Pomoce dydaktyczne:
[1] norma PN-EN 1991-1-1 Oddziaływania na konstrukcję. Oddziaływania ogólne. Ciężar objętościowy, ciężar
własny, obciążenia użytkowe w budynkach.
[2] norma PN-EN 1991-1-3 Oddziaływania na konstrukcje. Oddziaływania ogólne. Obciążenia śniegiem.
[3] norma PN-EN 1991-1-4 Oddziaływania na konstrukcje. Oddziaływania ogólne. Oddziaływania wiatru.
[4] norma PN-EN 1993-1-1 Projektowanie konstrukcji stalowych. Reguły ogólne i reguły dla budynków.
[5] norma PN-EN 1993-1-8 Projektowanie konstrukcji stalowych. Projektowanie węzłów.

[6] Konstrukcje stalowe. Przykłady obliczeń według PN-EN 1993-1. - pod redakcją A. Kozłowskiego
[7] Stalowe hale i budynki wielokondygnacyjne - W. Kucharc zuk
[8] Tabli ce do projektowania konstrukcji met alowych - W.Bogucki, M.Żyburtowicz

UWAGA: Projekt powinien być oddany w formie elektronicznej na płycie cd.

Założenia:
H - wysokość hali [m ]
B - szerokość hali [m ]
Lp - rozstaw wiązarów w kierunku podłużnym [m ]
n - ilość przęseł płatwii
L - długość budynk u
spadek połaci dachowej 10%
lokalizacja
typ wiązara - A, B, C lub D
gatunek stali - S235JR

Przed przystąpieniem do obliczeń należy określić geometrię hali.

1. Zestawienie obciążeń stałych

Warstwy pokrycia dachowego

Obciążenie

współczynnik

Obciążenie

charakterystyczne obliczeniowy

obliczeniowe

kN/m

2

kN/m

2

papa termozgrzewalna wierzchniego krycia
z posypką (np. Eshaflex)
papa termozgrzewalna podkładowa
(np. Eshabase)

wełna mineralna 20cm 1,5kN/m

3

(np. płyty SPODROCK i DACHROCK)
paroizolacja - folia polietylenowa

0,002

1,35

blacha trapezowa

1,35

RAZEM OBCIĄŻENIA STAŁE

Materiał

0,06

1,35

0,30

1,35

0,02

1,35

obciążenia stałe charakterystyczne ==>

obciążenia stałe obliczeniowe ==>

g

gd

2. Obciążenie śniegiem
Na podstawie normy PN-EN 1991-1-3 Oddziaływania na konstrukcje. Oddziaływania ogólne. Obciążenie śniegiem.

Obciążenie charakterystyczne:

s

μi Ce



Ct



sk



=

m

i

- współczynnik kształtu dachu (rozdział 5.3 i załącznik B)

C

e

- współczynnik ekspozycji C

e

=1 ==> zakładam y teren normalny (Tablica 5.1)

1

C

t

- współczynnik term iczny C

t

=1,0

s

k

- wartość charakterystyczna obciążenia śniegiem gruntu na podstawie strefy śniegowej (Rysunek NB.1 oraz

Tabli ca NB. 1 - Załącznik krajowy normy)

Obciążenie obliczeniowe:

Współczynnik obliczeniowy dla obc. śniegiem ==>

γ

1.5

=

sd s γf



=

3. Obciążenie wiatrem wiązara
Na podstawie normy PN-EN 1991-1-4 Oddziaływania na konstrukcje. Oddziaływania ogólne. Oddziaływania wiatru.

Obciążenie charakterystyczne:

qp z

( )

ce z

( ) qb



=

c

e

(z) - współczynnik ekspozycji - uzależniony od kategorii terenu (Tablica NB.3 - Załącz nik krajowy)

q

b

- bazowa prędkość wiatru (Tablica NB.1 - Załącz nik krajowy)

Kategoria terenu - Tablica 4.1 norm y. Przyjąć teren kategorii II.

w

qp z

( ) cp



=

q

p

(z) - wartość szczytowa ciśnienia prędkości wiatru

c

p

- współczynnik aerodynamiczny ciśnienia: dla ścian wg 7.2.2, dla dachu wg 7.2.5

Obciążenie obliczeniowe:

Współczynnik obliczeniowy dla obc. wiatrem ==>

γ

1.5

=

wd w γf



=

4. Dobór blachy trapezowej oraz rozstawu płatwii

Blachę trapezową należy dobrać na podstawie dopuszczalnych obciążeń podawanych przez producenta balchy. Na
obciążenia blachy składają się:
- obciążenia stałe
- obciążenie śniegiem lub wiatrem
Na podstawie rozplanowania wiązara hali należy założyć, że płatew dachowa znajduje się w każdym węźle
kratownicy.
Należy sprawdzić SGN oraz SGU blachy.

2

5. Wymiarowanie płatwii dachowej
Zakłada się, iż płatew będzie miała konstrukcję belki ciągłej, zginanej dwukierunkowo, wykonana będzie z
dwuteownika równoległościennego IPE. Płatew zabezpieczona będzię przed zwichrzeniem przez zam ocowanie do
jej pasa górnego blachy trapezowej kołkami wstrzeliwanym i w każdej fałdzie blachy.

5.1 Równania do wyliczenia maksymalnych obciążeń:

gdy.pl

gd a



gd.IPE

+

(

)

cos

α

( )



=

[kN/m ]

gdz.pl

gd a



gd.IPE

+

(

)

sin

α

( )



=

[kN/m ]

gy.pl

g a



gIPE

+

(

)

cos

α

( )



=

kN/m]

gz.pl

g a



gIPE

+

(

)

sin

α

( )



=

[kN/m ]

qdy.pl Sd a

 cos

α

( )



=

[kN/m ]

qdz.pl Sd a

 sin

α

( )



=

[kN/m ]

qy.pl S a

 cos

α

( )



=

[kN/m ]

qz.pl S a

 sin

α

( )



=

[kN/m ]

a

==> rozstaw płatwii

gd.IPE ==> ciężar obliczeniowy płatwi

gIPE

==> ciężar charakterystyczny płatwi

3

5.2 Obliczenie maksymalnego momentu gnącego (SGN):

My.Ed

kg gdy.pl



kq qdy.pl



+

(

)

Lp

2



=

Mz.Ed

kg gdz.pl



kq qdz.pl



+

(

)

Lp

2



=

kg kq

,

==> współczynniki Winklera w zależności od ilości przęseł płatwi

Lp ==> odległość pomiędzy wiązarami

Warunek nośności:

My.Ed

My.bRd

Mz.Ed

Mz.bRd

+

1

<

Współczynnik zwichrzenia χ

LT

=1 (płatwie zabezpieczone przed zwichrzeniem)

My.bRd Mz.bRd

,

==> nośność obliczeniowa na zginanie

5.3 Obliczenie maksymalnego ugięcia (SGU):

fz1

kg.1 gz.pl



kq.1 qz.pl



+

(

)

Lp

4



E Iz



=

fy1

kg.1 gy.pl



kq.1 qy.pl



+

(

)

Lp

4



E Iy



=

fz2

kg.2 gz.pl



kq.2 qz.pl



+

(

)

Lp

4



E Iz



=

fy2

kg.2 gy.pl



kq.2 qy.pl



+

(

)

Lp

4



E Iy



=

fz3

kg.3 gz.pl



kq.3 qz.pl



+

(

)

Lp

4



E Iz



=

fy3

kg.3 gy.pl



kq.3 qy.pl



+

(

)

lw

4



E Iy



=

f1

fy1

2

fz1

2

+

=

f2

fy2

2

fz2

2

+

=

f3

fy3

2

fz3

2

+

=

Warunek nośności:

fmax

fdop

1

<

fdop

lw

200

=

gdzie:

kg.1 kq.1

,

==> współczynniki Winklera dla ugięć dla przęsła: 1, 2 i 3

fmax

==> maksym alne ugięcia dla przęsła 1, 2 lub 3

fdop ==> ugięcie dopuszczalne

4

6. Zestawienie obciążeń na wiązar dachowy

Obliczenia statyczne hali można wykonać w program ie kom puterowym.
Typy obc iążeń hali:
1 - obciążenie ciężarem własnym
2 - obciążenie stałe pokrycia dachu
3 - obciążenie śniegiem (m ożna podzielić na połać lewą i prawą)
4 - obciążenie wiatrem wzdłuż hali
5 - obciążenie wiatrem prostopadle do hali z prawej strony
6 - obciążenie wiatrem prostopadle do hali z lewej strony

6.1 Obciążenie stałe

6.2 Obciążenie śniegiem

5

6.3 Obciążenie wiatrem

7. Obliczenia elementów ściskanych osiowo
Procedura obliczeńna podstawie [6].

7.1 Wyznaczenie klasy przekroju (tabl. 5.2 normy [4]).

7.2 Wyznaczenie nośności charakterystycznej przekroju przy ściskaniu

Klasa 1,2 i 3

A ==> pole powierzchni przekroju poprzec znego elementu
f

y

==> granica plastyczności stali

Nc.Rd

A fy



γM0

=

7.3 Wyznaczenie wartości odniesienia do wyznaczenia smukłości względnej

λ1 π

E

fy



=

E ==> m oduł sprężystości podłużnej stali (E=210GPa)

7.4 Wyznaczenie długości wyboczeniowej w rozpatrywanej płaszczyźnie wyboczenia elementu

Lcr μ L



=

m ==> współczynnik długości wyboczeniowej
L ==> długość wyboczeniowa elementu

7.5 Wyznaczenie smukłości względnej przy wyboczeniu giętnym dla osi "y" oraz "z"

Klasa 1, 2 i 3

λ



Lcr

i

λ1



=

i ==> promień bezwładności przekroju

7.6 Przyjęcie krzywej wyboczeniowej (tabl. 6.2 norm y [4])

7.7 Wyznaczenie param entru krzywej niestateczności

Φ

0.5 1

α λ



0.2

-

(

)



+

λ



( )

2

+











=

α ==> param etr imperfekcji na podstawie tab. 6.1 normy [4]

6

7.8 Wyznaczenie współczynnika wybczeniowego
(pkt 6.3.1 normy [4])

χ

1

Φ

Φ

2

λ



( )

2

-

+

=

lecz

χ

1



7.9 Wyznaczenie nośności elem entu z uwzględnieniem wyboczenia

Nb.Rd

χ Nc.Rd



γM1

=

γM1

1

:=

7.10 Sprawdzenie warunku nośności

NEd

Nb.Rd

1



8. Obliczenia elementów rozciąganych osiowo
Procedura obliczeń na podstawie [6].

8.1 Obliczeniowa nośność przekroju przy równom iernym rozciąganiu

Npl.Rd

A fy



γM0

=

γM0 ==> współczynnik częściowy stosowany przy sprawdzaniu nośności

przekroju poprzecznego, równy 1,0

8.2 Warunek nośności elementu obciąż onego si łą podłużną

NEd

Npl.Rd

1



N

Ed

==> obliczeniowa siła podłużna

9. Dobór połączenia skręcanego pasa dolnego wiązara
Połączenie zaprojektować jako doczołowe.

9.1 Dobór grubości blachy czołowej
Zastosowaćśruby M16, M20 lub M24 klasy 10.9

Minim alną grubość blachy czołowej określić na podstawie:

d ==> średnica śruby

tpmin d

3

fu

1000



=

f

u

==> wytrzymałość na rozciąganie materiału blachy czołowej

9.2 Nośność połączenia śrubowego na rozciąganie

Ft.Rd

k2 fub



As



γM2

=

k

2

==> współczynnik uwzględniający rodzaj łba śruby, dla śrub z łbem sześciokątnym

k

2

=0,9

f

ub

==> wytrzym ałość na rozciąganie śrub, f

ub

=1000MPa dla śrub klasy 10.9

A

s

==> pole przekroju czynnego śruby

γM2 ==> częściowy współczynnik bezpieczeństwa równy 1,25

7

9.3 Nośność połączenia na przeciągnięcie łba

Bp.Rd

0.6

π



dm



tp



fu



γM2

=

d

m

==> średnia średnica łba śruby lub nakrętki

t

p

==> grubość blachy

dm 0.5 s e

+

(

)



=

s, e ==> minimalna i maksymalna średnica nakrętki lub śruby

9.4 Sprawdzenie warunków nośności śrub
W przypadku połączenia sprężonego należy sprawdzić:

Ft.Rd n



Ft.Ed



F

t.Ed

==> siła rozciągająca w ściągu

Bp.Rd n



Ft.Ed



n ==> ilość śrub w połączeniu

9.5 Sprawdzenie warunku nośności spoin

Naprężenia w spoinie:

σ

τ

=

NEd

2 Aw



=

Aw==> pole przekroju spoin

σ

0.9

fu

γM2





σ

2

3

τ

2



+

fu

βw γM2





oraz

γM2 ==> współczynnik częściowy 1,25

βw

==> współczynnik 0,8

10.0 Połączenia montażowe stężeń
Połączenia zaprojektować jako zakładkowe. Zastosować śruby M16, M20 klasy 5.6

8