Tematyka obowiązująca na obronę projektu z przedmiotu
„Budownictwo i Konstrukcje Inżynierskie”

1. Podaj definicję oddziaływania.

Oddziaływanie (F) to:

(a) zbiór sił (obciążeń) przyłożonych do konstrukcji (oddziaływanie bezpośrednie);

(b) zbiór wymuszonych odkształceń lub przemieszczeń, spowodowanych np. zmianami temperatury, zmiennością wilgotności, różnicami osiadań (oddziaływania pośrednie).

1. Podaj definicję efektu oddziaływania.

Efekt oddziaływania (E) to np. siła wewnętrzna, odkształcenie, ugięcie, obrót w elemencie konstrukcji lub w całej konstrukcji.

1. Wymień i zdefiniuj rodzaje oddziaływań na konstrukcje budowlane, podaj przykłady.

• Oddziaływania stałe (G) to oddziaływania które uważa się za działające przez zadany okres odniesienia, a zmienność jego wielkości w czasie jest pomijalna lub którego zmienność następuję zawsze w tym samym kierunku (monotonicznie) do czasu osiągnięcia pewnej wielkości granicznej.

• Oddziaływania zmienne (Q) to oddziaływania którego zmienność w czasie nie jest pomijalna, ani monotoniczna.

• Oddziaływanie wyjątkowe (A) to oddziaływanie, zwykle krótkotrwałe, ale o znacznej wartości, którego wystąpienie w przewidywanym okresie użytkowania konstrukcji uważa się za mało prawdopodobne.

• Oddziaływanie geotechniczne to oddziaływanie przekazywane na konstrukcję przez grunt, wypełnienie gruntem lub wodę gruntową.

• Oddziaływanie quasi-statyczne to oddziaływanie dynamiczne wyrażone w modelu obliczeniowym przez równoważne oddziaływanie statyczne.

1. Podaj definicję wartości charakterystycznej oddziaływania.

Wartość charakterystyczna oddziaływania (Fk) to podstawowa reprezentatywna wartość oddziaływania. Wartość oddziaływania, której prawdopodobieństwo wystąpienia jest małe (zawarta w normach).

Ustala się ją na podstawie danych statystycznych, dobiera się ją tak, aby odpowiadała zadanemu prawdopodobieństwu nieprzekroczenia w niekorzystną stronę w trakcie „okresu odniesienia”, uwzględniając przewidywany okres użytkowania konstrukcji i czas trwania sytuacji obliczeniowej.

1. Podaj definicję wartości obliczeniowej oddziaływania.

Wartość obliczeniowa oddziaływania (Fd) to wartość uzyskana w wyniku przemnożenia wartości charakterystycznej przez współczynnik częściowy bezpieczeństwa F_d = γ_f • F_k

1. Co to jest współczynnik częściowy?

Współczynnik częściowy uwzględniający niepewność modelu efektów oddziaływań, a w

niektórych przypadkach modelowania oddziaływań (współczynnik modelu). Uwzględniany dla oddziaływań stałych i zmiennych.

1. Podaj definicję nośności.

Nośność to zdolność elementu konstrukcji lub jej części albo przekroju lub części elementu konstrukcji do przeniesienia oddziaływań bez uszkodzenia mechanicznego, np. nośność na zginanie, nośność wyboczeniowa, nośność na rozciąganie.

1. Co to jest: przejściowa sytuacja obliczeniowa (przykład), trwała sytuacja obliczeniowa (przykład) oraz wyjątkowa sytuacja obliczeniowa (przykład)?

Stany graniczne należy odnosić do sytuacji obliczeniowych (P), które dzielą się na (P):

• trwałe – s. o., której miarodajny czas trwania jest tego samego rzędu co przewidywany okres użytkowania konstrukcji (zwykłe użytkowanie);

• przejściowe – s. o. o dużym prawdopodobieństwie wystąpienia, której miarodajny czas trwania jest znacznie krótszy niż przewidywany okres użytkowania konstrukcji; (budowa, naprawa, remont);

• wyjątkowe – odnosi się do wyjątkowych warunków użytkowania konstrukcji lub jej ekspozycji (pożaru, wybuchu, uderzenia lub lokalnego zniszczenia);

1. Co to jest kombinacja oddziaływań? Dlaczego stosuje się je w procesie projektowania?

Kombinacja oddziaływań to zbiór wartości obliczeniowych przyjęty do sprawdzania niezawodności konstrukcji, kiedy w rozpatrywanym stanie granicznym występują jednocześnie różne oddziaływania.

Kombinacje oddziaływań powinny umożliwić uchwycenie sytuacji, które mogą  spowodować: utratę równowagi statycznej konstrukcji – EQU, zniszczenie konstrukcji – STR, zmiany stanu podłoża zagrażające nośności konstrukcji – GEO

1. Podaj definicję stanu granicznego i wymień rodzaje stanów granicznych.

Stany graniczne to stany po przekroczeniu których konstrukcja nie spełnia stawianych jej kryteriów projektowych:

• stany graniczne nośności to stany związane katastrofą lub innymi podobnymi postaciami zniszczenia konstrukcji. Zwykle odpowiadają maksymalnej nośności konstrukcji lub jej części.

• stany graniczne użytkowalności to stany odpowiadające warunkom, po przekroczeniu których konstrukcja lub jej element przestają spełniać stawiane im wymagania użytkowe;

• odwracalne stany graniczne użytkowalności to stany graniczne użytkowalności, w których nie pozostają żadne konsekwencje oddziaływań przekraczające określone wymagania użytkowe, po ustąpieniu tych oddziaływań.

• nieodwracalne stany graniczne użytkowalności to stany graniczne użytkowalności, w których pewne konsekwencje oddziaływań przekraczające określone wymagania użytkowe, pozostają po ustąpieniu tych oddziaływań

1. Wymień i krótko opisz rodzaje stanów granicznych nośności.

Rodzaje stanów granicznych nośności:

• EQU (equilibrium): utrata równowagi statycznej konstrukcji lub jej części rozumianej jak ciało sztywne,

• FAT (fatigue): awaria zmęczeniowa konstrukcji lub jej elementu (cykliczna praca);

• GEO (geotechnical): utrata równowagi, zniszczenie konstrukcji, w wyniku wyczerpania nośności lub nadmiernego odkształcenia podłoża gruntowego;

• STR (strength): zniszczenie wewnętrzne lub nadmierne odkształcenie konstrukcji lub jej elementu zależne od wytrzymałości materiału;

1. Od czego zależy wielkość oddziaływania od śniegu?

• kształt, rodzaj dachu; μ_i

• strefa śniegowa (wart. charakterystyczna obciążenia śniegiem 1m² gruntu); S_k

• rodzaj terenu (współczynnik ekspozycji); C_e

• współczynnik przenikania ciepła przez dach (współczynnik termiczny); C_t

1. Od czego zależy wielkość oddziaływania od wiatru?

• strefa wiatrowa (podstawowa bazowa prędkość wiatru), v_b

• wysokość budynku; z

• rodzaj terenu (wysokość chropowatości terenu); z₀

• współczynnik ekspozycji

• współczynnik ciśnienia zewnętrznego i wewnętrznego wiatru; c_pi,  c_pe

• współczynnik rzeźby terenu; C₀

1. Na czym polega sprawdzenie stanu granicznego nośności (ULS) dla krokwi?

$W = \frac{b \bullet h^{2}}{6}$ - wskaźnik wytrzymałości na zginanie [m³]

$\sigma_{\text{mzd}} = \frac{M_{\max}}{W}$ - naprężenia [MPa]

f_mzk - wytrzymałość na zginanie dla drewna

[MPa]

f_mzd = 0, 61 • f_mzk - wytrzymałość (m-zginanie, z-w kierunku osi z,

d-wart. obliczeniowa) [MPa]

$$0,7 \leq \frac{\sigma_{\text{mzd}}}{f_{\text{mzd}}} \leq 1,0$$

1. Na czym polega sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności (SLS) dla krokwi?

Ugięcie od obciążenia stałego:

E_0, mean - średni współczynnik sprężystości dla drewna [GPa]

$I = \frac{b \bullet h^{3}}{12}$ - moment bezwładności przekroju

poprzecznego krokwi [m⁴]

$U_{\text{instG}} = \frac{\sum_{}^{}G_{j} \bullet {l_{\text{eff}}}^{4}}{E_{0,mean} \bullet I} \bullet \frac{5}{384}$ - ugięcie natychmiastowe od obciążeń stałych [m]

k_def - współczynnik uwzględniający przyrost

naprężenia w czasie na skutek pełzania i

wilgotności dla I klasy użytkowania

U_finG = U_instG • (1+k_def) - ugięcie natychmiastowe stałe - końcowe [m]

Ugięcie od obciążenia zmiennego (śniegu):

$U_{\text{instQ}} = \frac{Q_{k1} \bullet {l_{\text{eff}}}^{4}}{E_{0,mean} \bullet I} \bullet \frac{5}{384}$ - ugięcie natychmiastowe (bezpośrednio po

przyłożeniu obciążenia) zmienne – od śniegu [m]

ψ_2, i = 0 dla sniegu - współczynnik jednoczesności obciążenia

U_finQ = U_instQ • (1+ψ_2, i • k_def) - ugięcie natychmiastowe zmienne – końcowe [m]

Wartość ugięcia końcowego:

U_fin = U_finG + U_finQ - ugięcie końcowe [m]

$U_{net,fin} = \frac{l_{\text{eff}}}{250}$ - wartość dopuszczalna [m]

U_fin ≤ U_net, fin

1. Narysuj wykres momentu zginającego dla belki jednoprzęsłowej.

1. Narysuj wykres momentu zginającego dla belki jednoprzęsłowej ze wspornikiem.

1. Wymień rodzaje obciążeń działających na strop.

Obciążenia stropu:

1. stałe:

• ciężar własny stropu

• ciężar własny wykończeniowy

1. zmienne:

• obciążenia użytkowe

• obciążenia od ścianek działowych

1. Podaj sposób wyznaczenia obciążenia od ścianek działowych.

Ciężary własne ścian przyjmuje się jako oddziaływania zmienne równomiernie rozłożone (poprzeczny rozkład obciążeń). Wartości charakterystyczne tych oddziaływań są uzależnione od ciężaru własnego ścianek i wynoszą:

- 0,5 kN/m² - dla ścian o ciężarze własnym ścianek działowych <1,0 kN/m długości ściany,

- 0,8 kN/m² - dla ścian o ciężarze <2,0 kN/m

- 1,2 kN/m² - dla ścian o ciężarze <3,0 kN/m

1. Podaj zasadę projektowania słupa stalowego ściskanego. Od czego zależy smukłość słupa?

$$\frac{N_{\text{Ed}}}{N_{b,\text{Rd}}} \leq 1$$

$N_{b,\text{Rd}} = \frac{\chi_{\min} \bullet A \bullet f_{y}}{\gamma_{M_{1}}}$ - nośność pręta na wyboczenie [kN]

N_Ed− wartość obliczeniowa siły ściskającej dla słupa (suma obciążeń od: pokrycia, płatwi, dźwigara, słupa, śniegu, wiatru, użytkowe) [kN]

A- pole przekroju poprzecznego dwuteownika

γ_M1 = 1, 0 - współczynnik częściowy do oceny stateczności elementu

f_y- granica plastyczności stali $\left\lbrack \frac{N}{\text{mm}} \right\rbrack$

$\chi = \frac{1}{\phi + {(\phi^{2} - {\overset{\overline{}}{\lambda}}^{2})}^{0,5}}$ - współczynnik wyboczeniowy

$\phi = 0,5 \bullet \lbrack 1 + \alpha \bullet \left( \overset{\overline{}}{\lambda} - 0,2 \right) + {\overset{\overline{}}{\lambda}}^{2}\rbrack$ - parametr krzywej zwichrzenia

α_y ,  α_z - parametr imperfekcji dla dwuteowników szerokostopowych

$\overset{\overline{}}{\lambda} = \frac{L_{\text{CR}} \bullet 1}{i \bullet \lambda_{1}}$ - smukłość względna pręta

Zależy od:

L_CR = k_b • L₀ - długość wyboczeniowa [mm]

L₀ - wysokość w świetle hali [mm]

k_b = 1, 0 - współczynnik, dla prętów obustronnie połączonych przegubowo

$\lambda_{1} = 93,9 \bullet \sqrt{\frac{235}{f_{y}}}$ - smukłość porównawcza

i_y - promień bezwładności względem osi y [mm]

i_z - promień bezwładności względem osi z [mm]

1. Podaj definicję podłoża gruntowego i wymień podstawowe parametry charakteryzujące podłoże gruntowe.

Podłoże gruntowe – grunt, skała lub nasyp, istniejące na miejscu budowy przed wykonaniem prac budowlanych

- ciężar objętościowy - wskaźnik odkształcenia

- stopień zagęszczenia - wskaźnik różnoziarnistości

- wskaźnik zagęszczenia - porowatość

- stopień wilgotności - współczynnik nośności gruntu

- gradacja - spójność efektywna gruntu

- kąt tarcia wewnętrznego

1. Na czym polega sprawdzenie stanu granicznego nośności (ULS) dla podłoża gruntowego?

$$\frac{\sigma_{\text{mzd}}}{f_{\text{mzd}}} \leq 1$$

$$\sigma_{\text{mzd}} = \frac{M_{\max}}{W}\ \lbrack MPa\rbrack$$

σ_mzd - naprężenie (m - zginające, z - w kierunku osi z, d - wart. obliczeniowa) [MPa]

f_mzd – wytrzymałość [MPa]; f_mzd ≅ 0, 61 • f_mzk

W – wskaźnik przekroju [m³]