Przedmiotem opracowania jest projekt elementów ( płyta stropowa, żebro, podciąg, słup, stopa fundamentowa) monolitycznego budynku, przeznaczonego na centrum konferencyjne, który będzie znajdował się w Sieradzu przy ul. 11-Listopada.
Celem tegoż opracowania jest sporządzenie projektu wstępnego, a następnie wykonawczego, który będzie podstawą do wykonania stropu płytowo-żebrowego wraz z słupem i stopą fundamentową.
Zakres niniejszego opracowania to:
Opis techniczny
Projekt wstępny dwóch wariantów
Projekt wykonawczy jednego z wariantów, wraz z obliczeniami statyczno – wytrzymałościowymi i wymiarowaniem elementów
Rysunki konstrukcyjne
Wykaz materiałów
Podstawą niniejszego opracowania jest temat ćwiczenia projektowego z przedmiotu konstrukcje betonowe – elementy i hale, wydany przez Katedrę Konstrukcji Betonowych Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej, dnia 27.09.2011 r.
Podstawa merytoryczna niniejszego opracowania to obowiązujące normy, przepisy, a także programy komputerowe:
PN-EN 1990 - „Podstawy projektowania konstrukcji.”
PN-EN 1991 - „Odziaływania na konstrukcje.”
PN-EN 1992-1-1 - „Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.”
PN-EN 1993-1-2 - „Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe.”
Janusz Pędziwiatr „Wstęp do projektowania konstrukcji żelbetowych wg PN-EN 1992-1:2008.” DWE 2010;
Program AutoCad firmy Autodesk
Program do obliczeń statyczno – wytrzymałościowych RM-Win
Budynek usytuowany będzie w specjalnej strefie ekonomicznej, przy ul. 11- Listopada w Sieradzu. Wymiary działki: 85 x 40 m. Teren jest terenem uzbrojonym w instalacje wodno-kanalizacyjną, elektryczną, gazową oraz telekomunikacyjną. Działka ta jest położona na wysokości 140 m.n.p.m. i znajduje się w II strefie przemarzania, co oznacza że minimalna głębokość zagłębienia fundamentów to 1m. Przyjęto 1,2 m.
Żelbetowy budynek szkieletowy, 4-kondygnacyjny, niepodpiwniczony, ze stropodachem o spadku dwustronnym 5%
Budynek zakwalifikowano do klasy użytkowania E. Elementy betonowe będą z zewnątrz osłonięte przed deszczem, wewnątrz natomiast będą narażone na kontakt z powietrzem o wysokiej wilgotności. Z tego względu przyjęto klasę ekspozycji XC3. Klasa konstrukcji to S4. Na tej podstawie przyjęto otulinę zbrojenia równą 35 mm. Przyjęta odporność ogniowa budynku to REI90. Jest to związane z możliwością przebywania w budynku dużej liczby osób. Odporność ta gwarantuje zachowanie nośności, szczelności i izolacyjności w warunkach pożaru przez 90 minut. Otulina ze względu na odporność ogniową wynosi 15 mm dla płyt, 30 mm dla żeber i 25 mm dla słupów. Otuliny przyjęto zgodnie z normą PN-EN-1992-1-2 (tab. 5.2a oraz tab.5.10).Otulinę dla stóp fundamentowych przyjęto 50 mm. Obciążenie zmienne użytkowe wynosi 8,0 kN/m2
Do wzniesienia budynku, wykorzystano materiały, o następujących danych:
Beton C30/37 o fcd = 21, 43 MPa
Stal zbrojeniowa EPSTAL o fyd = 434, 78 MPa
Projektowany budynek centrum konferencyjnego będzie miał wymiary 72 x 26 m. Wysokość kondygnacji to 3,9 m. Budynek posiada 4 kondygnacje nadziemne. Jego całkowita wysokość to 15,93 m. Budynek, ze względu na swe gabaryty, posiada 2 dylatacje konstrukcyjne, oddalone o 24,51 m od zewnętrznych ścian szczytowych budynku. Dylatacje mają szerokość 30 mm. Dzielą one budynek, na 3 niezależne od siebie części. Zapobiega to na przykład pękaniu ścian w przypadku nierównomiernego osiadania budynku, spowodowanego różnym rozkładem warunków gruntowo – wodnych.
Ściany zewnętrzne zaprojektowano o grubości 51 cm. Będą one wykonane z bloczków ceramicznych KERATERM 51 o wytrzymałości mechanicznej 7, 5 MPa i przewodniości cieplnej 0, 13 W/mK. Ściany zostaną wykonane na zaprawie cementowo – wapiennej.
Na konstrukcję nośną stropu składają się żelbetowa płyta zbrojona jednokierunkowo, oparta na układzie żeber i podciągów. Podciągi opierają się na murze oraz słupach, z których obciążenie przekazywane jest na stopy fundamentowe, a następnie na grunt.
Płyta jest elementem powierzchniowym. Grubość płyty przyjęto 140 mm.
Schemat statyczny
Schemat statyczny płyty stropowej to belka 12-przęsłowa, w której podpory umieszczono w miejscu występowania żeber podporowych.
Taki schemat statyczny, na [potrzeby obliczeń, zredukowano do schematu belki 5- przęsłowej:
Rozpiętość przęseł skrajnych wynosi 1, 69 m, natomiast przęseł środkowych 2, 1 m.
Kombinacje obciążeń
Kombinacje obciążeń dla takiego schematu statycznego, przedstawia poniższy rysunek:
Obciążając w ten sposób belkę, odczytano maksymalne wartości sił przekrojowych.
Siły przekrojowe
Maksymalny moment przęsłowy występuje w przęśle środkowym i wynosi on MEd3 − 4 = 5, 657 kNm. Maksymalny moment podporowy występuje nad podporami środkowymi i wynosi on MEd3 = 8, 236 kNm.
Maksymalna siła poprzeczna wynosi VEd = 21, 55 kN.
Zbrojenie
Wysokość użyteczna przekroju wynosi 101 mm. Płyta zbrojona jest dołem za pomocą prętów ϕ8 w rozstawie co 240 mm, zaś górą prętami ϕ8w rozstawie co 400 mm. Zbrojenie rozdzielcze w postaci prętów ϕ8 rozmieszczono w rozstawie 220 mm ÷ 260 mm w przęsłach środkowych oraz w rozstawie 220 mm ÷325 mm w przęsłach skrajnych.
Przyjęto żebro o wymiarach 300 mm. x 340 mm.
Schemat statyczny
Schemat statyczny żebra to belka 5-przęsłowa, w której podpory umieszczono w miejscu występowania podciągów.
Rozpiętość przęseł skrajnych żebra wynosi 4, 18 m., a przęseł środkowych 5, 20 m.
Kombinacje obciążeń:
Kombinacje obciążeń dla takiego schematu statycznego, przedstawia poniższy rysunek:
Obciążając w ten sposób belkę, odczytano maksymalne wartości sił przekrojowych.
Siły przekrojowe
Maksymalny moment przęsłowy występuje w przęśle środkowym i wynosi on MEd = 81, 46 kNm. Maksymalny moment podporowy występuje nad podporami środkowymi i wynosi on MEd = 119, 55 kNm.
Maksymalna siła poprzeczna wynosi VEd = 123, 622 kN.
Zbrojenie
Wysokość użyteczna przekroju wynosi 287 mm.
Żebro zbrojone jest dołem, 4 prętami ϕ16 na całej długości belki, oraz zbrojenie górą (nad podporami) w postaci 3 prętów ϕ16 . Strzemiona dwucięte wykonane z prętów ϕ8, są rozmieszczone w rozstawie co 210 mm, na całej długości żebra.
SGU
Ugięcie żebra wynosi 10,93 mm i jest ono mniejsze od ugięcia dopuszczalnego, wynoszącego 20,80 mm. Szerokość rozwarcia rysy prostopadłej wynosi 0,19 mm i również jest mniejsza od wartości granicznej, wynoszącej 0,30 mm.
Przyjęto wymiary podciągu 300 mm x 640 mm.
Schemat statyczny
Schemat statyczny podciągu to belka 4-przęsłowa, w której podpory umieszczono w miejscu występowania słupów.
Rozpiętość przęseł skrajnych podciągu wynosi 6, 345 m., a przęseł środkowych 6, 78 m.
Kombinacje obciążeń:
Kombinacje obciążeń dla takiego schematu statycznego, przedstawia poniższy rysunek:
Obciążając w ten sposób belkę, odczytano maksymalne wartości sił przekrojowych.
Siły przekrojowe
Maksymalny moment przęsłowy występuje w przęśle skrajnym i wynosi on MEd = 391, 162 kNm. Maksymalny moment podporowy występuje nad podporami łączącymi przęsła skrajne i środkowe, i wynosi on MEd = 472, 845 kNm.
Maksymalna siła poprzeczna wynosi VEd = 297, 920 kN.
Zbrojenie
Wysokość użyteczna przekroju wynosi 549 mm.
Podciąg zbrojony jest dołem, 7 prętami ϕ20 oraz górą (nad podporami) w postaci 7 prętów ϕ20 . W podciągu występuje zbrojenie na ścinanie, w postaci prętów odgiętych. Strzemiona czterocięte wykonane z prętów ϕ8, są rozmieszczone w rozstawie co 470 mm przy podporach skrajnych, oraz co 270 mm w miejscach, gdzie odginane są pręty podłużne oraz 300 mm , na pozostałej odcinkach podciągu.
Przyjęto wymiary słupa 300 mm x 300 mm
Schemat statyczny
Schemat statyczny słupa to pręt przegubowo – sztywny, w którym utwierdzenie sztywne występuje w miejscu styku ze stopą fundamentową, a połączenie przegubowe w środku wysokości podciągu. Podczas betonowania słupa zastosować należy dwie przerwy robocze: na styku stopy i słupa oraz między płytą stropową, a słupem kolejnej kondygnacji.
Wysokość słupa wynosi l = 4, 78 m, natomiast jego długość wyboczeniowa l0 = 0, 7l = 0, 7 * 4, 78 m = 3, 35 m
Obciążenia:
Słup, będzie obciążony osiowo siłą NEd = 2351, 48 kN, która jest sumą obciążeń jakie działają na słup, począwszy od dachu i na ciężarze własnym słupa skończywszy.
Obciążając w ten sposób belkę, odczytano maksymalne wartości sił przekrojowych.
Zbrojenie
Podciąg zbrojony jest 12 prętami ϕ25. Zbrojenie to powinno być tak położone, Abu ominąć pręty w żebrze. Przyjęto strzemiona dwucięte ϕ8, rozmieszczone w rozstawie co 150 mm , na długości zakotwienia słupa ze stopą, oraz na długości 300 mm od dołu podciągu, oraz co 295 mm na pozostałym odcinku słupa.
Przyjęto wymiary stopy fundamentowej 2,5 m x 2,5 m x 0,55 m
Stopy posadowiono na głębokości 1,6 m na warstwie 5 cm betonu podkładowego C12/15. Odpór graniczny gruntu wynosi 400 kPa, odpór dla zaprojektowanej stopy fundamentowej wynosi natomiast 376,24 kPa.
Siły przekrojowe
Maksymalny moment w stopie wynosi MEd = 402, 11 kNm.
Zbrojenie
Stopę zazbroić należy dwukierunkowo. Jako że jest ona kwadratowa, to zbrojenie w obu kierunkach będzie jednakowe i będą to 4 pręty ϕ25 rozmieszczone równomiernie na całej szerokości stopy.
Zabrania się układania mieszanki betonowej w temperaturze poniżej 5°C oraz powyżej 30°C. Mieszankę betonową należy starannie zagęścić używając wibratora mechanicznego wgłębnego. Nie należy układać mieszanki betonowej z wysokości większej niż 1 m, jeśli to konieczne należy stosować rury zsypowe bądź specjalne rękawy. Mieszanka betonowa podawana jest do deskowań za pomocą pompy do betonu. Należy zastosować systemowe deskowania przestawne. Po ułożeniu mieszanki, beton należy pielęgnować przynajmniej przez 10 dni chroniąc go przed utratą wody oraz nadmiernym promieniowaniem słonecznym. Nie jest także dopuszczalne narażenie świeżo ułożonego betonu na działanie opadów atmosferycznych.
Wszystkie prace prowadzić pod nadzorem osób posiadających odpowiednie uprawnienia budowlane , zgodnie z obowiązującymi przepisami budowlanymi i BHP , oraz z zasadami sztuki budowlanej
Wynikłe ew. wątpliwości , nieprzewidziane sytuacje itp. należy zgłosić projektantowi sprawującemu nadzór autorski.
Wszelkie ew. zmiany konstrukcyjne wymagają projektów konstrukcyjnych .