Podręczniki i normy:

1. M. Łubiński - Konstrukcje metalowe t.1, Arkady, Warszawa 1986(1998),

2. J. śmuda - Podstawy projektowania konstrukcji metalowych, Arkady,

Warszawa 1997,

3. K. Rykaluk - Konstrukcje metalowe. Podstawy i elementy, DWE, Wrocław

2001,

4. W. Bogucki - Tablice do projektowania konstrukcji metalowych, Arkady,

Warszawa 1996,

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

6. PN-82/B-02000 Obciążenia budowli. Zasady ustalania wartości.

7. PN-82/B-02001 Obciążenia budowli. Obciążenia stałe.

8. PN-82/B-02003 Obciążenia budowli. Obciążenia zmienne technologiczne.

9. PN-B-03215:1998 Konstrukcje stalowe. Połączenia z fundamentami.

Projektowanie i wykonanie.

10. PN-ISO 5261:1994 Rysunek techniczny dla konstrukcji metalowych.

11. PN-B-06200:1997. Konstrukcje stalowe. Warunki wykonania i odbioru.

Wymagania podstawowe.

Określenie funkcji projektowanego stropu.

Funkcję projektowanego stropu należy przyjąć na podstawie zadanej

wartości charakterystycznej obciążenia użytkowego z tabeli 1 normy

PN-82/B-02003. Obciążenia budowli. Obciążenia zmienne technologiczne.

Podstawowe obciążenia technologiczne i montażowe.

A. Pokoje, pomieszczenia i sale

Lp.

Przeznaczenie pomieszczenia i sposób jego użytkowania

Obciążenie [kN/m

2

]

1

Stropy poddaszy oraz stropodachów wentylowanych, w których ciężar

pokrycia dachowego nie obciąża konstrukcji stropu, z dostępem poprzez

wyłaz rewizyjny

0,5

2

Poddasza z dostępem z klatki schodowej

1,2

3

Pokoje i pomieszczenia mieszkalne w domach indywidualnych,

czynszowych, hotelach, schroniskach, szpitalach, wiezieniach,

pomieszczenie sanitarne itp.

1,5

4

Wszelkie pokoje biurowe, gabinety lekarskie, naukowe, sale lekcyjne

szkolne, szatnie i łaźnie zakładów przemysłowych, pływalnie oraz poddasza

użytkowane jako magazyny lub kondygnacje techniczne

2,0

5

Audytoria, aule, sale zebrań i sale rekreacyjne w szkołach, restauracyjne i

kawiarniane, widownie teatralne, koncertowe, kinowe, sale bankowe,

pomieszczenia koszar

3,0

6

Kuchnie w zakładach zbiorowego żywienia, podręczne składy w budynkach

użyteczności publicznej

3,5

7

Sale i pomieszczenia obciążone tłumem ludzi w sposób statyczny, w

muzeach, świątyniach, oraz poczekalnie i szatnie przy dużych salach

4,0

8

Sale dworcowe, targowe, sportowe, taneczne, sceny teatralne i estradowe,

sklepy, sale sprzedaży domów towarowych

5,0

9

Pomieszczenia magazynowe sklepów, domów towarowych, poczty itp.

7,5

10

Trybuny

ziemne

o stałych miejscach siedzących

bez stałych miejsc siedzących

nadziemne

(stalowo-

żelbetowe itp.)

o stałych miejscach siedzących

bez stałych miejsc siedzących

3,0

5,0

4,0

8,0

11

Wiejskie budynki inwentarskie dla zwierząt o masie:

owce i świnie do 80 kg

świnie powyżej 80 kg

bydło i konie poniżej 100 kg

bydło i konie powyżej 100 kg

3,0
3,5
3,5
5,0

B. Przestrzenie komunikacyjne

Lp.

Przeznaczenie budowli (obiektów) i sposób ich użytkowania

Obciążenie [kN/m

2

]

korytarze i halle

klatki schodowe,

galerie

niewspornikowe

1

Wszelkiego rodzaju budynki mieszkalne, szpitalne,

wiezienia

2,0

3,0

2

Biura, szkoły, zakłady naukowe, banki, przychodnie

lekarskie

2,5

4,0

3

Dojścia do wejść i wyjść audytoriów, auli, sal

(konferencyjnych, zebrań, sal rekreacyjnych w szkołach itp.)

3,0

4,0

4

Domy kultury, hale koncertowe, teatry, kina, kluby,

restauracje, kawiarnie, uczelnie

4,0

4,0

5

Muzea, świątynie, koszary

4,0

5,0

6

Dojścia do wejść i wyjść z dworców komunikacyjnych,

zakładów rozrywkowych, hal sportowych, trybun, oraz

innych pomieszczeń obciążonych stale lub dorywczo

tłumem ludzi w sposób dynamiczny

5,0

5,0

7

Domy towarowe, sklepy, hale targowe

6,0

6,0

C. Pomieszczenie o wartościach obciążenia ustalanych indywidualnie lecz nie mniej niż

1)

Lp.

Przeznaczenie budowli (obiektów) i sposób ich użytkowania

Obciążenie [kN/m

2

]

1

Pomieszczenia produkcyjne w zakładach przemysłu drobnego,

lekkiego, rzemiosła, w stacjach telefonicznych, radiowych,

telewizyjnych

3,0

2

Laboratoria szpitalne, sale operacyjne i zabiegowe, pralnie w

budynkach mieszkalnych

3,5

3

Sale hydroterapii, rentgenowskie i sterylizatorskie w szpitalach

4

Stacje energetyczne, rozdzielnie, drukarnie, introligatornie, rzeźnie,

pralnie i suszarnie mechaniczne, pomieszczenia produkcyjne

innych zakładów przemysłowych nie wymienionych gdzie indziej

5

Maszynownie dźwigów

6

Magazyny archiwów, bibliotek, towarów lekkich i przestrzennych

5,0

7

Sale wystawowe wyrobów przemysłu

6,0

8

Przestrzenie

magazynowe

handlu

hurtowego

na wyższych kondygnacjach

w parterze

ogólne spożywcze w parterze

7,5

10,0

15,0

9

Piekarnie

pomieszczenia produkcyjne i magazynowe

pomieszczenia przed i za piecami, komory

rozrostu

ekspedycje i pozostałe

10,0

7,5

5,0

Lp.

Rodzaj obciążenia

Wartość współczynnika

obciążenia γγγγ

f

1

Ciężary własne urządzeń stacjonarnych

1,2

2

Ciężary własne materiałów

wypełniających urządzenia (oprócz

rurociągów)

cieczy

pozostałych materiałów

1,1

1,2

3

Ciężary własne materiałów

wypełniających rurociągi

cieczy

pozostałych materiałów (zawiesiny,

szlamy, materiały sypkie)

1,05

1,1

4

Obciążenia równomiernie rozłożone,

określone w tabl. 1, w zależności od

wartości obciążeń

do 2,00 [kN/m

2

]

ponad 2,00 [kN/m

2

]do 5,0 [kN/m

2

]

Ponad 5,00 [kN/m

2

]

1,4

1,3

1,2

5

Pozostałe obciążenia zmienne nie wymienione w tabl. 1

1,2

6

Siły tarcia

1)

1,2(0,8)

1)

Wartość 0,8 należy przyjmować wówczas, gdy siła tarcia zwiększa bezpieczeństwo budowli.

Wartości współczynnika obciążenia zmiennego

Dobór grubości żelbetowej płyty stropu

Przeznaczenie płyty

Płyty

prefabrykow

ane

Płyty

betonowane na

miejscu budowy

[mm]

Płyty stropowe w obiektach

budownictwa

powszechnego

40

60

Płyty pod przejazdami

100

120

Ponadto stosunek rozpiętości l

eff

płyty do wysokości użytecznej

przekroju d nie powinien być większy niż:

●

40 – w przypadku płyt wolno podpartych jednokierunkowo
zbrojonych,

●

50 – w przypadku płyt zamocowanych i ciągłych
jednokierunkowo zbrojonych oraz krzyżowych.

Dobór warstw wykończeniowych stropu w zależności

od jego przeznaczenia

Przykładowe rozwiązania:

Powyższe czynności pozwalają na określenie działających obciążeń stałych
wg: PN-82/B-02001 Obciążenia budowli. Obciążenia stałe.

Rozmieszczenie belek stropowych

Zestawienie obciążeń działających na belkę stropową

•

Projektujemy belkę najbardziej obciążoną

1. Obciążenia stałe powierzchniowe:

rodzaj

Obciążenie

charakterystyczne

[kN/m

2

]

Współczynnik

obciążenia

γ

f

Obciążenie

obliczeniowe

[kN/m

2

]

posadzka

betonowa

0,03⋅21,0

0,63

1,3

0,82

izolacja

0,05

1,2

0,06

Styropian – 4cm

0,04⋅0,45

0,018

1,2

0,022

izolacja

0,05

1,2

0,06

płyta żelbetowa

0,1⋅25,0

2,5

1,1

2,75

RAZEM:

3,25

-

3,71

Przykład 1: Zestawienie obciążeń na belkę stropową

2. Obciążenie zmienne powierzchniowe:

Rodzaj

Obciążenie

charakterystyczne

[kN/m

2

]

Współczynnik

obciążenia

γ

f

Obciążenie

obliczeniowe

[kN/m

2

]

Obciążenie

zmienne

technologiczne

6,0

1,2

7,2

Przykładowe rozmieszczenie belek stropowych

Belka stropowa

Rozważamy schemat szeregu belek wolno podpartych. Najbardziej obciążona belka zbiera obciążenie z

szerokości 2,20 m.

Obciążenia liniowe przypadające na jedną belkę.

Obciążenia charakterystyczne

•

stałe:

q

ch

=3,25⋅2,20=7.15[

kN

m

]

,

•

zmienne:

p

ch

=6,0 ⋅2,20 =13,2 [

kN

m

]

.

Obciążenia obliczeniowe:

•

stałe:

q

o

=3,72 ⋅2,20 =8,20 [

kN

m

]

,

•

zmienne:

p

o

=7,20 ⋅2,20 =15,85 [

kN

m

]

.

Schemat statyczny belek stropowych

szereg belek wolno podpartych

belka ciągła trójprzęsłowa

Rozpiętość obliczeniową belek

L

0

należy przyjmować równą osiowemu

rozstawowi podpór (łożysk), a przy podparciu powierzchniowym lub

zamocowaniu w ścianach – równą:

●

1,05 L - w przypadku belek dwustronnie podpartych lub

zamocowanych,

●

1,025 L - w przypadku wsporników lub skrajnych przęseł belek

ciągłych,

przy czym L

0

 L0,5 h , gdzie

L

- odległość w świetle między

ścianami lub łożyskiem a ścianą,

h

- wysokość belki.

Rozpiętości obliczeniowe

Przykład 2: Schemat statyczny i rozpiętości obliczeniowe

belek

Rozpatrujemy schemat statyczny belki w postaci szeregu belek wolno podpartych.

Określenie rozpiętości obliczeniowej:

Szacunkowa wysokość przekroju poprzecznego:

h=

1

20

÷

1

25

⋅L=

1

20

÷

1

25

⋅550 =27,5 ÷22 [cm]

.

Przyjęto wstępnie:

h=26,0 [cm]

.

Rozpiętości obliczeniowe przęseł skrajnych:

L

o

=1,025 ⋅L=1,025 ⋅550 =564 [ cm]

,

L

o

L0,5 ⋅h=550 0,5 ⋅26 =563 [cm]

. Warunek został spełniony.

Rozpiętości obliczeniowe przęseł środkowych:

L

o

=L=550 [ cm]

.

Oszacowanie przekroju belki stropowej

Przykładowe przekroje belek z kształtowników walcowanych

Przykłady belek o przekroju złożonym

Przykład 3: Oszacowanie przekroju belki stropowej

Z uwagi na warunki nośności

M

max

M

R

1 .

M

R

=W⋅f

d

Przekształcając otrzymujemy:

W 

M

max

f

d

.

W omawianym przypadku

M

max

=

q

o

 p

o

⋅L

o

2

8

=

8,215,85⋅5,64

2

8

=95,63[kNm] .

Minimalny wymagany wskaźnik wytrzymałości:

W

x



M

max

f

d

=

9563 kNcm

23,5

kN

cm

2

=406,9[cm

3

]

.

W II stanie granicznym postulujemy

f

max

 f

dop

=

L

250

.

Maksymalne ugięcie belki wolno podpartej obciążonej równomiernie

wynosi

f

max

=

5

384

q

k

 p

k

 L

4

EJ

.

Z założonego kryterium ugięcia wyznaczamy minimalny moment

bezwładności przekroju

J

x



5

384

q

k

 p

k

 L

3

⋅250

E

.

W naszym przykładzie stosując powyższą zależność otrzymamy

J

x



5

384

q

k

 p

k

 L

3

⋅250

E

=

5

384

7,1513,2⋅10

2

⋅550

3

⋅250

20500

=5376,2[cm

4

] .

Na podstawie właściwych tablic wybieramy przekrój spełniający oba

kryteria jednocześnie.

Takim przekrojem jest I 260PN, dla którego

W

x

=442,0[cm

3

] ,

J

x

=5740[cm

4

] .

Do dalszych obliczeń możemy też przyjąć I 270PE, o następujących

parametrach geometrycznych

W

x

=429,0[cm

3

] ,

J

x

=5790[cm

4

] .

Ostatecznie z uwagi na mniejszy ciężar przyjęto I 270 PE.