12

7 Projektowanie nowej więźby dachowej w stylu

barokowym

Wprowadzenie

Celem tego rozdziału jest zaprojektowanie nowej więźby dachowej w stylu

barokowym, będzie to konstrukcja dachu polskiego. Wykonanie nowej więźby jest
niezbędne, ponieważ aktualna konstrukcja jest konstrukcją powojenną o małej
wartości historycznej oraz bardzo złym stanie technicznym grożącym katastrofą
budowlaną.

Aby poprawnie zaprojektować więźbę dachową należy wyznaczyć obciążenia

działające na konstrukcję w tym od ciężaru własnego, działania wiatru oraz śniegu.
W tym celu niezbędne jest używanie Polskiej Normy. Siły przekrojowe wykonane
będą za pomocą programu komputerowego „Soldis projektant ver.7.0”.

Zasady zestawiania obciążeń oddziałujących na konstrukcje

Zestawienie obciążeń wykonano z użyciem EC1 – Oddziaływania na

konstrukcje. (PN-EN-1991-1-3 oraz PN-EN-1991-1-4)

Obciążenie śniegiem

Obciążenie śniegiem dachu należy ustalić następująco:

=

×

×

×

(4.1)

Gdzie:

−

ół

ł

ℎ

−

ół

−

ół

−

ść ℎ

ąż

ś

Piorunkowice woj. Opolskie strefa 1;

280m n.p.m:

0,007A–1,4 ≥ 0,70

S

k

≥ 0,7 kN/m

2

0,007×280-1,4 = 0,56

S

k

= 0,7 kN/m

2

Teren normalny: C

e

= 1,0

Współczynnik termiczny dla dachu: C

t

= 1,0

Współczynnik kształtu dachu: dla części nachylonej pod kątem 40

o

13

u

1

= 0,8(60-α)/30 = 0,8(60-40)/30 = 0,53

u

2

= 1,6

Tak, więc:

Obciążenie śniegiem połaci mniej obciążonej:

= 0,53 × 1,0 × 1,0 × 0,7 = 0,371

/

Obciążenie śniegiem połaci bardziej obciążonej:

= 1,6 × 1,0×1,0 × 0,7 = 1,12

/

Obciążenie wiatrem

Strefa 1, V

b,0

= 22m/s, q

b,0

= 0,30kN/m

2

Przyjęto H = 11,40m, Kategoria terenu 3: z

o

= 0,3m, z

min

= 5m

Bazowa prędkość wiatru:

V

b

= C

dir

× C

seazon

× V

b,0

(4.2)

Gdzie:
C

dir

- współczynnik kierunkowy, zalecany przez normę C

dir

= 1,0

C

seazon

– spółczynnik sezonowy, zalecany przez normę C

seazon

= 1,0

V

b,0

– wartość podstawowa bazowej prędkości wiatru

V

b

= 1,0

× 1,0 × 22 m/s

V

b

= 22 m/s

Średnia prędkość wiatru zależna od wysokości:

v

m

(z) = c

r

(z)

× c

o

(z) × V

b

(4.3)

Gdzie:

c

r

(z) – współczynnik chropowatości: c

r

(z) = 0,81( )

0,19

(4.4)

c

o

(z) – współczynnik rzeźby terenu, zalecany przez normę c

o

(z) =1,0

V

b

– bazowa prędkość wiatru

W przypadku gdzie H = z = 11,40m

v

m

(11,40) = 0,81(

,

)

0,19

× 1,0 × 22 m/s

v

m

(11,40) = 18,27 m/s

14

Współczynnik ekspozycji:

C

e

(z) = 1,89( )

0,26

(4.5)

C

e

(11,40) = 1,89(

,

)

0,26

C

e

(z) = 1,96

Wartość szczytowa ciśnienia prędkości:

q

p

(z) = C

e

(z)

× q

b

(4.6)

Gdzie:
q

b

– wartość bazowa ciśnienia prędkości ze wzoru q

b

= 0,5×p× V

b

2

(4.7)

p – gestość powietrza 1,25kg/m

3

p

= 0,5×1,25× 22

2

= 302,5kg/m

2

= 0,30kN/m

2

q

p

(11,39) = 1,96

× 0,30 kN/m

2

q

p

(11,39) = 0,59kN/m

2

Zestawienie obciążeń wiatrem na 1m

2

połaci:

A – pole powierzchni dachu; A = 568,5m

2

;

A > 10m

2

czyli wykorzystujemy wartości C

pe,10

w

e

= q

p

(z

e

) × C

pe,10

(4.8)

Gdzie:
w

e

– ciśnienie wiatru na powierzchnie

q

p

(z

e

) – wartość szczytowa ciśnienia prędkości

C

pe,10

– współczynnik ciśnienia zewnętrznego, wartości dla poszczególnych

sektorów dachu interpolowano dla kąta 40

o

Dla kierunku wiatru 90

0

w

e

F

= 0,59 × (-1,1) = -0,649 kN/m

2

w

e

G

= 0,59 × (-1,4) = -0,826 kN/m

2

w

e

H

= 0,59 × (-0,87) = -0,523 kN/m

2

w

e

I

= 0,59 × (-0,5) = -0,295 kN/m

2

Do dalszych obliczeń przyjęto wartość jak dla połaci H = w

e

H

= -0,523

kN/m

2

Dla kierunku wiatru 0

0

w

e

F

= 0,59 × (0,0) = 0

w

e

F

= 0,59 × (0,7) = 0,413 kN/m

2

w

e

G

= 0,59 × (0,0) = 0

w

e

G

= 0,59 × (0,7) = 0,413 kN/m

2

15

w

e

H

= 0,59 × (0,0) = 0

w

e

H

= 0,59 × (0,6) = 0,354 kN/m

2

w

e

I

= 0,59 × (-0,2) = -0,118 kN/m

2

w

e

I

= 0,59 × (0,0) = 0

w

e

J

= 0,59 × (-0,3) = -0,177 kN/m

2

w

e

J

= 0,59 × (0,0) = 0

Do dalszych obliczeń przyjęto wartości :

w

e

G

= 0,413 kN/m

2

w

e

H

= 0,354 kN/m

2

w

e

J

= -0,177 kN/m

2

w

e

I

= -0,118 kN/m

2

Wartość obciążenia ciśnienia charakterystycznego wewnętrznego:
w

k1

= 0,2 × 0,59 = 0,118 kN/m

2

;

w

k2

= -0,3 × 0,59 = -0,177 kN/m

2

Obciążenie ciężarem własnym:

OBCIĄŻENIE STAŁE KROKWI

Lp

Wyszczególnienie

Obciążenie
charakterystyczne

kN/m

Wsp.

Obciążenie
obliczeniowe

kN/m

1

Ciężar dachówek (przyjęto)

0,648

1,2

0,778

2

Obc. Łatami 0,05x0,05x5,2

0,013

0,156

3

Deskowanie pełne
0,025x0,025x5,2

0,033

1,2

0,039

4

Folia

0,010

1,2

0,120

5

Ciężar krokwi
0,20x0,12x5,2

0,125

0,150

6

Wełna mineralna około 20cm

0,080

1,2

0,096

Suma

0,909

1,091

OBCIĄŻENIE STAŁE KLESZCZY

Lp

Wyszczególnienie

Obciążenie
charakterystyczne

kN/m

Wsp.

Obciążenie
obliczeniowe

kN/m

1

Kleszcze 0,08x0,16x5,2

0,067

1,2

0,080

2

Deskowanie pełne
0,025x0,025x5,2

0,033

1,2

0,039

3

Wełna mineralna około 16cm

0,060

1,2

0,072

Suma

0,16

1,2

0,192

Tabela 1 – Zestawienie obciążeń stałych na krokiew i kleszcze

16

Projektowany rozstaw krokwi: 0,60m
Klasa drewna: C30 drewno sosnowe
Przekrycie wykonane z dachówki ceramicznej ‘Ambiente’ firmy CERATON
Konstrukcja więźby: płatwiowo-kleszczowa z jedną ścianą stolcową

Zestawienie obciążeń na 1m krokwi i kleszczy:

Stałe:

krokiew:

g

k

= 0,909 kN/m

g

o

= 1,091 kN/m

kleszcze:

g

k

= 0,160 kN/m

g

o

= 0,192 kN/m

Śnieg:

q

s1

= 0,371 × 0,6 = 0,22 kN/m

q

s1o

= 0,33 kN/m

q

s2

= 1,12 × 0,6 = 0,73 kN/m

q

s2o

= 1,095 kN/m

Wiatr 1:

w

e

H

= -0,523 × 0,6 = -0,31 kN/m

w

e

H

o

= -0,495 kN/m

w

e

G

= 0,413 × 0,6 = 0,25 kN/m

w

e

G

o

= 0,375 kN/m

w

e

H

= 0,354 × 0,6 = 0,21 kN/m

w

e

H

o

= 0,315 kN/m

w

e

J

= -0,177 × 0,6 = -0,11 kN/m

w

e

J

o

= -0,165 kN/m

w

e

I

= -0,118 × 0,6 = -0,07 kN/m

w

e

I

o

= -0,105 kN/m

Wiatr 2:

w

k1

= 0,118 × 0,6 = 0,07 kN/m

w

o1

= 0,105 kN/m

w

k2

= -0,177 × 0,6 = -0,11 kN/m

w

o2

= -0,165 kN/m

Analiza statyczna

Geometria ustroju

Rys.10. Geometria ustroju płatwiowo-kleszczowego

17

Rys.11. - Schemat statyczny wiązara

Rys. 12. Schemat obliczeniowy

18

Rys. 13. Wykres od działania sił osiowych

Rys. 14. Wykres od działania sił tnących

19

Rys. 15 Wykres od działania momentów zginających

Maksymalne siły wewnętrzne:

Maksymalny moment zginający przy połączeniu krokwi z kleszczami:

M

max

= 3,392 kNm

N = 8,420 kN

Maksymalny moment w przęśle pomiędzy kleszczami a kalenicą:

M

max

= 2,579 kNm

N = 5,255 kN

Maksymalna siła osiowa w miejscu połączenia krokwi z murłatą:

N

max

= 3,868 kN

Maksymalna siła osiowa w przęśle:

N

max

= 5,976 kN

M = 2,153 kNm

Maksymalna siła tnąca w miejscu połączenia krokwi z kleszczami:

T

max

= 4,306 kN

Maksymalna siła tnąca w miejscu połączenia krokwi z murłatą:

T

max

= 1,947 kN

Maksymalne siły wewnętrzne w kleszczach:

M

max

= 1,356 kNm

N

max

= 1,985 kN

T

max

= 0,772 kN