PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA
im. Stanisława Staszica w Pile
INSTYTUT POLITECHNICZNY
KIERUNEK: BUDOWNICTWO
_______________________________________________________________________________________________________
KONSTRUKCJE ŻELBETOWE
ĆWICZENIE PROJEKTOWE NR 1
Temat : Zaprojektować ramę monolityczną.
Nazwisko i imię | Paweł Gębski |
---|---|
Rok/Grupa | GR I NS |
Rok akademicki | 2013/2014 |
Ocena |
Zawartość projektu:
str.
1. Skrócony opis techniczny obiektu 3
2. Rozplanowanie rozmieszczenia dylatacji 3
3. Dobór konstrukcji stropu, stropodachu oraz ścian osłonowych 3
4. Zebranie obciążeń 4-9
a) Obciążenie śniegiem wg PN-EN1991-1-3 4
b) Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4 5-8
c) Zebranie obciążeń dla poszczególnych konstrukcji ramy 8-9
5. Obliczenia statyczne
6. Wymiarowanie elementów konstrukcyjnych
1. Skrócony opis techniczny obiektu.
Obiekt stanowi rama żelbetowa o długości L=48,0[m], szerokości B=10,4[m] i całkowitej wysokości H=7,0[m]. Obiekt posadowiony jest na terenie typu B w miejscowości Katowice, zatem leży w 2 strefie obciążenia śniegiem i I strefie obciążenia wiatrem. Obciążenia są przekazywane poprzez stopy żelbetowe na grunt, którym jest mało wilgotny piasek drobnoziarnisty o stopniu zagęszczenia ID=0,49. Słupy rozstawione są w odległości 6,0[m].
2. Rozplanowanie rozmieszczenia dylatacji.
Dylatacje o szerokości osiowej między słupami 0,6[m] planuje się wykonać w odległości, o 30,0[m] od czoła obiektu wg rysunku (załącznik 1).
3. Dobór konstrukcji stropu, stropodachu oraz ścian osłonowych.
Konstrukcja stropu:
posadzka (lastriko) gr. 2cm
gładź cementowa gr. 3cm
polistyren ekstrudowy gr. 4cm
papa gr. 0,5cm
płyta żelbetowa gr. 24cm
tynk cementowo-wapienny gr. 1,5cm
Konstrukcja stropodachu:
Papa nawierzchniowa jednowarstwowa gr. 0,5cm
Skalna wełna ROCKWOOL gr. 6cm
Skalna wełna ROCKWOOL gr. 10cm
Folia paraizolacyjna 0,2 mm
Blacha trapezowa TR 150
Ściany nośne:
tynk gr. 1cm
styropian gr. 12cm
gazobeton gr. 24cm
tynk c-w gr. 1cm
4. Zebranie obciążeń:
a) Obciążenie śniegiem wg PN-EN 1991-1-3
Obciążenie charakterystyczne dla obiektu położonego w 2 strefie obciążenia śniegiem wynosi:
$$S_{k} = 0,9\left\lbrack \frac{\text{kN}}{m^{2}} \right\rbrack,$$
Obciążenie dachu śniegiem należy ustalić za pomocą:
S = μi * Ce * Ct * Sk
współczynnik kształtu dachu (przyjęty na podstawie tab.5.2. i rys.5.1.)
μ1 = 0, 8 dla 0 ≤ α ≤ 30
Przypadki dla dachu dwuspadowego o nachyleniu:
α1 = 2
α2 = 2
μ1(α1) = 0, 8 μ1(α2) = 0, 8
$$0,72\left\lbrack \frac{\text{kN}}{m^{2}} \right\rbrack\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0,72\left\lbrack \frac{\text{kN}}{m^{2}} \right\rbrack$$
0, 5μ1(α1) = 0, 4 μ1(α2) = 0, 8
$$0,36\left\lbrack \frac{\text{kN}}{m^{2}} \right\rbrack\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0,72\left\lbrack \frac{\text{kN}}{m^{2}} \right\rbrack$$
μ1(α1) = 0, 8 0, 5μ1(α2) = 0, 4
$$0,72\left\lbrack \frac{\text{kN}}{m^{2}} \right\rbrack\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0,36\left\lbrack \frac{\text{kN}}{m^{2}} \right\rbrack$$
współczynnik ekspozycji Ce
Ce = 1, 0
współczynnik termiczny Ct
Ct = 1, 0
$$S = \mu_{i}*C_{e}*C_{t}*S_{k} = 0,8*1,0*1,0*0,9 = 0,72\left\lbrack \frac{\text{kN}}{m^{2}} \right\rbrack.$$
b) Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4
Dane:
Całkowita długość budynku:
L = 48, 0m
Szerokość budynku:
B = 10, 4m
Rozstaw ram:
l = 6, 0m
Nachylenie połaci dachowej:
α = 2
Wysokość przy okapie:
h0 = 7, 0m
Wysokość kalenicy:
$$h = h_{0} + \frac{B}{2}tg\alpha = 7,0 + \frac{10,4}{2}*tg2 = 7,18m$$
Bazowa prędkość wiatru:
Przyjęto, że rozpatrywany budynek znajduje się w I strefie obciążenia wiatrem na wysokości A<300 m.n.p.m.
Wartość podstawowa bazowej prędkości wiatru:
$$V_{b,0} = 22(\frac{m}{s})$$
Przyjęto najbardziej niekorzystny współczynnik wiatru:
cdir = 1, 0
Współczynnik sezonowy:
cseason = 1, 0
Bazowa prędkość wiatru:
$$V_{b} = c_{\text{dir}}c_{\text{season}}V_{b,0} = 22*1*1 = 22(\frac{m}{s})$$
Wysokość odniesienia
h < b
ze=h = 7, 18m
Kategoria gruntu
Przyjęto, że teren odpowiada kategorii IV (tereny miejskie)
Wymiar chropowatości terenu:
z0 = 1, 0m
zmin = 10m
zmax = 500m
Wartość charakterystyczna szczytowego ciśnienia prędkości wiatru:
Współczynnik turbulencji:
k1 = 1, 0
Współczynnik rzeźby terenu:
c0(z) = 1, 0
Intensywność turbulencji:
$$I_{v}\left( z \right) = \frac{k_{1}}{c_{0}\left( z \right)\ln\left( \frac{z}{z_{0}} \right)} = \frac{1,0}{1,0*ln(\frac{7,18}{1,0})} = 0,51.$$
Współczynnik chropowatości:
$$c_{r}\left( z \right) = 0,6{(\frac{z}{10})}^{0,24} = 0,6{(\frac{7,18}{10})}^{0,24} = 0,554$$
Średnia prędkość wiatru:
vm(z) = cr(z)c0(z)Vb = 0, 554 * 1, 0 * 22 = 12, 19m/s
Gęstość powietrza:
ρ = 1, 25kg/m3
Wartość bazowa ciśnienia prędkości:
$$q_{b} = \frac{1}{2}*\rho*V_{b}^{2} = \frac{1}{2}*1,25*22^{2} = 302,5$$
Wartość charakterystyczna szczytowego ciśnienia prędkości wiatru:
$$q_{p}\left( z \right) = \left\lbrack 1 + 7*I_{v}\left( z \right) \right\rbrack*\frac{1}{2}*\rho*v_{m}^{2}\left( z \right) = \left\lbrack 1 + 7*0,51 \right\rbrack*0,5*1,25*{12,19}^{2} = 424,42\frac{N}{m^{2}} = 0,424\frac{\text{kN}}{m^{2}}$$
Współczynnik ciśnienia zewnętrznego w przypadku wiatru wiejącego prostopadle do budynku (θ = 0)
$$e = min\left\{ \begin{matrix}
b = L \\
2h \\
\end{matrix} = min\left\{ \begin{matrix}
48,0 \\
2*7,18 = 14,36 \\
\end{matrix} = 14,36 \right.\ \right.\ $$
e = 14, 36 > d = 10, 4
Proporcje budynku:
$$\frac{h}{d} = \frac{7,18}{10,4} = 0,69$$
Współczynniki ciśnienia zewnętrznego w przypadku ścian pionowych:
OBSZAR A Cpe, 10 = −1, 2
OBSZAR B Cpe, 10 = −0, 8
OBSZAR C Cpe, 10 = −0, 5
OBSZAR D Cpe, 10 = +0, 78
OBSZAR E Cpe, 10 = −0, 42
Dach płaski:
Współczynnik ciśnienia zewnętrznego w przypadku połaci nawietrznej:
OBSZAR F Cpe, 10 = −1, 80
OBSZAR G Cpe, 10 = −1, 20
OBSZAR H Cpe, 10 = −0, 70
Współczynnik ciśnienia zewnętrznego w przypadku połaci zawietrznej:
OBSZAR I Cpe, 10 = +0, 2; −0, 2
Nie dopuszcza się jednoczesnego przyjmowania wartości dodatnich i ujemnych na tej samej połaci, zatem w obszarze J należy przyjąć wartość -0,6.
c) Zebranie obciążeń dla poszczególnych konstrukcji ramy
Dla stropu:
Lp. | Rodzaj obciążenia | Obc. charakterystyczne $\lbrack\frac{\text{kN}}{m^{2}}\rbrack$ | γf |
Obc. obliczeniowe $\lbrack\frac{\text{kN}}{m^{2}}\rbrack$ |
---|---|---|---|---|
1. | Obciążenia stałe wg PN-82/B-02001: | |||
-posadzka (lastriko) $22,0\ \left\lbrack \frac{\text{kN}}{m^{3}} \right\rbrack x0,02m$ |
0,44 | 1,35 | 0,594 | |
-gładź cementowa
|
0,63 | 1,35 | 0,851 | |
- polistyren ekstrudowy
|
0,018 | 1,35 | 0,024 | |
-papa
|
0,055 | 1,35 | 0,074 | |
-płyta żelbetowa
|
6,0 | 1,35 | 8,10 | |
-tynk cem.-wap.
|
0,286 | 1,35 | 0,386 | |
Suma: | gk = 7, 428 |
g = 10, 03 |
||
2. | Obciążenie zmienne (charakterystyczne użytkowe) | qk = 9, 5 |
1,5 | q = 14, 25 |
Obciążenie całkowite | gk + qk = 16, 93 |
g + q = 24, 28 |
||
Obciążenie całkowite na 6mb | $145,68\lbrack\frac{\text{kN}}{m}\rbrack$ |
Dla stropodachu:
Lp. | Rodzaj obciążenia | Obc. charakterystyczne $\lbrack\frac{\text{kN}}{m^{2}}\rbrack$ | γf |
Obc. obliczeniowe $\lbrack\frac{\text{kN}}{m^{2}}\rbrack$ |
---|---|---|---|---|
1. | Obciążenia stałe wg PN-82/B-02001: | |||
- Papa nawierzchniowa jednowarstwowa gr. 0,5cm | 0,055 | 1,35 | 0,074 | |
- Skalna wełna ROCKWOOL gr.6cm
|
0,078 | 1,35 | 0,105 | |
- Skalna wełna ROCKWOOL gr.10cm
|
0,130 | 1,35 | 0,176 | |
- Folia paraizolacyjna 0,2 mm
|
0,022 | 1,35 | 0,023 | |
- Blacha trapezowa TR 150 | 0,35 | 1,35 | 0,42 | |
Suma: | gk = 0, 668 |
g = 0, 798 |
||
2. | Obciążenie zmienne (śniegiem) | qk = 0, 72 |
1,5 | q = 0, 972 |
Obciążenie całkowite | gk + qk = 1, 388 |
g + q = 1, 77 |
||
Obciążenie całkowite na 6mb | $$10,62\lbrack\frac{\text{kN}}{m}\rbrack$$ |
Załącznik nr.1 - rozplanowanie rozmieszczenia dylatacji.