statiČki proraČun hale sa trapeznim - proentaris.hrŒki proračun hale sa trapezim... ·...
Post on 08-Sep-2019
29 Views
Preview:
TRANSCRIPT
STATIČKI PRORAČUN HALE SA TRAPEZNIM
NOSAČIMA
Autor: Ivan Volarić, struč. spec. ing. aedif.
Zagreb, Siječanj 2017.
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 1 -
TEHNIČKI OPIS KONSTRUKCIJE
OPIS PROJEKTNOG ZADATKA
Projektni zadatak prema kojem je izrađen projekt sadrži nekoliko bitnih dijelova. Izabran
materijal je masivno i lamelirano lijepljeno drvo, maksimalna visina konstrukcije iznosi
11.50 metara, raspon 24.00 metara, a kao karakteristična djelovanja uzeta su 1.15
kN/m2 (Stalno) i 1.60 kN/m2 (Snijeg). Potrebno je projektirati halu sa jednostrešnim
trepeznim nosačima koji naliježu na armirano betonske stupove.
DIMENZIJE OBJEKTA
Tlocrtne dimenzije objekta su 23.15 metara X 30.00 metara. Visina krovne konstrukcije
je 11.37 metara.
SEKUNDARNA KONSTRUKCIJA
Sekundarna konstrukcija tj. podrožnice nalaze se na osnom razmaku 1.28 metara.
Raspon sekundarne konstrukcije jednak je razmaku glavnih nosača te iznosi 3.75
metara. Poprečni presjek sekundarne konstrukcije je dimenzija 12 centimetara X 18
centimetara. Svi elementi su duljine 3.75 metara te se na svakom glavnom nosaču vrši
spajanje čeličnim kutnicima, koji se za glavni nosač priključuju sa 4 čavla 34/90.
Materijal koji je odabran za sekundarnu konstrukciju je KVH drvo klase S13, vlažnosti
manje od 18 %.
GLAVNA NOSIVA KONSTRUKCIJA
Glavna nosiva konstrukcija sastoji od jednostrešnih trapeznih nosača čiji je osni raspon
23.15 metara. Materijal koji je izabran za izvedbu je lamelirano lijepljeno drvo klase
BS16c, a dimenzije poprečnog presjeka su 20 centimetara X 90-171 centimetara.
Lamelirano lijepljeno drvo mora biti vlažnosti manje od 18 % kako bi imalo projektirana
svojstva. Osni razmak među glavnim nosača je 3.75 metara, a objekt je sačinjen od 9
glavnih nosača.
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 2 -
VJETROVNI SPREG
Vjetrovni spreg se nalazi između glavnih nosača, a ispod podrožnica. Na cijelom
objektu postoje 2 vjetrovna sprega, koji su međusobno udaljeni 18.75 metara te tako
stabiliziraju maksimalno 5 glavnih nosača. Spregovi su kružnog poprečnog presjeka
promjera 20 milimetara, isti moraju biti od čelika S355, a pričvršćeni su na glavni nosač
pomoću čeličnih ploča.
ZAŠTITA KONSTRUKCIJE
Drvene elemente konstrukcije potrebno je prije montaže zaštiti od nametnika te utjecaja
vlage. Drvo je materijala kod kojeg se nosivost smanjuje povećanjem vlažnosti, te
elemente ne smijemo prije montaže položiti izravno na zemlju, beton, ili ih ostaviti
nezaštićene na kiši. Prije montaže drvene elemente je potrebno premazati
impregnacijom tipa Belinka Belles kako bi se zaštitili od nametnika, nakon toga napraviti
dva premaza tankoslojnom lazurom tipa Belinka Belton, te na kraju jedan finalni premaz
debeloslojnom lazurom tipa Belinka Beltop. Moguće je koristiti i premaze drugih
proizvođača koji imaju jednakovrijedna svojstva. Spajala moraju biti vruće pocinčana, te
nisu potrebni naknadni premazi.
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 3 -
POZICIJA 101 PODROŽNICA 12cm/18cm GRAĐA S13
1. ANALIZA DJELOVANJA
stalno djelovanje Gk= 1.15 kN/m2
promjenjivo djelovanje (snijeg) Q1,k= 1.60 kN/m2
građa sekundarne konstrukcije S 13
razmak sekundarne konstrukcije e=1.28 m
raspon sekundarne konstrukcije ls=3.75 m
nagib glavnog nosača α=8°
1.1 GRANIČNO STANJE NOSIVOSTI
2.1.1 KOMBINACIJA DJELOVANJA STALNO+SNIJEG
qy,d = [(1.35 x Gk + 1.50 x Q1,k x cos) x cos] x e =
= [(1.35 x 1.15 + 1.50 x 1.60 x cos 8°) x cos 8°] x 1.28 =
qy,d= 4.98 kN/m'
qz,d = [(1.35 x Gk + 1.50 x Q1,k x cos) x sin] x e =
= [(1.35 x 1.15 + 1.50 x 1.60 x cos 8°) x sin 8°] x 1.28 =
qz,d= 0.70 kN/m'
2.1.2 PROJEKTIRANE VRIJEDNOSTI REZNIH SILA
Momenti savijanja:
;8
lqM
;8
lqM
2
dz,
dz,
2
dy,
dy,
kNm1.238
3.750.70M
kNm8.758
3.754.98M
2
dz,
2
dy,
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 4 -
Poprečna sila:
kN1.312
3.750.70V
kN9.342
3.754.98V
2
lqV
;2
lqV
dz,
dy,
dz,
dz,
dy,
dy,
kN9.43VVV2
dz,
2
dy,d
2.1.3 DIMENZIONIRANJE PODROŽNICE
433
z
433
y
322
z
322
y
2
cm259212
18.012.0
12
hbI
cm583212
18.012.0
12
hbI
cm4326
18.012.0
6
hbW
cm6486
18.012.0
6
hbW
cm21618.012.0A
Parametri za proračun građa S13:
Fm,k= 30 N/mm2 = 3 kN/cm2
fv,k= 2.5 N/mm2 = 0.25 kN/cm2
gM= 1.3
kmod= 0.9
km= 0.7
2
m
km,
moddm, kN/cm2.081.3
3.00.90x
y
fxkf
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 5 -
Dokaz nosivosti presjeka na savijanje:
2
y
dy,
dy,m, kN/cm1.35648
1008.75
W
Mσ
2
z
dz,
dm,z, kN/cm0.29432
1001.23
W
Mσ
10.752.08
0.290.7
2.08
1.35
f
σk
f
σ
dm,z,
dm,z,
m
dy,m,
dy,m, 0.75 < 1.0
10.592.08
0.29
2.08
1.350.7
f
σ
f
σk
dm,z,
dm,z,
dy,m,
dy,m,
m 0.59 < 1.0
PRESJEK ZADOVOLJAVA ISKORISTIVOST 75%
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 6 -
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 7 -
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 8 -
Dokaz nosivosti na posmik:
v,d ≤ fv,d
2
M
kv,
moddv, N/mm1.731.3
2.50.90
γ
fkf
22d
dv, N/mm 1.73<N/mm 0.65=21600
9430×1.5=
A
V×1.5=τ
PRESJEK ZADOVOLJAVA ISKORISTIVOST 38%
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 9 -
1.2 GRANIČNO STANJE UPORABLJIVOSTI
Građa sekundarne konstrukcije S 13
Eo, mean= 12000 N/mm2 = 1200 kN/cm2
Go, mean= 750 N/mm2 = 75 kN/cm2
kdef, G = 0.8
kdef, Q= 0.0
2.2.1 STALNO DJELOVANJE
kN/m'0.201.28sin81.15esinαGq
kN/m'1.461.28cos81.15ecosαGq
ik,
G
dz,
ik,
G
dy,
iu,
iu,
2.2.2 PROMJENJIVO DJELOVANJE
kN/m'0.29=1.28×°sin8×1.60=e×sinα×Q=q
kN/m'2.03=1.28×°cos8×1.60=e×cosα×Q=q
sk,
Q
dz,
sk,
Q
dy,
iu,
iu,
2.2.3 PROJEKTIRANE VRIJEDNOSTI UNUTARNJIH SILA
Stalno djelovanje:
kNm0.358
3.750.20
8
lqM
kNm2.458
3.751.46
8
lqM
22
dz,G
dz,
22
dy,G
dy,
ik,
ik,
Promjenjivo djelovanje:
kNm0.518
3.750.29
8
lqM
kNm3.578
3.752.03
8
lqM
22
dz,Q
dz,
22
dy,Q
dy,
sk,
sk,
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 10 -
2.2.4 KOMBINACIJA DJELOVANJA STALNO+SNIJEG
Stalno djelovanje:
cm0.53u
21675
1002.451.2
58321200
3751002.45
48
5u
AG
M1.2
IE
lM
48
5u
ik,
ik,
ik,
G
yinst,
2G
yinst,
meano,
y
ymeano,
2
yG
yinst,
0.17cmu
21675
1000.351.2
25921200
3751000.35
48
5u
AG
M1.2
IE
lM
48
5u
ik,
ik,
ik,
G
inst,z
2G
inst,z
meano,
z
zmeano,
2
zG
inst,z
Progib od stalnog djelovanja
cm1.88l/200cm1.01uG
fin
Promjenjivo djelovanje:
cm0.77u
21675
1003.571.2
58321200
3751003.57
48
5u
AG
M1.2
IE
lM
48
5u
k1,
k1,
k1,
Q
yinst,
2Q
yinst,
meano,
y
ymeano,
2
yQ
yinst,
cm0.24u
21675
1000.511.2
25921200
3751000.51
48
5u
AG
M1.2
IE
lM
48
5u
k1,
k1,
k1,
Q
inst,z
2Q
inst,z
meano,
z
zmeano,
2
zQ
inst,z
cm1.010.8)(10.56)k(1uu
0.8k
cm0.560.170.53uuu
Gdef,
G
inst
G
fin
Gdef,
222G
inst,z
2G
yinst,
G
inst
ik,ik,
ik,ik,ik,
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 11 -
cm0.800.0)(10.80)k(1uu
0.0k
cm0.800.240.77uuu
Qdef,
Q
inst,z
Q
fin
Qdef,
222Q
inst,z
2Q
yinst,
Q
inst,z
k1,k1,
sk,sk,k1,
Progib od promjenjivog djelovanja
cm1.25l/300cm0.80uK1, Q
fin
Konačna vrijednost progiba:
=ufin 1.01 + 0.80 = 1.81 cm < l/200 = 1.88 cm
PRESJEK ZADOVOLJAVA
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 12 -
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 13 -
POZICIJA 102 LAMELIRANI NOSAČ 90cm/171cm GRAĐA BS16c
2. ANALIZA DJELOVANJA
stalno djelovanje Gk= 1.15 kN/m2
promjenjivo djelovanje (snijeg) Q1,k= 1.60 kN/m2
građa glavne nosive konstrukcije BS 16c
razmak glavnih nosača e=3.75 m
raspon glavne nosive konstrukcije L=23.15 m
nagib glavnog nosača α=8°
2.1 GRANIČNO STANJE NOSIVOSTI
2.1.1 STALNO DJELOVANJE
OD POZICIJE 101
4.36kN/mcos8
3.751.15
cosα
eGk
=4.36 kN/m
OD VLASTITE TEŽINE
1.07kN/m4.12
1.710.90.20ρ
2
hhb k
apa
=1.07 kN/m
UKUPNO STALNO 5.43 kN/m
2.1.2 PROMJENJIVO DJELOVANJE (SNIJEG)
Q1,k x e= 1.60 x 3.75= 6.00 kN/m' =6.00 kN/m
UKUPNO PROMJENJIVO 6.00 kN/m
2.1.3 KOMBINACIJA DJELOVANJA STALNO+SNIJEG
kN/m16.336.001.505.431.35Q1.50G1.35q sk,jk,dy,
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 14 -
2.1.4 PROJEKTIRANE VRIJEDNOSTI REZNIH SILA
kNm1093.958
23.1516.33
8
LqM
22
dy,
dy,
kN189.012
23.1516.33
2
LqV
dy,
dy,
2.1.5 DIMENZIONIRANJE LAMELIRANOG LIJEPLJENOG NOSAČA
Parametri za proračun građa BS 16c:
fm,k = 32 N/mm2
fv,k = 2.7 N/mm2
fc,90,k = 5.5 N/mm2
fc,0,k = 28 N/mm2
E0,05 = 10800 N/mm2
E0,mean = 13500 N/mm2
G0,mean = 840 N/mm2
kmod = 0.9
γM = 1.3
2
M
km,
moddm, N/mm 22.151.3
320.9
γ
fkf
2
M
kv,
moddv, N/mm 1.871.3
2.70.9
γ
fkf
2
M
kc,90,
moddc,90, N/mm 3.811.3
5.50.9
γ
fkf
Određivanje položaja karakterističnog presjeka x-x:
798.28cm
190
171
2315
1h
h
lx
a
ap
Visina poprečnog presjeka na mjestu karakterističnog presjeka x-x:
117.93cm
190
171
1712
1h
h
h2h
a
ap
ap
x
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 15 -
Vrijednosti reznih sila, naprezanja savijanja i karakteristike poprečnog presjeka na
mjestu karakterističnog presjeka x-x:
kNm 988.437.98)(23.152
7.9816.33)x(l
2
xqM 1
1dy,
(x1)d,y,
322
x1(x1)y, mm 46334700
6
1179200
6
hbW
2
(x1)y,
(x1)d,y,
(x1)d,y,m, kNm/mm 21.33 46334700
988430000
W
M
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 16 -
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 17 -
3.2 GRANIČNO STANJE UPORABLJIVOSTI
Građa glavne nosive konstrukcije BS 16c
Eo, mean= 13500 N/mm2 = 1350 kN/cm2
Go, mean= 840 N/mm2 = 84 kN/cm2
kdef, G = 0.8
kdef, Q= 0.0
3.2.1 PRORAČUNSKA VRIJEDNOST MOMENATA SAVIJANJA PRI KONTROLI
PROGIBA PRESJEKA U SREDINI RASPONA
401.94kNm8
23,156.00
8
lQM
363.76kNm8
23,155,43
8
lGM
22
sk,
Qmax
22
jk,
Gmax
3.2.2 POPREČNI PRESJEK NA LEŽAJU NOSAČA MJERODAVAN ZA
UTVRĐIVANJA KRUTOSTI NOSAČA
2
aa
433
aa
1800cm9020hbA
1215000cm12
9020
12
hbI
3.2.3 KOEFICJENTI UTJECAJA PROMJENE VISINE IZMEĐU PRSJEKA NA
LEŽAJU I PRESJEKA U SREDINI RASPONA
0.77
90
1711.0
2
h
h1.0
2k
0.36
171
900.850.15
171
90
h
h0.850.15
h
h
k
0.740.74
a
ap
τ
2.4
ap
a
2.4
ap
a
σ
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 18 -
3.2.4 TRENUTNE VRIJEDNOSTI DEFORMACIJA (PROGIBA) ZA POJEDINAČNA
DJELOVANJA
Početni progib od stalnog djelovanja:
4.68cm0.224.46uuu
0.22cm180084
363761,20.77
AG
M1.2ku
4.46cm12150001350
231536376
48
50.36
IE
lM
48
5ku
G
τinst,
G
σinst,
G
inst
ameano,
Gmaxτ
G
τinst,
2
ameano,
2
Gmaxσ
G
σinst,
Početni progib od promjenjivog djelovanja:
5.18cm0.254.93uuu
0.25cm180084
401941,20.77
AG
M1.2ku
4.93cm12150001350
231540194
48
50.36
IE
lM
48
5ku
Q
τinst,
Q
σinst,
Q
inst
ameano,
Qmax
τ
Q
τinst,
2
ameano,
2
Qmax
σ
Q
σinst,
Konačne vrijednosti progiba nosača od pojedinačnih vertikalnih djelovanja:
7.72cml/3005.18
5.18cm0)(15.18)k(1uuu
11.58cml/2008.42cm
8.42cm0,8)(14.68)k(1uuu
Qdef,
Q
inst
Q
net,fin2,fin
Gdef,
G
inst
G
net,fin1,fin
PRESJEK ZADOVOLJAVA
Konačna vrijednost progiba za kombinaciju stalnog i kratkotrajnog promjenjivog
djelovanja – dokaz uporabljivosti nosača za ukupno djelovanje:
11.58cml/2002.59
2.59cm11.015.188.42uuuu
11.01cm5.180.58.42u0,5uu
02,fin1,finnet,fin
Q
net,fin
G
net,fin0
PRESJEK ZADOVOLJAVA
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 19 -
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 20 -
3. PRIKLJUČAK SEKUNDARNE KONSTRUKCIJE (POZ 101) NA
GLAVNU KONSTRUKCIJU (POZ 102)
Građa glavne nosive konstrukcije BS 16c
Vrsta spajala čavli glatki
Način ugradnje bušenjem
d×l čavla: 3.4×90 mm
Veza čelična papuča
Debljina lima: 8 (mm)
Projektirana vrijednost nosivosti čavla na odrez: Rd = 1.165 kN
Računska vrijednost poprečne sile: Vd = 2.62 kN
Proračun potrebnog broja čavala
2.25kom1.165
2.62
R
Vn
d
d1 Odabrano 4 čavla 34/90mm
Statički proračun hale sa trapeznim nosačima
- 21 -
top related