E_{s}}{E_{c,eff}} = \frac{200\ 000}{7116,90\ } = 28,10$$
$$\rho = \frac{A_{s1}}{b \bullet d} = \frac{15,7}{28 \bullet 65,2} = 0,0086$$
$$x_{1} = \frac{0,5bh^{2} + \alpha_{e}A_{s1}d}{bh + \alpha_{e}A_{s1}} = \frac{0,5 \bullet 28,0 \bullet {70,0}^{2} + 28,10 \bullet 15,7 \bullet 65,2}{28,0 \bullet 70,0 + 28,10 \bullet 15,7} = 40,55cm$$
$$x_{2} = \sqrt{d\rho\alpha_{e}\left( 2 + \rho\alpha_{e} \right)} - \rho\alpha_{e} = \sqrt{65,2 \bullet 0,0086 \bullet 28,1\left( 2 + 0,0086 \bullet 28,1 \right)} - 0,0086 \bullet 28,1 = 5,70\ cm$$
$$I_{1} = \frac{bh^{3}}{12} + bh{(x_{1} - \frac{h}{2})}^{2} + \alpha_{e}A_{s1}\left( d - x_{1} \right) = \frac{28 \bullet 70^{3}}{12} + 28 \bullet 70\left( 40,55\ - \frac{70}{2} \right)^{2} + 28,10 \bullet 15,70\left( 65,2 - 40,55 \right) = 871581,074\ \text{cm}^{4}$$
$$I_{2} = \frac{b{x_{2}}^{3}}{3} + \rho\alpha_{e}\text{bd}{(d - x_{2})}^{2} = \frac{28 \bullet {5,70\ }^{3}}{3} + 0,0086 \bullet 28,10 \bullet 28 \bullet 65,2\left( 65,2 - 5,70\ \right)^{2} = 3272581,074\ \text{cm}^{4}$$
$$\beta_{\infty} = \frac{E_{c,eff} \bullet I_{1}}{1 - \beta\left( \frac{\sigma_{\text{sr}}}{\sigma_{s}} \right)^{2}(1 - \frac{I_{2}}{I_{1}})} = \frac{7116,90 \bullet 871581,074}{1 - 0,5\left( 0,21 \right)^{2}(1 - \frac{3272581,074}{871581,074})} = 5,847748252 \bullet \ 10^{9}$$
$$I_{\text{bet}} = \frac{bh^{3}}{12} = \frac{28 \bullet 70^{3}}{12} = 800333,33$$
$$a = f\frac{E_{\text{cm}} \bullet I_{\text{bet}}}{\beta_{\infty}} = 0,44 \bullet \frac{29890,98 \bullet 800333,33}{5,847748252 \bullet \ 10^{9}} = 1,80$$
$$a_{\lim} = \frac{519}{250} = 2,08$$
a < alim
Ugięcie nie przekroczy wartości dopuszczalnej.
16. Zebranie obciążeń/obliczenia statyczno-wytrzymałościowe – Poz.4
16.1 Obliczeniowa siła przekazywana z podciągu na słup
Obliczeniową siłą przekazywaną na słup z podciągu jest reakcja na podporze pośredniej – model dwuprzęsłowy podciągu.
Rpodc = 864,86 KN
16.2 Obliczeniowy ciężar własny słupa
Gwł = b ∙ h ∙ hsł ∙ 25 ∙ γG
Gwł = 0,28 ∙ 0,28 ∙ 3,6 ∙ 25 ∙ 1,35= 9,53kN
16.3 Łączna obliczeniowa siła normalna przenoszona przez słup
NEd = 864,86 + 9,53 = 874,39 kN
17. SGN – Poz.4
Obliczenia słupa przeprowadzono za pomocą metody uproszczonej
Wytrzymałość betonu w konstrukcjach niezbrojonych i słabo zbrojonych :
αcc,pl = 0,8
Długość efektywna słupa:
dla słupów: β = 1,0
l0 = β ∙ lw = 1,0 ∙ 3,6 = 3,6 m
Mimośród pierwszego rzędu: e0= 0
Mimośród dodatkowy uwzględniający skutki imperfekcji geometrycznych:
ei = $\frac{l_{0}}{400}$ = = 0,90 cm
Mimośród całkowity:
etot = e0 + ei
etot = 0 + 0,9cm = 0,9 cm
Współczynnik zależny od mimośrodu, uwzględniający efekt drugiego rzędu i wpływ pełzania:
Φ = 1,14 ∙ (1 – 2 ∙ $\frac{e_{\text{tot}}e_{\text{tot}}}{h_{w}}$ ) – 0,02 ∙ $\frac{\text{ll}_{0}}{h_{w}}$ < (1 – 2 ∙ $\frac{e_{\text{tot}}e_{\text{tot}}}{h_{w}}$)
Φ
Warunek nośności słupa betonowego:
NRd ≥ NEd
NRd = b ∙ hw ∙ fcd,pl ∙ Φ
NRd = 0,28 ∙ 0,28 ∙ 14300 ∙ 0,810 = 908,107 kN
NRd = 908,107 kN > NEd = 874,39 kN
Warunek nośności został spełniony.
Minimalne pole zbrojenia:
As,min = max $\left\{ \begin{matrix} \frac{{0,10\ \bullet \ N}_{\text{Ed}}}{f_{\text{yd}}} = 1,57 \\ {0,002\ A}_{c} = 0,002\ \bullet b\ \bullet \ h_{w} = 2,45 \\ \end{matrix} \right.\ $ = 1,57
Przyjęto zbrojenie podłużne:
2 Φ 12 EPSTAL B500SP
As,prov = 2 ∙ 1,13 = 2,26cm2
Maksymalny rozstaw strzemion:
scl,tmax = min $\left\{ \begin{matrix} 20\phi \\ b = \ h_{w} \\ 400\ \text{mm} \\ \end{matrix} \right.\ $ = 400,00 mm = 40,00 cm
Przyjęto zbrojenie poprzeczne :
Φ6 EPSTAL B500SP co 24 cm
SGN nie został przekroczony , słup został zaprojektowany poprawnie.
18. Poz. 5. – Stopa fundamentowa
Zebranie obciążeń
Obciążenie przekazywane przez słup:
NEd = 874,39 kN
Obciążenie ciężarem fundamentu oraz ciężarem gruntu na odsadzkach:
NEdgr + f = B • L • D • γg + f • 1, 35 = 1, 50 • 1, 50 • 1, 50 • 22, 0 • 1, 35 = 100, 24 kN
Całkowite obciążenie przenoszone na fundament:
Sprawdzenie nośności podłoża gruntowego:
Założono, że fundament jest posadowiony na piasku średnim. ID = 0, 40, Ø = 32º
Przyjęto wymiary fundamentu: B = L = 1,50 m
Wyznaczenie nośności obliczeniowej gruntu:
Rk = A′ • (ck•Nc•bc•sc•ic+q′•Nq•bq•sq•iq+0,5•γ′•B′•Nγ•bγ•sγ•iγ)
RkRk - wartość charakterystyczna oporu granicznego,
AA′- efektywne obliczeniowe pole powierzchni fundamentu,
BB - szerokość fundamentu,
B′ - efektywna szerokość fundamentu,
q′ - obliczeniowe efektywne naprężenie od nadkładu w poziomie posadowienia fundamentu,
γ′ - obliczeniowy efektywny ciężar objętościowy gruntu poniżej poziomu posadowienia,
ck - charakterystyczna wartość spójności,
Nc, Nq, Nγ- współczynniki nośności,
sc, sq, sγ - współczynniki kształtu podstawy fundamentu,
ic, iq, iγ - współczynniki nachylenia obciążenia
bc, bq, bγ - wartości obliczeniowe współczynników nachylenia podstawy
q′ = D • ρg • g = 1, 00 • 1, 85 • 10 = 18, 5 kPa
$$\gamma^{'} = 1,85 \bullet 10 = 18,5\ \frac{\text{kN}}{m^{3}}$$
$$N_{q} = e^{\pi \bullet tg\varnothing} \bullet \text{tg}^{2}\left( \frac{\pi}{4} + \frac{\varnothing}{2} \right) = 23,18$$
Nc = (Nq−1) • ctg⌀=35, 50
Nγ = (Nq−1) • tg⌀=27, 72
$$s_{q} = 1 + \frac{B}{L} \bullet sin\varnothing = 1,53$$
$$s_{c} = \frac{s_{q} \bullet N_{q} - 1}{N_{q} - 1} = 1,55$$
$$s_{\gamma} = 1 - 0,3\frac{B}{L} = 0,70$$
przyjeto − bc = bq = bγ = 1, 0
przyjeto − ic = iq = iγ = 1, 0
ck = 0, 00
Rk = A′ • (ck•Nc•bc•sc•ic+q′•Nq•bq•sq•iq+0,5•γ′•B′•Nγ•bγ•sγ•iγ) = 2, 25 • (0,00+18,5•23,18•1,53•1,0•1,0+0,5•18,5•27,72•1,0•0,7•1,0) = 1880, 093 kN
$$R_{d} = \frac{R_{k}}{\gamma_{R}} = \frac{1880,093}{1,4} = 1342,92\ kN$$
Nośność podłoża nie zostanie przekroczona.
Nośność fundamentu ze względu na zginanie:
Wyznaczenie długości użytecznej przekroju:
Wzdłuż boku B
dB = h − c − 12 − 6 = 60 − 5 − 1, 2 − 0, 6 = 53, 2 cm
dL = h − c − 6 = 60 − 5 − 0, 6 = 54, 4 cm
Wyznaczenie maksymalnego momentu zginającego:
Moment zginający:
Stopa będzie betonowana na warstwie chudego betonu przyjęto minimalne otulenie zbrojenia 40 mm, przy tolerancji otulenia 10 mm i zbrojeniu z prętów Ø 14 wysokość użyteczna wynosi:
Niższe zbrojenie:
Wyższe zbrojenie:
Średnio
Zbrojenie ze stali A-III
Przyjęto zbrojenie poprzeczne:
8 Ø 14 EPSTAL B500SP
Odległość przekroju krytycznego od krawędzi słupa
Długość obwodu krytycznego:
Zredukowana siła podłużna:
Stopa ma wystarczającą wytrzymałość na przebicie.