Konstrukcje stalowe

Etapy projektowania konstrukcji stalowych

Kształtowanie

To wybór rodzaju, kształtu i wstępnych wymiarów konstrukcji oraz jej elementów, a
także rodzaju materiałów i połączeń.
Podstawę stanowi znajomość zasad kształtowania konstrukcji, doświadczenie,
„erudycja inżynierska”

Na tym etapie projektowania

inicjatywę

przejmują inżynierowie architekci

Konstrukcje stalowe

Etapy projektowania konstrukcji stalowych

Analiza statyczna

Polega na wyznaczeniu rozkładów i wartości sił wewnętrznych (momentów
zginających, sił poprzecznych lub podłużnych w elementach konstrukcji dla
najniekorzystniejszych układów obciążenia zewnętrznego.

Podstawę stanowi schemat statyczny i
znajomość zasad mechaniki budowli

Konstrukcje stalowe

Etapy projektowania konstrukcji stalowych

Wymiarowanie

Ma na celu ustalenie wymiarów poprzecznych przekrojów elementów konstrukcji tak
aby spełnione były warunki nośności i sztywności.

Podstawę stanowi znajomość zasad
mechaniki budowli i wytrzymałości
materiałów

Konstrukcje stalowe

Metoda stanów granicznych

Stan graniczny

Stan, w którym konstrukcja lub jej element zagraża bezpieczeństwu bądź przestaje
spełniać określone wymagania użytkowe.

Konstrukcje stalowe

Metoda stanów granicznych

Stan graniczny nośności

 Zniszczenie najbardziej wytężonych przekrojów elementów konstrukcji.

R

M

M

≤

R

M

M

>

M – największy moment zginający belkę, od jej ciężaru własnego i obciążenia

użytkowego,

M

R

– nośność przekroju belki, która zależy od wymiarów tego przekroju i

wytrzymałości materiału.

Konstrukcje stalowe

Metoda stanów granicznych

 Utrata stateczności części lub całości konstrukcji.

kr

N

N

≤

kr

N

N

>

N – siła ściskająca słup,
N

kr

– siła krytyczna zależna od smukłości słupa i sposobu zamocowania jego

końców (dla obciążeń większych od siły krytycznej słup traci stateczność).

Konstrukcje stalowe

Metoda stanów granicznych

Stan graniczny użytkowania

 Nadmierne przemieszczenia, np. ugięcia konstrukcji pogarszające

komfort

użytkowania.

dop

a

a

>

a

– maksymalne ugięcie belki (strzałka ugięcia),

a

dop

– ugięcie dopuszczalne ze względu na funkcję konstrukcji.

a

Konstrukcje stalowe

Obciążenia

Obciążenia stałe

np. ciężar elementów konstrukcyjnych, warstw izolacyjnych i wykończeniowych,
przegród budowlanych i stałych elementów wyposażenia.

to obciążenia, których
wartość, kierunek i
położenie pozostają
niezmienne w czasie
użytkowania budowli

Konstrukcje stalowe

Obciążenia

Obciążenia zmienne

np. obciążenia stropów w pomieszczeniach mieszkalnych, magazynowych lub
przemysłowych.

to obciążenia, które mogą
zmieniać wartość,
kierunek lub położenie w
czasie użytkowania
budowli

Konstrukcje stalowe

Obciążenia

Wartości charakterystyczne obciążeń

Są określone w normach obciążeń (tzw. wartości normowe) lub są ustalane przez
projektanta, np. na podstawie wymiarów elementów i ciężarów objętościowych
poszczególnych materiałów bądź według danych producenta.

Wartości charakterystyczne obciążeń uwzględnia się przy sprawdzaniu

stanu

granicznego użytkowania

Konstrukcje stalowe

Obciążenia

Wartości obliczeniowe obciążeń

Uwzględniają różnice w stosunku do wartości charakterystycznych spowodowane
np. niedokładnościami wykonawczymi.

Wartości obliczeniowe obciążeń uwzględnia się przy sprawdzaniu

stanu

granicznego nośności

Konstrukcje stalowe

Wytrzymałość obliczeniowa stali

Współczynnik materiałowy uwzględniający rzeczywiste
zmienności cech mechanicznych wyrobów hutniczych (wady
materiałowe).

s

min

e

d

R

f

γ

,

=

Konstrukcje stalowe

Zestawienie obciążeń (przykład)

Zestawić

obciążenia

stałe i zmienne na
jednostkę długości
(1 m) stalowej belki
stropu Kleina.

Konstrukcje stalowe

Zestawienie obciążeń (przykład)

Rzut stropu wraz z
obszarem obciążenia
przypadającego na belkę
pośrednią

Konstrukcje stalowe

Zestawienie obciążeń (przykład)

Przekrój stropu Kleina wraz z
zaznaczonymi warstwami

Konstrukcje stalowe

Zestawienie obciążeń (przykład)

Zestawienie obciążeń stałych i zmiennych, np. w formie tabelki

Obciążenie na 1 mb belki

Rodzaj obciążenia

Wartość

γ

f

charakterystyczne

obliczeniowe

stałe

kN/m

3

-

kN/m

kN/m

posadzka drewniana

7,6

1,1

27

,

0

60

,

7

03

,

0

20

,

1

=

×

×

30

,

0

1

,

1

27

,

0

=

×

beton wyrównawczy

24,0

1,3

15

,

1

0

,

24

04

,

0

20

,

1

=

×

×

50

,

1

3

,

1

15

,

1

=

×

beton izolacyjny

11,0

1,3

92

,

0

0

,

11

07

,

0

20

,

1

=

×

×

20

,

1

3

,

1

92

,

0

=

×

cegła

18,0

1,1

59

,

2

0

,

18

12

,

0

20

,

1

=

×

×

85

,

2

1

,

1

59

,

2

=

×

tynk

19,0

1,3

46

,

0

0

,

19

02

,

0

20

,

1

=

×

×

59

,

0

3

,

1

46

,

0

=

×

razem

39

,

5

=

k

g

razem

44

,

6

=

g

zmienne

kN/m

2

-

kN/m

kN/m

pom. hotelowe

1,5

1,4

80

,

1

5

,

1

20

,

1

=

×

=

k

p

52

,

2

4

,

1

80

,

1

=

×

=

p

razem stałe i zmienne

19

,

7

=

+

=

k

k

k

p

g

q

96

,

8

=

+

=

p

g

q