Opis techniczny

Zgodnie z powy

ż

szymi zało

ż

eniami konstrukcyjnymi trzon słupa został

zaprojektowany z dwóch ceowników zwykłych o wysoko

ś

ci h=180mm. Rozstaw

mi

ę

dzy pojedynczymi gał

ę

ziami słupa, w osiach kształtowników, wynosi 261,6mm.

Przewi

ą

zki nale

ż

y wykona

ć

z płaskowników 220x110x9mm. Przewi

ą

zki te nale

ż

y

przyspawa

ć

do gał

ę

zi spoin

ą

pachwinow

ą

o grubo

ś

ci a=8mm. Odległo

ść

, w osiach,

mi

ę

dzy poszczególnymi przewi

ą

zkami powinna wynosi

ć

800mm.

Pokrywa

słupa

została

zaprojektowana

z

płaskownika

o

wymiarach

320x230x12mm. Pokryw

ę

t

ą

nale

ż

y przyspawa

ć

do trzonu słupa za pomoc

ą

spoiny

pachwinowej o grubo

ś

ci spoiny a=6mm. Powierzchnia poprzeczna trzonu słupa

b

ę

dzie obrobiona mechanicznie np. frezowana.

Do wykonania płytki centruj

ą

cej nale

ż

y u

ż

y

ć

płaskownika o wymiarach

20x180x12mm.

Poł

ą

czenie płytki centruj

ą

cej z pokryw

ą

słupa nale

ż

y wykona

ć

za

pomoc

ą

spoiny pachwinowej o długo

ś

ci l=85mm i grubo

ś

ci spoiny równej 4mm.

Dla wzmocnienia trzonu słupa zostało zaprojektowane

ż

ebro rozdzielcze

poprzeczne wykonane z płaskownika o wymiarach 284x230x12mm.

ś

ebro nale

ż

y

przyspawa

ć

do gał

ę

zi słupa spoin

ą

pachwinow

ą

o grubo

ś

ci 4mm i długo

ś

ci spoiny

równej 85mm.

Do wykonania podstawy słupa nale

ż

y u

ż

y

ć

betonu klasy B15. Zakotwienie słupa

nale

ż

y wykona

ć

przy u

ż

yciu dwóch kotew fajkowych o

ś

rednicy 20mm.

1. Szczegółowe obliczenia statyczne

1.1. Trzon słupa

1.1.1.

Dobór przekroju gał

ę

zi słupa

Oszacowuj

ę

potrzebn

ą

powierzchni

ę

przekroju gał

ę

zi słupa ze wzgl

ę

du na

zało

ż

on

ą

sił

ę

obliczeniow

ą

oraz zadan

ą

stal, z której maj

ą

by

ć

wykonane ceowniki.

Dane:
N

obl

=690kN

Stal St0S, zakładam 0 < t

≤

16 mm =>

f

d

=175MPa, R

emin

=195MPa,

R

m

=315MPa

Oszacowuj

ę

minimaln

ą

warto

ść

pola powierzchni całego przekroju słupa (2

gał

ę

zi), które wystarczy do przeniesienia zadanego obci

ąż

enia.

690

17,5

39,43

W oparciu o norm

ę

PN-91/H-93407 i oszacowane minimalne pole przekroju

dobieram ceownik o wysoko

ś

ci h=180mm.

Charakterystyka wybranego ceownika jest nast

ę

puj

ą

ca:

A=28 cm

2

h=180mm
s=70mm
e=19,2mm
g=8mm
t=11mm<16mm
m=22 kg/m
J

x

=1350cm

4

J

y

=114cm

4

i

x

=6,95cm

i

y

=2,02cm

Pole powierzchni dwóch ceowników h=180mm jest równe:

2 28

56

Obliczam rozstaw mi

ę

dzy gał

ę

ziami, zakładaj

ą

c,

ż

e moment bezwładno

ś

ci

wzgl

ę

dem osi y-y trzonu słupa b

ę

dzie o 10% wi

ę

kszy ni

ż

moment bezwładno

ś

ci

wzgl

ę

dem osi x-x.

2

1,1

13,99

! 2

139,9 ! 2 19,2 178,3 " #$%&'('ę 30

2

300 2 19,2 261,6

Obliczam momenty bezwładno

ś

ci wzgl

ę

dem osi y-y i osi x-x dla przyj

ę

tego układu

ceowników.

2

2 1350

)

2700

)

" *

2700

)

56

6,94

2 +

!

,

2-

. 2 /114

)

! 28

0

26,16

2 1

2 9808,84

)

" *

9808,84

)

56

13,23

Sprawdzam trzon słupa ze wzgl

ę

du na wyboczenie.

Obliczam odległo

ś

ci mi

ę

dzy przewi

ą

zkami, zakładaj

ą

c 7 przedziałów.

3

4

570

7

81,43 5 60*

647

60 2,02 121,2 " 8 $(9 :#ł9*;9&

Obliczam smukło

ś

ci.

Z uwagi na zało

ż

enia konstrukcyjne i okre

ś

lony w nich sposób podparcia,

głowicy oraz podstawy słupa, warto

ść

współczynnika

µ

=0,7.

•

Smukło

ść

wzgl

ę

dem osi x

<

=>

4

?

@=

4

?

A,BCBAD6

E,F)D6

57,46

•

Smukło

ść

wzgl

ę

dem osi y

<

=>

4

G

@=

4

G

A,BCBAD6

H,HD6

30,15

•

Smukło

ść

postaciowa

<

I

=

J

4

KJL

M,)HD6

,AD6

40,31

•

Smukło

ść

porównawcza

<

N

84O

C

P

Q

84O

C
BC

93,11

•

Smukło

ść

materiałowa

<

6

O<

!

6

<

I

50,34

•

Smukło

ść

wzgl

ę

dna

<R

S

KT?

S

U

CB,)E
FH,

0,62 " V

D

0,795

Sprawdzam stan graniczny no

ś

no

ś

ci.

V

W

V X

690

0,795 1 56

17,5

0,886 5 1

Komentarz:
Warunek stanu granicznego no

ś

no

ś

ci został spełniony, co oznacza,

ż

e przekrój

został zaprojektowany prawidłowo. Stopie

ń

wykorzystania przekroju wynosi 88,6%.

Sprawdziłam te

ż

, czy istnieje mo

ż

liwo

ść

doboru dwóch ceowników 160, ale wtedy

warunek stanu granicznego no

ś

no

ś

ci nie został spełniony.

Sprawdzam stan graniczny no

ś

no

ś

ci dla pojedynczej gał

ę

zi słupa.

<R

<

I

<

N

40,31

93,11 0,433 " V

D

0,901

V

W

V X

1

2 690

0,901 1 28

17,5

0,781 5 1

Komentarz:
Warunek stanu granicznego no

ś

no

ś

ci dla pojedynczej gał

ę

zi został spełniony i

jest on mniejszy ni

ż

dla całego trzonu słupa, co oznacza,

ż

e najpierw zniszczeniu

ulegnie cały słup, a dopiero potem, pojedyncze gał

ę

zie.

1.1.2. Sprawdzenie klasy przekroju wybranego kształtownika

Y

215

215

175 1,108

Smukło

ść

półki

<

P

Z

P

[

P

70 8 8

11

4,91 5 9Y 9 1,108 9,98 " #$%$ó' \ 3 :&

Smukło

ść

ś

cianki

<

]

Z

]

[

]

180 2 11 2 8

8

17,75 5 33Y 33 1,108 36,58

" #$%$ó' \ 3 :&

Z uwagi na fakt, i

ż

zarówno smukło

ść

ś

cianki, jak i półki, mie

ś

ci si

ę

w

granicach dopuszczalnych dla przekroju klasy I
(wg normy PN-90/B-03200) cały przekrój nale

ż

y zaliczy

ć

do przekrojów klasy

I.

1.1.3.

Wymiarowanie przewi

ą

zek i dobór spoiny

Przyjmuj

ę

przewi

ą

zki wykonane z płaskowników 220x110x9.

Sprawdzam słuszno

ść

przyj

ę

tych wymiarów przewi

ą

zek ze wzgl

ę

du na siły

wynikaj

ą

ce z obci

ąż

enia sił

ą

poprzeczn

ą

Q.

^

0,012

V

0,012 56

17,5

0,795

14,79

_

`

^ 3

9a 1b

14,79 81,43

2 a2 1b 26,16 23,02

c

`

^ 3

9

23,02 81,43

2 2

301,13

Obliczam pole powierzchni

ś

cinania.

d

0,9 11 9,9

Obliczam wska

ź

nik wytrzymało

ś

ci.

e

d

Z f

6

0,9 a11b

6

18,15

H

Sprawdzam warunek wytrzymało

ś

ci przewi

ą

zek na zginanie.

c

Wd

e

N

18,15

H

17,5

317,63

c

`

c

Wd

301,13

317,63 0,948 5 1 " 8 $(9 :#

ł

9*;9&

Sprawdzam warunek wytrzymało

ś

ci przewi

ą

zek na

ś

cinanie.

_

Wd

0,58

N

0,58 9,9

17,5

100,485

_

`

_

Wd

23,02

100,485 0,229 5 1 " 8 $(9 :#

ł

9*;9&

Okre

ś

lam grubo

ść

nominaln

ą

spoiny.

2,5

0,2[

g

7h6

g 0,7[

16

gdzie:
a

nom

– grubo

ść

nominalna spoiny [mm]

t

2

– grubo

ść

cie

ń

szej z ł

ą

czonych blach [mm]

t

1

– grubo

ść

grubszej z ł

ą

czonych blach [mm]

2,5

0,2 9 1,8 g

7h6

g 0,7 11 7,7

16

Przyjmuj

ę

grubo

ść

nominaln

ą

spoiny równ

ą

6mm.

Obliczam pole

ś

cinania spoiny.

id

11 0,6 ! 2 4 0,6 16,2

Obliczam moment bezwładno

ś

ci spoiny wzgl

ę

dem osi poziomej.

id

0,6 a11b

H

12

! 2

4 a0,6b

H

12

! 2 4 0,8 a

22

2 b

357,24

)

Obliczam wska

ź

nik wytrzymało

ś

ci.

e

j

id

&

6k

357,24

)

5,5 64,95

H

Obliczam napr

ęż

enia panuj

ą

ce w spoinie.

l

m`

_

`

id

23,02

16,2

1,421

14,21cn

l

o`

c

`

e

j

301,13

64,95

H

4,636

46,36cn

l Ol

m`

! l

o`

pa14,21cn b

! a46,36cn b

48,49cn g q

r

0,8 175cn 140,0cn

Komentarz
Napr

ęż

enia w spoinie nie przekraczaj

ą

warto

ś

ci dopuszczalnych.

1.2. Głowica słupa

1.2.1. Wymiarowanie płytki centruj

ą

cej

Oszacowuj

ę

potrzebne pole powierzchni płytki centruj

ą

cej.

ND

hs=

s

hs=

1,25

690

1,25 17,5

31,54

Przyjmuj

ę

długo

ść

płytki centruj

ą

cej l

pc

= 180mm.

Orientacyjna szeroko

ść

płytki centruj

ą

cej b

pc

jest równa:

Z

ND

ND

3

ND

31,54

18 1,75

Przyjmuj

ę

szeroko

ść

płytki centruj

ą

cej b

pc

= 20mm.

Przyjmuj

ę

nominaln

ą

grubo

ść

spoiny do przyspawania płytki centruj

ą

cej a

nom

=4mm.

Przyj

ę

to,

ż

e powierzchnia poprzeczna trzonu słupa b

ę

dzie frezowana.

Obliczam potrzebn

ą

długo

ść

spoiny.

3

9

7h6

q

r

690 0,25

4 0,4 0,8 17,5

7,70

3

tNh47

3 ! 2

7h6

7,70 ! 2 0,4 8,50

1.2.2. Wymiarowanie przepony górnej

Przyjmuj

ę

jedno

ż

ebro usztywniaj

ą

ce.

Obliczam pole przekroju przepony.

1,2 20 ! 23 1,2 51,6

Obliczam moment statyczny wzgl

ę

dem osi y

1

.

u

v

1,2 20 10 ! 23 1,2 20,6 808,56

H

Obliczam poło

ż

enie osi y.

%

A

u

&

1

808,56

3

51,6

15,67

Obliczam moment bezwładno

ś

ci przepony wzgl

ę

dem osi y.

1,2 a20b

H

12

! 1,2 20 a15,67 10b

!

23 a1,2b

H

12

!23 1,2 a15,67 20,6b

2245,70

)

Obliczam wska

ź

nik wytrzymało

ś

ci.

e

&

%

A

2245,70

)

15,67 143,32

H

c

W

e

&

w

143,32

3

17,5

2

2508,00

c

n 3

8

690 28,40

8

2449,5

c

c

W

2449,5

2508,0 0,977 5 1

Przyjmuj

ę

nominaln

ą

grubo

ść

spoiny do przyspawania

ż

ebra a

nom

=4mm.

Obliczam potrzebn

ą

długo

ść

spoiny.

3

9

7h6

q

r

690 0,25

4 0,4 0,8 17,5

7,70

3

tNh47

3 ! 2

7h6

7,70 ! 2 0,4 8,50

1.3. Podstawa słupa

1.3.1. Masa słupa

N

obl

=690kN

h=5,7 m
m

I200

= 22 kg/m

Obliczam ci

ęż

ar dwóch gał

ę

zi słupa.

x

ykłęz4

2 22

{

5,7

1

100 1,1 2,76

Przyjmuj

ę

ci

ęż

ar przewi

ą

zek równy 20% ci

ęż

aru gał

ę

zi słupa).

x

tł|Nk

1,2 2,76 3,31

D

hs=

! x

tł|Nk

690 ! 3,31 693,31

Na podstaw

ę

słupa przyjmuj

ę

beton zbrojony B15 o wytrzymało

ś

ci f

cd

=8MPa.

1.3.2. Pole powierzchni blachy podstawy słupa.

Obliczam pole powierzchni docisku A

c0

.

DA

D

D

693,31

0,8

866,64

DA

35 30 1050

Obliczam pole powierzchni rozdziału A

c1

.

D

aZ ! 2 3b a3 ! 2 Zb a35 ! 2 30b a30 ! 2 35b 9500

Obliczam współczynnik rozdziału.

}

|

D

DA

9500

1050

3,01 ~ 2,5 " #$%&('ę }

|

2,5

Obliczam

ś

rednie napr

ęż

enie

ś

ciskaj

ą

ce na powierzchni

ę

rozdziału.



D|6

D

D

DA

693,31

9500

1050

0,08

0,8cn

Obliczam współczynnik korekcyjny do konstrukcji betonu.

€

D|

2,5



D|6

a2,5 1b

D

2,5

0,08 a2,5 1b

0,67

2,32

Okre

ś

lam wytrzymało

ść

obliczeniow

ą

betonu skorygowan

ą

na docisk.

D|

€

D|

D

2,32 0,67

1,55

Sprawdzam warunek stanu granicznego no

ś

no

ś

ci.

D

DA

D|

693,31

1050

1,55

0,425 5 1 " 8 $(9 :#ł9*;9&

D

DA

D

693,31

1050

0,8

0,825 5 1 " 8 $(9 :#ł9*;9&

1.3.3. Obliczenie grubo

ś

ci blachy podstawy.

Współczynniki

ω

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



D

D

DA

693,31

1050

0,660

6,60cn

Strefa 1.

Z

3

261,6

180 1,453

}

3 0,873 " } 192,060

[ }



D

192,060

0,660

17,5 37,397

Strefa 2.

Z

3

44,2

180 0,246

}

3 0,332 " } 73,04

[ }



D

73,04

0,660

17,5 14,19

Strefa 3.

}

3 1,732

[ } Z

′

O

‚

P

Q

1,732 60

0,660

17,5 20,19 " #$%&'('

ę

[ 38