Opis techniczny

Zgodnie z powyższymi założeniami konstrukcyjnymi trzon słupa został zaprojektowany z

dwóch ceowników zwykłych o wysokości h=220mm. Rozstaw między pojedynczymi gałęziami
słupa, w osiach kształtowników, wynosi 182,8mm.

Przewiązki należy wykonać z płaskowników 180x150x10mm. Przewiązki te należy

przyspawać do gałęzi spoiną pachwinową o grubości a=8mm. Odległość, w osiach, między
poszczególnymi przewiązkami powinna wynosić 800mm.

Pokrywa słupa została zaprojektowana z płaskownika o wymiarach 320x270x12mm.

Pokrywę tą należy przyspawać do trzonu słupa za pomocą spoiny pachwinowej o grubości
spoiny a=8mm. Powierzchnia poprzeczna trzonu słupa będzie obrobiona mechanicznie np.
frezowana.

Do wykonania płytki centrującej należy użyć płaskownika o wymiarach 15x200x12mm.

Połączenie płytki centrującej z pokrywą słupa należy wykonać za pomocą spoiny
pachwinowej o długości l=80mm i grubości spoiny równej 4mm.

Dla wzmocnienia trzonu słupa zostało zaprojektowane żebro rozdzielcze poprzeczne

wykonane z płaskownika o wymiarach 140x140x12mm. Żebro należy przyspawać do gałęzi
słupa spoiną pachwinową o grubości 4mm i długości spoiny równej 80mm.

Do wykonania podstawy słupa należy użyć betonu klasy B15. Zakotwienie słupa należy

wykonać przy użyciu dwóch kotew fajkowych o średnicy 20mm.

- 1 -

1.

Szczegółowe obliczenia statyczne

1.1.

Trzon słupa

1.1.1.

Dobór przekroju gałęzi słupa

Oszacowuję potrzebną powierzchnię przekroju gałęzi słupa ze względu na założoną siłę

obliczeniową oraz zadaną stal, z której mają być wykonane ceowniki.

Dane:
N

obl

=860kN

Stal St4V, zakładam 0 < t ≤ 16 mm

=>

f

d

=235MPa, R

emin

=255MPa, R

m

=410MPa

Oszacowuję minimalną wartość pola powierzchni całego przekroju słupa (2 gałęzi), które

wystarczy do przeniesienia zadanego obciążenia.

860

23,5

36,60

W oparciu o normę PN-91/H-93407 i oszacowane minimalne pole przekroju dobieram

ceownik o wysokości h=220mm.

Charakterystyka wybranego ceownika jest następująca:

A=37,4 cm

2

h=220mm
s=80mm
e=21,4mm
g=9mm
t=12,5mm<16mm
m=29,4 kg/m
J

x

=2690cm

4

J

y

=197cm

4

i

x

=8,48cm

i

y

=2,3cm

Pole powierzchni dwóch ceowników h=220mm jest równe:

2 37,4

74,8

- 2 -

Obliczam rozstaw między gałęziami, zakładając, że moment bezwładności względem osi

y-y trzonu słupa będzie o 10% większy niż moment bezwładności względem osi x-x.

2

1,1

17,19

! 2

171,9 ! 2 "80 21,4# 289,1 $ %&'()*)ę 35

2

350 2 "80 21,4# 232,8

Obliczam momenty bezwładności względem osi y-y i osi x-x dla przyjętego układu

ceowników.

2

2 2690

,

5380

,

$ -

5380

,

74,8

8,48

2 .

!

/

20

1 2 2197

,

! 37,4

3

23,28

2 4

5 10528,62

,

$ -

10528,62

,

74,8

11,86

- 3 -

Sprawdzam trzon słupa ze względu na wyboczenie.

Obliczam odległości między przewiązkami, zakładając 7 przedziałów.

6

7

720

9

80 8 60-

97:

60 2,3 138 $ ; &*< =%ł<-?<(

Obliczam smukłości.
Z uwagi na założenia konstrukcyjne i określony w nich sposób podparcia,
głowicy oraz podstawy słupa, wartość współczynnika μ=1.

•

Smukłość względem osi x

@

AB

7

C

DA

7

C

EFG9

H,,HG9

84,90

•

Smukłość względem osi y

@

AB

7

I

DA

7

I

EFG9

,HJG9

60,69

•

Smukłość postaciowa

@

K

A

L

7

MLN

HFG9

,OG9

34,78

•

Smukłość porównawcza

@

P

84Q

R

S

T

84Q

R
OR

80,35

•

Smukłość materiałowa

@

9

Q@

!

9

@

K

69,95

•

Smukłość względna

@U

V

MWC

V

X

H,,YF
HF,OR

1,06 $ Z

G

0,530

Sprawdzam stan graniczny nośności.

Z

[

Z \

860

0,530 1 74,8

23,5

0,923 8 1

Komentarz:
Warunek stanu granicznego nośności został spełniony, co oznacza, że przekrój został

zaprojektowany prawidłowo. Stopień wykorzystania przekroju wynosi 92,3%.
Sprawdziłam też, czy istnieje możliwość doboru dwóch ceowników 200, ale wtedy warunek
stanu granicznego nośności nie został spełniony.

Sprawdzam stan graniczny nośności dla pojedynczej gałęzi słupa.

@U

@

K

@

P

34,78

80,35 0,433 $ Z

G

0,901

Z

[

Z \

1

2 860

0,901 1 37,4

23,5

0,543 8 1

Komentarz:
Warunek stanu granicznego nośności dla pojedynczej gałęzi został spełniony i jest on

mniejszy niż dla całego trzonu słupa, co oznacza, że najpierw zniszczeniu ulegnie cały słup, a
dopiero potem, pojedyncze gałęzie.

- 4 -

1.1.2.

Sprawdzenie klasy przekroju wybranego kształtownika

]

215

215

235 0,957

Smukłość półki

@

S

^

S

_

S

80 9 9

12,5

4,96 8 9] 9 0,957 8,61 $ %&'&ó) a 6 =(

Smukłość ścianki

@

b

^

b

_

b

220 2 12,5 2 9

9

19,67 8 33] 33 0,957 31,56

$ %&'&ó) a 6 =(

Z uwagi na fakt, iż zarówno smukłość ścianki, jak i półki, mieści się w granicach
dopuszczalnych dla przekroju klasy I
(wg normy PN-90/B-03200) cały przekrój należy zaliczyć do przekrojów klasy I.

- 5 -

1.1.3.

Wymiarowanie przewiązek i dobór spoiny

Przyjmuję przewiązki wykonane z płaskowników 180x150x10.
Sprawdzam słuszność przyjętych wymiarów przewiązek ze względu na siły wynikające z

obciążenia siłą poprzeczną Q.

c

0,012

Z

0,012 74,8

23,5

0,530

39,8

d

e

c 6

<" 1#

39,8 80

2 "2 1# 23,28 68,38

f

e

c 6

<

39,8 80

2 2

795,98

Obliczam pole powierzchni ścinania.

g

1 15 15

Obliczam wskaźnik wytrzymałości.

h

g

^ i

6

1 "15#

6

37,5

O

Sprawdzam warunek wytrzymałości przewiązek na zginanie.

f

[g

h

P

37,5

O

23,5

881,25

f

e

f

[g

795,98

881,25 0,903 8 1 $ ; &*< =%ł<-?<(

Sprawdzam warunek wytrzymałości przewiązek na ścinanie.

d

[g

0,58

P

0,58 15

23,5

204,45

d

e

d

[g

68,38

204,45 0,334 8 1 $ ; &*< =%ł<-?<(

- 6 -

Określam grubość nominalną spoiny.

2,5

0,2_

j

:k9

j 0,7_

16

gdzie:
a

nom

– grubość nominalna spoiny [mm]

t

2

– grubość cieńszej z łączonych blach [mm]

t

1

– grubość grubszej z łączonych blach [mm]

2,5

0,2 10 2 j

:k9

j 0,7 12,5 8,75

16

Przyjmuję grubość nominalną spoiny równą 8mm.

Obliczam pole ścinania spoiny.

lg

15 0,8 ! 2 2 0,8 15,2

Obliczam moment bezwładności spoiny względem osi poziomej.

lg

0,8 "15#

O

12

! 2

2 "0,8#

O

12

! 2 2 0,8 "

15

2 #

405,17

,

Obliczam wskaźnik wytrzymałości.

h

m

lg

(

9n

405,17

,

7,5 54,02

O

Obliczam naprężenia panujące w spoinie.

o

pe

d

e

lg

68,38

15,2

4,499

44,99fq

o

re

f

e

h

m

795,98

54,02

O

14,734

147,34fq

o Qo

pe

! o

re

s"44,99fq #

! "147,34fq #

154,02fq j t

u

0,8 235fq 188,0fq

Komentarz
Naprężenia w spoinie nie przekraczają wartości dopuszczalnych.

- 7 -

1.2.

Głowica słupa

1.2.1.

Wymiarowanie płytki centrującej

Oszacowuję potrzebne pole powierzchni płytki centrującej.

PG

kvA

v

kvA

1,25

860

1,25 23,5

29,28

Przyjmuję długość płytki centrującej l

pc

= 200mm.

Orientacyjna szerokość płytki centrującej b

pc

jest równa:

^

PG

PG

6

PG

29,28

20 1,46

Przyjmuję szerokość płytki centrującej b

pc

= 15mm.

Przyjmuję nominalną grubość spoiny do przyspawania płytki centrującej a

nom

=4mm. Przyjęto, że

powierzchnia poprzeczna trzonu słupa będzie frezowana.

Obliczam potrzebną długość spoiny.

6

<

:k9

t

u

860 0,25

4 0,4 0,8 23,5

7,15

6

wPk7:

6 ! 2

:k9

7,15 ! 2 0,4 7,95 x 8

- 8 -

1.2.2.

Wymiarowanie przepony górnej

Przyjmuję jedno żebro usztywniające.
Obliczam pole przekroju przepony.

1,2 14 ! 27 1,2 49,2

Obliczam moment statyczny względem osi y

1

.

y

z

1,2 14 7 ! 27 1,2 14,6 590,64

O

Obliczam położenie osi y.

'

F

y

(

1

590,64

3

49,2

12

Obliczam moment bezwładności przepony względem osi y.

1,2 "14#

O

12

! 1,2 14 "12 7#

!

27 "1,2#

O

12

!27 1,2 "12 14,6#

9017,31

,

Obliczam wskaźnik wytrzymałości.

h

(

'

F

9017,31

,

12

76,41

O

f

[

h

(

{

76,41

3

23,5

2

1795,67

f

q 6

8

860 14

8

1505

f

f

[

1505

1795,67 0,84 8 1

Przyjmuję nominalną grubość spoiny do przyspawania żebra a

nom

=4mm.

Obliczam potrzebną długość spoiny.

6

<

:k9

t

u

860 0,25

4 0,4 0,8 23,5

7,15

6

wPk7:

6 ! 2

:k9

7,15 ! 2 0,4 7,95 x 8

- 9 -

1.3.

Podstawa słupa

1.3.1. Masa słupa

N

obl

=860kN

h=7,2 m
m

I200

= 29,4 kg/m

Obliczam ciężar dwóch gałęzi słupa.

|

}nłę~7

2 29,4



7,2

1

100 1,1 4,66

Przyjmuję ciężar przewiązek równy 20% ciężaru gałęzi słupa).

|

wł€Pn

1,2 4,66 5,59

G

kvA

! |

wł€Pn

860 ! 5,59 865,59

Na podstawę słupa przyjmuję beton zbrojony B15 o wytrzymałości f

cd

=8MPa.

- 10 -

1.3.2. Pole powierzchni blachy podstawy słupa.

Obliczam pole powierzchni docisku A

c0

.

GF

G

G

865,59

0,8

1081,99

GF

40 30 1200

Obliczam pole powierzchni rozdziału A

c1

.

G

"^ ! 2 6# "6 ! 2 ^# "40 ! 2 30# "30 ! 2 40# 11000

Obliczam współczynnik rozdziału.



€

G

GF

11000

1200

3,03 ‚ 2,5 $ %&'(*)ę 

€

2,5

Obliczam średnie naprężenie ściskające na powierzchnię rozdziału.

ƒ

G€9

G

G

GF

865,59

11000

1200

0,09

0,9fq

Obliczam współczynnik korekcyjny do konstrukcji betonu.

„

G€

2,5

ƒ

G€9

"2,5 1#

G

2,5

0,09 "2,5 1#

0,67

2,30

Określam wytrzymałość obliczeniową betonu skorygowaną na docisk.

G€

„

G€

G

2,3 0,67

1,54

Sprawdzam warunek stanu granicznego nośności.

G

GF

G€

865,59

1200

1,54

0,468 8 1 $ ; &*< =%ł<-?<(

G

GF

G

865,59

1200

0,8

0,902 8 1 $ ; &*< =%ł<-?<(

- 11 -

1.3.3. Obliczenie grubości blachy podstawy.

Współczynniki ω wyznaczono na podstawie normy PN-85/B-03215 Tablica Z2-2.

ƒ

G

G

GF

865,59

1200

0,721

7,21fq

Strefa 1.

^

6

182,8

220 0,831



6 0,500 $  110

_ 

ƒ

G

110

0,721

23,5 19,27

Strefa 2.

^

6

108,6

220 0,494



6 0,667 $  146,74

_ 

ƒ

G

146,74

0,741

23,5 25,71

Strefa 3.



6 1,732

_  ^

…Q†

‡

S

T

1,732 49

0,741

23,5 12,14 $ %&'()*)ę _ 26