ZESPÓŁ KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH

INSTYTUT KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ PW

Projekt konstrukcji wiaty

Prowadzący Wykonał

Dr. inż. Jan Dłużewski

Spis treści

1. Opis techniczny

2. Geometria i statyka układu

3. Obciążenia działające na konstrukcje

3.1 Obciążenie wiatrem,

3.2 Obciążenie śniegiem,

3.3 Obciążenia stałe.

4. Schematy obliczeniowe

4.1 Obciążenie symetryczne,

4.2 Obciążenie niesymetryczne.

5. Obliczenie statyczne i wytrzymałościowe

5.1 Wymiarowanie elementów.

5.2 Styki montażowe

6. Rysunki

6.1 Rzut dachu,

6.2 Rzut boczny,

6.3 Szczegóły warstw pokryciowych,

6.4 Szczegóły konstrukcyjne,

6.5 Rzut wiązara

Spis treści

1. Opis techniczny

Przedmiotem opracowania projektowego jest wiata. Wymiar poprzeczny wiaty to szerokośc 7 m i długość 90 m. Konstrukcje nośną wiaty stanowią dżwigary o osi zakrzywionej i słupy w rozstawie osiowym 4,5m.

2. Geometria i statyka układu

Konstrukcję wierzchnią wiaty stanowi blacha fałdowa przymocowana do płatwi. Płatwie w rozstawie osiowym 70 cm przenoszą obciążenie na dżwigary. Konstrukcję nośną stanowi dżwigar o osi zakrzywionej i promieniu r = 100 m oraz zmiennej wysokości. Dżwigar zamocowany jest sztywno do słupa nośnego. Element nośny dżwigara stanowi słup sztywno zamocowany w fundamencie. Konstrukcja jest układem statycznie wyznaczalnym. Rygiel jest belką utwierdzoną po środku rozpiętości i sztywno zamocowaną w słupie. Słup wiaty pracuje jako wspornik.

3. Obciążenia działające na konstrukcje

Projektowana konstrukcja zlokalizowana jest w Poznaniu. Na konstrukcję działa obciążenie własne, ciężar zastosowanych materiałów, oraz ciśnienie wiatru i śniegu określone dla pierwszej strefy obciążeń.

1. Obciążenie charakterystyczne wiatrem
   należy wyznaczać według wzoru

w którym:

- wartość charakterystyczna ciśnienia prędkości wiatru, o okresie powrotu 50 lat, w
, dla 1 strefy wiatrowej
= 250
= 0,25

- współczynnik ekspozycji,
= 1,0

- współczynnik aerodynamiczny wyrażany na podstawie ciśnienia powietrza

- współczynnik działania porywów wiatru, dla wiaty

wartość obliczeniowa

- współczynnik obciążenia równy 1.3

Obciążenie wiatrem uwzględniono w dwoch sytuacjach obliczeniowych

2. Obciążenie charakterystyczne śniegiem dachu
   odniesione do rzutu dachu na powierzchnię poziomą należy obliczyć w
   według wzoru

Q · C

w którym:

Q - obciażenie charakterystyczne śniegiem gruntu, dla pierwszej strefy 0.71

zwiększone 20
ze względu na brak ocieplenia

C - współczynnik kształtu, który przyjęto na podstawie normy,dla obciążenia

symetrycznego i niesymetrycznego.

Współczynnik kształtu C dla obciążenia symetrycznego

Współczynnik kształtu C dla obciążenia niesymetrycznego

Obciążenie obliczeniowe

- współczynnik obciążenia równy 1.4

3. Obciążenia stałe wynikają z zastosowanych materiałów. Przykrycie dachu zaprojektowano blacha fałdową wysokości fałdy 43,5mm( T 40 ) grubości 1 mm. Wykonanie konstrukcji nośnej zaprojektowano z drewna klejonego warstwowo klasy GL 35 o gęstości 400 kg/
   

Tabela1. Zebranie obciążeń

Lp.	Rodzaj obciążenia	q [kN/m^2]	γf	q [kN/m^2]
1.	Wiatr	0.45	1,30	0.59
2.	Śnieg	0,85	1,40	1,19
3.	Blacha fałdowa	0,11	1,10	0,12
4.	Obciążenia stałe ∑ 3	1.41		1.9

4. Schematy obliczeniowe

Obciążenia działające na konstrukcje należy podzielić na obciążenia stałe i zmienne. Obciążenia stałe występują niezależnie od kombinacji obciążeń. Obciążenia zmienne występują okresowo, zależnie od pory roku i warunków atmosferycznych. Stanowią one jednak decydujące obciążenie konstrukcji nośnej. Przyjęcie odpowiednich schematów obliczeniwych decyduje o otrzymaniu maksymalnych sił przekrojowych. Schematy obciążenia przyjęto na podstawie norm.

Kombinacja obciążenia wiatrem.

Obciążenie symetrycznie

Obciążenie niesymetrycznie

Kombinacja obciążenia śniegiem.

Obciążenie symetrycznie

Obciążenie niesymetrycznie

5. Obliczenie statyczne i wytrzymałościowe

Na podstawie zebranych obciążeń i kombinacji działania, obliczono siły przekrojowe. Do obliczenia sił wykorzystano program komputerowy RM-WIN. Stany graniczne nośności elementów konstrukcji sprawdzono dla wartości obliczeniowych, natomiast stany graniczne użytkowalności dla wartości charakterystycznych. Wartości sił przekrojowych przedstawiono na zamieszczonych wykresach.

Wartości obliczeniowe momentów zginających

Wartości obliczeniowe sił tnących

Wartości obliczeniowe sił normalnych

5.1 Wymiarowanie elementów wykonano na podstawie wartości sił przekrojowych.

a) Sprawdzenie płatwi dachowej dla rozpiętości lo = 4,5m i klasy drewna C30

dane:

przekrój poprzeczny płatwi 100x180mm

moment bezwładności

wskażnik wytrzymałości

moment zginający o wartości charakterystycznej

moment zginający o wartości obliczeniowej

sprawdzenie przemieszczeń,

- przemieszczenie końcowe

- współczynnik uwzględniający przyrost przemieszczenia w czasie na skutek łącznego efektu pełzania i wilgotności,

Q = q · l [ kN ]

cm

Sprawdzenie naprężeń należy przeprowadzić według wzorów

w których

- współczynnik zależny od przekroju poprzecznego elementu

- są naprężeniami obliczeniowymiod zginania względem osi y i z

- są odpowiadającymi tym naprężeniom wytrzymałościami na zginanie

- częściowy współczynnik modyfikujący,

- naprężenia charakterystyczne przy zginaniu

- częściowy współczynnik bezpieczeństwa dla właściwości materiału

Warunek nośności został spełniony

b) sprawdzenie dżwigara dachowego o rozpiętości lo = 7.0 m utwierdzonego

po środku rozpiętości

dane:

klasa drewna klejonego warstwowo GL 35

E = 13 GPa

przekrój poprzeczny dzwigara 150x400mm

moment bezwładności

wskażnik wytrzymałości

moment zginający o wartości charakterystycznej

moment zginający o wartości obliczeniowej

sprawdzenie przemieszczeń,

- przemieszczenie końcowe

- współczynnik uwzględniający przyrost przemieszczenia w czasie na skutek łącznego efektu pełzania i wilgotności,

Q = q · l [ kN ]

cm

- wrunek spełniony

sprawdzenie naprężeń należy przeprowadzić według wzorów

w którym:

- współczynnik uwzględniający zmiejszenie nośności na skutek wygięcia

włókien drewna przy produkcji, dla
,
= 1

- wytrzymałość charakterystyczna na zginanie = 35 MPa

- częściowy współczynnik modyfikujący = 0,8

- częściowy współczynnik bezpieczeństwa dla właściwości materiału = 1,3

warunek nośności spełniony

obliczenie nośności dżwigara na ścinanie

- naprężenia styczne wyrażone wzorem

- wytrzymałość obliczeniowa na ścinanie

warunek spełniony

c) sprawdzenie nośności słupa

założono wymiary poprzeczne słupa 150 x 400 mm oraz klase drewna

klejonego warstwowo GL 35,
,

Parametry przekroju

A = 600 cm²

11,54

=4,33

= 32,92

= 87,75

= 7,91

= 1,11

= 0,31

= 2,25

- współczynniki wyboczeniowe względem osi y i z

- współczynnik wyboczeniowy

= 0,53

- współczynnik wyboczeniowy

= 3,11

- współczynnik wyboczeniowy

- dla drewna klejonego = 0,1

- współczynnik wyboczeniowy

= 1,05

= 0,19

- naprężenia obliczeniowe ściskające równoległe do włókien

= 25Mpa

,
- są naprężeniami obliczeniowymiod zginania względem osi y i z

,
- są odpowiadającymi tym naprężeniom wytrzymałościami na

zginanie

= 5,1 MPa

,
= 35 MPa

,
= 21,53

Warynki nośności zostały spełnione

5.2 Styki montażowe.

a) płatew dachową z dżwigarem połączono połączeniem kielichowym,

połączenie sprawdzono ze względu na docisk łączników do materiału,

wymiarowanie wykonano dla maksymalnej wartości siły poprzecznej

N = 6,0 kN

obliczenie potrzebnej ilości łączników do przenieśienia obciążenia

nośność charakterystyczna jednego łącznika

d - średnica łącznika w mm, założono d = 16 mm

- gęstość w

nośność obliczeniowa jednego łącznika

nośność obliczeniowa jednociętych łączników trzpieniowych należy wyznaczać

jako minimalną wartość

- moment uplastycznienia dla śrub

- wytrzymałość charakterystyczna na rozciąganie

Potrzebna ilość śrub w złączu
, ze względów konstrukcyjnych

b) połączenie dżwigara dachowego ze słupem rozwiązano za pomocą blach

narożnych umieszconych w narożach styku dżwigara i słupa, połączenie

obliczono ze względu na wyciąganie łączników z materiału

obliczenie potrzebnej ilości łączników do przeniesienia obciążenia ze względu na

wyciąganie:

w którym:

d - średnica śruby, założono śruby M 16 długości 150 mm,

- długość obliczeniowa śruby,

- parametr który należy obliczać na podstawie wartości

- gęstość [kN/m
]

Maksymalną siłę w styku obliczono z sumy momentów względem krawędzi,

Potrzebna ilość śrub w złączu
, należy zastosować

8 sztuk M16 na każde ramie płaskownika.

2. połączenie słupa z podstawą rozwiązano za pomocą połączenia kielichowego

w które słup zostanie osadzony.

Obliczenia sprawdzające wykonano ze względu na docisk

d - średnica łącznika w mm, założono d = 16 mm

- gęstość w

nośność obliczeniowa jednego łącznika

nośność obliczeniowa jednociętych łączników trzpieniowych należy wyznaczać

jako minimalną wartość

- moment uplastycznienia dla śrub

- wytrzymałość charakterystyczna na rozciąganie

- moment obliczeniowy uplastycznienia dla śrub

- wytrzymałość charakterystyczna na rozciąganie

Obliczenie maksymalnej siły działającej na łącznik

M = 20,65 kNm

Założono rozstaw śrub od krawędzi zginania symetrycznie po obwodzie

X1 dwie śruby

X2 dwie śruby

X3 dwie śrby

Potrzebna ilość śrub dla najbardziej wytężonego przekroju

, całkowita ilość śrub w połączeniu słupa z kołnierzem

8 szt M 16 o długości 150mm.

6. Rysunki

6.1 Rzut dachu,

6.2 Rzut boczny,

6.3 Szczegóły warstw pokryciowych,

6.4 Szczegóły konstrukcyjne,

6.5 Rzut wiązara

Konstrukcje drewniane

2

---