strop w budynku o kategorii użytkowej d2. elementy stropu ze … · strop belkowy. przykład...

of 165 /165
Strop belkowy. Przykład obliczeniowy stropu stalowego belkowego wg PN-EN 1993-1-1. Strop w budynku o kategorii użytkowej D2. Elementy stropu ze stali S275. Geometria stropu: Rysunek 1: Schemat stropu. dr inż. Rafał Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 1/165

Author: vuanh

Post on 28-Feb-2019

232 views

Category:

Documents


0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Strop belkowy.

Przykad obliczeniowy stropu stalowego belkowego wg PN-EN 1993-1-1.

Strop w budynku o kategorii uytkowej D2. Elementy stropu ze stali S275.

Geometria stropu:

Rysunek 1: Schemat stropu.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 1/165

Strop belkowy.

Dobr gruboci pyty elbetowej

dleff35

=18035

=5,14 cm

Przyjto pyt o gruboci h=10,0 cm

Rozwizanie konstrukcyjno materiaowe stropu

Obcienia stae powierzchniowe:

rodzajObcienie

charakterystyczne[kN/m2]

Wspczynnikobcienia

G

Obcienieobliczeniowe

[kN/m2]posadzkabetonowa0,0321,0 0,63 1,35 0,82

izolacja 0,05 1,35 0,06styropian 4cm

0,040,45 0,018 1,35 0,022izolacja 0,05 1,35 0,06

pyta elbetowa0,125,0 2,5 1,35 2,75

RAZEM: 3,25 - 4,39

Obcienie zmienne uytkowe powierzchniowe:

Rodzaj Obcienie

charakterystyczne[kN/m2]

Wspczynnikobcienia

Q

Obcienieobliczeniowe

[kN/m2]Obcienie

zmienneuytkowe

5,0 1,5 7,5

Wspczynniki kombinacyjne obcie zmiennych stropu o kategorii uytkowania

D2

0=0,7 , 1=0,7 , 2=0,6 .

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 2/165

Strop belkowy.

Parametry mechaniczne stali S275

f y=275N

mm2, f u=430

Nmm2

, E=210000N

mm2, G=81000

Nmm2

Czciowe wspczynniki bezpieczestwa

M0=1,0 , M1=1,0 , M2=min{ 1,10,9 f uf y}=min{1,1

0,9 430275

=1,41}=1,1

Poz.1 Belka stropowaZestawienie obcie belki stropowej

Szeroko pasa obciajcego belk

a1=1,8 m

Obcienia stae charakterystyczne (bez ciaru wasnego belki stropowej)

Gbk=G k a1=3,251,8=5,85kNm .

Obcienie uytkowe charakterystyczne

Qbk=Q k a1=5,01,8=9,0kNm .

Kombinacje obcie w stanie granicznym nonoci (STR) w trwaej sytuacji

obliczeniowej

qd=max{ G Gbk+Q 0 Qbk=1,355,85+1,50,79,0=17,35 G G Gkb+Q Qkb=0,851,355,85+1,59,0=20,21}=20,21 kNmKombinacja charakterystyczna dla stanu granicznego uytkowalnoci (ULS)

qk=Gkb+Qkb=5,85+9,0=14,85kNm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 3/165

Strop belkowy.

Schemat statyczny belki

Do oblicze przyjty zosta schemat statyczny szeregu belek swobodnie podpartych.

Rysunek 2: Schemat statyczny belek stropowych.

Rozpitoci obliczeniowe belek skrajnych

L0=1,025 a=1,025500=513cm .

Rozpito obliczeniowa belek rodkowych

L0=500,0 cm .

Okrelenie maksymalnego momentu zginajcego

M Ed=qd L0

2

8=20,215,13

2

8=66,4 kNm=66,4106 Nmm

Oszacowanie przekroju poprzecznego belki

Z warunku stanu granicznego nonoci

W y ,min=M Ed M0

f y= 66,410

61,0275

=241103 mm3 .

Z warunku stanu granicznego uytkowalnoci

J y ,min=5

384qk L0

3

E250= 5

38414,8551303

210000250=3098104 mm4

Przyjto do sprawdzenia ksztatownik IPE 240 .

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 4/165

Strop belkowy.

Geometria przyjtego przekroju

Rysunek 3: Oglne wymiary ksztatownika IPE.

h=240 mm

b f=120 mm

t f =9,8 mm

t w=6,2 mm

r=15,0 mm

masa ksztatownika: m=30,7 kgm

Ciar ksztatownika: g k=0,307kNm

A=39,1102 mm2

J y=3892104 mm4

W el , y=324103 mm3

W pl y=367103 mm3

Kombinacje obcie w stanie granicznym nonoci (STR) w trwaej sytuacji

obliczeniowej (uwzgldniajce ciar wasny belki stropowej)

qd=max{ G(G bk+ gk )+Q 0 Qbk=1,35(5,85+0,307)+1,50,79,0=17,76 G G (Gkb+ gk )+Q Q kb=0,851,35(5,85+0,307 )+1,59,0=20,57}=20,57 kNmSprawdzenie warunku dotyczcego rozpitoci obliczeniowej belki skrajnej

L0=513cm>L+0,5 h=500+0,524,0=512 cm

Siy wewntrzne miarodajne do sprawdzenia warunkw nonoci

M Ed=qd L0

2

8=20,575,13

2

8=67,5 kNm=67,5106 Nmm

V Ed=qd L0

2= 20,575,13

2=52,7 kN=52,7103 N

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 5/165

Strop belkowy.

Sprawdzenie obliczeniowej nonoci przy jednokierunkowym zginaniu

Okrelenie klasy przekroju przy jednokierunkowym zginaniu

Rozkad napre normalnych w stanie penego uplastycznienia przekroju

Rysunek 4: Rozkad napre normalnych przy zginaniu.

rodnik

smuko cianki rodnika:ct=

h2(t f +r )tw

=2402(9,8+15,0)6,2

=30,71

graniczny warunek smukoci

max( ct )=72 235f y =72 235275=66,56ct =30,71

Strop belkowy.

Obliczeniowa nono przekroju klasy 1 przy jednokierunkowym zginaniu

M c , Rd=M pl , Rd=W pl , y f y

M0 =367103275

1,0=101106 N mm=101 kNm

Warunek nonoci

M EdM c ,Rd

= 67,5101,0

=0,67 hw t w=1,2220,46,2=16,4102 mm2

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 7/165

Strop belkowy.

Nono plastyczna przy cinaniu przy braku skrcania

V c ,Rd=V pl , Rd=Av

f y3

M0 =19,13102 275

31,0

=303,7103 N =303,7 kN

Warunek nonoci

V EdV c , Rd

= 52,7303,7

=0,17

Strop belkowy.

Zaprojektowanie oparcia na cianie

Przyjte zostao oparcie belki na marce stalowej zakotwionej w wiecu elbetowym

szerokoci 24 cm, wykonanym z betonu C16/20.

Rysunek 5: Schemat oparcia belki na cianie zewntrznej.

Parametry wytrzymaociowe betonu C16/20

f ck=16 MPa

Czciowy wspczynnik bezpieczestwa dla betonu

C=1,4 .

Obliczeniowa wytrzymao betonu

f cd=f ck C =

161,4

=11,4 MPa .

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 9/165

Strop belkowy.

Przyjto wymiary marki stalowej w rzucie

ab=180150 mm .

Dugo oparcia belki na pytce

l 1=180mm>lmin=150 mm

Sprawdzenie docisku w belce model plastyczny.

Przyjto grubo podkadki stalowej (marki) t p=6 mm .

Dugo oparcia wynosi leff =180 mm .

Sumaryczna grubo pasa belki i podkadki

t=t f +t p=9,8+6=15,8 mm

Wysig maksymalny strefy docisku

c=t f y3 f jd M0=15,8 275311,41,0=44,7 mm .Szeroko strefy docisku

beff =tw+2 c=6,2+244,7=95,6 mm

Obliczeniowa nono przy docisku krca teowego do betonu

F C , Rd= f jd beff leff =11,495,6180=196,9103 N =196,9 kN .

Warunek nonoci

F EdFC , Rd

= 52,7196,9

=0,27

Strop belkowy.

Sprawdzenie warunkw miejscowego docisku w wiecu elbetowym

Rysunek 6: Schemat pl docisku i rozdziau.

Pole docisku bezporedniego

Ac0=beff l eff=95,6180=172,3102 mm2

Pole rozdziau obcienia

Rysunek 7: Schemat tworzenia pola rozdziau obcienia.

Ac1=b1 l 1=155,6240=373,7102 mm2

Nono obliczeniowa przy docisku bezporednim

F Rdu=Ac0 f cd Ac1Ac0 =172,310211,4 373,7102172,3102 =289,9103 N =289,9 kN6Przyjto: k F=6 .

Krytyczna warto siy skupionej

F cr=0,9 k F Et w

3

hw=0,96210000 6,2

3

220,4=1226103 N=1226 kN .

Okrelenie efektywnej szerokoci docisku l yWspczynniki

m1=f yf b ff yw tw

=2751202756,2

=19,35

Zakadamy smuko wzgldn rodnika F>0,5

m2=0,02(hwt f )2

=0,02(220,49,8 )2

=10,12

l e=k F E t w

2

2 f yw hw=62100006,2

2

2275220,4 =399 mm> s s+c=180+30=210 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 12/165

Strop belkowy.

Przyjto: l e=210 mm

l y=min{l e+ t f m12 +( l et f )2

+m2=210+9,8 19,352 +(2109,8 )2+10,12=424 mml e+t f m1+m2=210+9,819,35+10,12=263 mm }=263mm

Smuko wzgldna rodnika przy docisku

F= l y tw f yF cr = 2636,22751226103 =0,6>0,5Wspczynnik redukcyjny

F=0,5 F

= 0,50,6 =0,83

Strop belkowy.

Poz.2 Podcig blachownicowySchemat statyczny podcigu belk ciga trjprzsowa

Rozpitoci obliczeniowe przse:

l 01=12,6 m , l 12=10,8 m l 23=9,0 m

Rysunek 9: Schemat statyczny projektowanego podcigu.

Zestawienie obcie

Charakterystyczne obcienia stae przekazywane przez belki stropowe w rozstawie

a1=1,8 m .

Obcienie charakterystyczne stae na belce cznie z jej ciarem wasnym

Gbk+g k=5,85+0,307=6,157kNm .

Sumaryczne obcienie przekazane na podcig

PG=12(Gbk+g k )(l 01+l02)=

12

6,157 (5,13+5,0)=31,17 kN .

Charakterystyczne obcienia uytkowe przekazywane przez belki stropowe

w rozstawie a1=1,8 m .

Obcienie charakterystyczne uytkowe na belce

Qbk=9,0kNm .

Sumaryczne obcienie przekazane na podcig

PQ=12

Qbk (l01+l02)=12

9,0(5,13+5,0)=45,56 kN .

Szacunkowy ciar wasny przse podcigu

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 14/165

Strop belkowy.

Przso 01 l 01=12,8 m

g 01=0,85 (700+100 l 01)=0,85(700+10012,8)=1,67103 N

m=1,67 kN

m .

Przso 12 l 12=10,8 m

g 12=0,85(700+100 l 12)=0,85(700+10010,8)=1,51103 N

m=1,51 kN

m

Przso 23 l 23=9,0 m

g 12=0,85(700+100 l 23)=0,85(700+1009,0)=1,36103 N

m=1,36 kN

m

Okrelenie miarodajnej kombinacji obcie w stanie granicznym nonoci

max{ G PG+ Q 0 PQ=1,3531,17+1,50,745,56=89,92kN G G PG+ Q PQ=0,851,3531,17+1,545,56=104,11kN }=104,11 kNZestawienie grup obcie wraz z wartociami czciowych wspczynnikw

bezpieczestwa.

Grupa 1 obcienie stae z belek stropowych w przle 01 Gmax=1,15 ,

Gmin=1,0

Rysunek 10: Grupa 1 obcie podcigu.

Grupa 2 obcienie stae z belek stropowych w przle 12 Gmax=1,15 ,

Gmin=1,0

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 15/165

Strop belkowy.

Rysunek 11: Grupa 2 obcie podcigu.

Grupa 3 obcienie stae z belek stropowych w przle 23 Gmax=1,15 ,

Gmin=1,0

Rysunek 12: Grupa 3 obcie podcigu.

Grupa 4 obcienie uytkowe z belek stropowych w przle 01 Q=1,5

Rysunek 13: Grupa 4 obcie podcigu.

Grupa 5 obcienie uytkowe z belek stropowych w przle 12 Q=1,5

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 16/165

Strop belkowy.

Rysunek 14: Grupa 5 obcie podcigu.

Grupa 6 obcienie uytkowe z belek stropowych w przle 23 Q=1,5

Rysunek 15: Grupa 6 obcie podcigu.

Grupa 7 obcienie szacunkowym ciarem wasnym przsa 01 Gmax=1,15 ,

Gmin=1,0

Rysunek 16: Grupa 7 obcie podcigu.

Grupa 8 obcienie szacunkowym ciarem wasnym przsa 12 Gmax=1,15 ,

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 17/165

Strop belkowy.

Gmin=1,0

Rysunek 17: Grupa 8 obcie podcigu.

Grupa 9 obcienie szacunkowym ciarem wasnym przsa 12 Gmax=1,15 ,

Gmin=1,0

Rysunek 18: Grupa 9 obcie podcigu.

Okrelenie minimalnych sztywnoci przse na podstawie przyblionego warunku

ugicia

Zastpcze obcienia przse

g z=PGa1

=31,171,8

=17,32 kNm

q z=PQa1

=45,561,8

=25,31 kNm

Przso 01

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 18/165

Strop belkowy.

EJ 01=5

384 [0,5 ( g z+g 01)+0,75 pz ] l013 350=

= 5384 [0,5 (17,32+1,67 )+0,7525,31]12,6

3350=259592,5 kNm2=

=259592,5109 N mm2

Przso 02

EJ 12=5

384 [0,2 (g z+ g01)+0,6 p z ]l 123 350=

= 5384 [0,2 (17,32+1,51 )+0,625,31]10,8

3350=108809,2 kNm2=

=108809,2109 N mm2

Przso 03

EJ 01=5

384 [0,5 (g z+ g01)+0,75 pz ]l 233 350=

= 5384 [0,5 (17,32+1,36 )+0,7525,31] 9,0

3350=94095,4 kNm2=

=94095,4109 N mm2

Modelowanie zmiennej sztywnoci w pierwszych obliczeniach statycznych

Okrelenie przekrojw prostoktnych, przy b=200 mm

Przso 01

Moment bezwadnoci J y01=EJ 01

E=259592,510

9

2,1105=123615104 mm4 .

Wysoko przekroju

h01=312 J y01b = 312123615104200 =420 mm

Przso 12

Moment bezwadnoci J y12=EJ 12

E=108809,210

9

2,1105=51813,9104 mm4 .

Wysoko przekroju

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 19/165

Strop belkowy.

h12=3 12 J y12b =3 1251813,9104200 =314 mm

Przso 23

Moment bezwadnoci J y23=EJ 23

E= 94095,410

9

2,1105=44807,3104 mm4 .

Wysoko przekroju

h23=3 12 J y23b =3 1244807,3104200 =300 mm .

Wyniki oblicze statycznych

Rysunek 19: Obwiednia momentw zginajcych.

Rysunek 20: Obwiednia si poprzecznych.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 20/165

Strop belkowy.

Wymiarowanie przekrojw przsowych

Przyjte zostao rozwizanie polegajce na zastosowaniu staych parametrw

rodnika. Zostan one wyznaczone na podstawie najwikszego momentu zginajcego

w podcigu.

M max=964,75 kNm przso 01

Orientacyjna wysoko blachownicy

h=( 112

120

) l01=(1

12 1

20)12,6=1,050,63 m

Wstpnie zaoono wysoko h=850 mm .

Orientacyjna grubo rodnika

tw=7+3h=7+30,85=9,55 mm

Przyjto tw=9 mm

Wymagany wskanik wytrzymaoci

W y=M max

f y= 964,7510

6

275=3508103 mm3

Wysoko rodnika

hw=1,2W ytw =1,2 35081039,0 =749 mmOstatecznie przyjto rodnik o wymiarach twhw=6900 mm .

Okrelenie klasy rodnika przy zginaniu (przy zaoonej gruboci spoin

pachwinowych czcych pasy ze rodnikiem a=4 mm )

ct =

hw 22 atw

= 900 2246 =888,7

6 =148,1>124=1240,92=114,6

rodnik spenia warunki przekrojw klasy 4

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 21/165

Strop belkowy.

Okrelenie parametrw pasw przekrojw blachownicy w poszczeglnych przsach

podcigu

Przso 01 M 01=964,75 kNm=964,75106 Nmm

Wymagane pole przekroju pasa

A f =M 01

hw f y

hw t w6

= 964,75106

900275 9006

6=29,97102 mm2

Szeroko pasa

b f=(14 1

5)hw=(

141

5)900=225180 mm

Przyjto: b f=200 mm

Minimalna grubo pasa

t f=A fb f

= 29,97102

200=14,99 mm .

Ostatecznie przyjto pasy b ft f=20016 mm

Przso 12 M 12=398,63 kNm=398,63106 Nmm

Wymagane pole przekroju pasa

A f =M 12

hw f y

hw t w6

= 398,63106

900275 9006

6=7,10102 mm2

Szeroko pasa

b f=(14 1

5)hw=(

141

5)900=225180 mm

Przyjto: b f=160 mm

Minimalna grubo pasa

t f=A fb f

=7,10102

160=4,44 mm .

Ostatecznie przyjto pasy b ft f=1606 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 22/165

Strop belkowy.

Przso 23 M 23=456,65 kNm=456,65106 Nmm

Wymagane pole przekroju pasa

A f =M 23

hw f y

hw t w6

= 456,65106

900275 9006

6=9,45102 mm2

Szeroko pasa

b f=(14 1

5)hw=(

141

5)900=225180 mm

Przyjto: b f=160 mm

Minimalna grubo pasa

t f=A fb f

=9,45102

160=5,9 mm .

Ostatecznie przyjto pasy b ft f=1608 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 23/165

Strop belkowy.

Zestawienie przyjtych przekrojw poprzecznych

Przso 01 Przso 12 Przso 23

Sprawdzenie czy zaprojektowanie przekroje odpowiadaj warunkom minimalnej

sztywnoci.

Przso 01

Gwny centralny moment bezwadnoci

J y=b f (2t f +hw)

3

12 (b f t w)hw

3

12 =200 (216+900 )3

12 (200 6 )9003

12 =

=170712,6104 mm4

Sztywno przekroju

E J y=2,1105170712,6104=358496109 N mm2

EJ y=358496109 N mm2>EJ y01=259592,510

9 Nmm2

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 24/165

Strop belkowy.

Przso 12

Gwny centralny moment bezwadnoci

J y=b f (2t f +hw)

3

12 (b f tw)hw

3

12 =160 (26+900 )3

12 (160 6)9003

12 =75851104 mm4

Sztywno przekroju

E J y=2,110575851104=159286109 N mm2

EJ y=159286109 N mm2>EJ y12=108809,210

9 Nmm2

Przso 23

Gwny centralny moment bezwadnoci

J y=b f (2t f +hw)

3

12 (b f t w)hw

3

12 =160 (28+900)3

12 (160 6 )9003

12 =89217104 mm4

Sztywno przekroju

E J y=2,110589217104=187355,8109 N mm2

EJ y=187355,8109 N mm2>EJ y23=94095,410

9 Nmm2

Obliczenia statyczne uwzgldniajce sztywnoci zaprojektowanych przekrojw

dwuteowych.

UWAGA: Obcienie ciarem wasnym jest okrelane przez program.

Rysunek 21: Obwiednia momentw zginajcych.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 25/165

Strop belkowy.

Rysunek 22: Obwiednia si poprzecznych.

Sprawdzenie wpywu efektu szerokiego pasa

Przso 01Odlego midzy miejscami zerowymi momentu zginajcego kombinacja obcie

najwikszego momentu przsowego

Rysunek 23: Kombinacja maksymalnego momentu zginajcego w przle 1 - odlego midzy miejscami zerowymi.

Le=11,20 m odczytane z programu

Przybliona warto odczytana z normy PN-EN 1993-1-5 (dla porwnania).

Le=0,85 l 01=0,8512,6=10,7 m

Szeroko wspornikowej czci pasa

b0=0,5(b f t w)=0,5(200 6)=97 mm

b0=97 mm(ct )max=124=1240,92=114,6

cianka klasy 4.pas

ct =

0,5(b ftw) 2 at f

=0,5(1606)24

6 =71,3

6 =11,9

ct =11,90,5+0,0850,055=

=0,5+0,085+0,0551=0,874

.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 34/165

Strop belkowy.

Wspczynnik redukcyjny uwzgldniajcy niestateczno cianki przsowej

= p 0,055 (3+ )

p2 =

1,1540,055 (31)1,1542

=0,7841,0 .

Szerokoci wsppracujce ciskanej czci rodnika

beff= bc=c

1=0,784 888,7

1+1=348 mm

be1=0,4 beff=0,4348=139 mm

be2=0,6 beff=0,6348=209 mm

Ostateczne wartoci szerokoci wsppracujcych rodnika, uwzgldniajce stref

rozcigan oraz spoiny czce pasy ze rodnikiem.

bew1=be1+2 a=139+24=145 mm

bew2=c c

1+2 a+be2=888,7

888,71+1

+24+209=659 mm

Szeroko rodnika ulegajca wyboczeniu lokalnemu

bww=hw (bew1+bew2)=900 (145+659 )=96 mm

Cechy geometryczne przekroju efektywnego

Aeff=21606+6145+6659=67,4102 mm2

Pooenie osi gwnej centralnej

S xx=0,516062+1606(0,56+900+6)+

+1456 (6+9000,5145)+6596 (0,5659+6)==2926,7103 mm3

yeff ,d=S xxAeff

= 2926,7103

67,4102=434 mm

yeff , g=912 434=478 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 35/165

Strop belkowy.

Gwny centralny moment bezwadnoci

J y ,eff =16063

12+1606 (4340,56)2+

+66593

12 +6659 (4340,56596)2+

+ 61453

12+6145 (4780,51456)2+

+ 16063

12+1606 (4780,56 )2=

=71671104 mm4

Wskaniki wytrzymaoci

W y ,effg=J y , effyeff , g

=71671104

478=1499103 mm3

W y ,effd=J y ,effyeff , d

=71671104

434=1651103 mm3

W y ,eff ,min=min (W y ,effd ;W y , effg )=min (1499103 ;1651103)=1499103 mm3

Obliczeniowa nono przekroju

M c , Rd=W y ,eff ,minf yk M0=149910

3 2751,0

=412,3106 Nmm=412,3 kNm

Warunek obliczeniowej nonoci przekroju przso 12

M EdM c ,Rd

=384,06412,3

=0,93

Strop belkowy.

Z uwagi na =0,784> lim=0,5 wpywu niestatecznoci cianek nie trzeba

uwzgldnia w analizie globalnej (statycznej).

Przso 23

M Ed=470,86 kNm=470,86106 Nmm

Parametry przekroju

b f=160 mm , t f=8 mm , hw=900 mm , t w=6 mm

Wstpny dobr gruboci spoin czcych pasy ze rodnikiem

t1=6 mm , t 2=6 mm

0,2t 2=0,26=1,2 mma0,7 t 1=0,76=4,2 mm

Przyjto a=4 mm .

Geometria przekroju poprzecznego

Pole przekroju poprzecznego

A=21608+9006=79,6102 mm2

Gwne centralne momenty bezwadnoci

J y=b f (2t f +hw)

3

12 (b f t w)hw

3

12 =160 (28+900)3

12 (160 6 )9003

12 =89217104 mm4

J z=2t f b f

3

12 +hw tw

3

12 =281603

12 +90063

12 =548104 mm4

Wskanik wytrzymaoci

W el , y=J y

0,5 hw+t f= 8921710

4

0,5900+8=1948103 mm3

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 37/165

Strop belkowy.

Okrelenie klasy przekroju przy zginaniu

rodnik

ct =

hw 22 atw

= 900 2246 =888,7

6 =148,1

ct =148,1>(ct )max=124=1240,92=114,6

cianka klasy 4.pas

ct =

0,5 (b ft w) 2 at f

=0,5(1606)24

8 =71,3

8 =8,92

ct =8,92

Strop belkowy.

Wzgldna smuko pytowa panelu rodnika

p=

ct

28,4 k= 148,1

28,40,9223,9=1,154>0,5+0,0850,055=

=0,5+0,085+0,0551=0,874

.

Wspczynnik redukcyjny uwzgldniajcy niestateczno cianki przsowej

= p 0,055 (3+ )

p2 =

1,1540,055 (31)1,1542

=0,7841,0 .

Szerokoci wsppracujce ciskanej czci rodnika

beff= bc=c

1=0,784 888,7

1+1=348 mm

be1=0,4 beff=0,4348=139 mm

be2=0,6 beff=0,6348=209 mm

Ostateczne wartoci szerokoci wsppracujcych rodnika, uwzgldniajce stref

rozcigan oraz spoiny czce pasy ze rodnikiem.

bew1=be1+2 a=139+24=145 mm

bew2=c c

1+2 a+be2=888,7

888,71+1

+24+209=659 mm

Szeroko rodnika ulegajca wyboczeniu lokalnemu

bww=hw (bew1+bew2)=900 (145+659 )=96 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 39/165

Strop belkowy.

Cechy geometryczne przekroju efektywnego

Aeff=21608+6145+6659=73,8102 mm2

Pooenie osi gwnej centralnej

S xx=0,5 16082+1608(0,58+900+8)+

+1456 (8+9000,5145)+6596 (0,5659+8)==3234103 mm3

yeff ,d=S xxAeff

= 3234103

73,8102=438 mm

yeff , g=916 438=478 mm

Gwny centralny moment bezwadnoci

J y ,eff=16083

12+1608 (4380,58)2+

+66593

12 +6659 (4380,56598)2+

+ 61453

12+6145 (4780,51458)2+

+ 16083

12+1608(4780,58)2=

=85071104 mm4

Wskaniki wytrzymaoci

W y ,effg=J y , effyeff , g

=85071104

478=1779103 mm3

W y ,effd=J y ,effyeff , d

=85071104

438=1942103 mm3

W y ,eff ,min=min (W y ,effd ;W y ,effg )=min (1779103 ;1942103)=1779103 mm3

Obliczeniowa nono przekroju

M c , Rd=W y ,eff ,minf yk M0=177910

3 2751,0

=489,4106 Nmm=489,4 kNm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 40/165

Strop belkowy.

Warunek obliczeniowej nonoci przekroju przso 23

M EdM c ,Rd

=470,86489,4

=0,96

Strop belkowy.

Okrelenie nonoci na cinanie podcigu w strefie podpory 1

Minimalny parametr niestatecznoci rodnika przy cinaniu

Wobec braku eber podunych przyjto k sl=0

ahw

=1800900

=2>1,0

k =5,34+4,00( hwa )2

=5,34+4,00( 9001800)2

=6,34

Sprawdzenie warunku statecznoci uebrowanego rodnika

hwtw= 900

6=150,0> 31 k=

311,2

0,926,34=60,13

rodnik traci stateczno, powinien zosta uebrowany przynajmniej na podporach

belki.

Smuko pytowa rodnika

w=hw

37,4 tw k = 900

37,460,926,34=1,723>1,08

Wspczynnik niestatecznoci rodnika przy cinaniu

w=1,37

0,7+w= 1,37

0,7+1,723=0,565

Udzia rodnika w nonoci obliczeniowej przy cinaniu

V bw ,Rd= w f y hw tw3 M1

=0,565275900631,0

=484,7103 N =484,7 kN

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 42/165

Strop belkowy.

Udzia pasw w nonoci obliczeniowej przy cinaniu.

Okrelenie obliczeniowej nonoci pasw przekroju

Moment bezwadnoci pasw

J fy=2[ 20016312 +20016( 900+162 )2]=

=134262,6104 mm4

Wskanik wytrzymaoci przekroju zbudowanego

z efektywnych czci pasw

W fy=J fy

hw2+t f

=134262,6104

9002 +16

=2881,2103 mm3

Obliczeniowa nono pasw

M f ,Rd=W fy f y M0 =

2881,21032751,0

=792,3106 N mm=792,3kNm

Obliczeniowy moment zginajcy na podporze 1

M Ed=834,3 kNm .

Z uwagi na M Ed=834,3 kNm>M f ,Rd=792,3 kNm nono pasw jest cakowicie

wykorzystana. Z tego wzgldu udzia pasw w nonoci na cinanie zostaje

pominity.

Obliczeniowa nono przekroju na cinanie

V b , Rd=V bw ,Rd+V bf ,Rd=484,7+0=484,7 kN

Strop belkowy.

Sprawdzenie warunku nonoci

3=V Ed

V b , Rd=489,16

484,7=1,01>1,0

Warunek nonoci nie jest zachowany.

Zwikszenie nonoci na cinanie mona uzyska przez dodatkowe usztywnienie

rodnika ebrem poprzecznym w poowie odlegoci midzy belkami stropowymi.

W takim przypadku rozstaw eber wyniesie a=900 mm .

Minimalny parametr niestatecznoci rodnika przy cinaniu

Wobec braku eber podunych przyjto k sl=0

ahw

= 900900

=1,0=1,0

k =5,34+4,00( hwa )2

=5,34+4,00( 900900)2

=9,34

Sprawdzenie warunku statecznoci uebrowanego rodnika

hwtw= 900

6=150,0> 31 k=

311,2

0,929,34=72,98

rodnik traci stateczno, powinien zosta uebrowany przynajmniej na podporach

belki.

Smuko pytowa rodnika

w=hw

37,4 tw k = 900

37,460,929,34=1,42>1,08

Wspczynnik niestatecznoci rodnika przy cinaniu

w=1,37

0,7+w= 1,37

0,7+1,42=0,646

Udzia rodnika w nonoci obliczeniowej przy cinaniu

V bw ,Rd= w f y hw tw3 M 1

=0,646275900631,0

=484,7103 N =554,15 kN

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 44/165

Strop belkowy.

We wczeniejszych obliczeniach wykazano, e udzia pasw w nonoci na cinanie

naley pomin.

Obliczeniowa nono przekroju na cinanie

V b , Rd=V bw ,Rd+V bf ,Rd=554,15+0=554,15 kN 31 k=

311,2

0,926,34=60,13

rodnik traci stateczno, powinien zosta uebrowany przynajmniej na podporach

belki.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 45/165

Strop belkowy.

Smuko pytowa rodnika

w=hw

37,4 tw k = 900

37,460,926,34=1,723>1,08

Wspczynnik niestatecznoci rodnika przy cinaniu

w=1,37

0,7+w= 1,37

0,7+1,723=0,565

Udzia rodnika w nonoci obliczeniowej przy cinaniu

V bw ,Rd= w f y hw tw3 M1

=0,565275900631,0

=484,7103 N =484,7 kN

Udzia pasw w nonoci obliczeniowej przy cinaniu.

Okrelenie obliczeniowej nonoci pasw przekroju

Moment bezwadnoci pasw

J fy=2[ 20016312 +20016( 900+162 )2]=134262,6104 mm4

Wskanik wytrzymaoci przekroju zbudowanego

z efektywnych czci pasw

W fy=J fy

hw2+t f

=134262,6104

9002

+16=2881,2103 mm3

Obliczeniowa nono pasw

M f ,Rd=W fy f y M0 =

2881,21032751,0

=792,3106 N mm=792,3kNm

Obliczeniowy moment zginajcy na podporze 1

M Ed=0,0 kNm .

Z uwagi na M Ed=0,0 kNm

Strop belkowy.

w przenoszeniu cinania.

c=a(0,25+ 1,6 b f t f2 f yt w hw2 f y )=1800(0,25+ 1,6200162275

69002275 )=480 mmV bf , Rd=

b f t f2 f y

c M1 [1( M EdM f ,Rd )2]=20016 22754801,0 [1( 0792,3)2]=29,3103 N=29,3 kN

Obliczeniowa nono przekroju na cinanie

V b , Rd=V bw ,Rd+V bf ,Rd=484,7+29,3=514,0 kN

Strop belkowy.

hwtw= 900

6=150,0> 31 k=

311,2

0,926,34=60,13

rodnik traci stateczno, powinien zosta uebrowany przynajmniej na podporach

belki.

Smuko pytowa rodnika

w=hw

37,4 tw k = 900

37,460,926,34=1,723>1,08

Wspczynnik niestatecznoci rodnika przy cinaniu

w=1,37

0,7+w= 1,37

0,7+1,723=0,565

Udzia rodnika w nonoci obliczeniowej przy cinaniu

V bw ,Rd= w f y hw tw3 M1

=0,565275900631,0

=484,7103 N =484,7 kN

Udzia pasw w nonoci obliczeniowej przy cinaniu.

Okrelenie obliczeniowej nonoci pasw przekroju

Moment bezwadnoci pasw

J fy=2[1608312 +1608( 900+82 )2]=52767104 mm4

Wskanik wytrzymaoci przekroju zbudowanego

z efektywnych czci pasw

W fy=J fy

hw2+t f

=52767104

9002 +8

=1152103 mm3

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 48/165

Strop belkowy.

Obliczeniowa nono pasw

M f ,Rd=W fy f y M0 =

11521032751,0

=316,8106 N mm=316,8 kNm

Obliczeniowy moment zginajcy na podporze 3

M Ed=0,0 kNm .

Z uwagi na M Ed=0,0 kNm

Strop belkowy.

Wymiarowanie przekroju podporowego (podpora 1)

Siy wewntrzne na podporze

M Ed=833,63 kNm , V Ed=489,16 kN .

Dobr pasw przekroju

A f M Edhw f y

hw t w

6 [1( V EdV b ,Rd )2]= 833,690027590066 [1( 489,16554,15)2]=31,69102 mm2

Szeroko pasa

b f=(14 1

5)hw=(

141

5)900=225180 mm

Przyjto: b f=200 mm

Minimalna grubo pasa

t f=A fb f

=31,69102

200=15,8 mm .

Ostatecznie przyjto pasy b ft f=20016 mm

Przyjte wymiary odpowiadaj parametrom przekroju przsa 01.

Sprawdzenie efektu szerokiego pasa dla strefy podporowej

Warto odczytana z normy PN-EN 1993-1-5

Le=0,25 (l01+l12)=0,25(12,6+11,0)=5,85m

Szeroko wspornikowej czci pasa

b0=0,5(b f t w)=0,5(200 6)=97 mm

b0=97 mm(ct )max=124=1240,92=114,6

cianka klasy 4.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 51/165

Strop belkowy.

pas

ct =

0,5 (b ft w) 2 at f

=0,5(2006 )24

16 =91,316 =5,71

ct =5,710,5+0,0850,055=

=0,5+0,085+0,0551=0,874

.

Wspczynnik redukcyjny uwzgldniajcy niestateczno cianki przsowej

= p 0,055 (3+ )

p2 =

1,1540,055 (31)1,1542

=0,7841,0 .

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 52/165

Strop belkowy.

Szerokoci wsppracujce ciskanej czci rodnika

beff= bc=c

1=0,784 888,7

1+1=348 mm

be1=0,4 beff=0,4348=139 mm

be2=0,6 beff=0,6348=209 mm

Ostateczne wartoci szerokoci wsppracujcych rodnika, uwzgldniajce stref

rozcigan oraz spoiny czce pasy ze rodnikiem.

bew1=be1+2 a=139+24=145 mm

bew2=c c

1+2 a+be2=888,7

888,71+1

+24+209=659 mm

Szeroko rodnika ulegajca wyboczeniu lokalnemu

bww=hw (bew1+bew2)=900 (145+659 )=96 mm

Cechy geometryczne przekroju efektywnego

Aeff=220016+6145+6659=112,2102 mm2

Pooenie osi gwnej centralnej

S xx=0,5 200162+20016 (0,516+900+16 )+

+1456 (16+9000,5145)+6596 (0,5659+16 )==5083103 mm3

yeff , g=S xxAeff

= 5083103

112,2102=453 mm

yeff ,d=932 453=479 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 53/165

Strop belkowy.

Gwny centralny moment bezwadnoci

J y ,eff=200163

12+20016 (4530,516 )2+

+66593

12 +6659 (4530,565916 )2+

+61453

12+6145(4790,514516 )2+

+ 200163

12+20016 (4790,516 )2=

=166673,8104 mm4Wskaniki wytrzymaoci

W y ,effg=J y , effyeff , g

=166673,8104

479=3478103 mm3

W y ,effd=J y ,effyeff , d

=166673,8104

453=3681103 mm3

W y ,eff ,min=min (W y ,effd ;W y ,effg )=min (3478103 ; 3681103)=3478103 mm3

Obliczeniowa nono przekroju

M c , Rd=W y ,eff ,minf yk M0=347810

3 2751,0

=956,6106 Nmm=956,6 kNm

Warunek obliczeniowej nonoci przekroju

M EdM c ,Rd

=833,63956,6

=0,87

Strop belkowy.

Z uwagi na =0,784> lim=0,5 wpywu niestatecznoci cianek nie trzeba

uwzgldnia w analizie globalnej (statycznej).

Sprawdzenie interakcyjnego warunku nonoci, w przypadku dziaania momentu

zginajcego i siy poprzecznej, przekrj znajduje si w odlegoci 450 mm od osi

podpory.

Siy wewntrzne

M Ed1=661,0 kNm , V Ed1=384,9 kN

Warunek nonoci przy cinaniu

3=V Ed

V bw ,Rd= 384,9

484,7=0,79>0,5

W przypadku, gdy 3>0,5 wymagana jest redukcja nonoci obliczeniowej

przekroju ze wzgldu na cinanie przy obcieniu momentem zginajcym.

Plastyczna nono na zginanie przekroju zbudowanego z efektywnych czci pasw

oraz w peni efektywnego rodnika.

Plastyczny wskanik wytrzymaoci przekroju

podporowego

W pl , y=2[20016(450+162 )+0,564502]==4146103 mm3

M pl ,Rd=W pl , yf y M0=414610

3 2751,0

=

=1140106 Nmm=1140 kNm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 55/165

Strop belkowy.

Obliczeniowa nono przekroju zbudowanego wycznie z efektywnych czci

pasw.

Warto dokadna, ustalona przy okrelaniu udziau pasw w nonoci na cinanie

M f ,Rd=792,3 kNm .

Warto przybliona

M f ,Rd=b f t ff y M0 (hw+t f )=

200162751,0 (900+16)=806,110

6 Nmm=806,1kNm

Interakcyjne warunki nonoci

1=M Ed

M pl ,Rd=661,0

1140=0,580,5+0,0850,055=

=0,5+0,085+0,0551=0,874

.

Wspczynnik redukcyjny uwzgldniajcy niestateczno cianki przsowej

= p 0,055 (3+ )

p2 =

1,1540,055 (31)1,1542

=0,7841,0 .

Szerokoci wsppracujce ciskanej czci rodnika

beff= bc=c

1=0,784 888,7

1+1=348 mm

be1=0,4 beff=0,4348=139 mm

be2=0,6 beff=0,6348=209 mm

Ostateczne wartoci szerokoci wsppracujcych rodnika, uwzgldniajce stref

rozcigan oraz spoiny czce pasy ze rodnikiem.

bew1=be1+2 a=139+24=145 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 59/165

Strop belkowy.

bew2=c c

1+2 a+be2=888,7

888,71+1

+24+209=659 mm

Szeroko rodnika ulegajca wyboczeniu lokalnemu

bww=hw (bew1+bew2)=900 (145+659 )=96 mm

Cechy geometryczne przekroju efektywnego

Aeff=216012+6145+6659=86,6102 mm2

Pooenie osi gwnej centralnej

S xx=0,5 160122+16012(0,512+900+12)+

+1456 (12+9000,5145 )+6596 (0,5659+12)==3855103 mm3

yeff ,d=S xxAeff

= 3855103

86,6102=445 mm

yeff , g=924 445=479 mm

Gwny centralny moment bezwadnoci

J y ,eff=160123

12+16012 (4450,512)2+

+ 66593

12 +6659 (4450,565912)2+

+ 61453

12+6145 (4790,514512)2+

+ 160123

12+16012(4790,512)2=

=112200104 mm4

Wskaniki wytrzymaoci

W y ,effg=J y , effyeff , g

=112200104

479=2342103 mm3

W y ,effd=J y ,effyeff , d

=112200104

445=2522103 mm3

W y ,eff ,min=min (W y ,effd ;W y , effg )=min (2342103 ; 2522103)=2342103 mm3

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 60/165

Strop belkowy.

Obliczeniowa nono przekroju

M c , Rd=W y ,eff ,minf yk M0=234210

3 2751,0

=644,0106 Nmm=644,0 kNm

Warunek obliczeniowej nonoci przekroju

1=M Ed

M c , Rd=582,0

644,0=0,900,5

W przypadku, gdy 3>0,5 wymagana jest redukcja nonoci obliczeniowej

przekroju ze wzgldu na cinanie przy obcieniu momentem zginajcym.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 61/165

Strop belkowy.

Plastyczna nono na zginanie przekroju zbudowanego z efektywnych czci pasw

oraz w peni efektywnego rodnika.

Plastyczny wskanik wytrzymaoci przekroju

podporowego

W pl , y=2[16012(450+ 122 )+0,564502]==2966103 mm3

M pl ,Rd=W pl , yf y M0=296610

3 2751,0

=

=815,7106 Nmm=815,7 kNm

Obliczeniowa nono przekroju zbudowanego wycznie z efektywnych czci

pasw.

Warto dokadna

Moment bezwadnoci

J fy=2[16012312 +16012 (4620,512 )2]=79852104 mm4Wskanik wytrzymaoci

W fy=79852104

462 =1728103 mm3

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 62/165

Strop belkowy.

Obliczeniowa nono pasw

M f , Rd=W fyf y

M0=1728103 275

1,0=475,3106 Nmm=475,3 kNm

Warto przybliona

M f ,Rd=b f t ff y M0 (hw+t f )=

160122751,0

(900+12)=481,5106 Nmm=481,5 kNm

Interakcyjne warunki nonoci

1=M Ed

M pl ,Rd= 459,4

815,7=0,56 c ,0

M c , RdM Ed

=0,4 412,3346,9

=0,475

Warunek nie zosta speniony. Element jest naraony na zwichrzenie. Wymagane jest

sprawdzenie nonoci na zwichrzenie.

Wspczynnik zwichrzenia przypadek oglny

Parametr imperfekcji przy zwichrzeniu krzywa zwichrzenia c

LT=0,49

Smuko wzgldna przy zwichrzeniu

LT= f=0,556

Parametr krzywej zwichrzenia

LT=0,5 [1+ LT ( LT0,2 )+ LT2 ]=0,5 [1+0,49 (0,5560,2 )+0,556 2 ]=0,742

LT=1

LT+ LT2 LT2= 1

0,742+0,74220,5562=0,811

Wspczynnik uwzgldniajcy przybliony charakter metody pasa zastpczego

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 78/165

Strop belkowy.

k ll=1,1

Obliczeniowa nono przekroju przy zwichrzeniu

M b , Rd=k ll LT M c , Rd=1,10,811412,3=367,9 kNm

Sprawdzenie warunku nonoci

M EdM b , Rd

=346,9367,9

=0,94

Strop belkowy.

Smuko graniczna pasa zastpczego

c ,0=0,4

Parametry przekroju zastpczego pasa jak poprzednio.

Sprawdzenie warunku

f=k c Lc

i f , z 1=0,891800

35,086,8=0,525> c ,0

M c ,RdM Ed

=0,4 412,3355,6

=0,464

Warunek nie zosta speniony. Element jest naraony na zwichrzenie.

Okrelenie nonoci na zwichrzenie

Wspczynnik zwichrzenia przypadek oglny

Parametr imperfekcji przy zwichrzeniu krzywa zwichrzenia c

LT=0,49

Smuko wzgldna przy zwichrzeniu

LT= f=0,525

LT=0,5 [1+ LT ( LT0,2 )+ LT2 ]=0,5 [1+0,49 (0,5250,2 )+0,5252 ]=0,717

LT=1

LT+ LT2 LT2= 1

0,717+0,71720,5252=0,829

Wspczynnik uwzgldniajcy przybliony charakter metody pasa zastpczego

k ll=1,1

Obliczeniowa nono przekroju przy zwichrzeniu

M b , Rd=k ll LT M c , Rd=1,10,829412,3=376,03 kNm

Sprawdzenie warunku nonoci

M EdM b , Rd

= 355,6376,03

=0,95

Strop belkowy.

Podpora 2

Rysunek 33: Kombinacja maksymalnego momentu podporowego 2.

Przyjto zastrza pod pierwsz belk na prawo od podpory. Biorc pod uwag

wczeniej rozmieszczone zastrzay, maksymalna dugo wyboczeniowa w strefie

podpory wynosi Lc=1800 mm .

Momenty zginajce na kocach umownej belki (do sprawdzenia zwichrzenia)

M 1=630,24 kNm , M 2=152,7 kNm .

Stosunek momentw brzegowych

=M 2M 1

= 152,7630,24

=0,242

Wspczynnik poprawkowy

k c=1

1,33 0,33= 1

1,330,330,242=0,8

Smuko porwnawcza

1=93,9=93,90,92=86,8

Smuko graniczna pasa zastpczego

c ,0=0,4

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 81/165

Strop belkowy.

Geometria przekroju pasa zastpczego

Pole przekroju efektywnych czci pasa ciskanego

Aeff , f=16012=19,2102 mm2 .

Pole przekroju efektywnej czci ciskanej rodnika

Aeff ,w ,c=tw(beff +a 2)=6 (348+42)=21,25102 mm2

Moment bezwadnoci wsppracujcej czci pasa

ciskanego

J eff , f , z=121603

12=409,6104 mm4

Promie bezwadnoci przekroju zastpczego

i f , z= 409,6104

16,0122+ 13 21,25102=39,0 mm

Sprawdzenie warunku

f=k c Lc

i f , z 1= 0,81800

39,086,8=0,42> c ,0

M c ,RdM Ed

=0,4 644,0630,24

=0,41

Warunek nie zosta speniony. Element jest naraony na zwichrzenie.

Okrelenie nonoci na zwichrzenie

Wspczynnik zwichrzenia przypadek oglny

Parametr imperfekcji przy zwichrzeniu krzywa zwichrzenia c

LT=0,49

Smuko wzgldna przy zwichrzeniu

LT= f=0,42

LT=0,5 [1+ LT ( LT0,2 )+ LT2 ]=0,5 [1+0,49 (0,420,2 )+0,422 ]=0,642

LT=1

LT+ LT2 LT2= 1

0,642+0,64220,422=0,89

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 82/165

Strop belkowy.

Wspczynnik uwzgldniajcy przybliony charakter metody pasa zastpczego

k ll=1,1

Obliczeniowa nono przekroju przy zwichrzeniu

M b , Rd=k ll LT M c , Rd=1,10,89644,0=630,5 kNm

Sprawdzenie warunku nonoci

M EdM b , Rd

=630,24630,5

=1,0

Warunek zosta speniony.

Przso 23

Rysunek 34: Kombinacja maksymalnego momentu przsowego 23.

Dugo wyboczeniowa przy zwichrzeniu Lc=1800 mm .

Momenty zginajce na kocach umownej belki (do sprawdzenia zwichrzenia)

M 1=469,0 kNm , M 2=419,0 kNm .

Stosunek momentw brzegowych

=M 2M 1

=419,0469,0

=0,893

Wspczynnik poprawkowy

k c=1

1,33 0,33= 1

1,33 0,330,893=0,966

Smuko porwnawcza

1=93,9=93,90,92=86,8

Smuko graniczna pasa zastpczego

c ,0=0,4

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 83/165

Strop belkowy.

Geometria przekroju pasa zastpczego

Pole przekroju efektywnych czci pasa ciskanego

Aeff , f=1608=12,8102 mm2 .

Pole przekroju efektywnej czci ciskanej rodnika

Aeff ,w ,c=tw(beff +a 2)=6 (348+42)=21,25102 mm2

Moment bezwadnoci wsppracujcej czci pasa

ciskanego

J eff , f , z=81603

12=273,1104 mm4

Promie bezwadnoci przekroju zastpczego

i f , z= 273,1104

12,8102+ 13 21,25102=37,0 mm

Sprawdzenie warunku

f=k c Lc

i f , z 1=0,9661800

37,086,8=0,54> c ,0

M c , RdM Ed

=0,4 489,4469,0

=0,42

Warunek nie zosta speniony. Element jest naraony na zwichrzenie.

Okrelenie nonoci na zwichrzenie

Wspczynnik zwichrzenia przypadek oglny

Parametr imperfekcji przy zwichrzeniu krzywa zwichrzenia c

LT=0,49

Smuko wzgldna przy zwichrzeniu

LT= f=0,54

LT=0,5 [1+ LT ( LT0,2 )+ LT2 ]=0,5 [1+0,49 (0,540,2 )+0,542 ]=0,729

LT=1

LT+ LT2 LT2= 1

0,729+0,72920,542=0,82

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 84/165

Strop belkowy.

k ll=1,1

Obliczeniowa nono przekroju przy zwichrzeniu

M b , Rd=k ll LT M c , Rd=1,10,82489,4=441,5 kNm

Sprawdzenie warunku nonoci

M EdM b , Rd

=469,0441,5

=1,06>1,0

Warunek nie zosta speniony.

KOMENTARZ:Biorc pod uwag przekroczenie nonoci na zwichrzenie ( o kilka procent) w przle

rodkowym 12 na podporze 2 i w przle skrajnym 23 zwikszone zostay gruboci

pasw. Ukad miejsc zmian przekroju oraz umiejscowienie zastrzaw pozostaje

niezmieniony.

Wyniki oblicze statycznych z nowo zaprojektowanymi przekrojami.

Rysunek 35: Obwiednia momentw zginajcych.

Rysunek 36: Obwiednia si poprzecznych.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 85/165

Strop belkowy.

Warunki nonoci dla nowej konfiguracji przekrojw poprzecznych

Warunki nonoci Przekrj poprzeczny Podpora 0

V EdV b , Rd

= 272,7514,1

=0,52

Strop belkowy.

Warunki nonoci Przekrj poprzeczny Przso 12

M EdM c , Rd

= 358,7489,4

=0,73

Strop belkowy.

Warunki nonoci Przekrj poprzeczny Przso 23

M EdM c , Rd

= 472,94566,6

=0,83

Strop belkowy.

Maksymalne ugicie przsa rodkowego

wmax=10,0 mm

Strop belkowy.

Wymiarowanie eber poprzecznych

Podpora 0

Reakcja podporowa R0=271,0 kN

Przyjto rozwizanie w postaci obustronnego ebra z blach.

Parametry przekroju belki na podporze 0

b f=200 mm , t f =16 mm , hw=900 mm , tw=6 mm

Wstpny dobr parametrw skrzyde ebra

bs ,max=0,5(b f t w)=0,5(200 6)=97,0 mm

bs=hw30

+50=90030

+50=80 mm

Przyjto skrzydo ebra o szerokoci

bs=95 mm .

Minimalna grubo skrzyda ebra

t s , min=b s

14= 95

140,92=7,3 mm

Grubo ebra z uwagi na docisk do pasa belki

Zakada si wykonanie podci w ebrze o przyprostoktnej c s=25 mm .

t s , min=R0

2(bs c s) f y= 271,310

3

2(95 25)275=7,04 mm

Przyjto ebro o wymiarach

bs=95 mm , t s=10 mm .

Ustalenie cech geometrycznych ebra

Maksymalna szeroko wsppracujca rodnika

15 t w=150,926=83,2mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 90/165

Strop belkowy.

Przyjto przeduenie belki poza o podparcia wynoszce

l s=120 mm>15 t w=83,2 mm .

Pole efektywne przekroju ebra

As=2 b s t s+(30 t w+t s) tw=29510+(300,926+10 )6=29,58102 mm2 Moment bezwadnoci ebra

J s=2[ t sb s312 +bs t s(b s+t w2 )2]+ (30 tw+t s) tw312 =2[1095312 +9510( 95+62 )2]+

+(300,926+10 )6 3

12 =627,8104 mm4

Promie bezwadnoci

is= J sAs= 627,810429,58102=46 mmSprawdzenie typu ebra - rozstaw eber w strefie podpory 0 - a=1800 mm .

ahw

=1800900

=2>2

J s , min=0,75 hw tw3 =0,75900363=14,6104 mm4

J s=627,8104 mm4> J s ,min=14,610

4 mm2

ebro mona traktowa jako sztywne.

Sprawdzenie statecznoci ebra przy wyboczeniu skrtnym

Moment bezwadnoci skrzyda ebra przy skrcaniu swobodnym

J T=13

b s t s3=1

395103=3,2104 mm4

Biegunowy moment bezwadnoci skrzyda ebra

J p=t sb s

3

3 +bs t s

3

12 =10953

12 +95103

12 =286,6104 mm4

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 91/165

Strop belkowy.

Sprawdzenie warunku statecznoci

J TJ p

= 3,2104

286,6 104=0,011>5,3

f yE

=5,3 275210000

=0,007

Warunek statecznoci ebra jest speniony. ebro nie jest naraone na wyboczenie

skrtne.

Sprawdzenie ebra na ciskanie

Klasa przekroju ebra

bst s=95

10=9,5

Strop belkowy.

Sprawdzenie nonoci ebra na docisk

Pole docisku

Ad=2 (bs c s) t s=2 (95 25 )10=14,0102 mm2

Sprawdzenie napre

d=N EdAd

= 271,0103

14,0102=193,6 N

mm2< f y=275

Nmm2

Warunek zosta speniony.

Sprawdzenie nonoci spoin czcych ebro ze rodnikiem podcigu.

Rysunek 38: Schemat obliczeniowy poczenia ebra ze rodnikiem.

Sia w skrzydle ebra poprzecznego

V s , Ed=N Ed

2= 271,0

2=135,5 kN

Mimord dziaania siy wzgldem paszczyzny styku ebra ze rodnikiem

ev=bs+c

2= 95+25

2=60 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 93/165

Strop belkowy.

Dobr gruboci spoin czcych pasy ze rodnikiem

t1=6 mm , t 2=10 mm

0,2t 2=0,210=2,0 mma0,7 t 1=0,76=4,2 mm

Przyjto aw=3mm .

Dugo spoin czcych ebro ze rodnikiem podcigu

lw=hw 2c=900 225=850 mm

Wspczynnik redukcyjny z uwagi na dugo spoiny

Lw=1,1 lw17

=1,1 0,8517

=1,05>1,0

Przyjto: Lw=1,0

Wspczynnik korelacji dla stali S275 wynosi w=0,85 .

Warunek nonoci spoin

2 2+3 2=2(3V s , Ed (b+c )2 aw lw2 )2+3( V s , Ed2 aw lw )2==2(2135,5103 (95+25 )238302 )2+3(135,510323830 )2=36,5 Nmm2 < f u w M2 Lw ,2=

= 4300,851,25

=404,7 Nmm2

Podpora 1

Reakcja podporowa R0=818,5 kN

Przyjto rozwizanie w postaci obustronnego ebra z blach.

Parametry przekroju belki na podporze 1

b f=200 mm , t f =16 mm , hw=900 mm , tw=6 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 94/165

Strop belkowy.

Wstpny dobr parametrw skrzyde ebra

bs ,max=0,5(b f t w)=0,5(200 6)=97 mm

bs=hw30

+50=90030

+50=80 mm

Przyjto skrzydo ebra o szerokoci

bs=95 mm .

Minimalna grubo skrzyda ebra

t s , min=b s

14= 95

140,92=7,3 mm

Grubo ebra z uwagi na docisk do pasa belki

Zakada si wykonanie podci w ebrze o przyprostoktnej c s=35 mm .

t s , min=R0

2(bs c s) f y= 818,510

3

2(95 35)275=24,8 mm

Przyjto ebro o wymiarach

bs=95 mm , t s=26 mm

Ustalenie cech geometrycznych ebra

Maksymalna szeroko wsppracujca rodnika

15 t w=150,926=83,2mm

Pole efektywne przekroju ebra

As=2 b s t s+(30 t w+t s) tw=29526+(300,926+26 )7=60,9102 mm2

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 95/165

Strop belkowy.

Moment bezwadnoci ebra

J s=2[ t sb s312 +bs t s(b s+tw2 )2]+ (30 t w+t s) tw312 =2[ 2695312 +9526(95+62 )2]+

+(300,926+10 )63

12 =1631,7104 mm4

Promie bezwadnoci

is= J sAs= 1631,710460,9102 =52 mmSprawdzenie typu ebra - rozstaw eber w strefie podpory 1 - a=1800 mm .

ahw

=1800900

=2>2

J s , min=0,75 hw tw3 =0,7590063=14,6104 mm4

J s=1631,7104 mm4> J s ,min=14,610

4 mm2

ebro mona traktowa jako sztywne.

Sprawdzenie statecznoci ebra przy wyboczeniu skrtnym

Moment bezwadnoci skrzyda ebra przy skrcaniu swobodnym

J T=13

b s t s3=1

395263=55,7104 mm4

Biegunowy moment bezwadnoci skrzyda ebra

J p=t sb s

3

3 +bs t s

3

12 =26953

12 +95263

12 =757,0104 mm4

Sprawdzenie warunku statecznoci

J TJ p

= 55,7104

757,0 104=0,074>5,3

f yE=5,3 275

210000=0,007

Warunek statecznoci ebra jest speniony. ebro nie jest naraone na wyboczenie

skrtne.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 96/165

Strop belkowy.

Sprawdzenie ebra na ciskanie

Klasa przekroju ebra

bst s= 95

26=3,65

Strop belkowy.

Sprawdzenie napre

d=N EdAd

=818,5103

31,2102=262,3 N

mm2< f y=275

Nmm2

Warunek zosta speniony.

Sprawdzenie nonoci spoin czcych ebro ze rodnikiem podcigu.

Rysunek 39: Schemat poczenia ebra ze rodnikiem.

Sia w skrzydle ebra poprzecznego

V s , Ed=N Ed

2=818,5

2=409,25 kN

Mimord dziaania siy wzgldem paszczyzny styku ebra ze rodnikiem

ev=bs+c

2= 95+35

2=65 mm

Dobr gruboci spoin czcych pasy ze rodnikiem

t1=6 mm , t 2=26 mm

0,2t 2=0,226=5,2 mma0,7 t1=0,76=4,2 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 98/165

Strop belkowy.

Przyjto aw=4 mm .

Dugo spoin czcych ebro ze rodnikiem podcigu

lw=hw 2c=900 235=830 mm

Wspczynnik redukcyjny z uwagi na dugo spoiny

Lw=1,1 lw17

=1,1 0,8317

=1,05>1,0

Przyjto: Lw=1,0

Wspczynnik korelacji dla stali S275 wynosi w=0,85 .

Warunek nonoci spoin

2 2+3 2=2(3V s , Ed (b+c )2 aw lw2 )2+3( V s , Ed2 aw lw )2==2(2409,25103 (95+35 )248302 )2+3( 409,2510324830 )2=114,3 Nmm2< f uw M2 Lw ,2=

= 4300,851,25

=404,7 Nmm2

Podpora 2

Reakcja podporowa R0=661,5 kN

Przyjto rozwizanie w postaci obustronnego ebra z blach.

Parametry przekroju belki na podporze 2

b f=160 mm , t f=14 mm , hw=900 mm , t w=6 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 99/165

Strop belkowy.

Wstpny dobr parametrw skrzyde ebra

bs ,max=0,5(b f tw)=0,5(160 6 )=77 mm

bs=hw30

+50=90030

+50=80 mm

Przyjto skrzydo ebra o szerokoci

bs=75 mm .

Minimalna grubo skrzyda ebra

t s , min=b s

14= 75

140,92=5,8 mm

Grubo ebra z uwagi na docisk do pasa belki

Zakada si wykonanie podci w ebrze o przyprostoktnej c s=40 mm .

t s , min=R0

2(bs c s) f y= 661,510

3

2(75 40)275=34,4mm

Przyjto ebro o wymiarach

bs=75 mm , t s=36 mm

Ustalenie cech geometrycznych ebra

Maksymalna szeroko wsppracujca rodnika

15 t w=150,926=83,2mm

Pole efektywne przekroju ebra

As=2 b s t s+(30 t w+t s) tw=27536+(300,926+10 )6=66,14102 mm2

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 100/165

Strop belkowy.

Moment bezwadnoci ebra

J s=2[ t sb s312 +bs t s(b s+tw2 )2]+ (30 t w+t s) tw312 =2[ 3675312 +7536( 75+62 )2]+

+(300,926+10 )6 3

12 =1139,2104 mm4

Promie bezwadnoci

is= J sAs= 1139,210466,14102 =42 mmSprawdzenie typu ebra - rozstaw eber w strefie podpory 1 - a=1800 mm .

ahw

=1800900

=2>2

J s , min=0,75 hw tw3 =0,7590063=14,6104 mm4

J s=1139,2104 mm4> J s ,min=14,610

4 mm2

ebro mona traktowa jako sztywne.

Sprawdzenie statecznoci ebra przy wyboczeniu skrtnym

Moment bezwadnoci skrzyda ebra przy skrcaniu swobodnym

J T=13

b s t s3=1

375363=116,6104 mm4

Biegunowy moment bezwadnoci skrzyda ebra

J p=t sb s

3

3 +bs t s

3

12 =36753

12 +7536 3

12 =535,4104 mm4

Sprawdzenie warunku statecznoci

J TJ p

=116,6104

535,4 104=0,218>5,3

f yE

=5,3 275210000

=0,007

Warunek statecznoci ebra jest speniony. ebro nie jest naraone na wyboczenie

skrtne.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 101/165

Strop belkowy.

Sprawdzenie ebra na ciskanie

Klasa przekroju ebra

bst s= 75

36=2,08

Strop belkowy.

Sprawdzenie napre

d=N EdAd

=661,5103

25,2102=262,6 N

mm2< f y=275

Nmm2

Warunek zosta speniony.

Sprawdzenie nonoci spoin czcych ebro ze rodnikiem podcigu.

Rysunek 40: Schemat poczenia ebra ze rodnikiem.

Sia w skrzydle ebra poprzecznego

V s , Ed=N Ed

2=661,5

2=330,75 kN

Mimord dziaania siy wzgldem paszczyzny styku ebra ze rodnikiem

ev=bs+c

2=75+45

2=57,5mm

Dobr gruboci spoin czcych pasy ze rodnikiem

t1=6 mm , t 2=36 mm

0,2t 2=0,236=7,2 mma0,7 t 1=0,76=4,2 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 103/165

Strop belkowy.

Przyjto aw=4 mm .

Dugo spoin czcych ebro ze rodnikiem podcigu

lw=hw 2c=900 240=820 mm

Wspczynnik redukcyjny z uwagi na dugo spoiny

Lw=1,1 lw17

=1,1 0,8217

=1,05>1,0

Przyjto: Lw=1,0

Wspczynnik korelacji dla stali S275 wynosi w=0,85 .

Warunek nonoci spoin

2 2+3 2=2(3 V s , Ed (b+c )2 aw lw2 )2+3( V s , Ed2 aw lw )2==2(2330,75103 (75+40 )248202 )2+3( 330,7510324820 )2=92,3 Nmm2 < f uw M2 Lw ,2=

= 4300,851,25

=404,7 Nmm2

Podpora 3

Reakcja podporowa R0=183,7 kN

Przyjto rozwizanie w postaci obustronnego ebra z blach.

Parametry przekroju belki na podporze 3

b f=160 mm , t f=10 mm , hw=900 mm , tw=6 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 104/165

Strop belkowy.

Wstpny dobr parametrw skrzyde ebra

bs ,max=0,5(b f tw)=0,5(160 6 )=77 mm

bs=hw30

+50=90030

+50=80 mm

Przyjto skrzydo ebra o szerokoci

bs=75 mm .

Minimalna grubo skrzyda ebra

t s , min=b s

14= 75

140,92=6,7 mm

Grubo ebra z uwagi na docisk do pasa belki

Zakada si wykonanie podci w ebrze o przyprostoktnej c s=25 mm .

t s , min=R0

2(bs c s) f y= 183,710

3

2(75 25)275=6,7 mm .

Przyjto ebro o wymiarach

bs=75 mm , t s=8 mm

Ustalenie cech geometrycznych ebra

Maksymalna szeroko wsppracujca rodnika

15 t w=150,926=83,2mm

Pole efektywne przekroju ebra

As=2 b s t s+(30 t w+t s) tw=2758+(300,926+8 )6=22,46102 mm2

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 105/165

Strop belkowy.

Moment bezwadnoci ebra

J s=2[ t sb s312 +bs t s(b s+tw2 )2]+ (30 t w+t s) tw312 =2[ 875312 +758(75+62 )2]+

+(300,926+8 )6 3

12 =253,4104 mm4

Promie bezwadnoci

is= J sAs= 253,410422,46102=33mmSprawdzenie typu ebra - rozstaw eber w strefie podpory 1 - a=1800 mm .

ahw

=1800900

=2>2

J s , min=0,75 hw tw3 =0,7590063=14,6104 mm4

J s=253,4104 mm4>J s , min=14,610

4 mm2

ebro mona traktowa jako sztywne.

Sprawdzenie statecznoci ebra przy wyboczeniu skrtnym

Moment bezwadnoci skrzyda ebra przy skrcaniu swobodnym

J T=13

b s t s3=1

37583=1,28104 mm4

Biegunowy moment bezwadnoci skrzyda ebra

J p=t sb s

3

3 +bs t s

3

12 =8753

12 +7583

12 =112,8104 mm4

Sprawdzenie warunku statecznoci

J TJ p

= 1,28104

112,8 104=0,011>5,3

f yE=5,3 275

210000=0,007

Warunek statecznoci ebra jest speniony. ebro nie jest naraone na wyboczenie

skrtne.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 106/165

Strop belkowy.

Sprawdzenie ebra na ciskanie

Klasa przekroju ebra

bst s=75

8=9,37

Strop belkowy.

= 1+ 2 2

= 10,535+0,5352 0,2322

=0,984

Nono ebra na wyboczenie

N b , Rd= Asf y M1=0,98422,4610

2 2751,0

=607,8103 N =607,8 kN

Sprawdzenie warunku nonoci

N EdN b , Rd

=183,7607,8

=0,3

Strop belkowy.

Sprawdzenie nonoci spoin czcych ebro ze rodnikiem podcigu.

Rysunek 41: Schemat poczenia ebra ze rodnikiem.

Sia w skrzydle ebra poprzecznego

V s , Ed=N Ed

2=183,7

2=91,85 kN

Mimord dziaania siy wzgldem paszczyzny styku ebra ze rodnikiem

ev=bs+c

2=75+25

2=50 mm

Dobr gruboci spoin czcych pasy ze rodnikiem

t1=6 mm , t 2=8 mm

0,2t 2=0,28=1,6 mma0,7 t 1=0,76=4,2 mm

Przyjto aw=3mm .

Dugo spoin czcych ebro ze rodnikiem podcigu

lw=hw 2c=900 225=850 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 109/165

Strop belkowy.

Wspczynnik redukcyjny z uwagi na dugo spoiny

Lw=1,1 lw17

=1,1 0,8517

=1,05>1,0

Przyjto: Lw=1,0

Wspczynnik korelacji dla stali S275 wynosi w=0,85 .

Warunek nonoci spoin

2 2+3 2=2(3 V s , Ed (b+c )2 aw lw2 )2+3( V s , Ed2 aw lw )2==2(291,85103 (75+25 )238502 )2+3( 91,8510323850 )2=32,5 Nmm2 < f uw M2 Lw ,2=

= 4300,851,25

=404,7 Nmm2

ebra porednie

Wymiarowaniu podlega ebro pod belk stropow umieszczone w przekroju

blachownicy o pasach szerokoci b f=200 mm .

Najwiksza sia poprzeczna wystpujca w rodniku na odcinku wystpowania eber

porednich

V Ed=390,2 kN .

Rozstaw eber a=1800 mm .

Smuko wzgldna pytowa rodnika w=1,723 .

Obcienie ebra wynikajce z dziaajcej siy poprzecznej

N s , v=V Ed 1w

2

f y hw tw3 M1

=390,2103 11,4232

275900631,0

=101,4103 N =101,4 kN

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 110/165

Strop belkowy.

Obliczeniowa warto siy przekazanej przez belki stropowe (zawieszone na obu

skrzydach ebra poredniego)

F Ed=105,4 kN .

Sia poduna w ebrze

N Ed=F Ed+N s ,v=105,4+101,4=206,8 kN .

Wstpny dobr parametrw skrzyde ebra

bs ,max=0,5(b f t w)=0,5(200 6)=97 mm

bs=hw30

+50=90030

+50=80 mm

Przyjto skrzydo ebra o szerokoci

bs=75 mm .

Minimalna grubo skrzyda ebra

t s , min=b s

14= 75

140,92=5,8 mm

Przyjto ebro o wymiarach:

bs=75 mm , t s=8 mm .

Ustalenie cech geometrycznych ebra

Maksymalna szeroko wsppracujca rodnika

15 t w=150,926=83,2mm

Pole efektywne przekroju ebra

As=2 b s t s+(30 t w+t s) tw=2758+(300,926+8 )6=22,46102 mm2

Moment bezwadnoci ebra

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 111/165

Strop belkowy.

J s=2[ t sb s312 +bs t s(b s+tw2 )2]+ (30 t w+t s) tw312 =2[ 875312 +758(75+62 )2]+

+(300,926+8 )6 3

12 =253,4104 mm4

Promie bezwadnoci

is= J sAs= 253,410422,46102=33mmSprawdzenie typu ebra - rozstaw eber w strefie podpory 1 - a=1800 mm .

ahw

=1800900

=2>2

J s , min=0,75 hw tw3 =0,7590063=14,6104 mm4

J s=253,4104 mm4>J s , min=14,610

4 mm2

ebro mona traktowa jako sztywne.

Sprawdzenie statecznoci ebra przy wyboczeniu skrtnym

Moment bezwadnoci skrzyda ebra przy skrcaniu swobodnym

J T=13

b s t s3=1

37583=1,28104 mm4

Biegunowy moment bezwadnoci skrzyda ebra

J p=t sb s

3

3 +bs t s

3

12 =8753

12 +7583

12 =112,8104 mm4

Sprawdzenie warunku statecznoci

J TJ p

= 1,28104

112,8 104=0,011>5,3

f yE=5,3 275

210000=0,007

Warunek statecznoci ebra jest speniony. ebro nie jest naraone na wyboczenie

skrtne.

Sprawdzenie ebra na ciskanie

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 112/165

Strop belkowy.

Klasa przekroju ebra

bst s=75

8=9,37

Strop belkowy.

= 1+ 2 2

= 10,535+0,5352 0,2322

=0,984

Nono ebra na wyboczenie

N b , Rd= Asf y M1=0,98422,4610

2 2751,0

=607,8103 N =607,8 kN

Sprawdzenie warunku nonoci

N EdN b , Rd

=206,8607,8

=0,34

Strop belkowy.

Sprawdzenie nonoci spoin czcych ebro porednie z rodnikiem.

Rysunek 42: Schemat poczenia ebra poredniego ze rodnikiem.

Sia w skrzydle ebra poprzecznego

V s , Ed=N Ed

2= 206,8

2=103,4 kN

Mimord dziaania siy wzgldem paszczyzny styku ebra ze rodnikiem

ev=bs2=75

2=37,5 mm

Dobr gruboci spoin czcych pasy ze rodnikiem

t1=6 mm , t 2=8 mm

0,2t 2=0,28=1,6 mma0,7 t 1=0,76=4,2 mm

Przyjto aw=3mm .

Dugo spoin czcych ebro ze rodnikiem podcigu

lw=hw 2c=900 225=850 mm

Wspczynnik redukcyjny z uwagi na dugo spoiny

Lw=1,1 lw17

=1,1 0,8517

=1,05>1,0

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 115/165

Strop belkowy.

Przyjto: Lw=1,0

Wspczynnik korelacji dla stali S275 wynosi w=0,85 .

Warunek nonoci spoin

2 2+3 2=2(3V s , Ed b2 aw lw2 )2+3( V s , Ed2 aw lw )2==2(2103,410375238502 )2+3(103,410323850 )2=35,9 Nmm2 < f u w M2 Lw ,2=

= 4300,851,25

=404,7 Nmm2

UWAGA:Zaprojektowane ebro porednie moe zosta zastosowane na odcinku podcigu

z pasami o szerokoci b f =160 mm . Biorc pod uwag, e wystpuje stay rozstaw

belek stropowych a = 1800 mm a siy poprzeczne nie przekraczaj V Ed=390,2 kN

nie jest wymagane sprawdzenie eber na tym odcinku.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 116/165

Strop belkowy.

Rysunek 43: ebra porednie w przekroju blachownicy o pasach szerokoci 160 mm.

Wymiarowanie poczenia pasa ze rodnikiem.Spoiny w przekroju przsa 01 i podpory 1Parametry przekroju poprzecznego

b f=200 mm , t f =16 mm , hw=900 mm , tw=6 mm .

Przyjto poczenie cigymi, obustronnymi spoinami

pachwinowymi.

Grubo spoiny czcej pas ze rodnikiem dobrana

wczeniej

a=4 mm .

Najwiksza sia poprzeczna na odcinku wystpowania

przekroju

V Ed=392,1kN .

Moment statyczny pasa wzgldem osi obojtnej:

S y=b f t f ( hw+t f2 )=20016(900+162 )=1465,6103 mm3 .dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 117/165

Strop belkowy.

Gwny centralny moment bezwadnoci

J y=170721,6104 mm4 .

Wspczynnik korelacji dla stali S275

w=0,85 .

Sprawdzenie nonoci spoin

=V Ed S y2 J y a

=392,11031465,6103

2170712,61044=42,1 N

mm2e1, min=1,2 d 0=1,218=21,6 mm

e2=35 mm>e2,min=1,2 d 0=1,218=21,6 mm

p1=95 mm> p1,min=2,2 d0=2,218=39,6 mm

p2=90 mm> p2, min=2,4 d 0=2,418=43,2 mm

Odlego midzy skrajnymi cznikami (po jednej stronie zcza, w kierunku

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 129/165

Strop belkowy.

dziaania obcienia)

L j=2 p1=295=190 mm

Strop belkowy.

F b , Rd21=k 1 b f u d t

M2 =2,51,0430168

1,25=110,1103 N =110,1 kN

Okrelenie nonoci zcza

F Rd ,1=min (F v , Rd ; Fb ,Rd1 ; F b , Rd2)=min(48,3103 ;110,1103 ;110,1103)=

=48,3103 N

F Rd=n F Rd1=648,3103=289,8103 N

Warunek nonoci

N f , EdF Rd

= 242,5103

289,8103=0,84

Strop belkowy.

Sprawdzenie nonoci nakadek

Z uwagi na wiksze pole przekroju nakadki oraz zblion relacj momentw

bezwadnoci przyjto spenienie warunkw nonoci nakadek.

Poczenie rodnika

Przyjcie liczby cznikw w rodniku

Przyjto do sprawdzenia n=16 rub w rozmieszczeniu, jak na poniszym rysunku.

Sprawdzenie warunkw ograniczajcych rozstawy

e1=60 mm>e1, min=1,2 d 0=1,218=21,6 mm

e2=60 mm>e2,min=1,2 d 0=1,218=21,6 mm

p1=140 mm> p1, min=2,2 d0=2,218=39,6 mm

p2=80 mm> p2, min=2,4 d 0=2,418=43,2 mm

Obliczeniowa nono ruby na cinanie w poczeniu

dwucitym

Przyjto, e paszczyzna cinania nie przechodzi przez

gwintowan cz ruby.

v=0,6 .

F v , Rd=2 v f ub A M2 =2

0,65002,011102

1,25=96,6103 N=96,6 kN

Obliczeniowa nono ruby na docisk

Minimalna grubo poddana dociskowi w jednym kierunku

t=min(t w ;2 t P)=min (6 ; 28=16 mm)=6 mm

Kierunek pionowy

k 1=min{2,8e2d 0

1,7=2,8 6018

1,7=7,63

1,4p2d 0

1,7=1,4 80181,7=4,52

2,5}=2,5

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 132/165

Strop belkowy.

b=min{ d=e1

3 d 0= 60

318=1,11

f ubf u

=500430=1,41

1,0}=1,0

F bv , Rd=k 1 b f u d t

M2 =2,51,0430166

1,25=82,6103 N=82,6 kN

Kierunek poziomy

k 1=min{2,8e1d 0

1,7=2,8 6018

1,7=7,63

1,4p1d0

1,7=1,4 80181,7=4,52

2,5}=2,5

b=min{ d=e2

3 d 0= 60

318=1,11

f ubf u

=500430=1,41

1,0}=1,0

F bh ,Rd=k 1 b f u d t

M2 =2,51,0430166

1,25=82,6103 N=82,6 kN

Wspczynniki redukcyjne z uwagi na dugo zcza

Kierunek poziomy

L jh=2 p1=280=160 mm15 d=1516=240 mm

vLf =1 L jv 15d

200 d=1 700 1516

20016=0,856

Strop belkowy.

Sprawdzenie nonoci zcza sprawdzenie nonoci najbardziej wytonego

cznika.

Skadowe obcienia w rubie

Sia pochodzca od siy poprzecznej w rodniku

F V , Ed=V Ed

n=128,910

3

16=8,1103 N .

Moment zginajcy w rodku cikoci cznikw

M 0, Ed=M w , Ed+V Ed(e2+ p22 )=153,5106++128,9103(60+ 2802 )=171,5106 Nmm

Odlegoci rub od rodka cikoci grupy cznikw

x11=80 mm , z11=70 mm ,

x21=80 mm , z21=210 mm ,

x31=80 mm , z31=350 mm ,

x22=0 mm , z22=210 mm ,

x32=0 mm , z32=350 mm ,

x13=80 mm , z13=70 mm ,

x 23=80 mm , z 23=210 mm

x 33=80mm , z 33=350 mm

Sumy kwadratw odlegoci

xi2=6 xi12 +4 xi22 +6 xi32 =6(80 )2+402+6802=768102 mm2

z i2=4 z1i2 +6 z2i2 +6 z3i2 =4702+62102+63502=10192102 mm2

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 134/165

Strop belkowy.

Skadowe siy od momentu zginajcego w najbardziej wytonej rubie

xmax=x33=80 mm

zmax= z33=350 mm

F Mv ,Ed=M 0, Edxmax

xi2+ zi2=171,5106 80

768102+10192102=12,5103 N

F Mh , Ed=M 0, Edzmax

xi2+ zi2=171,5106 350

768102+10192102=54,8103 N

Sprawdzenie nonoci

z uwagi na cinanie rub zwikszenie siy na kierunku pionowym (dugo zcza)

F V , Ed ,red=FV , Ed+F Mv , Ed

vLf=8,110

3+12,5103

0,856=24,0103 N

F H ,Ed=F Mh , Ed=54,8103 N

F Ed=F V , Ed ,red2 +F H ,Ed2 =(24,0103)2+(54,8103)2=59,8103 NWarunek nonoci

F EdF v , Rd

=59,8103

96,6103=0,62

Strop belkowy.

Sprawdzenie nonoci osabionego przekroju rodnika

Nono na cinanie przekroju brutto

V pl , Rd=hw t wf y

3 M0=9006 275

31,0=857,4103 N

Warunek nonoci

V EdV pl , Rd

=128,9103

857,4103=0,15

Strop belkowy.

Warunek nonoci

M k , EdM el , Rd

=189,6106

222,8106=0,85At f y M0 =

27,01022751,0

=742,5103 N

W obliczeniach nonoci nie trzeba uwzgldnia osabienia otworami w rozciganej

czci rodnika.

Sprawdzenie nonoci przykadek

Z uwagi na wikszy moment bezwadnoci przykadek i relacj momentw

bezwadnoci warunki nonoci przykadek uwaa si za spenione.

Oparcie podcigu na podporze skrajnej

Projektowane jest oparcie na podporze 0. Podpor stanowi elbetowy sup elbetowy

o przekroju bh=3030 cm z betonu C16/20 o f cd=11,4N

mm2 .

Maksymalna reakcja podporowa V Ed=291,0103 N.

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 137/165

Strop belkowy.

Przyjto rozwizanie oparcia jak na poniszym schemacie.

Blacha pozioma

Przyjto wymiary w rzucie BL=200260 mm .

Sprawdzenie nosnosci na docisk betonu supa.

Pole docisku

Ac0=B L=200260=520102 mm2 .

Pole rozdziau obcienia (ograniczone wymiarami przekroju supa)

Ac1=b h=300300=900102 mm2 .

Nono na docisk

N Rd=Aco f cd Ac1Ac0=90010211.4 900102520102=781,8103 N

Strop belkowy.

Pytka centrujca

Przyjto pask pytk centrujc o wymiarach w rzucie:

b pcl pc=60200 mm

Okrelenie wymaganej gruboci blachy

Minimalna grubo blachy poziomej

Wysig wspornikowej czci blachy poziomej

lw1=0,5(B bpc)=0,5(200 60)=70 mm

Naprenia pod blach

1=V EdB L

= 271,0103

200260=5,21 N

mm2.

tmin=l1w 3 1 M0f y =70 35,211,0275 =16,7 mmPrzyjto blach poziom o gruboci t=20 mm .

Minimalna sumaryczna grubo blachy poziomej i pytki centrujcej

tmin=0,5 B 3 1 M0f y =0,5200 35,211,0275 =23,8 mmPrzyjto pytk centrujc o gruboci t pc=16 mm .

Sumaryczna grubo pytki centrujcej i blachy poziomej

t pc+t=16+20=36 mm> tmin=23,8mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 139/165

Strop belkowy.

Spoiny czce pytk centrujc z blach poziom

Dobr gruboci spoin

a0,7 t=0,720=14 mm

Przyjto spoiny o gruboci a=4 mm , dugo spoin l w=200 mm .

=V Ed

2 a l w= 271,010

3

24200=169,4 N

mm2

= =2

=169,42

=119,8 Nmm2

=0N

mm2

=119,8N

mm2l w ,min=30 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 149/165

Strop belkowy.

Sprawdzenie nonoci spoin

Geometria kadu spoin

Aw=2 a l wy+a l wz=2445+4150=9,6102 mm2

S11=a l wzlwy+a

2 =415045+4

2 =14,7103 mm3

e y=S11Aw

=14,7103

9,6 102=15,3 mm

J wy=a l wz

3

12 +2 a lwy( l wz+a2 )2

= 41503

12 +

+2445(150+42 )2

=325,9104 mm4

J wz=2(a lwy312 +a l wy e y2)+a lwz(lwy+a2 e y)2

=

=2(445312 +44515,32)+4150(45+42 15,3)2

=

=19,6104 mm4

Biegunowy moment bezwadnoci

J w0=J wy+ J wz=325,9104+19,6104=345,5104 mm4

Odlego od rodka cikoci kadu spoin do najbardziej wytonego punktu spoiny

rmax=( lwz2 )2+( lwy2 +e y)2=(1502 )2+(452 +15,3)2=84 mmOkrelenie skadowych naprenia stycznego

Naprenia od momentu zginajcego

M=M p , EdrmaxJ 0

=3,24 106 84345,5104

=78,6 Nmm2

My= Ml wz

2 rmax=78,6 150284=70,2

Nmm2

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 150/165

Strop belkowy.

Mz= Mlwy+2 e y

2 rmax=78,6 45+215,3284 =35,4

Nmm2

Naprenia od siy poprzecznej

V=V p , Ed

Aw=45,310

3

9,6102=47,2 N

mm2

Naprenie wypadkowe

= ( Mz+ V )2+ My2 =(35,4+47,2)2+70,22=108,4 Nmm2b f =200 mm

Szeroko pytki centrujcej, okrelona z warunku docisku

bmin=N Ed

l pc f y= 83010

3

240275=12,6 mm

Przyjto: b pc=60 mmNaprenia docisku pod pytk

d=N Ed

b pc l pc=83010

3

60240=57,6 N

mm2< f y=275

Nmm2

Grubo pytki centrujcej

Przyjto: t pc=20 mm

ebro pionowe (przepona)

Dugo przepony (rwna wysokoci trzonu supa): l zp=220 mm .

Wysoko przepony (rwna wysokoci przewizek skrajnych):

h zp=230 mm .

Grubo przepony (z warunku docisku):

tmin=N Ed

l zp f y= 83010

3

220275=13,7 mm

Przyjto: t zp=14 mm

Sprawdzenie nonoci na zginanie i cinanie zastpczego przekroju zoonego

z: pytki centrujcej, efektywnej czci blachy poziomej i przepony

Szeroko efektywna blachy poziomej

bp ,eff=b pc+2 t p=60+212=84 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 153/165

Strop belkowy.

Geometria przekroju zastpczego

Apz=bpc t pc+b p ,eff t p+t zp hzp=6020+8412+14230==54,3102 mm2

S y , pz=bpc t pc(0,5 t pc+t p+hzp)+t pb p ,eff (0,5 t p+hzp)+0,5 t zp hzp2 =

=6020 (0,520+12+230)+1284(0,512+230)+0,5142302==910,6103 mm3

z pz=S y , pzA pz

= 910,6103

54,3102=168 mm

J y , pz=b pc t pc

3

12 +t pc b pc(0,5 t pc+t p+h zp z pz)2+

bp ,eff t p3

12 +b p ,eff t p(0,5 t p+h zpz pz)2+

+t zp hzp

3

12+t zp hzp(0,5 hzp z pz)

2=60203

12+6020(0,520+12+230168)2+

+ 84123

12+8412(0,512+230168)2+14230

3

12+14230 (0,5230168 )2=

=3642104 mm4

W el , y ,1=J y , pzz pz

=3642104

168 =217,1103 mm3

W el , y ,2=J y , pz

t pc+t p+h zpz pz= 364210

4

20+12+230168=386,4103 mm3

Obcienie umownej belki

q z=N Edl pc

=830103

240 =3,458103 N

mm2Siy wewntrzne w umownej belce

M Ed=qz l

2

8 =3,4581032402

8 =24,9106 Nmm

V Ed=q z l2 =

3,4581032402 =41510

3 N

Nono obliczeniowa na zginanie

M c ,Rd=W el , y ,1f y M0=217,110

3 2751,0 =59,710

6 Nmm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 154/165

Strop belkowy.

Warunek nonoci

M EdM c , Rd

=24,9106

59,7106=0,42

Strop belkowy.

Moment statyczny pytki centrujcej wzgldem osi obojtnej w ukadzie pytka

centrujca, efektywna cz blachy poziomej, przepona

S y , pc=t pc b pc(0,5 t pc+t p+h zp z pz)=2060(0,520+12+230 168)=101,1103 mm3

=V Ed S y , pc2 J y , pz a

=415103101,1103

236421044=144,0 N

mm2

Warunki nonoci spoin

=76,4N

mm2l w ,min=30 mm

Naprenia w spoinie od czci reakcji podcigu

=0,25 N Ed

2 a lw=0,2583010

3

25220=94,3 N

mm2

Skadowe naprenia w spoinach

= =2

= 94,32

=66,7 Nmm2

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 156/165

Strop belkowy.

Moment statyczny pytki centrujcej i efektywnej czci blachy poziomej wzgldem

osi obojtnej w ukadzie pytka centrujca, efektywna cz blachy poziomej,

przepona

S y , p=t pc b pc (0,5 t pc+t p+hzp z pz )+t pb p , eff (0,5 t p+hzp z pz)==2060 (0,520+12+230 168 )+1284 (0,512+230168 )=169,9103 mm3

=V Ed S y , p2 J y , pz a

=415103169,9103

236421045=193,6 N

mm2

Warunki nonoci spoin

=66,7N

mm2l w ,min=30 mm

Naprenia w spoinach

= = 2= 02

=0 Nmm2

=V Ed2a l w

= 415103

24230=225,5N

mm2

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 157/165

Strop belkowy.

2 +3( 2 + 2)=02+3 (0 2+225,52)=390,6 Nmm2 l w ,min=30 mm

Naprenia w spoinach (wzito pod uwag jedynie pionowe odcinki spoin)

= =2

= 02

=0 Nmm2

=V Ed

2 a l w= 41510

3

24230=225,5 N

mm2

2 +3( 2 + 2)=02+3 (0 2+225,52)=390,6 Nmm2 1,5 hb=1,5150=225 mm

Okrelenie wymiarw blachy poziomej

Zaoono wstpnie wysig blach trapezowych poza obrys trzonu supa wynoszcy:

l b=100 mm .

Parametry pomocnicze

X 1=8 f cd=811,4=91,43N

mm2

X 2=4 B s f cd+4 H s f cd+8 lb f cd 4 tw f cd=426011,4+422011,4+810011,4+

49,511,4=30,65103 Nmm

X 3=2 Bs t ps f cd+2 H s t w f cd+4 lb t ps f cd=22601211,4+22209,511,4++41001211,4=173,9103 N

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 160/165

Strop belkowy.

Okrelony wstpnie wysig strefy docisku

c=X 2 X 22 4 X 1 X 3+4 X 1 N Ed

2 X 1=

=30,65103(30,65103)2+491,43173,9103491,43830103

291,43 =23,0 mm

Minimalna grubo blachy poziomej

t p ,min=c

f y3 f cd M0= 23,0

275311,41,0=8,1 mm

Przyjto blach poziom o gruboci t p=12 mm .

Maksymalny wysig strefy docisku dla przyjtej gruboci blachy poziomej

c=t p f y3 f cd M0 =12 275311,41,0 =34 mmOstateczne wymiary blachy poziomej

B p=B s+2 lb=260+2100=460 mm

H p>H s+2c=220+234=288 mm

Przyjto: H p=300 mm

B pH p=460300 mm

Sprawdzenie nonoci podstawy

Wymiary krcw teowych

Blachy trapezowe

beff ,1=t ps+2 c=12+234=80 mm

l eff ,1=Bp=460 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 161/165

Strop belkowy.

rodniki trzonu supa

beff ,2=tw+2 c=9,5+234=77,5 mm

l eff ,2=H s 2 c=220 234=152 mm

Nonoci krcw teowych

F C ,Rd ,1=beff ,1 l eff ,1 f cd=8046011,4=420,6103 N

F C ,Rd ,2=beff ,2 l eff ,2 f cd=77,515211,4=134,6103 N

Obliczeniowa nono podstawy

N Rd=2 FC ,Rd ,1+2 FC , Rd ,2=2420,6103+2134,6103=1110,4103 N

Warunek nonoci

N EdN Rd

= 830103

1110,4103=0,75

Strop belkowy.

J y , pz=beff t p

3

12 +beff t p(0,5 t p z pz)2+

t ps hps3

12 +t ps hps (0,5 h ps+t p z pz)2=

=80123

12+8012(0,51296 )2+12230

3

12+12230 (0,5230+1296)2=

=2260,7104 mm4

W el , y ,1=J y , pzz pz

= 2260,7104

96=236103 mm3

W el , y ,2=J y , pz

h ps+t p z pz= 2260,710

4

230+12 96=154,6103 mm3

Naprenia na efektywnym polu docisku

=N Ed

2 beff ,1 l eff ,1+2 beff ,2 l eff ,2= 83010

3

280460+277,5152=8,54 N

mm2

Liniowe obcienie oddziaujce na przekrj zastpczy

q z= beff=8,5480=683,4N

mm .

Maksymalne siy wewntrzne obliczone przy zaoeniu pracy zastpczego przekroju,

jako wspornika o wysigu l b=100 mm .

M Ed=q zlb

2

2 =683,4100 2

2 =3,42106 Nmm

V Ed=q z lb=683,4100=68,3103 N

Obliczeniowa nono na zginanie

M c , Rd=W el , y ,2f y M0 =154,610

3 2751,0

=42,5106 Nmm

Warunek nonoci

M EdM c ,Rd

=3,42106

42,5106=0,08

Strop belkowy.

Obliczeniowa nono na cinanie

V c ,Rd=t ps(h ps t p2 ) f y3 M0 =12(230122 ) 27531,0 =426,8103 NWarunek nonoci

V EdV c , Rd

= 68,3103

426,8103=0,16l w ,min=30 mm

rodniki:

l w2=H s 2(t f +r )=220 2(12,5+12,5)=170 mm>l w , min=30 mm

dr in. Rafa Tews Konstrukcje metalowe PN-EN 1993 164/165

Strop belkowy.

Naprenia w spoinach

Moment statyczny efektywnego pola blachy poziomej wzgldem osi obojtnej

przekroju zbudowanego z blachy trapezowej i efektywnej czci blachy poziomej

S y , p=beff t p( z pz 0,5 t p)=9412(92 0,512)=80,5103 mm3

=V Ed S y , p2 J y , pz a

=67,910380,5103

21989,11044=34,3 N

mm2

Naprenia normalne

=N Ed

2 a l w1+2 a lw2= 83010

3

24460+24170=129,7N

mm2

Skadowe naprenia w spoinach

= = 2=129,7

2=91,7 N

mm2

Warunki nonoci spoin

=91,7N

mm2