Projekt techniczny SŁUPA najniższej kondygnacji:
3.2) SŁUP NAJNIŻSZEJ KONDYGNACJI:
3.2.1) Obciążenia działające na słup:
-stałe:
Gks = 829, 811 kN
Gds = 829, 811 * 1, 35 = 1120, 245 kN
-zmienne:
Pks = 387, 393 kN
Pds = 387, 393 * 1, 5 = 581, 09 kN
-całkowite:
Qks = 829, 811 + 387, 393 = 1217, 204 kN
Qds = 1701, 335 kN
3.2.2) Dane materiałowe:
- klasa środowiska: XC2
- klasa konstrukcji: S4
- syt. trwała i przejściowa
-BETON: C30/37; fck=30 MPa; γc=1,4; αcc=1,0; fctm=2,9; ɛcu2=0,0035;
fcd= $\alpha_{\text{cc}}*\frac{f_{\text{ck}}}{\gamma_{c}} = 1,0*\frac{30}{1,4} = 21,42\ \text{MPa}$
-STAL: klasa B o fyk=400 MPa; γs=1,15; $f_{\text{yd}} = \frac{f_{\text{yk}}}{\gamma_{s}} = \frac{400}{1,15} = 347,83\ MPa$; Es=200 GPa;
$$\varepsilon_{\text{yd}} = \frac{f_{\text{yd}}}{E_{s}} = \frac{347,8}{200*10^{3}} = 0,0017$$
3.2.3) Wymiarowanie w płaszczyźnie układu:
bsl = 400mm
hsl = 650mm
bpod = 400mm
hpod = 600mm
3.2.3.1) Określenie smukłości słupa:
l0 = 0, 7 * l = 0, 7 * 5, 5m = 3, 85m → teoretyczne
l0 = 0, 8 * l = 0, 8 * 5, 5m = 4, 4m → praktyczne
- smukłość słupa:
$$\lambda = \frac{l_{0}}{i} = \frac{4,4}{\frac{h_{sl}}{\sqrt{12}}} = \frac{4,4}{\frac{0,65}{\sqrt{12}}} = 23,449$$
- wyznaczenie wartości granicznej λlim
$$\lambda_{\lim} = \frac{20*A*B*C}{\sqrt{n}}$$
$A = \frac{1}{1 + 0,2*\varphi_{\text{eff}}} \rightarrow Przyjmuje\ \mathbf{A = 0,7\ }$
$$B = \sqrt{1 + 2\omega}$$
$$\omega = \frac{A_{s}*f_{\text{yd}}}{A_{c}*f_{\text{cd}}}$$
$$r_{m} = \frac{M_{0,1}}{M_{0,2}} = 1$$
→Przyjmuje B = 1, 1
C = 1, 7 − rm → Przyjmuje C = 0, 7
$$n = \frac{N_{\text{Ed}}}{A_{c}*f_{\text{cd}}} = \frac{1701,335}{0,65*0,4*21,42*10^{3}} = 0,3055$$
$$\lambda_{\lim} = \frac{20*0,7*1,1*0,7}{\sqrt{0,3055}} = 19,504$$
λ > λlim → slup smukly, nalezy uzwglednic efekty II rzedu.
3.2.3.2) Wyznaczenie momentu zginającego:
-Słup smukły:
MEd = MEd i + MEd2
MEd i = ei * NEd
$$e_{i} = max\begin{Bmatrix}
\frac{h}{30} \\
20\ mm \\
\end{Bmatrix} = max\begin{Bmatrix}
\frac{650}{30} \\
20\ mm \\
\end{Bmatrix} = max\begin{Bmatrix}
21,667\ mm \\
20\ mm \\
\end{Bmatrix} = 21,667\ mm$$
MEd i = 0, 021667 * 1701, 335 = 36, 863 kNm
MEd2 = es2 * NEd
$$e_{s2} = \frac{1}{r}*\frac{l_{0}^{2}}{c}$$
gdzie:
c = 8 → stale wartosci momentow
l0 = 0, 8 * l = 4, 4 m
$$\frac{1}{r} \rightarrow krzywizna$$
$$\frac{1}{r} = K_{r}*K_{\varphi}*\frac{1}{r_{0}}$$
$$\frac{1}{r_{0}} = \frac{f_{\text{yd}}}{0,45*E_{s}*d}$$
gdzie:
d1 = 0, 1 * h = 0, 1 * 0, 65 = 0, 065m
d = h − d1 = 0, 65 − 0, 065 = 0, 585m
Es = 200GPa
$$\frac{1}{r_{0}} = \frac{347,83}{0,45*200*10^{3}*0,585} = 0,0066$$
$$K_{r} = \frac{n_{u} - n}{n_{u} - n_{\text{bal}}}$$
$$n = \frac{N_{\text{Ed}}}{A_{c}*f_{\text{cd}}} = \frac{1701,335}{0,65*0,4*21,42*10^{3}} = 0,3055$$
nbal = 0, 4
nu = 1 + ω
$$\omega = \frac{A_{s}*f_{\text{yd}}}{A_{c}*f_{\text{cd}}}$$
As = As1 + As2
ρ = 1%
As = ρ * Ac = 0, 01 * 0, 65 * 0, 4 = 26, 0 cm2
$$\omega = \frac{A_{s}*f_{\text{yd}}}{A_{c}*f_{\text{cd}}} = \frac{0,0026*347,83*10^{3}}{0,65*0,4*21,42*10^{3}} = 0,1624$$
nu = 1 + ω = 1 + 0, 1624 = 1, 1624
$$K_{r} = \frac{n_{u} - n}{n_{u} - n_{\text{bal}}} = \frac{1,1624 - 0,3055}{1,1624 - 0,4} = 1,124 > 1,0$$
Przyjmuje Kr = 1, 0
Kφ = 1 + βλ * φeff ≥ 1, 0
$$\beta_{\lambda} = 0,35*\frac{f_{\text{ck}}}{200} - \frac{\lambda}{150} = 0,35*\frac{30*10^{3}}{200} - \frac{23,449}{150} = 52,344$$
φeff ≈ 0
Kφ = 1 + 52, 344 * 0 = 1, 0
$$\frac{1}{r} = K_{r}*K_{\varphi}*\frac{1}{r_{0}} = 1,0*1,0*0,0066 = 0,0066$$
$$e_{s2} = \frac{1}{r}*\frac{l_{0}^{2}}{c} = 0,0066*\frac{{4,4}^{2}}{8} = 0,016m$$
MEd2 = es2 * NEd = 0, 016 * 1701, 335 = 27, 221 kNm
MEd = MEd i + MEd2 = 36, 863 + 27, 221 = 64, 084 kNm
3.2.3.3) Wyznaczenie pola przekroju zbrojenia As:
$$\begin{Bmatrix}
n = \frac{N_{\text{Ed}}}{A_{c}*f_{\text{ck}}} = \frac{1701,335}{0,65*0,4*30*10^{3}} = 0,218 \\
m = \frac{M_{\text{Ed}}}{b*h^{2}*f_{\text{ck}}} = \frac{64,084}{0,4*{0,65}^{2}*30*10^{3}} = 0,013 \\
\end{Bmatrix} \rightarrow a_{s}\ nalezy\ odczytac\ z\ wykresu$$
d1 = 0, 1 * h = 0, 1 * 0, 65 = 0, 065m
d2 = d1 = 0, 065m
$$\frac{d_{1} = d_{2}}{h} = \frac{0,1*h}{h} = 0,1$$
as=1, 0→wartosc odczytana z wykresu 1.3a) z nomogramu powinno być rowne 0, wtedy Przyjmujemy wartość As = Asmin ale nie mniej niż 4 fi 12!!
$$a_{s} = \frac{A_{s}*f_{\text{yk}}}{b*h*f_{\text{ck}}} \rightarrow$$
$$A_{s} = \frac{a_{s}*b*h*f_{\text{ck}}}{f_{\text{yk}}} = \frac{0,1*0,4*0,65*30*10^{3}}{400*10^{3}} = 19,5\ m^{2}$$
$$A_{\text{s\ min}} = max\begin{Bmatrix}
\frac{0,1*N_{\text{Ed}}}{f_{\text{yk}}} \\
0,002*A_{c} \\
\end{Bmatrix} = max\begin{Bmatrix}
\frac{0,1*1701,335}{347,83*10^{3}} \\
0,002*0,65*0,4 \\
\end{Bmatrix} = max\begin{Bmatrix}
4,89\text{cm}^{2} \\
5,2\text{cm}^{2} \\
\end{Bmatrix} = \mathbf{5,2}\mathbf{\text{cm}}^{\mathbf{2}}$$
As max = 0, 04 * Ac = 0, 04 * 0, 65 * 0, 4 = 0, 0104 m2
As min ≤ As ≤ As max
As1 = As2 = 0, 5 * As = 0, 5 * 0, 00195 = 0, 000975 m2 = 9, 75 cm2
Przyjecie zbrojenia:
As1 = 5 ⌀16 o As1 prov = 10, 05 cm2
As2 = 5 ⌀16 o As2 prov = 10, 05 cm2
3.2.4) Wymiarowanie z płaszczyzny układu:
bsl = 650mm
hsl = 400mm
bpod = 400mm
hpod = 600mm
3.2.4.1) Określenie smukłości słupa:
l0 = 0, 7 * l = 0, 7 * 5, 5m = 3, 85m → teoretyczne
l0 = 0, 8 * l = 0, 8 * 5, 5m = 4, 4m → praktyczne
- smukłość słupa:
$$\lambda = \frac{l_{0}}{i} = \frac{4,4}{\frac{h_{sl}}{\sqrt{12}}} = \frac{4,4}{\frac{0,4}{\sqrt{12}}} = 38,105$$
- wyznaczenie wartości granicznej λlim
$$\lambda_{\lim} = \frac{20*A*B*C}{\sqrt{n}}$$
$A = \frac{1}{1 + 0,2*\varphi_{\text{eff}}} \rightarrow Przyjmuje\ \mathbf{A = 0,7\ }$
$$B = \sqrt{1 + 2\omega}$$
$$\omega = \frac{A_{s}*f_{\text{yd}}}{A_{c}*f_{\text{cd}}}$$
$$r_{m} = \frac{M_{0,1}}{M_{0,2}} = 1$$
→Przyjmuje B = 1, 1
C = 1, 7 − rm → Przyjmuje C = 0, 7
$$n = \frac{N_{\text{Ed}}}{A_{c}*f_{\text{cd}}} = \frac{1701,335}{0,65*0,4*21,42*10^{3}} = 0,3055$$
$$\lambda_{\lim} = \frac{20*0,7*1,1*0,7}{\sqrt{0,3055}} = 19,504$$
λ > λlim → slup smukly, nalezy uzwglednic efekty II rzedu.
3.2.4.2) Wyznaczenie momentu zginającego:
-Słup smukły:
MEd = MEd i + MEd2
MEd i = ei * NEd
$$e_{i} = max\begin{Bmatrix}
\frac{h}{30} \\
20\ mm \\
\end{Bmatrix} = max\begin{Bmatrix}
\frac{400}{30} \\
20\ mm \\
\end{Bmatrix} = max\begin{Bmatrix}
13,33\ mm \\
20\ mm \\
\end{Bmatrix} = 20\ mm$$
MEd i = 0, 02 * 1701, 335 = 34, 027kNm
MEd2 = es2 * NEd
$$e_{s2} = \frac{1}{r}*\frac{l_{0}^{2}}{c}$$
gdzie:
c = 8 → stale wartosci momentow
l0 = 0, 8 * l = 4, 4 m
$$\frac{1}{r} \rightarrow krzywizna$$
$$\frac{1}{r} = K_{r}*K_{\varphi}*\frac{1}{r_{0}}$$
$$\frac{1}{r_{0}} = \frac{f_{\text{yd}}}{0,45*E_{s}*d}$$
gdzie:
d1 = 0, 1 * h = 0, 1 * 0, 4 = 0, 04m
d = h − d1 = 0, 4 − 0, 04 = 0, 36m
Es = 200GPa
$$\frac{1}{r_{0}} = \frac{347,83}{0,45*200*10^{3}*0,36} = 0,0107$$
$$K_{r} = \frac{n_{u} - n}{n_{u} - n_{\text{bal}}}$$
$$n = \frac{N_{\text{Ed}}}{A_{c}*f_{\text{cd}}} = \frac{1701,335}{0,65*0,4*21,42*10^{3}} = 0,3055$$
nbal = 0, 4
nu = 1 + ω
$$\omega = \frac{A_{s}*f_{\text{yd}}}{A_{c}*f_{\text{cd}}}$$
As = As1 + As2
ρ = 1%
As = ρ * Ac = 0, 01 * 0, 65 * 0, 4 = 26, 0 cm2
$$\omega = \frac{A_{s}*f_{\text{yd}}}{A_{c}*f_{\text{cd}}} = \frac{0,0026*347,83*10^{3}}{0,65*0,4*21,42*10^{3}} = 0,1624$$
nu = 1 + ω = 1 + 0, 1624 = 1, 1624
$$K_{r} = \frac{n_{u} - n}{n_{u} - n_{\text{bal}}} = \frac{1,1624 - 0,3055}{1,1624 - 0,4} = 1,124 > 1,0$$
Przyjmuje Kr = 1, 0
Kφ = 1 + βλ * φeff ≥ 1, 0
$$\beta_{\lambda} = 0,35*\frac{f_{\text{ck}}}{200} - \frac{\lambda}{150} = 0,35*\frac{30*10^{3}}{200} - \frac{38,105}{150} = 52,246$$
φeff ≈ 0
Kφ = 1 + 52, 246 * 0 = 1, 0
$$\frac{1}{r} = K_{r}*K_{\varphi}*\frac{1}{r_{0}} = 1,0*1,0*0,0107 = 0,0107$$
$$e_{s2} = \frac{1}{r}*\frac{l_{0}^{2}}{c} = 0,0107*\frac{{4,4}^{2}}{8} = 0,026m$$
MEd2 = es2 * NEd = 0, 026 * 1701, 335 = 44, 235 kNm
MEd = MEd i + MEd2 = 34, 027 + 44, 235 = 78, 262 kNm
3.2.4.3) Wyznaczenie pola przekroju zbrojenia As:
$$\begin{Bmatrix}
n = \frac{N_{\text{Ed}}}{A_{c}*f_{\text{ck}}} = \frac{1701,335}{0,65*0,4*30*10^{3}} = 0,218 \\
m = \frac{M_{\text{Ed}}}{b*h^{2}*f_{\text{ck}}} = \frac{78,262}{0,65*{0,4}^{2}*30*10^{3}} = 0,025 \\
\end{Bmatrix} \rightarrow a_{s}\ nalezy\ odczytac\ z\ wykresu$$
d1 = 0, 1 * h = 0, 1 * 0, 4 = 0, 04m
d2 = d1 = 0, 04m
$$\frac{d_{1} = d_{2}}{h} = \frac{0,1*h}{h} = 0,1$$
as=1, 0→wartosc odczytana z wykresu 1.3a) z nomogramu powinno być rowne 0, wtedy Przyjmujemy wartość As = Asmin ale nie mniej niż 4 fi 12!!
$$a_{s} = \frac{A_{s}*f_{\text{yk}}}{b*h*f_{\text{ck}}} \rightarrow$$
$$A_{s} = \frac{a_{s}*b*h*f_{\text{ck}}}{f_{\text{yk}}} = \frac{0,1*0,65*0,4*30*10^{3}}{400*10^{3}} = 19,5\ m^{2}$$
$$A_{\text{s\ min}} = max\begin{Bmatrix}
\frac{0,1*N_{\text{Ed}}}{f_{\text{yk}}} \\
0,002*A_{c} \\
\end{Bmatrix} = max\begin{Bmatrix}
\frac{0,1*1701,335}{347,83*10^{3}} \\
0,002*0,65*0,4 \\
\end{Bmatrix} = max\begin{Bmatrix}
4,89\text{cm}^{2} \\
5,2\text{cm}^{2} \\
\end{Bmatrix} = \mathbf{5,2}\mathbf{\text{cm}}^{\mathbf{2}}$$
As max = 0, 04 * Ac = 0, 04 * 0, 65 * 0, 4 = 0, 0104 m2
As min ≤ As ≤ As max
As1 = As2 = 0, 5 * As = 0, 5 * 0, 00195 = 0, 000975 m2 = 9, 75 cm2
Przyjecie zbrojenia:
As1 = 5 ⌀16 o As1 prov = 10, 05 cm2
As2 = 5 ⌀16 o As2 prov = 10, 05 cm2
3.2.5) Wyznaczenie zbrojenia poprzecznego:
$$\varnothing_{w} \geq max\begin{Bmatrix}
6\ mm \\
0,25*\varnothing_{\max} \\
\end{Bmatrix}$$
$$\varnothing_{w} \geq max\begin{Bmatrix}
6\ mm \\
0,25*16mm = 4\ mm \\
\end{Bmatrix}$$
Przyjmuje ⌀w = 6 mm
$$s_{cl,\ max} \geq min\begin{Bmatrix}
20*\varnothing_{\min} \\
\min\left( b,h \right) \\
400\ mm \\
\end{Bmatrix}$$
$$s_{cl,\ max} \geq min\begin{Bmatrix}
20*16mm = 320\ mm \\
\min{\left( b,h \right) = min(6}50;400) = 400\ mm \\
400\ mm \\
\end{Bmatrix}$$
Przyjmuje scl, max = 320 mm
3.2.6) Sprawdzenie nośności:
3.2.6.1) Sprawdzenie nośności w płaszczyźnie:
-określenie otuliny Cnom:
Cnom = Cmin + ΔCdev
Cmin= max$\begin{Bmatrix} \text{Cmin},b = 16\ \text{mm} \\ \text{Cmin},\text{dur} = 25\ \text{mm}\ \text{dla}\ S4,\text{XC}2 \\ 10\text{mm} \\ \end{Bmatrix}$
Cmin=25mm
ΔCdev=10mm
Cnom =25mm+10mm= 35mm
-wyznaczenie środków ciężkości poszczególnych rzędów zbrojenia:
$$d_{1} = C_{\text{nom}} + \varnothing_{w} + \frac{\varnothing_{\text{pr}}}{2} = 35 + 6 + \frac{16}{2} = 49\ mm$$
Dla wytężenia przekroju n= 0,21 oraz stopnia zbrojenia ω = 0, 100 bmin = bsl = 400mm, odleglosc osiowa a = 50mm(wg tab.5.2b PN − EN 1992 − 1 − 2 2008, dla odpornosci ogniowej R 120)
Przyjmuje d1 = 50mm
$$s = \frac{{b_{sl} - 2*d}_{1} - 4*\varnothing_{\text{pr}}}{4} = \frac{400 - 2*50 - 4*16}{4} = \frac{236}{4} = 59\ mm$$
d2 = d1 + s + ⌀pr = 50 + 59 + 16 = 125 mm
d3 = d2 + s + ⌀pr = 125 + 59 + 16 = 200 mm
d4 = d3 + s + ⌀pr = 200 + 59 + 16 = 275 mm
d5 = d4 + s + ⌀pr = 275 + 59 + 16 = 350 mm
3.2.6.2) Sprawdzenie nośności z płaszczyzny:
-określenie otuliny Cnom:
Cnom = Cmin + ΔCdev
Cmin= max$\begin{Bmatrix} Cmin,b = 16\ mm \\ Cmin,dur = 25\ mm\ dla\ S4,XC2 \\ 10mm \\ \end{Bmatrix}$
Cmin=25mm
ΔCdev=10mm
Cnom =25mm+10mm= 35mm
-wyznaczenie środków ciężkości poszczególnych rzędów zbrojenia:
$$d_{1} = C_{\text{nom}} + \varnothing_{w} + \frac{\varnothing_{\text{pr}}}{2} = 35 + 6 + \frac{16}{2} = 49\ mm$$
Dla wytężenia przekroju n= 0,21 oraz stopnia zbrojenia ω = 0, 100 bmin = bsl = 400mm, odleglosc osiowa a = 50mm (wg tab.5.2b PN − EN 1992 − 1 − 2 2008, dla odpornosci ogniowej R 120)
Przyjmuje d1 = 50mm
$$s = \frac{{b_{sl} - 2*d}_{1} - 4*\varnothing_{\text{pr}}}{4} = \frac{650 - 2*50 - 4*16}{4} = \frac{486}{4} = 121,5\ mm$$
d2 = d1 + s + ⌀pr = 50 + 121, 5 + 16 = 167, 5 mm
d3 = d2 + s + ⌀pr = 167, 5 + 121, 5 + 16 = 325 mm
d4 = d3 + s + ⌀pr = 325 + 121, 5 + 16 = 462, 5 mm
d5 = d4 + s + ⌀pr = 462, 5 + 121, 5 + 16 = 600 mm
4) STOPA FUNDAMENTOWA:
4.1) Obciążenia działające na stopę:
-stałe:
Gkp = 829, 811 * 1, 2 = 955, 773 kN
Gdp = 955, 773 * 1, 35 = 1344, 293 kN
-zmienne:
Pkp = 387, 393 * 1, 2 = 464, 872 kN
Pdp = 464, 872 * 1, 5 = 697, 307 kN
-całkowite:
Qkp = 955, 773 + 464, 872 = 40, 645kN
Qdp = 1344, 293 + 697, 307 = 2041, 60 kN
4.2) Dane materiałowe:
- klasa środowiska: XC2
- klasa konstrukcji: S4
- syt. trwała i przejściowa
-BETON: C30/37; fck=30 MPa; γc=1,4; αcc=1,0; fctm=2,9; ɛcu2=0,0035;
fcd= $\alpha_{\text{cc}}*\frac{f_{\text{ck}}}{\gamma_{c}} = 1,0*\frac{30}{1,4} = 21,42\ \text{MPa}$
-STAL: klasa B o fyk=400 MPa; γs=1,15; $f_{\text{yd}} = \frac{f_{\text{yk}}}{\gamma_{s}} = \frac{400}{1,15} = 347,83\ MPa$; Es=200 GPa;
$$\varepsilon_{\text{yd}} = \frac{f_{\text{yd}}}{E_{s}} = \frac{347,8}{200*10^{3}} = 0,0017$$
4.3) Wymiarowanie zbrojenia metodą wspornikową:
- wymiaruje na dłuższy wspornik (1,11 m)
$$M_{\text{EdA}} = \frac{b_{\text{Fy}} - 0,7*b_{\text{Sy}}}{2}*b_{\text{Fx}}*\frac{b_{\text{Fy}} - 0,7*b_{\text{Sy}}}{4}*\sigma$$
MEdA = 0, 125 * σ * bFx * (bFy − 0, 7 * bSy)
$$A_{s} = \frac{M_{\text{EdA}}}{0,9*d*f_{\text{yd}}}$$
$$\sigma = \frac{N_{\text{Ed}}}{B*L} = \frac{2041,60}{2,5*2,5} = 326,656\ \frac{\text{kN}}{m^{2}}$$
d = 0, 9 * hF = 0, 9 * 0, 7 = 0, 63m
$M_{\text{EdA}} = 0,125*326,656*2,5*\left( 2,5 - 0,7*0,4 \right)\hat{}2 = 226,618\ kNm$ zly wynik musi być ta wartość z podniesieniem do potegi.
$$A_{s} = \frac{226,618}{0,9*0,63*347,83*10^{3}} = 11,49\ \text{cm}^{2}$$
$$A_{\text{s\ min}} = \begin{Bmatrix}
0,26*\frac{f_{\text{ctn}}}{f_{\text{yk}}}*b_{\text{Fx}}*d = 0,26*\frac{2,9}{400}*2,5*0,63 = 29,69\ \text{cm}^{2} \\
0,0013*b_{\text{Fx}}*d = 0,0013*2,5*0,63 = 20,48\ \text{cm}^{2} \\
\end{Bmatrix} \leq 1,2*A_{s}$$
$$A_{\text{s\ min}} = \begin{Bmatrix}
29,69\ \text{cm}^{2} \\
20,48\ \text{cm}^{2} \\
\end{Bmatrix} \leq 1,2*11,49 = 13,788\ \text{cm}^{2}$$
As = 11, 49 cm2 < As min = 29, 69 cm2 → AsF = As min = 29, 69cm2 ≥ 1, 2 * As = 13, 788 cm2
Przyjmuje As=13, 788 cm2
Dobór prętów:
Przyjmuje 8⌀16 o As prov=16, 08cm2