Wymiarowanie

Mateusz Janion

dźwigara

Dźwigar dachowy

Dane początkowe:

leff = 18.0m

przewidywana wilgotność względna środowiska: RH = 50%

kategoria rysoodpornosci:

Ib

beton B37:

fcd = 20.0MPa

fck = 30.0MPa

fcm = fck + 8MPa

fcm = 38⋅MPa

fctm = 2.9MPa

fctd = 1.33MPa

kN

ρc = 25.0 3

m

stal sprężająca - splot Y 1860 S7 (odmiana I): fpk = 1860MPa

fp0.1k = 0.9fpk

fp0.1k = 1674⋅MPa

przyjęto:

γs = 1.25

fp0.1k

fpd =

γs

fpd = 1339.2⋅MPa

2

A1 = 93mm

ϕ = 12.5mm

ξlim = 0.43

ξ'lim = ξlim

Wymiarowanie wstępne:

β = 0.22

h1 = 0.04⋅leff = 0.72 m

h2 = 0.06⋅leff = 1.08 m

h = 0.90m

hf1 = 0.12⋅h = 0.11 m

hf2 = 0.20⋅h = 0.18 m

hf = 0.15m

Wymiarowanie

Mateusz Janion

dźwigara

h'f1 = 0.10⋅h = 0.09 m

h'f2 = 0.15⋅h = 0.14 m

h'f = 0.10m

bw1 = 0.10⋅h = 0.09 m

bw2 = 0.12⋅h = 0.11 m

bw = 0.10m

bf1 = 0.30⋅h = 0.27 m

bf2 = 0.60⋅h = 0.54 m

bf = 0.50m

b'f1 = 0.40⋅h = 0.36 m

b'f2 = 0.80⋅h = 0.72 m

b'f = 0.60m

Pole powierzchni przekroju teoretycznego: 2

A =

+ (

)

t

b'f⋅h'f

h − h'f − hf ⋅bw + hf⋅bf = 2000⋅cm Zebranie obciążeń:

odległość między sąsiednimi dźwigarami: s = 14m

I Obciążenie stałe

kN

kN

kN

1. ciężar własny:

gk = 25

⋅At = 5⋅

gd = gk⋅1.1 = 5.5⋅

3

m

m

m

2. pokrycie dachu

kg

kN

kN

p =

⋅

g⋅s = 3.295⋅

p =

⋅

= 3.954⋅

płyta warstwowa ISOTHERM DW 140/100

k

24

d

pk 1.2

2

m

m

m

II Obciążenie zmienne

kN

kN

kN

1. śnieg (I strefa)

zk = 0.7⋅

⋅0.8⋅s = 7.840⋅

zd = zk⋅1.4 = 10.976⋅

2

m

m

m

Ciężar własny:

2

kN

g = ρc⋅β⋅h

g = 4.455⋅ m

Moment zginający od ciężaru własnego: 2

Mg = 0.125⋅g⋅leff

Mg = 180.428⋅kN⋅m

Ku1 - podstawowa kombinacja obciążeń dla SGN

kN

Ku1 = gd + pd + zd = 20.430⋅ m Ks2 - krótkotrwała kombinacja obciążeń kN

Ks2 = gk + pk + zk = 16.135⋅ m 2

MKu1 = 0.125⋅Ku1⋅leff = 827.417⋅kN⋅m 2

MKs2 = 0.125⋅Ks2⋅leff = 653.469⋅kN⋅m 2

M'

{możliwość podparcia elementu podczas transportu sd =

0

− .5⋅1.1⋅g⋅(4.0⋅m) = 3

− 9.204⋅kN⋅m

w odległości 4.0m od czoła dźwigara}

Wymiarowanie

Mateusz Janion

dźwigara

3

3

MKu1

MKu1

hf1' = 2.2⋅

= 0.76 m

hf2' = 2.6⋅

= 0.90 m

fcd

fcd

zatem h należy do przedziału <h ;h >.

f1`

f2Ùstalenie wymarów:

hf = 0.15 m

h'f = 0.10 m

ap = 0.5⋅hf = 0.08 m

a'p = 0.5⋅h'f = 0.05 m

C =>

c

2ϕ = 25⋅mm

dg = 16mm

dg + 5mm = 21⋅mm

cmin = 30mm

przyjęto:

Cc = 30mm

C =>

w

2ϕ = 25⋅mm

dg = 16mm

dg + 5mm = 21⋅mm

20mm

przyjęto:

Cc = 30mm

C =>

v

ϕ = 12.5⋅mm

dg = 16mm

10mm

przyjęto:

Cc = 20mm

współczynnik pomocniczy:

M'sd

m' =

m' = 0.047

MKu1

naprężenia stali w strefie rozciągającej:

Wymiarowanie

Mateusz Janion

dźwigara

σpc = 0.80fpk − 400MPa

σpc = 1088⋅MPa

x = (ξ'

)(

)

lim − 0.15

h − ap = 0.231 m

MKu1

 

fpd + m'⋅σpc



 m'⋅σpc   bw⋅x

b' =

+ 

−

⋅(

)

f

bw

bw⋅x h − ap − 0.5x ⋅

 + 

⋅



f



⋅

 (

)

cd

 hf h − ap − 0.5⋅h'f ⋅fpd

f



pd



h'



f 

b'f = 0.33 m

b'f = 0.35m



fcd



2

A =

⋅ (



)

p



 b'f − bw ⋅h'f + bw⋅x = 6.917⋅cm f

 pd + m'⋅σpc 

liczba cięgien:

Ap

2

n =

= 7.438

przyjęto:

n = 8

Ap = A1⋅n = 7.44⋅cm

A1

Maksymalne siły sprężające: początkowa:

maxP0 = 0.80⋅fpk⋅Ap = 1107.07⋅kN

wstępna:

maxPi = 0.75⋅fpk⋅Ap = 1037.88⋅kN

trwała:

maxPt = 0.65⋅fpk⋅Ap = 899.50⋅kN

Wstępne oszacowanie strat:

początkowe i doraźne:

Σ∆P0 = 0

Σ∆Pi = 0.08⋅maxP0 = 88.57⋅kN

Spid = Σ∆P0 + Σ∆Pi = 88.57⋅kN

opożnione:

Σ∆Pt = 0.12⋅maxP0 = 132.85⋅kN

So = Σ∆Pt = 132.85⋅kN

Mozliwe do wykorzystania siły sprężające: siła wstępna:

P =

− (

)

i

maxP0

Σ∆P0 + Σ∆Pi = 1018.51⋅kN

Pi < maxPi

siła trwała:

Pt = Pi − Σ∆Pt = 885.66⋅kN

Pt < maxPt

Wymiarowanie

Mateusz Janion

dźwigara

x' = (ξ'

)(

)

lim − 0.1

h − a'p = 0.28 m

M' =

⋅(

)

s

σpc⋅Ap h − ap − a'p − M'sd

M's = 666.545⋅kN⋅m

M's



1

b =

+ 

−

⋅(

)

f

bw

bw⋅x' h − a'p − 0.5x' ⋅

f



⋅(

)

cd

 hf h − a'p − 0.5⋅h'f

bf = 0.21 m

bf = 0.25m

fcd

σpc

2

A' =

⋅ (



)

p

bf − bw ⋅hf + bw⋅x' −

⋅Ap = 1.505⋅cm

fpd

fpd

liczba cięgien:

A'p

2

n' =

= 1.618

przyjęto:

n = 2

Ap = A1⋅n = 1.86⋅cm

A1

Obliczenia dla dobranego przekroju betonowego: zmienione wymiary w stosunku do przekroju wstępnego: b'f = 35cm

bf = 25cm

2

A =

+ (

)

c

b'f⋅h'f

h − h'f − hf ⋅bw + bf⋅hf = 1375⋅cm 3

S

=

⋅(

)

x1

b'f⋅h'f h − 0.5⋅h'f + bf⋅hf⋅0.5⋅hf = 32562⋅cm Sx1

y

=

=

⋅

ść

23.7 cm

Ac



3 





b'

⋅(

)3

f⋅h





bw h − h'f − hf







 h − h'f − hf 



I =

+

⋅(

)2

+

⋅(

)⋅ + 





x

b' ⋅

h − y

+

b

−

− h

h

− y



f h'f

ść

w h

h'f

f

f

ść

12 



12







2





4

Ix = 4298485⋅cm

Ix

3

Wc =

= 181510⋅cm

yść

3

Wcs = Wc⋅1.08 = 196031⋅cm

Wymiarowanie

Mateusz Janion

dźwigara

Ix

3

W'c =

= 64816⋅cm

h − yść

3

W'cs = W'c⋅1.03 = 66761⋅cm

ep = y −

⋅

=

⋅

ść

0.5 hf

16.182 cm

e' = (

)

p

h − y

−

⋅

=

⋅

ść

0.5 h'f

61.318 cm

Mg = 180.428⋅kN⋅m

nowy ciężar własny:



kN 

kN

kN

gk = 25⋅



⋅Ac = 3.438⋅

gd = 1.1⋅gk = 3.781⋅

3



m

m

m 

nowe wartości Ku1 i Ks2:

kN

K

= (

)

u1

gd + pd + 1.0⋅zd = 18.711⋅ m kN

Ks2 = (g

)

k + pk

+ zk = 14.573⋅ m

2

MKu1 = 0.125⋅Ku1⋅leff = 757.807⋅kN⋅m 2

MKs2 = 0.125⋅Ks2⋅leff = 653.469⋅kN⋅m Maksymalne siły sprężające w górnej grupie cięgien: maxP'0 = 0.80⋅fpk⋅A'p = 223.92⋅kN

maxP'i = 0.75fpk⋅A'p = 209.925⋅kN

maxP't = 0.65fpk⋅A'p = 181.935⋅kN

Wstępne oszacowanie strat:

początkowe i doraźne:

Σ∆P'0 = 0

Σ∆P'i = 0.08⋅maxP'0 = 17.91⋅kN

Spid = Σ∆P'0 + Σ∆P'i = 17.91⋅kN

opożnione:

Σ∆P' =

⋅

−



(

)

t

0.10 maxP'0

Σ∆P'0 + Σ∆P'i  = 20.60⋅kN

So = Σ∆P't = 20.60⋅kN

Mozliwe do wykorzystania siły sprężające: siła wstępna:

P' =

− (

)

i

maxP'0

Σ∆P'0 + Σ∆P'i = 206.01⋅kN

Pi < maxPi

siła trwała:

P't = P'i − Σ∆P't = 185.41⋅kN

Wymiarowanie

Mateusz Janion

dźwigara

Pt < maxPt

NAPRĘŻĘNIA DOPUSZCZAJĄCE:

1.1⋅Pi + 0.9P'i

1.1⋅Pi⋅ep + 0.9P'i⋅e'p

Mg

σ.cc =

+

−

= 10.2⋅MPa

Ac

Wc

Wcs

0.7fcm = 26.6⋅MPa

zatem

σcc < 0.7fcm

Ac



Wc

 Wc



P

=

⋅ (



)

cr

MKs2 − fctm⋅W'cs ⋅

− 1.1P'i⋅

− e'p = 199.155⋅kN

0.9⋅(W

)

c + Ac⋅ep

W



cs

A

 c



Pt = 885.658⋅kN

Pcr < Pt

Ac



W'c



W'c 

P'

=

⋅ (



)

cr

M

−

'sd − fctm⋅W'cs⋅

+ 1.1Pi⋅ep −

 = 5

− 08.890⋅kN

0.9⋅ W

 ' −

⋅



(

)

c

Ac

e

− 'p 

W'



cs

A



c 

P'i = 206.006⋅kN

P'cr < P'i

Rozstaw strzemion:

Przyjęto stal A-I St3sX

fywd = 210MPa

ϕs = 6mm

2

Asw = 0.28cm

bw = b'f = 0.35 m

d = h − cmin = 0.87 m

Ku1⋅leff

Vsd =

= 168.402⋅kN

2

d

k = 1.6 −

= 0.73

1m

ρL = 0

V

=

⋅(

)

Rd1

0.35k⋅fctd 1.2 + 40ρL ⋅bw⋅d V

V >V

Rd1 = 124.168⋅kN

sd

Rd1

Wymiarowanie

Mateusz Janion

dźwigara

Dobór strzemion na odcinku I-rodzaju:



fck



υ = 0.6⋅1 −

 = 0.528



250MPa 

z = 0.9d

VRd2 = 0.5υ⋅fcd⋅bw⋅z

3

V

V

>V

Warunek został spełniony

Rd2 = 1.447 × 10 ⋅kN

Rd2

sd

Asw⋅fywd

s1 = 0.9⋅

⋅d

Vsd

s1 = 2.734⋅cm

przyjęto:

s = 5cm

Dobór strzemion na odcinku II-rodzaju: przyjęto:

s = 40cm

Długość odcinka I rodzaju:

l1 = 2.9m

Wymiarowanie

Mateusz Janion

dźwigara

2 

3 

b ⋅



f hf





+

+ b ⋅

(h −

)2

⋅





f hf

f

yść

12

