1. Opis techniczny.

1. OKREŚLENIE SYSTEMU.

System OWT-75 jest to system konstrukcyjno-technologiczny budownictwa mieszkaniowego, powstały w roku 1974 jako adaptacja OWT-67 do wymagań nowego Normatywu Technicznego Projektowania Mieszkań i Budynków Mieszkalnych, w myśl którego została zwiększona powierzchnia użytkowa mieszkań wszystkich kategorii oraz zalecana poprawa rozwiązań funkcjonalnych, zmusiły do analizy rozwiązań systemów budownictwa mieszkaniowego.

1. ZAKRES ZASTOSOWANIA SYSTEMU.

System OWT-75 umożliwiał realizację budynków mieszkalnych 5-, 11- i 16-kondygnacyjnych w układach dwu lub trzytrakcyjnych. Budynki zestawiane były z odpowiedniej liczby typowych segmentów oraz jako budynki przykładowe w typizacji regionalnej.

1. ROZWIĄZANIA ARCHITEKTONICZNE.

W systemie OWT 75 podstawową jednostką powierzchniową stanowi pole prostokąta o wy­miarach 120 X 480 cm. Jednostka ta jest podstawowym modułem powierzchniowym katalogu mieszkań. Powierzchnie poszczególnych miesz­kań stanowią wielokrotności podstawowej jednostki powierzchniowej.

Przykładowe segmenty budynków w systemie OWT-75 przedstawiono na rysunku 1. Katalog mieszkań systemu jest katalogiem opartym na kom­binacji zestawów tych jednostek powierzchniowych. Na rysunku 2 przedstawiono pola składowe katalogu mieszkań systemu OWT-75. Przyjęte rozwiązania układów mieszkań umożliwiają projektowanie segmentów i budynków mieszkalnych typu klatkowego, a ponadto dają możliwości tworzenia struktur typu klatkowo korytarzowego dla bu­dynków hotelowo-pensjonatowych, galeriowych z mieszkaniami jedno-i dwupoziomowymi, jednorodzinnych (zwłaszcza szeregowych) oraz punktowo korytarzowych (2a). W wyniku przeprowadzonych analiz funkcjonalno-architektonicznych oraz ekonomicznych stwierdzono, że system OWT-75 umożliwia osią­gnięcie dowolnej struktury osiedlowej przy zachowaniu ograniczonej liczby typów segmentów w różnych wariantach standardu powierzchnio­wego.

Rys.1 Przykładowe segmenty budynków w systemie OWT-75.

Rys.2 Pola składowe katalogu mieszkań systemu OWT-75.

Rys.2 a Schematy układów budynków systemu OWT-75

1. CHARAKTERYSTYKA KONSTRUKCYJNO-TECHNOLOGICZNA SYSTEMU.

Zagadnienia konstrukcyjno - wykonawcze jakie utrzymano w systemie OWT-75

W Systemie OWT-75 utrzymano podstawowe zasa­dy rozwiązań konstrukcyjno-wykonawczych,

a mia­nowicie:

• dwukierunkowe układy rozpięcia stropów opartych na ścianach nośnych tworzących działki
  powierzchniowe, będące odpowiednikami układów funkcjonalnych,

• prefabrykaty ścian i stropów mają kształt płyt betonowych lub żelbetowych pełnych o zbli­żonych parametrach gabarytowych, dostosowanych do produkcji w pionowych formach bateryjnych,

• monolityzujący układ połączeń węzłowych, dyblowych, zapewniających współpracę elementów nośnych budynku,.

• stypizowany układ połączeń ścian zewnętrz­nych, zapewniający izolacyjność cieplną i wodo-szczelność spoin,

• dotychczasowe metody prefabrykacji i mon­tażu.

Zagadnienia konstrukcyjno- wykonawcze jakie zmieniono w systemie OWT-75

Do zmian konstrukcyjno-technologicznych w sto­sunku do OWT-75 zaliczyć należy:

• pogrubienie płyt stropowych do 16 cm, co pozwala na przykrycie rozpiętości 6,00 m i dzięki zwiększeniu izolacyjności akustycznej tych prze­gród umożliwia bezpośrednie układanie na nich wykładzin podłogowych,

• zastosowanie ścian nośnych płytowych o gru­bości 15 cm, co umożliwia konstruowanie budyn­ków 16-kondygnacyjnych,

• poprawienie izolacyjności cieplnej ścian zew­nętrznych przez zwiększenie grubości warstwy izolacji cieplnej z 5 do 6 cm; przewiduje się również zastosowanie jako materiału izolacyjnego wełny mineralnej,

• zwiększenie grubości warstwy faktury zew­nętrznej ścian z 5 do 6 cm w celu umożliwienia zastosowania różnych rozwiązań wykończenia ele­mentów ścian zewnętrznych,

• zastosowanie nowych rozwiązań materiało­wych w rozwiązaniach podłoży i posadzek (wy­kładziny tłumiące), zastosowanie nowych uszczelek i kitów spoinowych na bazie silikonów do izolacji ścian zewnętrznych,

• zastosowanie prefabrykowanych filarów mię­dzyokiennych o konstrukcji osłonowej, mocowa­nych do stolarki okiennej i balkonowej,

• zastosowanie stolarki okiennej w płytach zewnętrznych o podwyższonych parametrach szczel­ności

1. ROZWIĄZANIA MATERIAŁOWE.

• Wszystkie elementy prefabrykowane z betonu żwirowego Rw 200,

• Elementy ścienne betonowe zbrojone obwodowo,

• Elementy żelbetowe zbrojone stalą (34GS), (18G2), (St0), (St0S) w postaci płaskich siatek zgrzewanych i następnie wiązanych w szkielety zbrojeniowe,

• Ścianki działowe grubości 7 cm z dyli gipsowych lub elementów Promonta,

• Izolacja termiczna ścian zewnętrznych warstwowych i stropodachu wentylowanego ze styropianu.

• Materiały do ocieplenia złączy i uszczelnienia spoin: styropian odmiany „15”, kit do uszczelniania spoin, wkładka z blachy (fartuchy).

1. CHARAKTERYSTYKA MONTAŻOWA KONSTRUKCJI.

• Grubość ścian konstrukcyjnych wewnętrznych nadziemia oraz płyt stropowych 14 cm,

• Występowanie w każdym budynku, oprócz ścian wewnętrznych poprzecznych, również ściany lub ścian wewnętrznych podłużnych,

• Stosowanie ścian zewnętrznych podłużnych w postaci ścian-belek,
  spełniających funkcję przegród zewnętrznych dla mieszkań oraz funkcję podpory dla płyt stropowych,

• Płyty stropowe krzyżowo zbrojone o wymiarach na pół klatki konstrukcyjnej opierane na trzech krawędziach,

• Konstrukcyjne spawanie węzłów pomiędzy stykającymi się ścia­nami oraz płytami stropowymi,

• Występowanie połączeń spawanych pomiędzy stykającymi się ze sobą ścianami tylko w jednym górnym poziomie,

• Swobodny montaż elementów konstrukcyjnych budynku. W celu zapewnienia wymaganej obowiązującymi przepisami dokładności mon­tażu konstrukcji konieczny jest montaż wszystkich ścian konstrukcyj­nych budynku według uprzednio wyznaczonych osi (metodą geodezyjną),

• Montażowe zabezpieczanie typowymi stężeniami montażowymi tylko ścian szczytowych, ścian wewnętrznych podłużnych i poprzecznych ścianek działowych oraz ścianek tremplowych.

1. ZAŁOŻENIA REALIZACYJNE BUDYNKÓW.

• Punktowych lub o znacznej szerokości, przy których wznoszeniu ma zastosowanie montaż dwustronny,

• Prowadzenie montażu kondygnacji piwnicznych tym samym żu­rawiem montażowym co i kondygnacji nadziemnych, jeżeli istnieje mo­żliwość montażu zarówno kondygnacji piwnicznej, jak i kondygnacji nad­ziemnych z tego samego torowiska, bez konieczności jego przesuwania.

• Przy montażu jednostronnym sytuowanie torowiska żurawia wie­żowego po tej stronie budynku, po której występują najcięższe elementy prefabrykowane,

• Montaż elementów prefabrykowanych w miarę możliwości tech­nicznych bezpośrednio „z kół", ograniczając montaż ze składowisk przy obiektowych tylko do przypadków technicznie i organizacyjnie uzasad­nionych,

• Prowadzenie montażu poszczególnych kondygnacji budynków
  działkami montażowymi, na które należy dzielić każdą kondygnację,

• Prowadzenie montażu elementów prefabrykowanych na poszcze­gólnych kondygnacjach budynku według uprzednio wyznaczonych osi(metodą geodezyjną),

• Wykonywanie połączeń stałych spawanych lub monolitycznych pomiędzy poszczególnymi elementami prefabrykowanymi.

2. Zebranie obciążeń.

2.1. Obciążenie dachu.

Lp.	Rodzaj obciążenia	Obciążenie charakterystyczne [kN/m^2]	Współczynnik obciążenia γf	Obciążenie obliczeniowe [kN/m^2]
1.	3x papa asfaltowa	0,10	1,35	0,14
2.	gładź cem. gr. 2,0 cm 0,02x21,0 kN/m^3	0,42	1,35	0,57
3.	płyta panwiowa 11kN/(2,70m x 4,80m)	0,85	1,35	1,15
Razem	qk1 = 1,37		qd1 = 1,85
4.	śnieg wg pkt. 2.6	0,77	1,50	1,16
5.	wiatr wg pkt. 2.7	---	1,50	---
Razem	2,14		3,01

2.2. Obciążenie klatki schodowej (biegów, spoczników i podestów).

Lp.	Rodzaj obciążenia	Obciążenie charakterystyczne [kN/m^2]	Współczynnik obciążenia γf	Obciążenie obliczeniowe [kN/m^2]
1.	lastrico gr. 2cm 0,02m· 22,0 kN/m^3	0,44	1,35	0,59
2.	płyta pref. śr. gr.16cm 0,16m· 25,0 kN/m^3	4,00	1,35	5,40
3.	tynk cem.-wap. gr.1,5cm 0,015m· 19 kN/ m^3	0,28	1,35	0,38
4.	obciążenie użytkowe – kat. C5	5,00	1,50	7,50
Razem	qk2 = 9,72		qd2 = 13,87

2.3. Obciążenie stropu ostatniej kondygnacji.

Lp.	Rodzaj obciążenia	Obciążenie charakterystyczne [kN/m^2]	Współczynnik obciążenia γf	Obciążenie obliczeniowe [kN/m^2]
1.	zabezpieczająca warstwa betonu 0,02x24,0 kN/m^3	0,48	1,35	0,65
2.	styropian 2x5cm 0,10x0,45 kN/m^3	0,05	1,35	0,07
3.	płyta stropowa gr. 16cm 0,16x24,0 kN/m^3	3,84	1,35	5,18
4.	tynk cem.-wap. gr. 1,5cm 0,015x19,0 kN/m^3	0,29	1,35	0,39
Razem	qk3 = 4,66		qd3 = 6,29

2.4. Obciążenie stropu kondygnacji powtarzalnej.

Lp.	Rodzaj obciążenia	Obciążenie charakterystyczne [kN/m^2]	Współczynnik obciążenia γf	Obciążenie obliczeniowe [kN/m^2]
1.	terakota	0,18	1,35	0,24
2.	podkład cementowy gr. 4,0 cm 0,04 x 19,0 kN/m^3	0,57	1,35	0,77
3.	styropian gr. 0,02 x 0,45 kN/m^3	0,01	1,35	0,02
4.	2x folia PCV	0,05	1,35	0,07
5.	płyta stropowa gr. 16cm 0,16x24,0 kN/m^3	3,84	1,35	5,18
6.	tynk cem.-wap. gr. 1,5cm 0,015x19,0 kN/m^3	0,29	1,35	0,39
Razem	qk4 = 4,94		qd4 = 6,67
7.	obciążenie zastępcze od ścianek działowych	0,50	1,50	0,75
8.	obciążenie użytkowe – kat. A	1,50	1,50	2,25
Razem	7,24		9,67

2.5. Obciążenie stropu nad piwnicą.

Lp.	Rodzaj obciążenia	Obciążenie charakterystyczne [kN/m^2]	Współczynnik obciążenia γf	Obciążenie obliczeniowe [kN/m^2]
1.	terakota	0,18	1,35	0,24
2.	podkład cementowy gr. 4,0 cm 0,03 x 19,0 kN/m^3	0,57	1,35	0,77
3.	styropian gr. 0,02 x 0,45 kN/m^3	0,01	1,35	0,02
4.	2x folia PCV	0,05	1,35	0,07
5.	płyta stropowa gr. 16cm 0,16x24,0 kN/m^3	3,84	1,35	5,18
6.	tynk cem.-wap. gr. 1,5cm 0,015x19,0 kN/m^3	0,29	1,35	0,39
Razem	qk5 = 4,94		qd5 = 6,67
7.	obciążenie zastępcze od ścianek działowych	0,50	1,50	0,75
8.	obciążenie użytkowe	1,50	1,50	2,25
Razem	7,24		9,67

2.6 Obciążenie śniegiem wg PN-EN 1993-1-3.

Wg Rysunku NB.1 PN-EN 1993-1-3 Koszalin znajduje się w II strefie śniegowej s_k=0,9kN/m².

s = μ_i • C_e • C_t • s_k gdzie:

C_e = 1, 0 – dla normalnych warunków terenowych,

C_t = 1, 0 – dla dachu o współczynniku przenikania ciepła <1W/m²K

μ_i=0,86 – dla $\alpha_{1} = \alpha_{2} = 5\ \overset{\Rightarrow}{}\ \mu_{1} = 0,8\ \ \ \mu_{2} = 0,93$

do obliczeń przyjęto średnią $\mu_{i} = \frac{\mu_{1} + \mu_{2}}{2} = 0,86$

Wartość charakterystyczna obciążenia śniegiem dachu:

s = 0, 86 • 1, 0 • 1, 0 • 0, 9 = 0, 77 kN/m²

2.7 Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4.

Założenia:

- obciążenie wiatrem wg strefy II - Koszalin

- wysokość budynku: H = 31,76m

- szerokość budynku: B = 11,11m

- długość budynku: L = 32,79m

Ciśnienie wiatru działające na powierzchnie zewnętrzne konstrukcji:

gdzie:

q_p(z_e) – wartość szczytowa ciśnienia prędkości

z_e – wysokość odniesienia dla ciśnienia zewnętrznego

c_pe – współczynnik ciśnienia zewnętrznego

Wartość szczytowa ciśnienia prędkości q_p na wysokości z_e jest funkcją bazowej prędkości wiatru:

V_b = c_dir×c_season×V_b,0 gdzie:

c_dir =1,0 – współczynnik kierunkowy

c_season =1,0 – współczynnik sezonowy

V_b,0 =22m/s – wartość podstawowa bazowej prędkości wiatru dla strefy II wg Tablicy NB.1
PN-EN 1991-1-4

V_b = 1,0×1,0×26 = 26m/s

Wg Tablicy 4.1. PN-EN 1991-1-4 przyjęto teren kategorii IV:

Współczynnik chropowatości dla kategorii terenu IV:

Współczynnik ekspozycji dla ścian:

Zgodnie z PN-EN 1990-1-4 przyjęto wysokość odniesienia z=31,76m

$C_{e}\left( z = H = 31,76m \right) = 1,47 \bullet \left( \frac{31,76}{10} \right)^{0,30} = 2,08$

Wartość szczytowa ciśnienia prędkości.

ρ – gęstość powietrza, zależna od wysokości nad poziomem morza, temp. i ciśnienia
atmosferycznego występująca w rozważanym regionie w czasie silnego wiatru;

C_e(z) – współczynnik ekspozycji:

gdzie:

q_b – wartość bazowa ciśnienia prędkości wiatru;

Wartość szczytowa ciśnienia prędkości q_p(z):

- dla dachu i ścian

Dach:

Wg pkt. 7.2.3 PN-EN 1990-1-4 dach o nachyleniu połaci ∼5 zalicza się do dachów płaskich.

Dla krawędzi z attyką obciążenia wiatrem na odpowiednich polach wynoszą:

• pole H

$$w_{k} = - 0,7 \bullet q_{p}\left( z = h \right) = - 0,7 \bullet 0,87\frac{\text{kN}}{m^{2}} = 0,61\frac{\text{kN}}{m^{2}}$$

• pole I

$$w_{k} = - 0,7 \bullet q_{p}\left( z = h \right) = + 0,2 \bullet 0,87\frac{\text{kN}}{m^{2}} = 0,17\frac{\text{kN}}{m^{2}}$$

$$w_{k} = - 0,7 \bullet q_{p}\left( z = h \right) = - 0,2 \bullet 0,87\frac{\text{kN}}{m^{2}} = - 0,17\frac{\text{kN}}{m^{2}}$$

Ściany:

Zgodnie z oznaczeniami PN-EN-1990-1-4 przyjęto:

Interpolując wartości z tablicy 7.1 PN-EN-1990-1-4 dla ścian o oznaczeniu D i E dla h/d = 31,76/11,11 = 2,86 przyjęto następujące wartości współczynnika ciśnienia zewnętrznego:

• Parcie na ścianę D

• Ssanie na ścianie E

• Ssanie na ścianie B

2.8 Obciążenie całkowite.

2.6.1. Obciążenie stropodachu (obciążenie stałe + obciążenie od śniegu):

q_k^str = 1,37 + 0,77 = 2,14 kN/m²

q_d^str = 1,85 + 1,16 = 3,01 kN/m²

2.6.1. Obciążenie klatki schodowej (biegów, spoczników i podestów):

q_k^kl.sch = 9,72 kN/m²

q_d^kl.sch = 13,87 kN/m²

2.6.3. Obciążenie stropu ostatniej kondygnacji (obciążenie stałe):

q_k^sto = 4,66 kN/m²

q_d^sto = 6,29 kN/m²

2.6.4. Obciążenie stropu kondygnacji powtarzalnej (obciążenie stałe + obciążenie użytkowe +
obciążenie od ścianek działowych):

q_k^stp = 4,94 + 0,50 + 1,50 = 6,94 kN/m²

q_d^stp = 6,67 + 0,75 + 2,25 = 9,67 kN/m²

2.6.5. Obciążenie stropu nad piwnicą (obciążenie stałe + obciążenie użytkowe + obciążenie od
ścianek działowych):

q_k^stpi = 4,94 + 0,50 + 1,50 = 6,94 kN/m²

q_d^stpi = 6,67 + 0,75 + 2,25 = 9,67 kN/m²

3. Rozkład obciążeń w budynku.

3.1 Obciążenia kondygnacji powtarzalnej.

Rys. 1 Schemat rozkładu obciążeń kondygnacji powtarzalnej.

• obciążenia od klatki schodowej:

- obciążenie od płyty biegowej: $q_{pl,bieg} = \frac{F_{6} \bullet q_{d2}}{L_{\text{biegu}}} = \frac{1,49m^{2} \bullet 13,87kN/m^{2}\text{\ \ }}{1,50m} = 13,78kN/m$

- reakcje na ścianę wewnętrzną od obciążenia płyty biegowej:

Wartość reakcji: R₁ = 17, 84kN

- obciążenie ściany wewnętrznej od podestu:

$q_{\text{podest}} = \frac{F_{3} \bullet q_{d2}}{b_{\text{podest}}} = \frac{1,39m^{2} \bullet 13,87kN/m^{2}\text{\ \ }}{1,60m} = 12,05kN/m$

- obciążenie ściany wewnętrznej od wózkowni i części spocznika:

$q_{wozkownia} = \frac{F_{4} \bullet q_{d2}}{L_{wozkownia}} = \frac{3,08m^{2} \bullet 13,87kN/m^{2}\text{\ \ }}{3,13m} = 13,65kN/m$

- obciążenie ścianki typu „Z” klatki schodowej:

$q_{\text{spocznika}} = \frac{F_{5} \bullet q_{d2}}{L_{\text{spocznika}}} = \frac{4,99m^{2} \bullet 13,87kN/m^{2}\text{\ \ }}{5,40m} = 12,82kN/m$

- ciężar ścianki typu „Z”:

$q_{\mathrm{"Z1"}} = \lbrack(0,24\ m \bullet 0,19\ m + 0,16\ m \bullet 0,12\ m + 0,06\ m \bullet 1,37\ m) \bullet 25\ kN/m^{3}\ \rbrack + (0,05\ m \bullet 1,37\ m \bullet 0,45\ kN/m^{3}\ ) + (0,06 \bullet 1,37m \bullet 24\ kN/m^{3}\ ) = 5,68\ kN/m$

- obciążenie przekazywane przez ściankę typu „Z” na ścianę wewnętrzną ($q_{\mathrm{"Z1"}} + q_{\text{spocznika}})$:

Wartość reakcji: R₂ = 49, 95kN

• obciążenia od pomieszczeń mieszkalnych:

- obciążenia od stropu, warstw wykończeniowych i obciążenia użytkowego na ścianę
wewnętrzną:

$$q_{pom\ mieszkalnych,1} = \frac{F_{2} \bullet q_{d}^{\text{stp}}}{L} = \frac{5,76m^{2} \bullet 9,67\ kN/m}{4,80m} = 11,60kN/m$$

- obciążenia od stropu, warstw wykończeniowych i obciążenia użytkowego na ściankę
typu „Z”:

$$q_{pom\ mieszkalnych,2} = \frac{F_{1} \bullet q_{d}^{\text{stp}}}{L} = \frac{7,20m^{2} \bullet 9,67\ kN/m}{5,40m} = 12,89kN/m$$

- ciężar ścianki typu „Z”:

$q_{\mathrm{"Z2"}} = \lbrack(0,24\ m \bullet 0,19\ m + 0,16\ m \bullet 0,12\ m + 0,06\ m \bullet 1,37\ m) \bullet 25\ kN/m^{3}\ \rbrack + (0,05\ m \bullet 1,37\ m \bullet 0,45\ kN/m^{3}\ ) + (0,06 \bullet 1,37m \bullet 24\ kN/m^{3}\ ) = 5,68\ kN/m$

- obciążenie przekazywane przez ściankę typu „Z” na ścianę wewnętrzną
($q_{\mathrm{"Z2"}} + q_{pom\ mieszkalnych,2})$:

Wartość reakcji: R_A = 50, 14kN

- obciążenie przekazywane na ścianę wewnętrzną w postaci siły skupionej:

R₃ = 2 • R_A = 2 • 50, 14kN = 100, 28kN

3.2 Obciążenia ostatniej kondygnacji.

- obciążenia od stropu i warstw wykończeniowych na ścianę wewnętrzną:

$$q_{ostatniej\ kond,1} = \frac{F_{2} \bullet q_{d}^{\text{sto}}}{L} = \frac{5,76m^{2} \bullet 6,29\ kN/m}{4,80m} = 7,55kN/m$$

- obciążenia od stropu, warstw wykończeniowych i obciążenia użytkowego na ściankę
typu „Z”:

$$q_{ostatniej\ kond,2} = \frac{F_{1} \bullet q_{d}^{\text{sto}}}{L} = \frac{7,20m^{2} \bullet 6,29\ kN/m}{5,40m} = 8,39kN/m$$

- obciążenie od ciężaru własnego dachu oraz obciążeń klimatycznych na ściankę typu „Z”:

$q_{\text{dachu}} = \frac{0,5 \bullet F_{7} \bullet q_{d}^{\text{str}}}{L} = \frac{0,5 \bullet 4,80m \bullet 5,40m \bullet 3,01kN/m}{5,40m} = 14,45kN/m$

- ciężar ścianki typu „Z”:

$q_{\mathrm{"Z3"}} = \lbrack(0,24\ m \bullet 0,19\ m + 0,16\ m \bullet 0,12\ m + 0,06\ m \bullet 1,37\ m) \bullet 25\ kN/m^{3}\ \rbrack + (0,05\ m \bullet 1,37\ m \bullet 0,45\ kN/m^{3}\ ) + (0,06 \bullet 1,37m \bullet 24\ kN/m^{3}\ ) = 5,68\ kN/m$

- obciążenie przekazywane przez ściankę typu „Z” na ścianę wewnętrzną
($q_{\mathrm{"Z3"}} + q_{ostatniej\ kond,2} + q_{\text{dachu}})$:

Wartość reakcji: R_B = 77, 00kN

- obciążenie przekazywane na ścianę wewnętrzną w postaci siły skupionej:

R₄ = 2 • R_B = 2 • 77, 00kN = 154, 00kN

3.3 Obciążenie od ciężaru własnego ściany.

Podział obliczanej ściany wewnętrznej na elementy i przypisanie im ich ciężarów własnych:

Rys. 2 Obliczana ściana wewnętrzna.

G₁ = 0, 16m • 4, 72m • 2, 80m • 25kN/m³ • 1, 35 = 71, 37kN

G₂ = 0, 16m • 0, 60m • 2, 80m • 25kN/m³ • 1, 35 = 9, 07kN

G₃ = 0, 16m • 3, 32m • 2, 80m • 25kN/m³ • 1, 35 = 50, 20kN

G_n = 0, 16m • 0, 80m • 0, 75m • 25kN/m³ • 1, 35 = 3, 24kN

3.4 Rozkład obciążenia wiatrem ścian.

• Momenty bezwładności ścian:

Rys. 4 Geometria ścian budynku.

Pasmo współpracujące ściany podłużnej wewnętrznej: b_D = 0, 15 • H = 0, 15 • 2, 80m = 0, 42m

• Ściana I:

Przekrój pełny:

• Ściana II:

Przekrój pełny:

Przekrój z otworem drzwiowym:

• Ściana III:

Przekrój pełny:

Przekrój z otworem drzwiowym:

• Ściana IV:

Przekrój pełny:

• Obliczenie sztywności zastępczych:

- wysokość kondygnacji

- wysokość otworu

- wysokość nadproża

- współczynnik uwzględniający jedno złącze

Obliczanie sztywności zastępczych według wzoru:

Podstawiając do wzoru odpowiednie wartości otrzymujemy:

• Obliczenie siły działającej na obliczaną ścianę:

• Dla parcia wiatru mamy:

• Dla ssania wiatru mamy:

3.5 Zebranie obciążeń na ścianę.

Oznaczenia do Rys.3:

G₁, G₂, G₃, G_n – ciężar własny ściany, zgodnie z pkt. 3.3,

R_A = 50, 14kN – obciążenie od 1 pomieszczenia mieszkalnego przekazywanego przez ściankę „Z”,

R₁ = 17, 84kN – obciążenie od płyty biegowej przekazywane poprzez podest,

R₂ = 49, 95kN – obciążenie od spocznika przekazywane poprzez ściankę „Z”,

R₃ = 100, 28kN – obciążenie od 2 pomieszczeń mieszkalnych przekazywanego przez ściankę „Z”,

R₄ = 154, 00kN – obciążenie od stropu ostatniej kondygnacji, konstrukcji dachu i obciążeń

klimatycznych przekazywane przez ściankę typu „Z”,

q₁ = 23, 20kN/m – obciążenie od 2 pomieszczeń mieszkalnych przekazywane przez strop,

q₂ = 11, 60kN/m – obciążenie od 1 pomieszczenia mieszkalnego przekazywane przez strop,

q₃ = 12, 05kN/m – obciążenie od podestu klatki schodowej,

q₄ = 13, 65kN/m – obciążenie od spocznika i wózkowni klatki schodowej,

q₅ = 15, 10kN/m – obciążenie od ciężaru stropu i warstw wykończeniowych ostatniej kondygn.

Rys. 5 Schemat obciążenia ściany wewnętrznej budynku.

4. Wyznaczenie sił wewnętrznych.

4.1 Metoda PMP.

4.1.1 Zestawienie obciążeń na poszczególne pasma.

• obciążenia pasma I:

• obciążenia pasma II:

• obciążenia pasma III:

• podział obciążenia wiatrem na poszczególne pasma:

Rys. 6 Schemat statyczny wykorzystany przy metodzie PMP.

4.1.2 Obliczenie sztywności złączy.

• złącze nadprożowe:

- wys. nadproża

- wys. kondygnacji

- długość nadproża w świetle

Teoretyczna długość nadproża:

(dla betonu B – 25)

• złącze fikcyjne pionowe

Dla systemu OWT-75

4.1.3 Obliczenie wartości niewiadomych sił ścinających w złączu od obciążeń pionowych.

• PASMO I

- ściskanie

Układ macierzowy:

- zginanie

Układ macierzowy:

- ścinanie przyległych złączy

Układ macierzowy:

• PASMO II

- ściskanie

Układ macierzowy:

- zginanie

,

Układ macierzowy:

- ścinanie przyległych złączy

Układ macierzowy:

• PASMO III

- ściskanie

Układ macierzowy:

=

- zginanie

=0

Układ macierzowy:

- ścinanie przyległych złączy

Układ macierzowy:

• Budowa macierzowego układu równań.

- macierz podatności,

- wektor niewidomych,

- wektor obciążeń.

Podmacierze wpływu:

Podwektory wpływu:

• Obliczenie sił w złączu.

• Obliczenie sił wewnętrznych od obciążeń pionowych metodą PMP.

Pasmo I

Pasmo II

Pasmo III

4.1.4 Obliczenie wartości niewiadomych sił ścinających od obciążeń poziomych.

• PASMO I

- ściskanie

Układ macierzowy:

- zginanie

Układ macierzowy:

- ścinanie przyległych złączy

Układ macierzowy:

• PASMO II

- ściskanie

Układ macierzowy:

- zginanie

,

Układ macierzowy:

- ścinanie przyległych złączy

Układ macierzowy:

• PASMO III

- ściskanie

Układ macierzowy:

=

- zginanie

Układ macierzowy:

- ścinanie przyległych złączy

Układ macierzowy:

• Budowa macierzowego układu równań.

- macierz podatności,

- wektor niewidomych,

- wektor obciążeń.

Podmacierze wpływu:

Podwektory wpływu:

• Obliczenie sił w złączu.

• Obliczenie sił wewnętrznych od obciążeń poziomych metodą PMP.

Pasmo I

Pasmo II

Pasmo III

4.2 MES (wyznaczenie sił wewnętrznych).

Wykresy naprężeń odczytano w następujących przekrojach:

Dyskretyzacja konstrukcji wygenerowana w programie Orcan:

σ_y w przekroju 1-1 od obciążeń pionowych

σ_y w przekroju 1-1 od obciążeń poziomych

τ_xy w przekroju 1-1 od obciążeń pionowych

τ_xy w przekroju 1-1 od obciążeń poziomych

σ_y w przekroju 2-2 od obciążeń pionowych

σ_y w przekroju 2-2 od obciążeń poziomych

τ_xy w przekroju 2-2 od obciążeń pionowych

τ_xy w przekroju 2-2 od obciążeń poziomych

σ_y w przekroju 3-3 od obciążeń pionowych

σ_y w przekroju 3-3 od obciążeń poziomych

τ_xy w przekroju 3-3 od obciążeń pionowych

τ_xy w przekroju 3-3 od obciążeń poziomych

5.0 Obliczenie elementów konstrukcyjnych.

5.1 Wymiarowanie ściany.

Jako podstawę do wymiarowania ściany przyjęto wielkości sił wewnętrznych obliczone według metody MES. W ścianie wydzielono pasma o szerokości 1m i odczytano z wykresu największe naprężenia σ_y. Wartość ekstremalna wystąpiła przy prawej krawędzi wyliczono naprężenia średnie:

• od obciążeń pionowych:

$$\sigma_{y,srednie,pionowe} = \frac{\sigma_{max,\ pasma} + \sigma_{min,\ pasma}}{2} = \frac{5060kPa + 4800kPa}{2} = 4930kPa$$

• od obciążeń poziomych:

$$\sigma_{y,srednie,pionowe} = \frac{\sigma_{max,\ pasma} + \sigma_{min,\ pasma}}{2} = \frac{1044kPa + 720kPa}{2} = 882kPa$$

Maksymalne uśrednione naprężenia σ_y dla pasma wynoszą:

σ_y = 4930kPa + 882kPa = 5812kPa = 5812kN/m²

Siła podłużna w paśmie ma wartość:

$N = \sigma_{y} \bullet A = \frac{5812kN}{m^{2}} \bullet 0,15m \bullet 1,00m = 872kN$

Mimośród wynikowy uwzględniający mimośród siły podłużnej i mimośród oparcia płyt stropowych przy prostoliniowej zmienności wykresu zakłada się e₀ ≥ 1, 0cm. Ze względu na wartość przesunięcia płyty przy montażu ścian względem osi z zastosowaniem metod niwelacyjnych wynoszącą 1, 2cm przyjęto e₀ = 1, 2cm.

Wymiarowanie najbardziej wytężonego pasa:

Dla betonu B-25 R_b1 = 11,1MPa

Nośność płyt betonowych poddanych działaniu pionowego obciążenia ciągłego:

$U_{N} = \frac{\varnothing \bullet b_{v} \bullet h_{v} \bullet R_{b1}}{\gamma_{b}}$

Wartość współczynnika dla ściany betonowej między stropami:

Wysokość obliczeniowa warstwy nośnej płyty ściennej:

ψ_v = 0, 7

l_vo = ψ_v • l_vp = 0, 7 • 2, 80m = 1, 96m

Cecha sprężysta betonu z uwzględnieniem wpływu obciążeń działających długotrwale:

$\beta = \frac{e_{0}}{h_{v}} = \frac{1,20cm}{15cm} = 0,08$ dla betonu B25

Współczynnik wyrażający wpływ obciążenia długotrwałego na nośność ściany :

$\alpha_{d} = \frac{\alpha_{k}}{k_{d}} = \frac{1800}{1,15} = 1200$

Smukłość porównawcza:

$\lambda_{p} = \frac{l_{\text{vo}}}{h_{v} \bullet \sqrt{\alpha_{d}}} = \frac{196cm}{15cm \bullet \sqrt{1200}} = 0,38$

Z tablic odczytano w zależności od λ_p i odczytano

Dla b_v = L_pasma = 3, 33m

$U_{N} = \frac{0,620 \bullet 333cm \bullet 15cm \bullet 1,11kN/cm^{2}}{1,25} = 2750kN$

N_max = 872kN < U_N = 2750kN

Warunek został spełniony. Element uznano za element betonowy i należy go zbroić konstrukcyjnie. Element ściany jest konstrukcją systemową którą należy dobrać z katalogu dla systemu OWT-75.

5.1 Wymiarowanie ławy fundamentowej.

Założenia:

• siła przekazywana na 1mb fundamentu: N_max = 872kN

• mimośród korygujący ustawienie ściany na fundamencie: e₀ = 1, 2cm

• grunt występujący w poziomie posadowienia: Pg – piasek gliniasty

Przyjęto ławę fundamentową o wymiarach 120cm x 40cm. Obliczenia i przyjęte parametry gruntu na podstawie PN-81-B-03020.

Parametry gruntu:

I_L=0,20 ρ = 2, 15t/m³, ϕ_u = 22, c_u = 40kPa

Obliczenie pionowej składowej obliczeniowego oporu podłoża gruntowego:

gdzie:

$\frac{B}{L} = 0$ – dla ław fundamentowych,

D_min = 1,30[m] – głębokość posadowienia poniżej najniższego poziomu terenu przy
fundamencie, np. od podłogi w piwnicy,

c_U^{( r)} = 40kPa – obliczeniowa wartość spójności gruntu zalegającego bezpośrednio

poniżej poziomu posadowienia,

ρ_D^{( r )} = 2,15[t/m³] – obliczeniowa średnia gęstość gruntów powyżej poziomu

posadowienia ( w zakresie głębokości D_min),

ρ_B^{( r )} =2,15[t/m³]- obliczeniowa średnia gęstość gruntów zalegających poniżej poziomu
posadowienia,

g = 9,81[m/s²] – przyspieszenie ziemskie,

N_C = 19 – współczynnik nośności wyznaczony z nomogramu (Rys. Z1-1) PN–81/B-3020 dla
obliczeniowej wartości kąta tarcia wewnętrznego _U^{( r )} = 22º,

N_D = 9 – współczynnik nośności wyznaczony z nomogramu (Rys. Z1-1) PN–81/B-3020 dla
obliczeniowej wartości kąta tarcia wewnętrznego _U^{( r )} = 22º,

N_B = 2,5 – współczynnik nośności wyznaczony z nomogramu (Rys. Z1-1) PN–81/B-3020 dla
obliczeniowej wartości kąta tarcia wewnętrznego _U^{( r )} = 22º.

Całkowita siła pionowa do przeniesienia przez konstrukcję fundamentu:

$$N_{r} = N_{\max} + G_{\text{fundamentu}} = 872kN + \frac{25kN}{m^{3}} \bullet 1,2m \bullet 1,0m \bullet 0,40m = 902kN$$

Sprawdzając warunek na nośność podłoża jednorodnego uzyskujemy:

N_r ≤ m • Q_f m = 0, 9 • 0, 9 = 0, 81

N_r = 902kN ≤ 0, 81 • 1284kN = 1040kN

Warunek nośności został spełniony.

Sprawdzenie naprężeń krawędziowych:

$$e_{L} = \frac{M_{r}}{N_{r}} = \frac{N_{r} \bullet e_{0}}{N_{r}} = e_{0} = 1,2cm$$

$$q_{r,max} = \frac{N_{r}}{B \bullet L} \bullet \left( 1 + \frac{6e_{L}}{L} \right) = \frac{902kN}{1,20m \bullet 1,00m} \bullet \left( 1 + \frac{6 \bullet 0,012m}{1,00m} \right) = 805kPa$$

q_r, max ≤ 1, 2 • m • q_f 805kPa ≤ 1, 2 • 0, 81 • 1070kPa = 1040kPa

Warunek nośności został spełniony.

Obliczenie zbrojenia stopy fundamentowej.

Założono równomierne naprężenia pod fundamentem o wartości q_r, max = 805kPa. Zbrojenie obliczono na maksymalny moment zginający wspornika o długości:

$$L_{\text{wsp}} = \frac{B - h_{sciany}}{2} = \frac{1,20m - 0,15m}{2} = 0,53m$$

Maksymalny moment zginający na końcu wspornika ma wartość:

$$M_{\max} = q_{r,max} \bullet 1,0m \bullet L \bullet \frac{L}{2} = \frac{805kN}{m^{2}} \bullet 1,0m \bullet 0,53m \bullet \frac{0,53m}{2} = 113,06kNm$$

Dane do wymiarowania:

• pręty ϕ12 ze stali B500SP f_yd = 435MPa

• beton C25/30

• $d = h - c_{\text{nom}} - \frac{\phi}{2} = 40cm - 5cm - \frac{1,2cm}{2} = 34,4cm$

• ramię działania siły: Z = 0, 9d

$$A_{s} = \frac{M_{\max}}{f_{\text{yd}} \bullet Z} = \frac{11306kNcm}{43,5kN/cm^{2} \bullet 0,9 \bullet 34,4cm} = 8,39cm^{2}$$

Na 1mb ławy fundamentowej przyjęto pręty ϕ12 co 12cm o A_s = 9, 42cm². Wzdłuż długości L przyjęto pręty ϕ12 co 20cm.