belka zespolona algorytm calosc


Projekt belki zespolonej
Pomoce dydaktyczne:
- norma PN-EN 1994-1-1 Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowo-betonowych. Reguły
ogólne i reguły dla budynków.
- norma PN-EN 1992-1-1 Projektowanie konstrukcji z betonu. Reguły ogólne i reguły dla
budynków.
- norma PN-EN 1993-1-1 Projektowanie konstrukcji stalowych. Reguły ogólne i reguły dla
budynków
"Tablice do projektowania konstrukcji metalowych" - W.Bogucki, M.Żyburtowicz
Projekt powinien zawierać:
- zestawienie obciążeń
- wymiarowanie belki zespolonej
- rysunek warsztatowy belki zespolonej
- zestawienie materiałów do rysunków warsztatowych
UWAGA: Projekt powinien być oddany w formie elektronicznej na płycie cd.
Założenia:
L - rozpiętość obliczeniowa belki [m]
a - rozstaw belek [m]
gk - obciążenie stałe płyty [kN/m]
pk - obciążenie zmienne płyty [kN/m]
t - grubość płyty betonowej [mm]
Gatunek stali belek - S235JR
Klasa betonu - C20/25
1
Projekt belki zespolonej
1. Sprawdzenie nośności belki w fazie realizacji
1.1 Zestawienie obciążeń dla fazy realizacji
Obciążenie współczynnik Obciążenie
Materiał
charakterystyczne obliczeniowy obliczeniowe
kN/m kN/m
ciężar własny płyty betonowej 1,35
ciężar własny belki IPE 1,35
obciążenie montażowe 0,6 kN/m2
1,5
RAZEM
Wyznaczyć maksymalne momenty gnące oraz siły tnące dla belki (Mmax i Vmax).
1.2 Nośność belki w fazie realizacji
W fazie realizacji projektuje się boczne usztywnienia zabezpieczające przed przesunięciem i
obrotem.
Przy zastosowaniu bocznych podparć można sprawdzenie stateczności globalnej belki wykonać
dla zastępczego schematu o długości 1/3 rozpiętości.
Moment krytyczny dla takiej belki:
Mcr = is NyNz
Ny oraz Nz na podstawie Załącznika 1 normy PN-90/B-03200.
oraz 0.33 ze względu na boczne podparcia co 1/3 rozpiętości belki
źy ź ==>
2
Projekt belki zespolonej
Warunek SGN belki:
Wyznaczenie współczynnika zwichrzenia zgodnie ze wzorami 6.56 części 1-1
Eurokodu 3:
1
LT =
LT + LT2 - LT2
Wyznaczenie nośności na zwichrzenie zgodnie z wzorem 6.55 części 1-1 Eurokodu 3:
fy
Mb.Rd = LT
łM1
Spradzenie nośności przekroju na zwichrzenie:
Mmax
Ł 1
Mb.Rd
Warunek SGU belki:
qkL4
5
a =
384 EIx
L
lub dla belki 2-przęsłowej
gr =
250
qkL4
a = 0.0052
EIx
UWAGA:
W przypadku niespełnienia warunków SGN lub SGU można wprowadzić podporę montażową w
połowie rozpiętości.
3
Projekt belki zespolonej
2. Sprawdzenie nośności belki w fazie eksploatacji
2.1 Zestawienie obciążeń dla fazy eksploatacji
Obciążenie współczynnik Obciążenie
Materiał
charakterystyczne obliczeniowy obliczeniowe
kN/m kN/m
ciężar własny płyty betonowej 1,35
ciężar własny belki IPE 1,35
obciążenie stałe 1,35
obciążenie użytkowe 1,5
RAZEM
Wyznaczyć maksymalne momenty gnące oraz siły tnące dla belki (Mmax i Vmax).
2.2 Nośność belki w fazie eksploatacji
Dobór szerokości efektywnej:
W przypadku belek wolnopodpartych równoważna ropiętość belki równa jest ropiętości Le=L.
Le
Szerokość efektywna jednostronna ==>
bei =
8
Całkowita szerkość efektywna ==>
beff = 2bei + bo
==> rozstaw łączników
bo
Sprawdzenie położenia osi obojętnej:
1) jeśli oś obojętna mieści się w płycie betonowej
<
Aafyd 0.85fcdbeffhc
==> pole powierzchni belki stalowej IPE
Aa
xc = xpl ==> w literaturze można znalezć równoznaczne oznaczenia
nośność przekroju oblicza się ze wzoru:
4
Projekt belki zespolonej
Mpl.Rd = fydAa dc - 0.5xc
( )
w którym:
fydAa
xc =
0.85fcdbeff
2) jeśli oś obojętna mieści się w pasie górnym belki stalowej
Można pominąć udział gónej półki belki stalowej w przenoszeniu zginania i przyjąć xc=hc.
> >
Aafyd 0.85fcdbeffhc fyd Aa - 2Af
( )
nośność przekroju oblicza się ze wzoru:
Mpl.Rd = fyd Aa - Af d' - 0.5hc
( ) ( )
c
w którym:
d' = hc + x
c
Aa0.5ha - Af0.5tf
x =
Aa - Af
==> pole powierzchni belki stalowej IPE
Aa
==> pole powierzchni pasa belki stalowej IPE
Af
==> wysokość belki stalowej
ha
3) jeśli oś obojętna mieści się w środniku belki stalowej
5
Projekt belki zespolonej
<
0.85fcdbeffhc fyd - 2Af
(Aa )
==> pole powierzchni pasa belki stalowej
Af
nośność przekroju oblicza się ze wzoru:
Mpl.Rd = fydWpl + 0.85fcdbeffhc - 0.5hc - 0.5xa
(dc )
w którym:
0.85fcdbeffhc
xa =
2fydtw
==> wskaznik oporu plastycznego przekroju belki stalowej
Wpl
Warunek nośności belki:
Mmax
< 1
Mpl.Rd
Vmax
< 1
VR
jeśli to wyznaczyć należy współczynnik redukcyjny
Vmax > 0.5VR
2Vmax
ć 2
 = - 1

Vpl.Rd
Ł ł
Wykorzystując współczynnik redukcyjny policzyć Mpl.Rd ==> - )fyd
(1
2.3 Ugięcie belki zespolonej
Ugięcie całkowite należy obliczać stosując zasadę superpozycji. W obliczeniach należy uwzględnić
wpływ pełzania oraz skurczu betonu. W obliczeniach belek stropowych wpływ pełzania można
uwzględnić zastępując pole przekroju betonu Ac równoważnym polem przekroju Ac/n.
Ugięcie belki od obciążeń całkowitych:
qkL4
5 L
c = < gr =
384 EaI1 250
gdzie:
6
Projekt belki zespolonej
I1 ==> moment bezwładności przekroju zastępczego
Efektywny moduł sprężystości betonu:
1
Ec.eff = Ecm
2
Nominalny stosunek modułów sprężystości:
Ea
n =
Ec.eff
==> moduł sprężystości profilu stalowego
Ea
Zastępcza szerokość płyty betonowej:
beff
b =
n
Określenie położenia osi obojętnej:
Odległość osi obojętnej od górnej powierzchni betonu x oraz moment bezwłądności przekroju
zespolonego I1 zależą od znaku (hc-x)
bhc2
==> oś obojętna usytuowana w płycie betonowej
Aa - hc <
(dc )
2
bx2
==> x można wyznaczyć z
x < hc Aa - x =
(dc )
2
bx3
I1 = + Ia + Aa - x
(dc )2
3
bhc2
==> oś obojętna usytuowana poza płytą betonową
Aa - hc >
(dc )
2
hc
ć
==> x można wyznaczyć z
x > hc Aa - x = bhc x -
(dc )
2
Ł ł
bhc3 hc
ć 2

I1 = + bhc x -
+ Ia + Aa - x
(dc )2
12 2
Ł ł
7
Projekt belki zespolonej
2.4 Naprężenia w przekroju od obciążeń charakterystycznych w stanie sprężystym
- w kształtowniku stalowym
Mk ha + hc - x
( )
<
a = fyk
I1
- w płycie żelbetowej
Mkx
<
c = fck
nI1
8
Projekt belki zespolonej
2.5 Sprawdzenie nośności łączników ścinanych
Nośność łącznika sworzniowego z główką o wymiarach jak na rysunku poniżej określa
mniejsza z wartości:
fu Ąd2
PRd = 0.8
łv 4
lub
1
PRd = 0.29ąd2 fckEcm
łv
w których:
łv = 1.25
fu = 450MPa
hsc hsc
ć

ą = 0.2 + 1 dla 3 Ł Ł 4
d d
Ł ł
hsc
dla
ą = 1 > 4
d
RYS. Aącznik sworzniowy z główką-
zależności wymiarowe
Siła rozwarstwiająca:
1) jeśli oś obojętna mieści się w płycie betonowej
VEd = Nc.f = fydAa
2) jeśli oś obojętna mieści się w pasie górnym belki stalowej
VEd = Nc.f = 0.85fcdbeff hc
3) jeśli oś obojętna mieści się w środniku belki stalowej
VEd = Nc.f = 0.85fcdbeff hc
9
Projekt belki zespolonej
Wymagana ilość łączników na długości ścinania L/2:
Nc.f
nf =
PRd
Konstrukcyjne warunki rozmieszczenia łączników:
po długości belki: po szerokośći belki:
6hsc
5d < s < lub s > 2.5d
800mm
Minimalna odległość brzegu łącznika od krawędzi belki stalowej wynosi 20mm. Dolna powierzchnia
główki powinna wystawać ponad dolne zbrojenie płyty nie mniej niż 30mm.
2.6 Nośność płyty na podłużne ścinanie
Podłużna siła ścinająca przenoszona jest przez łączniki (ilość łączników nf określona w pkt. 2.3) oraz
przez zbrojenie poprzeczne (ze względu na założenia projektu - narzucona grubość płyty - pomijane
jest liczenie płyty żelbetowej, co w praktyce oczywiście jest niezbędne).
Poprzeczne zbrojenie podporowe zabezpiecza przed ścięciem lub rozszczepieniem w otoczeniu
łączników.
Obliczeniowa podłużna siłą ścinająca na jednostkę długości belki:
"Nc
Vl.Ed =
"x
==> przyrost siły podłużnej w płycie betonowej na długości
"Nc
rozpatrywanego odcinka Dx
Długość odcinka Dx przyjmuje się nie większą niż:
- połowa odległości między przekrojami, w których M=0, lub odległość między przekrojami,
w których M=0 i M=Mmax;
- odległość między siłami skupionymi.
Nośność współpracującej częśći płyty na podłużne ścinanie oblicza się, traktując półkę jako
zespół betonowych krzyżulców ściskanych, połączonych cięgnami w postaci zbrojenia
poprzecznego. SGN może być osiągnięty ze względu na ściskanie krzyżulców lub rozciąganie
cięgien.
Obliczeniowa nośność płyty na podłużne ścinanie:
- ze względu na zbrojenie
Vl.Rd = AsffsdctgŚ
- ze względu na beton
10
Projekt belki zespolonej
Vl.Rd = AcfcdsinŚcosŚ
UWAGA: Wybieramy wartość minimalną.
gdzie:
Asf ==> pole przekroje prętów zbrojenia poprzecznego na rozpatrywanym odcinku
ścinania (rysunek poniżej),
Acu ==> pole przekroju betonu na rozpatrywanym odcinku ścinania,
fsd ==> obliczeniowa granica plastyczności zbrojenia
Q ==> wartość kąta przyjmuje się z przedziału 26,5 do 45 stopni
1.0 Ł ctgŚ Ł 2.0
fck
ć

 = 0.6 1 - gdzie fck w MPa.
250
Ł ł
Vl.Ed PRd
Vl.Rd ł Vl.Ed =
2 s
Nośność Vl.Rd na odcinku ścinania 1m.
UWAGA: Wszystkie własności betonu oraz stali zbrojeniowej odczytać z normy PN-B-03264.
Zbrojenie poprzeczne powinno być zakotwione w płycie zgodnie z normą PN-B-03264. Minimalny
przekrój zbrojenia poprzecznego 0,2%.
PRZYKAAD:
Płyta betonowa hc=110mm, zbrojenie poprzeczne
w płycie górą f10 co 20 cm ==> At=3,9cm2.
fck=20MPa, fsd=210MPa
Przyjęto Q=33,69st. ==> sinQ=0,55 oraz cosQ=0,83
ctgQ=1,5.
Acu=hcx100cm=11,0x100=1100cm2/m
u=0,6(1-(20/250))=0,55
- nośność ze względu na zbrojenie:
Vl.Rd=3,9x10-4x210x103x1,5=122,9 kN/m
RYS. Powierzchnie ścinania w
- nośność ze względu na beton:
jednolitej płycie betonowej
Vl.Rd=0,55x1100x10-4x13,3x103x0,55x0,83=367,3kN/m
11
Projekt belki zespolonej
2.7 Połączenie belki zespolonej z podciągiem
Policzyć skręcane połączenie belki zespolonej z podciągiem. Połączenie może być doczołowe lub
zakładkowe. Policzyć na siłę Vmax.
12


Wyszukiwarka