BUDOWNICTWO OGÓLNE I MATERIAŁY

BUDOWLANE

projekt

7

OBCIĄŻENIA BUDOWLI

zasady ustalania wartości

Dr inż. Wojciech Słomka, Instytut Inżynierii Ochrony

Środowiska

OBCIĄŻENIA BUDOWLI - ZASADY USTALANIA WARTOŚCI

PN-82/B-02000

PODSTAWOWE OZNACZENIA

F - siła, obciążenie (ogólnie),
F

a

- obciążenie wyjątkowe,

G - obciążenie stałe,
G

k

- wartość charakterystyczna obciążenia stałego,

Q - obciążenie zmienne,
Q

k

- wartość charakterystyczna obciążenia zmiennego,

α - współczynnik redukcji obciążenia,
β - współczynnik dynamiczny,
γ

f

- współczynnik obciążenia (częściowy współczynnik

bezpieczeństwa),

γ

n

- współczynnik konsekwencji zniszczenia konstrukcji,

ψ

d

- współczynnik części długotrwałej obciążenia zmiennego,

ψ

o

- współczynnik jednoczesności obciążeń zmiennych.

Klasyfikacja

obciążeń

Klasyfikacja obciążeń

PODZIAŁ OBCIĄŻEŃ

W zależności od czasu trwania i sposobu działania,
obciążenia dzieli się na:

- stałe,
- zmienne,
- wyjątkowe (akcydentalne).

Obciążenia zmienne dzieli się na:

technologiczne

- zależne od funkcji budowli i sposobu jej

użytkowania

oraz

środowiskowe

- zależne od środowiska, w którym

budowla się znajduje.

Wyróżnia się długotrwałą część obciążenia
zmiennego.

Klasyfikacja obciążeń

DO

OBCIĄŻEŃ STAŁYCH

NALEŻĄ:

a) ciężar własny stałych elementów budowli i konstrukcji,

w tym elementów nośnych i osłonowych,

b) ciężar własny gruntu w stanie rodzimym, nasypów

i zasypów i parcie z niego wynikające,

c) siła wstępnego sprężenia konstrukcji.

DO

OBCIĄŻEŃ ZMIENNYCH

NALEŻĄ:

a) Obciążenia zmienne w całości długotrwałe

np. część konstrukcji o

zmiennym położeniu w czasie użytkowania, ciężar urządzeń
związanych z użytkowaniem budowli (kotły, rurociągi),

b) Obciążenia zmienne w części długotrwałe

np. obciążenia suwnic,

c) Obciążenia zmienne w całości krótkotrwałe

np. obc. śniegiem,

wiatrem,

d) Obciążenia wyjątkowe

np.

uderzenia pojazdami, działanie pożaru.

Zasady ustalania wartości obciążeń

Zasada ogólna.

Projektując budowle i konstrukcje budowlane należy ustalić

obciążenia występujące w stadium eksploatacji i w stadium

montażu, a w niezbędnych przypadkach także w stadium

wykonywania, przechowywania, remontu i transportowania

elementów konstrukcji.

Rozróżnia się następujące wartości

obciążeń

:

-

wartość charakterystyczną G

k

(obc. stałego)

,

Q

k

(obc.

zmiennego)

,

- wartość obliczeniową γ

f

G

k

,

γ

f

Q

k

,

- wartość obciążenia zmiennego

do kombinacji obciążeń

ψ

o

Q

k

,

- wartość długotrwałą obciążenia zmiennego

ψ

d

Q

k

,

- wartość obciążenia wyjątkowego

F

a

.

Zasady ustalania wartości obciążeń

Wartość charakterystyczna

jest podstawową

wartością obciążenia. Ustala się ją, zgodnie z

PN-76/B-

03001

, jako:

- dla obciążeń stałych - wartość średnią,

- dla obciążeń zmiennych - wartość mającą okres

powrotu
co najmniej równy zakładanemu okresowi eksploatacji
konstrukcji lub inny uzasadniony ekonomicznie
i zapewniający bezpieczeństwo konstrukcji .

Wartości charakterystyczne obciążeń są podane

, np. w

PN-82/B-02001, PN-82/B-02003, PN-82/B-02004,

PN-86/B-02005, PN-80/B-02010, PN-77/B-02011.

Zasady ustalania wartości obciążeń

Wartość obliczeniowa

jest iloczynem

wartości charakterystycznej i współczynnika obciążenia

γ

f

(częściowego współczynnika bezpieczeństwa).

KAŻDEMU OBCIĄŻENIU ODPOWIADA WŁAŚCIWA MU WARTOŚĆ

WSPÓŁCZYNNIKA OBCIĄŻENIA

Wartości współczynnika obciążenia należy przyjmować zgodnie z

niniejszą normą lub normami związanymi.

Wartość obciążenia zmiennego do kombinacji obciążeń

jest iloczynem wartości charakterystycznej i współczynnika

jednoczesności obciążeń ψ

o

. Wartości współczynnika ψ

o

należy

przyjmować zgodnie
z rozdz. 4. PN-82/B-02000

Wartość długotrwała obciążenia zmiennego

jest iloczynem wartości

charakterystycznej i współczynnika

ψ

d

.

Wartości współczynnika

ψ

d

należy przyjmować zgodnie z

PN-82/B-02003 p. 3.3.

Wartość obciążenia wyjątkowego

należy przyjmować zgodnie z

PN-82/B-02004 p. 6, a w innych przypadkach ustalać indywidualnie

Zasady ustalania wartości obciążeń

OBCIĄŻENIE DYNAMICZNE.

Dynamiczne działanie obciążenia należy

uwzględniać wykonując obliczenie dynamiczne lub mnożąc

wartości charakterystyczne przez współczynnik dynamiczny β.

Wartości współczynnika dynamicznego

dla niektórych rodzajów

obciążeń są podane w PN-82/B-02003, p. 5, PN-82/B-02004, PN-86/B-

02005, PN-77/B-02011.

Obciążenie budowli w stadium montażu

. Ustalając obciążenia

konstrukcji w stadium montażu można zmniejszyć wartości

obliczeniowe obciążeń zmiennych o 20 %

w stosunku do wartości przyjętych dla stadium eksploatacji.

Szczególne przypadki obciążenia obliczeniowego

. W przypadku

budowli, których zniszczenie pociągnęłoby za sobą katastrofalne

skutki społeczne i materialne, obciążenie obliczeniowe wg 3.4 należy

pomnożyć przez współczynnik konsekwencji zniszczenia

γ

n

.

Jego wartości należy określać zgodnie z normami branżowymi, a w

przypadku ich braku ustalać indywidualnie.

KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ

. W razie jednoczesnego działania dwóch lub

kilku różnych obciążeń, obliczenia powinny być wykonywane z

uwzględnieniem najbardziej niekorzystnych kombinacji tych obciążeń

lub odpowiadających im sił wewnętrznych. Kombinacje te należy

ustalać zgodnie z rozdz. 4.

ZASADA OGÓLNA

Kombinacje obciążeń ustala się w zależności od

rozpatrywanego stanu granicznego wg PN-76/B-03001, w wyniku analizy

możliwych wariantów jednoczesnego działania różnych obciążeń,

uwzględniając przy tym, że niektóre z nich mogą nie występować lub

zmieniać

schemat przyłożenia sił. Obciążenia powinny być tak zestawione, aby

dawały najbardziej niekorzystny efekt w rozpatrywanym stanie granicznym.

KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ W STANACH GRANICZNYCH NOŚNOŚCI

Postanowienia ogólne.

W stanach granicznych nośności należy stosować

dwie kombinacje:

a)

podstawową

, składającą się z obciążeń stałych i zmiennych, obowiązującą w

obliczeniach wszelkich konstrukcji,

b)

wyjątkową

, składającą się z obciążeń stałych, niektórych zmiennych i

jednego obciążenia wyjątkowego; w uzasadnionych przypadkach można

uwzględniać więcej niż jedno obciążenie wyjątkowe.

Kombinacja wyjątkowa obowiązuje jedynie w przypadkach, gdy ze względu

na przeznaczenie, użytkowanie lub lokalizację budowli mogą wystąpić

obciążenia wyjątkowe wymienione w punkcie 2.4 normy

(np. uderzenia

pojazdami, wybuch).

W stanach granicznych nośności stosuje się wartości współczynnika

obciążenia większe lub mniejsze od jedności, zgodnie z punktem 3.4 normy.

KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ

Kombinacja podstawowa

składa się z obciążeń

stałych oraz zmiennych, uszeregowanych wg ich
znaczenia, z przynależnymi do kolejnego miejsca
wartościami współczynnika jednoczesności ψ

o

.

Kombinacja podstawowa ma postać

(1)

Wartości współczynnika ψ

o

podano w tablicy.

W uzasadnionych przypadkach, za obciążenie
podstawowe można uznać więcej niż jedno
obciążenie zmienne, jeżeli odpowiada mu wartość
współczynnika części długotrwałej obciążenia
zmiennego ψ

d

≥ 0,8.

KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ

ki

n

f

oi

m

ki

f

Q

G









1

1





KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ

Lp. Znaczenie obciążenia

zmiennego

i

Ψ

oi

1

Podstawowe

1

1,0

2

Drugie

2

0,9

3

Trzecie

3

0,8

4

Wszystkie pozostałe

4

0,7

Wartości współczynnika jednoczesności obciążeń zmiennych

KOMBINACJA WYJĄTKOWA

W kombinacji wyjątkowej wszystkie wartości
obciążeń zmiennych należy pomnożyć przez
współczynnik Ψ

o

= 0,8, niezależnie od ich liczby i

znaczenia, z wyjątkiem przypadków podanych w
normach projektowania konstrukcji w rejonach
sejsmicznych lub w innych normach. Kombinacja
wyjątkowa ma postać

(2)

KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ

a

ki

n

f

m

ki

f

F

Q

G









1

1

8

,

0





KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ W STANACH

GRANICZNYCH UŻYTKOWANIA
Postanowienia ogólne

. W stanach granicznych

użytkowania rozróżnia się dwie kombinacje:
a)

podstawową

, która dotyczy wszystkich

konstrukcji,
b)

obciążeń długotrwałych

, dotyczącą tylko tych

konstrukcji, dla których ma znaczenie czas

występowania obciążenia ze względu na pełzanie,

zarysowanie lub zmiany wytrzymałości materiału

konstrukcyjnego (żelbet, drewno, tworzywa

sztuczne).
Jest to kombinacja, w której występują wszystkie

obciążenia stałe oraz części długotrwałe obciążeń

zmiennych.
W stanach granicznych użytkowania stosuje się

jedną wartość współczynnika obciążenia γ

f

= 1,0.

KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ

KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ

KOMBINACJA PODSTAWOWA

składa się ze wszystkich obciążeń stałych oraz z

jednego najniekorzystniejszego obciążenia

zmiennego bez zmniejszenia. Kombinacja

podstawowa ma postać:

(3)

KOMBINACJA OBCIĄŻEŃ DŁUGOTRWAŁYCH

składa się ze wszystkich obciążeń stałych oraz

długotrwałych części obciążeń zmiennych.

Kombinacja obciążeń długotrwałych ma postać

(4)

Wartości współczynnika Ψ

di

, przez które mnoży

się obciążenia zmienne, aby otrzymać ich części

długotrwałe, podano w PN-82/B-02003 tabl. 2.

k

m

ki

Q

G 



1

ki

n

di

m

ki

Q

G









1

1

8

,

0