SCHODY PŁYTOWE NA BELKACH SPOCZNIKOWYCH:
1. DANE PODSTAWOWE:
• Beton C25/30:
fck=25 MPa
fcd=fck/γc=25/1,5=16,67 MPa
fctm=2,6 MPa
Ecm=31 GPa
• Stal A-III:
fyk=410 MPa
fyd=fyk/γs=410/1,15=356,52 MPa
Es=200 GPa
• Wysokość kondygnacji: h= 3,4m
• Wysokość płyty biegowej: hPB=0,12 cm
• Wysokość płyty spocznikowej: hPS=10 cm
• Wysokość stopnia: hs=17 cm
• Szerokość stopnia: bs=30 cm
• Wysokość belki spocznikowej: hB=40 cm
• Szerokość belki spocznikowej: bB=20 cm
• Pochylenie biegu:
tgα=
0,57
α≈29,54◦
cosα=0,87
2. SCHEMAT STATYCZNY I OBLICZENIOWY SCHODÓW: 3. PRZEKRÓJ POPRZECZNY I WIDOK Z GÓRY: Przekrój poprzeczny przez schody:
Rzut z góry:
4. BIEG SCHODÓW (PŁYTA O GR. 12 cm): Grubość płyty: hp=12 cm
Wysokość stopnia: hs=17 cm
Szerokość stopnia: bs=30 cm
Obliczeniowa rozpiętość biegu:
l=lb+2*0,5*bB=2,70+0,2=2,9 m
4.1.Zebranie obciążeń na 1 m2 rzutu poziomego: WARTOŚĆ
WARTOŚĆ
γf
RODZAJ OBCIĄŻENIA
CHARAKTERYSTYCZNA
OBLICZENIOWA
[-]
[
[
Okładzina lastryko:
0,85
1,35
1,14
(0,015*0,17/0,3+0,03*0,3/0,3)*22
=
Stopnie betonowe:
2,13
1,35
2,87
0,5*0,17*0,3/0,3*25[
=
Płyta biegowa:
3,45
1,35
4,66
0,12/0,87*25[
Tynk cementowo-wapienny:
0,015/0,87*19[
0,33
1,35
0,44
Obciążenia użytkowe:
3
1,5
4,5
∑
9,76
-
13,61
Tabela nr 1: Zebranie obciążeń na bieg schodów.
4.2.Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe: Maksymalny obliczeniowy moment w przęśle biegu:
∗
, ∗ ,
Mmax=
=
=11,44 kNm
4.3. Zbrojenie płyty biegowej:
Ustalenie wysokości użytecznej przekroju obliczeniowego
d = h – c – 0,5ø - ∆h
h = 12 cm
c = 1,5cm
ø = 8 mm
∆h = 5mm
d=12 -1,5 – 0,5*0,8 – 0,5 = 9,6cm
MEd=11,44 kNm
,
µeff= ∗ ∗
∗ ,
∗ , ∗
=0,074 [-]
ξeff=1-!1 # 2 ∗ μ& =1-√1 # 2 ∗ 0,083=0,077 [-]< ξeff,lim =0,5
∗ b ∗ d
∗ 100 ∗ 9,6 1,58 cm
As1x,min=max+0,26 ∗ -.
/0
= max30,26 ∗ ,
=1,58 cm
0,0013 ∗ b ∗ d
0,0013 ∗ 100 ∗ 9,6 1,25 cm
AS1=ξeff*b*d*
0,077 ∗ 1 ∗ 0,096 ∗ ,
/
: ,:
3,46 [cm2] na szerokości 1m
Zbrojenie dołem: przyjęto pręty φ 8, gdzie pole powierzchni jednego pręta wynosi: As1=0,503 [cm2]
Rozstaw 12,5 cm, przyjęto 8 prętów:
As,prov=0,503*8=4,024cm2
Przy podporach co drugi pręt odgina się ku górze.
5. SPOCZNIK (PŁYTA O GR. 10 CM)
Obliczeniowa rozpiętość spoczników:
l1=1,05(1,5-0,5*0,2)=1,47 m
l2=1,05(1,25-0,5*0,2)=1,21 m
5.1.Zebranie obciążeń:
WARTOŚĆ
WARTOŚĆ
RODZAJ OBCIĄŻENIA
CHARAKTERYSTYCZNA:
γ
OBLICZENIOWA:
f
[
[
Okładzina lastryko:
0,66
1,35
0,89
0,03m*22[
Płyta:
2,5
1,35
3,38
0,10*25[
Tynk cementowo-wapienny:
0,29
1,35
0,38
0,015*19[
Obciążenia użytkowe:
3
1,5
4,5
∑
6,45
-
9,15
Tabela nr 2: Zebranie obciążeń na płytę spocznikową.
5.2.Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe: Maksymalny obliczeniowy moment w przęśle biegu:
∗
, :∗ .
Mmax,1=
=
=1,98 kNm
∗
, :∗ .
Mmax,2=
=
=1,34 kNm
5.3. Zbrojenie płyty spocznikowej:
d = h – c – 0,5ø – ∆h =10 -1,5 – 0,5*4,5-0,5 = 7,7 cm MEd=1,98 kNm
, <
µeff= ∗ ∗
∗ ,
∗ , ∗
=0,02 [-]
ξeff=1-!1 # 2 ∗ μ& =1-√1 # 2 ∗ 0,024=0,02 [-]< ξeff,lim =0,5
0,26 ∗ -. ∗ b ∗ d
∗ 100 ∗ 7,7 1,27 cm
As1x,min=max+
/0
= max30,26 ∗ ,
=1,27 cm
0,0013 ∗ b ∗ d>
0,0013 ∗ 100 ∗ 7,7 1,001 cm
AS1=ξeff*b*d*
0,02 ∗ 1 ∗ 0,077 ∗ ,
/
: ,:
0,72 [cm2] na szerokości 1m
Ze względów konstrukcyjnych przyjęto pręty φ 4,5: As1=0,16 [cm2]
Ze względu na zbrojenie minimalne As1x,min =1,27 cm przyjmuję 8 prętów φ 4,5 co 12, 5 cm.
As,prov=0,16*8=1,28 cm2
Przy podporach co drugi pręt odgina się ku górze.
6. ŻEBRO SPOCZNIKA (PRZEKRÓJ 20x40 cm): Obliczeniowa rozpiętość żebra:
l=1,05*3,1=3,26 m
Schemat statyczny:
6.1.Zebranie obciążeń:
WARTOŚĆ OBLICZENIOWA:
RODZAJ OBCIĄŻENIA
gB[
Obciążenie z płyty biegowej:
19,73
0,5*2,9*13,61
Obciążenie z płyty spocznikowej:
5,95
0,5*(1,5-0,2)*9,15
Ciężar własny beli wraz z okładziną:
2,13
0,2*0,4*25[
+0,2*0,03*22[
∑gB
27,81
Tabela nr 3: Zebranie obciążeń na belkę spocznikową.
6.2.Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe: Maksymalna reakcja obliczeniowa:
Rmax=0,5*27,81*3,26=45,33 kN
Maksymalny moment obliczeniowy:
∗
,< ∗ ,
Mmax= < =
<
=36,94 kNm
6.3.Wykres momentów zginających:
6.4. Zbrojenie płyty biegowej:
Szerokość efektywna przekroju:
Beff = bb+4hs = 20 + 4 * 10=60 cm
Wysokość użyteczna przekroju:
d = h – c – 0,5ø – δh = 40 – 1,5 – 0,5 * 1,2 – 0,5 = 37,4 cm
Sprawdzenie położenia osi obojętnej przekroju: Moment zginający obliczeniowy sił wewnętrznych przenoszony przez przekrój o beff = 58,8 cm, przy założeniu, że strefa ściskana xeff = hf =10 cm Mt=α * fcd * beff * hf ( d – 0,5hf )
α = 0,85
fcd = 16,67 MPa
beff = 60 cm
hf = 10 cm
d = 37,4cm
Mt = 0,85*16,67*1000*0,6 *0,1(0,374-0,5*0,1)=245,46 kNm > Msd3 = 41,4 kNm Warunek Mt > Msd3 jest spełniony to przekrój oblicza się jak: pozornie teowy (oś obojętna w półce bet. płyty) o wymiarach beff*d
MEd=36,92 kNm
,
µeff= ∗ ∗
, ∗ , ∗ , ∗
=0,026 [-]
ξeff=1-!1 # 2 ∗ μ& =1-√1 # 2 ∗ 0,026=0,027 [-]< ξeff,lim =0,5
0,26 ∗ -. ∗ b ∗ d
∗ 60 ∗ 37,4 3,69 cm
As1x,min=max+
/0
= max30,26 ∗ ,
=3,69 cm
0,0013 ∗ b ∗ d>
0,0013 ∗ 60 ∗ 37,4 2,92 cm
AS1=ξeff*b*d*
0,027 ∗ 0,6 ∗ 0,374 ∗ ,
/
: ,:
2,81 [cm2] na szerokości 1m
Przyjęto pręty φ 12
As1=1,13 [cm2]
Przyjęto 4 pręty φ12:
As,prov=1,13*4=4,52 cm2 Przy podporach co drugi pręt odgina się ku górze.
Przyjęto ze względów konstrukcyjnych strzemiona φ=4,5 mm rozmieszczone w odstępach co 25 cm,a przy podporach co 15 cm.
Uwagi do rysunków:
Zaprojektowano zbrojenie rozdzielcze:
-płyty spocznikowe: φ6 co 20 cm
-płyta biegowa: φ6 co 25 cm
- belka spocznikowa zbrojona jest także strzemionami o średnicy φ 4,5
-co drugi pręt należy odgiąć przy podporach, w odległości ok. 0,2 rozpiętości w świetle podpór.
7. STAN GRANICZNY UZYTKOWANIA:
7.1.SZEROKOSĆ ROZWARCIA RYS:
pk=3 kN/m2
p lt
k =0,8*3=2,4 kN/m2
7.1.1. Obciążenie krótkotrwałe:
FAZA 1:
-moment rysujący:
Mcr=Wct*fctm
?
Wct=@AB C
D
α
E
c=D
6,77 [-]
FG
,:∗HI∗@ J ,:∗KHLMMAHIN∗@MJOEC∗PF∗Q ,:∗ , ∗ , J ,:∗R , A , :S∗ , J ,: ∗ , ∗ , /
x1=
=
HI∗@JKHLMMAHIN∗@M JOEC∗PF
, :∗ , JR , A , :S∗ , J ,: ∗ , /
=0,19 m
h-x1=0,4-0,19=0,21 m
HLMM∗B
, ∗ ,
I=
C
U HLMM∗R@MABC S # HI∗@I+bw*hw*(0,5*hw+(hf-x1)2)+αe*As*(d-x1)2=
U
, ∗R , A ,
S # , :∗ , +0,4*0,21*(0,5*0,21+(0,1-0,19)2)+6,77*4,52/10000*(0,1-0,19)2=0,0106 m4
,
Wct= , =0,0503 m3
Mcr=0,0503*2,6*1000=130,72 kN > Med.=36,92 kN
Przekrój jest niezarysowany.
Faza 2:
HLMM∗BVV #αe*As1*(d-xII)=0
, ∗BVV #6,77*4,52*(0,374-xII)=0
xII=0,22 m
HLMM∗B
, ∗ ,
I=
C
Uαe*As*(d-x1)2=
+6,77*4,52/10000*(0,1-0,22)2=0,0022 m4
W
, ∗R , A , S
σ
FX∗RQABVVS
s=
?
*αe=
,
*αe=61,95 MPa
Obliczenie szerokości rys:
wk≤wmax
wk=sr,max(εsm-εcm)
M
Y
FZ,LMM
EA C∗[
∗R JP
\,LMM
L∗]\,LMMS
Y
ε
E
sm-εcm=
D
≥ 0,6*
E
DE
Efektywne pole rozciągane:
hw=min^2,5 ∗ R_ # `S
R_ # a??S/3 = min^2,5 ∗ R0,4 # 0,374S
R0,4 # 0,22S/3 = min^0,065
0,06 =0,06 m
Ac,eff=b*hw=0,2*0,06=0,012 m2
O
,:
ρ
E
p,eff=O
=0,038 %
F,LMM
fct,eff=fctm=2,6 MPa
k1=0,6
, :A , ∗ ,b∗Cccc
, :
ε
c,c d ∗R J , ∗ , <S
sm-εcm=
2,45
1,77
∗
*10-4 ≥ 0,6*
*10-4
s≤5*(c+0,5*φ)= 5*(2+0,5*1,2)=13 cm
Sr,max=k3*c+k1*k2*k4*φ/ ρp,eff=3,4*2+0,6*0,5*0,425*1,2/0,038=10,83 cm wk=10,83(0,000245)=0,003 mm
wk=0,003 mm ≤wmax=0,4 mm
7.1.2. Obciążenie długotrwałe:
FAZA 1:
-moment rysujący:
Mcr=Wct*fctm
?
Wct=@AB C
P(t,∞)=3
D
E
FG
c,eff= Jf
J
7,75 GPa
D
α
E
c=DFG
, : 27,1 [-]
,:∗HI∗@ J ,:∗KHLMMAHIN∗@MJOEC∗PF∗Q ,:∗ , ∗ , J ,:∗R , A , :S∗ , J ,: ∗ , ∗ , /
x1=
=
HI∗@JKHLMMAHIN∗@M JOEC∗PF
, :∗ , JR , A , :S∗ , J ,: ∗ , /
=0,2 m
h-x1=0,4-0,2=0,2 m
HLMM∗B
I=
C
U HLMM∗R@MABC S # HI∗@I+bw*hw*(0,5*hw+(hf-x1)2)+αe*As*(d-
, ∗ ,
x1)2=
U , ∗R , A , S # , :∗ , +0,4*0,2*(0,5*0,2+(0,1-0,2)2)+27,1*4,52/10000*(0,1-0,2)2=0,0102 m4
,
Wct=
, =0,0508 m3
Mcr=0,0508*2,6*1000=132,03 kN > Med.=36,92 kNm Przekrój jest niezarysowany.
Faza 2:
HLMM∗BVV #αe*As1*(d-xII)=0
, ∗BVV #27,1*4,52*(0,374-xII)=0
xII=0,22 m
HLMM∗B
, ∗ ,
I=
C
Uαe*As*(d-x1)2=
+27,1*4,52/10000*(0,1-0,22)2=0,0023 m4
W
, ∗R , A , S
σ
FX∗RQABVVS
s=
?
*αe=
,
*αe=239,57 MPa
Obliczenie szerokości rys:
wk≤wmax
wk=sr,max(εsm-εcm)
M
Y
FZ,LMM
EA C∗[
∗R JP
\,LMM
L∗]\,LMMS
Y
ε
E
sm-εcm=
D
≥ 0,6*
E
DE
Efektywne pole rozciągane:
hw=min^2,5 ∗ R_ # `S
R_ # a??S/3 = min^2,5 ∗ R0,4 # 0,374S
R0,4 # 0,22S/3 = min^0,065
0,06 =0,06 m
Ac,eff=b*hw=0,2*0,06=0,012 m2
O
,:
ρ
E
p,eff=O
=0,038 %
F,LMM
fct,eff=fctm=2,6 MPa
k1=0,6
,: A , ∗ ,b∗Cccc
,:
ε
c,c d ∗R J , ∗ , <S
sm-εcm=
7,44
6,84
∗
*10-4 ≥ 0,6*
*10-4
s≤5*(c+0,5*φ)= 5*(2+0,5*1,2)=13 cm
Sr,max=k3*c+k1*k2*k4*φ/ ρp,eff=3,4*2+0,6*0,5*0,425*1,2/0,038=10,83 cm wk=10,83*(0,000744)=0,008 mm
wk=0,008 mm ≤wmax=0,4 mm