CZARNOCIN - STREFA WIATROWA I TEREN A

Transkrypt

1 -1- Budowa hali sportowej namiotowej wraz z niezbędną infrastrukturą techniczną na działce oznaczonej numerem ewidencyjnym 1797/2, obr. Czarnocin, połoŝonej przy ul.poniatowskiego 5 w Czarnocinie, gmina Czarnocin PROJEKT KONSTRUKCJI TEMAT : HALA NAMIOTOWA O SZKIELECIE STALOWYM. CZARNOCIN - STREFA WIATROWA I TEREN A OPRACOWAŁ : SPRAWDZIŁ :

2 -2- SPIS TREŚCI I. Część ogólna 1.0 Dane ogólne 2.0 Opis techniczny 3.0 Wytyczne montaŝu i demontaŝu 4.0 Zalecenia eksploatacyjne 5.0 Projektowane materiały elementów konstrukcji i ich charakterystyki 6.0 Projektowane stalowe profile i ich charakterystyki 7.0 ObciąŜenia 8.0 Schematy statyczne 9.0 Wnioski II. Wymiarowanie elementów konstrukcji 1.0 Rama główna 2.0 Słupy szczytowe 3.0 TęŜniki 4.0 Cięgno 5.0 Śr. M12 mocująca tęŝniki do ramy 6.0 Śr. M20 mocująca łącznik w ramie 7.0 Stopy fundamentowe 8.0 Poszycie III. Rysunki 1. Wymiary światła ramy hali 2. Schemat montaŝowy stóp fund. hali i belek gruntowych hali 3. Schemat montaŝowy stóp fund. zaplecza 4. Kotwienie belek grunt. w stopach fund. 5. Schemat montaŝowy konstrukcji dachu 6 Przekrój podłuŝny 7. Schemat montaŝowy-moduł stęŝony, moduł nie stęŝony 8. Schemat montaŝowy konstrukcji ściany szczytowej w osi nr1 9. Schemat montaŝowy konstrukcji ściany szczytowej w osi nr2 10. Przekrój poprzeczny 11. Łączniki śrubowe w ścianie szczytowej a osi nr1 12. Łączniki śrubowe w ścianie szczytowej a osi nr2 13. Cięgno C1 IV. Załącznik - w egz. arch. firmy: Firma Projektowo Budowlana M.Mańczyk Kraków ul.ks.józefa 79/2 tel Załącznik zawiera obliczenia statyczne oraz rysunki warsztatowe poszczególnych elementów konstrukcyjnych

3 Dane wyjściowe I. CZĘŚĆ OGÓLNA 1.1 Przedmiot i zakres opracowania 1.2 Podstawa opracowania 1.3 Normy polskie związane z opracowaniem 1.4 Pomoce projektowe 2.0 Opis techniczny 2.1 Wymiary hali 2.2 Materiały pokrycia i ścian 2.3 Kotwienie stóp gruntowych 2.4 Zabezpieczenia antykorozyjne 3.0 Wytyczne montaŝu i demontaŝu 3.1 MontaŜ 3.2 DemontaŜ 4.0 Zalecenia eksploatacyjne 5.0 Projektowane materiały elementów konstrukcji i ich charakterystyki 5.1 Stal R Stal St3SX 1.3 Sworznie i śruby kl.4.8(4) 6.0 Projektowane profile stalowe i ich charakterystyki 7.0 ObciąŜenia 7.1 ObciąŜenia stałe 7.2 ObciąŜenie wiatrem 7.3 ObciąŜenie śniegiem 8.0 Schematy statyczne 8.1 Schematy statyczne obciąŝania ramy głównej 8.2 Schemat statyczny obciąŝenia wzdłuŝnego 9.0 Wnioski

4 Dane wyjściowe 1.1 Przedmiot i zakres opracowania Przedmiotem opracowania jest hala namiotowa o szerokości m i długości L = 45.39m o rozstawie modularnym lo=2.67m. Zakres opracowania projekt konstrukcyjny 1.2 Podstawa opracowania - Umowa z dn.17 czerwca 2008r - ZałoŜenia architektoniczno budowlane - Dokumentacja geotechniczna określająca warunki gruntowo-wodne pod projektowaną halę sportową przy Zespole Szkół Rolniczych w Czarnocinie pow.piotrkowski, woj, łódzkie Progeol-Usługi Geologiczne Jan Szataniak Bełchatów ul.broniewskiego19 tel Normy polskie związane z opracowaniem PN 82 / B ObciąŜenia budowli. ObciąŜenia stałe. PN 77 / B ObciąŜenia w obliczeniach statycznych. ObciąŜenia wiatrem PN 90 / B Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i proj. 1.4 Pomoce projektowe Raport nr 3 / BA A1 / 08 / D Badanie aerodynamiczne rozkładu ciśnienia na powierzchni modelu hali namiotowej typu UNI23. Badanie wykonano w Laboratorium Badań Aerodynamicznych w Instytucie Lotnictwa w Warszawie PN-EN Obiekty tymczasowe. Namioty. Bezpieczeństwo

5 Opis techniczny Hala namiotowa UNI 23/8.5/2.67 to hala o szkielecie stalowym przeznaczona do szybkiego montaŝu i demontaŝu. UmoŜliwia to szybką jej relokację. Konstrukcję nośną hali stanowią ramy wykonane z ocynkowanych rur stalowych. Rama zaprojektowana w następującym kształcie z łukowej w dolnej części przechodzi w prosty rygiel wznoszący się pod kątem 25. Elementy ramy łączone są za pomocą rur ze stali ocynkowanej i śrub. TęŜniki wykonane są z profili stalowych połączonych ze sobą stalowymi śrubami. Belki gruntowe stalowe, na których przegubowo mocuje się ramy, kotwi się do betonowych stóp fundamentowych za pomocą śrub M16. Stabilność poprzeczną konstrukcji zapewniają sztywne ramy przegubowo mocowane do belek gruntowych z profili stalowych. Stabilność podłuŝną zapewniają stęŝenia z lin stalowych i tęŝników stalowych. Pokrycie hali jak i ściany szczytowe z plandeki z PVC ( Prekontraint 502 ) Firmy Ferrari lub inną o podobnych właściwościach. 2.1 Wymiary hali UNI 23/8.5/ Podstawowe wymiary modularne : - Długość / w osiach modularnych / : L = m - Szerokość / w osiach stóp gruntowych / B = m - Wysokość w kalenicy / max. wysokość osi ramy głównej / : H = m - Kąt nachylenia połaci dachu : α = 25

6 Zewnętrzne wymiary hali mierzone po skrajnych obrysach elementów - długość - szerokość - wysokość max.: L = = 45.69m B = = m Hmax = m 2.2 Materiały pokrycia i ścian Plandeki pokrycia to miękki poliester powleczony wysokiej jakości materiałem PVC - niezapalnym zgodnie z europejskimi.normami M2 ( Francja ), DIN 4102 B1 ( Niemcy), PN 91 / P oraz PN 91 / P ( Polska). Materiał ten odporny jest na działanie promieniowania ultrafioletowego i zabezpieczony przeciwgrzybicznie.w projekcie przyjęto materiał PVC firmy Ferrari Prekontraint 502.MoŜna zastosować materiał inny lecz o podobnych właściwościach. 2.3 Kotwienie Stalowe belki gruntowe mocowane do kotew śrubowych M16(kl.min3.6) zabetonowanych w betonowych stopach fundamentowych z betonu B20. Przyjęto po 2 śr.m16 na stopę główną i szczytową oraz po 4śr.M16 w stopach głównych przy modułach stęŝonych. W kaŝdej stopie jedna śruba długa na tyle, aby zagłębiła się w gruncie min.20cm śruby te są elementem uziemnienia.

7 2.4 Zabezpieczenia antykorozyjne Wszystkie elementy stalowe występujące w konstrukcji hali powinny być ocynkowane - grubość powłoki min. 80 mikronów 3.0 Wytyczne montaŝu i demontaŝu MontaŜ i demontaŝ hali powinien być wykonywany przez ludzi odpowiednio przeszkolonych w zakresie montaŝu i demontaŝu powyŝszych hal oraz bhp. PowyŜsze prace winny być nadzorowane przez osobę posiadającą wykonawcze uprawnienia budowlane bez ograniczeń. Osoba ta winna za

8 kaŝdym razem przy montaŝu i demontaŝu kontrolować stan techniczny elementów konstrukcji. 3.1 MontaŜ -8- KaŜdy montaŝ hali namiotowej powinien być poprzedzony : - wstępnym wytyczeniem hali w terenie / usytuowanie stóp fundamentowych / - zlokalizowaniem uzbrojenia terenu / kable elektryczne, rurociągi gazowe, wodne, ciepłownicze, kanalizacyjne, instalacje tel. - oceną czy istniejące uzbrojenie terenu nie będzie kolidować ze stopami fundamentowymi Po wykonaniu powyŝszych czynności moŝna przystąpić do montaŝu hali w następującej kolejności : - dokładnie wytyczyć usytuowanie belek gruntowych - wykonać wykopy dla betonowych stóp fundamentowych - zmontować belki gruntowe wraz z kotwami śrubowymi - zabetonować stopy f. z kotwami śrubowymi Po min14 dniach moŝna przystąpić do dalszych prac montaŝowych: - zmontować na terenie ramy konstrukcji głównej w.g szczegółów połączeń - zamontować stęŝenia z lin stalowych zgodnie ze schematem mont. - podnieść do pionu pierwszą ramę za pomocą dźwigu, podnośnika JVC lub MERLO. Ramę tą ustabilizować za po - mocą 4 pasów z napinaczami. - podnieść drugą ramę i za pomocą śrub połączyć odpowiednie tęŝniki z pierwszą ramą - zmontować w podobny sposób pozostałe ramy i tęŝniki zgodnie ze schematem montaŝowym - zmontować słupy ścian szczytowych

9 - zamontować plandeki szczytowe i napręŝyć je za pomocą odpowiednich rur napinających wciągnąć plandekę główną pokrycia i napręŝyć je za pomocą rur napinających. - zamontować belki nadproŝowe i drzwi i w ścianach szczytowych. - zamontować prowadnice oraz kurtyny boczne 3.2 Wytyczne demontaŝu DemontaŜ prowadzić w kolejności odwrotnej do montaŝu w taki sposób, aby na kaŝdym etapie zachować stabilność pozostałej części konstrukcji. 4.0 Zalecenia exploatacyjne W normalnych warunkach śnieg pod wpływem własnego cięŝaru zsuwa się z powłoki hali namiotowej, lecz mogą wystąpić takie warunki, w których zamarznięte na powłoce krople deszczu utrudniają to samoczynne zsuwanie. NaleŜy wtedy ogrzać kubaturę, tak, aby śnieg zsunął się z powłoki hali. NIE wolno dopuścić do gromadzenia się śniegu na plandekach pokrycia, gdyŝ jest to groźne dla konstrukcji hali. Liny stalowe stęŝeń winny być utrzymane w stanie napiętym Przy prognozach o prędkości wiatru powyŝej 100km/h hali nie uŝytkować 5.1 Projektowane materiały elementów konstrukcji i ich charakterystyki 5.2 Stal Stal o symbolu R 35 g < 16 mm - granica plastyczności Re = kn/m² - wytrzymałość na rozciąganie Rm = kn/m² - moduł spręŝystości podłuŝnej fd = kn/m²

10 - współczynnik spręŝystości podłuŝnej E = kn/m² Stal o symbolu St3SX g < 16 mm - granica plastyczności Re = kn/m² - wytrzymałość na rozciąganie Rm = kn/m² - moduł spręŝystości podłuŝnej fd = kn/m² - współczynnik spręŝystości podłuŝnej E = kn/m² 5.3 Sworznie i śruby - klasa min.4.8 ( 4 ) - granica plastyczności Re = kn/m² - wytrzymałość na rozciąganie Rm = kn/m²

11 Projektowane profile stalowe i ich charakterystyki 6.1 Rura stalowa ø x 5 ( rama główna) A = m 4 I = m 3 W = m 6.2 Tuleja stalowa ø 155 x 7( łącznik ramy głównej) Tuleja wykonana z rury stalowej ø159x11 stoczonej do średnicy ø155x7 A = m 4 I = m 3 W = m 6.3 Rura stalowa ø 127 x 4 ( słupy szczytowe ) A = m 4 I = m 3 W = m 6.4 Ceownik zimnogięty 40x40x40x4 A = m 2

12 ObciąŜenia 7.1ObciąŜenia stałe ObciąŜenia stałe ciągłe na ramie głównej - cięŝar ramy / zostanie przyjęty przez program komp. po określeniu profilu stalowego jako cięŝar własny rury stalowej (obc. grawitacyjne ) - cięŝar powłoki * 2.67 *1.2 = 0.02 kn/m ObciąŜenia skupione na ramie głównej - cięŝar łączników ramy głównej kn - reakcje od płatwi kn - obciąŝenie kanałami grzewczymi kn 7.2 ObciąŜenie wiatrem Strefa wiatrowa Strefa wiatrowa I w Polsce - charakterystyczne ciśnienie prędkości wiatru w strefie I WG PN-77 / B Współczynnik ekspozycji qk = 0.25 kn/m² - teren A dla z 10 m Ce =1.0 Współczynnik działania porywów wiatru / konstrukcja niepodatna na działanie wiatru /.

13 β = Współczynniki areodynamiczne Cp Współczynniki ciśnienia wiatru Cp uŝyte w obliczeniach są wynikiem badania w tunelu aerodynamicznym w laboratorium badań aerodynamicznych w Instytucie Lotnictwa w Warszawie. Wyniki badań opisuje raport Nr3/BA-A1/08/D pt. Badania aerodynamiczne rozkładu ciśnienia na powierzchni modelu hali namiotowej typu UNI23 i jest on własnością projektanta niniejszego projektu konstr. - mgr inŝ.m.mańczyka ( ). Wykorzystywanie i rozpowszechnianie wyników zawartych w raporcie jest zabronione bez porozumienia z właścicielem. ObciąŜenie ciągłe od wiatru na ścianie podłuŝnej wg PN 77 / B dla I str. PCPn = kn/m² ObciąŜenia od wiatru na ścianie szczytowej -strona nawietrzna PCP1szcz =0.8x0.585=0.468 kn/m² -strona zawietrzna PCP1szcz =0.5x0.585=0.293 kn/ m² Wiatr wiejąc na ścianę szczytową obciąŝa reakcjami od słupów układ konst. złoŝony z tęŝników i lin stalowych o następujących wartościach: - na stronie nawietrznej R1 = x x 4.647x 0.5 = kn R2 = x x 6.017x 0.5 =3.344 kn R3 = x x 7.125x 0.5 = kn R4 = x x 8.206x 0.5 = kn R5 =0.468 x x8.555x 0.5 = kn - na stronie zawietrznej R1 = x x 4.647x 0.5 = kn R2 = x x 6.017x 0.5 =2.094 kn

14 R3 = x x 7.125x 0.5 = kn R4 = x x 8.206x 0.5 = kn R5 =0.293 x x8.555x 0.5 = kn ObciąŜenia śniegiem: Do obliczeń statycznych przyjęto obciąŝenie od 10cm warstwy śniegu tj kn/m².z uwagi na silnie napiętą i gładką powłokę poszycia śnieg będzie się zsuwał po nachylonej połaci dachowej. JeŜeli z jakiegoś powodu wystąpiłoby większe nagromadzenie śniegu naleŝy ogrzać powietrze w hali do takiej temperatury, która spowoduje zsunięcie się śniegu z poszycia hali(jest to ok12 C). 8.0 Schematy statyczne 8.1 Schematy statyczne obciąŝenia ramy głównej 1. ObciąŜenie ramy głównej cięŝarem własnym 2. ObciąŜenie ramy głównej przy pokrywie śnieŝnej gr.10cm 3. ObciąŜenie ramy głównej gdy wiatr na ścianie podłuŝnej 4. ObciąŜenie ramy głównej gdy wiatr na ścianie szczytowej Kombinacje obciąŝeń : Schemat statyczny obciąŝenia wzdłuŝnego 4. Wiatr ze ścian szczytowych obciąŝa w formie reakcji słupowych cały układ konstrukcyjny

15 Wnioski Podstawą do przyjęcia załoŝonych przekrojów w elementach konstrukcji niniejszej hali namiotowej są obliczenia statyczne i rysunki, które zawiera niniejsze opracowanie. Wymiarowanie konstrukcji przeprowadzono metodą PN-76 / B stanów granicznych wg ObciąŜenia śniegiem o grubości pokrywy śnieŝnej więcej niŝ 10cm nie przewiduje się. Nie wolno dopuścić do gromadzenia się śniegu na powłoce. ObciąŜenia workami wodnymi nie przewiduje się. Plandeka powłoki musi być silnie napięta co uniemoŝliwi gromadzenie się wody. Hala niniejsza moŝe być zmontowana na terenie Polski w I strefie wiatrowej w terenie A MontaŜ hali w pozostałych strefach wiatrowych wymaga odrębnej analizy obciąŝenia wiatrem wg PN-77/B przez projektanta konstrukcji niniejszej hali. Przy prognozach o porywach wiatru powyŝej 100km/h hali nie uŝytkować.

16 -16- II. WYMIAROWANIE ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH 1.0 Rama główna 1.1 Sprawdzenie ramy głównej z rury stalowej ø x Sprawdzenie łącznika w ramie głównej z rury stalowej ø 155 x Sprawdzenie tulei ø28x4 30 łączącej ramę z belką gruntową 2.0 Słupy szczytowe 2.1 Słup nr Słup nr Słup nr Słup nr Słup nr Płatew 4.0 Cięgno 5.0 Śr.M12 mocująca płatwie do ramy 6.0 Śr. M20 mocująca łącznik w ramie 7.0 Stopy fundamentowe 8.0 Poszycie

17 Rama główna 1.1 Profil rurowy ø x 5 mm ( stal R35 ) A = m J = m W = m NRt = A* fd = * = kn MRx = α * W * fd = 1 * * = knm M(22)max = knm N(22) = kn N/ NRt + Mx / MRx / /21.42 = 0.71< Profil rurowy ø 155 x 7 mm wytoczony z rury 159x11mm (stal R35) A = m² 4 J = m 3 W = m NRt = A * fd = * = kn MRx = α * W * fd = 1 * * = knm Nmax = kn Mmax = knm N / NRt + Mx / MRx / /31.857= 0.48 < 1 Ugięcie ramy głównej: fmax.=85.244mm < fdop=23000/250=92mm

18 Tuleja ø 28x4 30 Max. siła obciąŝająca tuleje na belce gruntowej Nmax = ( 8.502² ² )x0.5 = 7.75< (0.03x0.004)x210000=25.2 kn 2.0 Słupy szczytowe 2.1 Słup nr 1 Mmax = 0.125x ( 0.468x2.375 )x 4.647² =3.00 knm profil rurowy x 3.6 mm 2 A = m 4 J = m 3 W = m MR = W * fd = 1 * * = 7.07 knm M / φl MR = 3.00 / 7.07 = 0.42 < Słup nr 2 Mmax = 0.125x ( 0.468x2.375 )x 6.018² =5.03kNm profil rurowy x 3.6 mm 2 A = m 4 J = m 3 W = m MR = W * fd = 1 * * = 7.07 knm M / φl MR = 5.03 / 7.07 = 0.71 < Słup nr 3

19 Mmax = 0.125x ( 0.468x )x 7.125² =6.50 knm -19- profil rurowy 127 x 4 mm 2 A = m 4 J = m 3 W = m MR = W * fd = 1 * * = knm M / φl MR = 6.50 / = 0.67 < Słup nr 4 Mmax = 0.125x ( 0.468x )x 8.206² =8.62 knm profil rurowy 127 x 4 mm 2 A = m 4 J = m 3 W = m MR = W * fd = 1 * * = knm M / φl MR = 8.62 / = 0.89 < Słup nr 5 Mmax = 0.125x ( 0.468x2.00 )x 8.555² =8.563kNm profil rurowy 127 x 4 mm 2 A = m 4 J = m 3 W = m MR = W * fd = 1 * * = knm M / φl MR = / = 0.89 < 1

20 TęŜnik Nmin = kn przyjęto ceownik zimnogięty 40x40x40x4 lo = 267 cm i = cm A = m² NRc = * = kn λ = 267 / = 211 λp = 84 λ / λp = 211 / 84 = 2.51 φ = N/ φ* NRc = / 0.147*96.32 = <1 4.0 Cięgno Cięgno musi posiadać atest na min. siłę niszczącą Nmin=30kN Maksymalna siła w cięgnie wynosi : Nmax = kn 4.1 Ściągacz śrubowy DIN1480 turnbuckle hook/hook 16mm 4.2 Lina stalowa d=10mm WS6x31 6(12+6/6+6+1) Minimalna siła zrywająca kn 4.3 Szakla - Green Pin screw pin dee10x11mm WLL 1T* G-4151

21 Śruba M12 mocująca tęŝniki Przyjęto śr M12 kl. min 4.8 ( 4 ) Rm =420 MPa Nośność na ścięcie SRv =0.45 x Rm x Av x m SRv = 0.45 x x x 1 x = 16.0 kn > N= kn Uplastycznienie wskutek docisku trzpienia do ścianki otworu SRb =α x fd x dx Σt α =1.66, fd = 210 MPa, d=0.012m, t = 0.004m SRb=1.66 x x x x = kn> N= kn 6.0 Śruba M20 mocująca łącznik w ramie głównej Przyjęto śr M16 kl. min 4.8 ( 4 ) Rm =420 MPa N max = kn Nośność na ścięcie SRv =0.45 x Rm x Av x m SRv = 0.45 x x x 2 x = kn > N= kn Uplastycznienie wskutek docisku trzpienia do ścianki otworu SRb =α x fd x dx Σt α =2.5, fd = 210 MPa, d = 0.02 m, Σt = 0.005x2=0.01m SRb =2.5 x x 0.02 x 0.01 x = 105 kn> N= kn 7.0 Stopy fundamentowe 7.1 Stopy fundamentowe pod ramy główne Stateczność: Moment wywracający Mw=8.502x0.8=6.80kNm Moment utrzymujacy Mu=(0.7x0.7x0.8x )x0.4=8.63kNm Wyrywanie: Mw<Mu

22 Max. siła odrywajaca Fodr.=7.795kN Masa stopy fundamentowej utrzymująca Fu=0.7x0.7x0.8x22=8.62kN -22- Fodr.< Fu Przyjęto stopy betonowe z betonu B20 o wymiarach min.0.7x0.7x0.8m Stopy wykonać bezpośrednio w gruncie co dodatkowo zapewni jej dobrą stateczność 7.2 Stopy fundamentowe pod słupy szczytowe Stopy pod słupy szczytowe 0.6x0.6x0.8 wykonać z betonu B20 bezpośrednio w gruncie zapewniając w ten sposób stateczność stopy. Stopy te nie są odrywane. Sprawdzenie pominięto. 8.0 Poszycie Poszycie projektuje się z materiału firmy francuskiej Ferrari Prekontraint 502 Materiał ten charakteryzuje sieę wytrzymałością na rozciąganie zarówno wzdłuŝ wątku i osnowy 250/250 dan/5cm tj Rm=50kN/m Max. reakcja R=-7.795/2.3 =3.38 kn/m R<Rm

23 IV. ZAŁĄCZNIK 1. Obliczenia statyczne dla ramy głównej 2. Obliczenia statyczne wzdłuŝne dla tęŝników i cięgien

24 1. OBLICZENIA STATYCZNE DLA RAMY GŁÓWNEJ ( UNI 23/9/2.67 ) KOMPUTEROWE OBLICZENIA STATYCZNE DLA RAMY GŁÓWNEJ WYKONANO ZA POMOCĄ PROGRAMU DLA RAM PŁASKICH BOMES : SYSTEM MES : WERSJA v 8.04 / 99 ( c ) B. WRANA Autor programu : dr inŝ. Bogumił Wrana Kraków ul. Strąkowa 18 tel

25 2. OBLICZENIA STATYCZNE WZDŁUśNE DLA CIĘGIEN I TĘśNIKÓW ( UNI 23/9/2.67 ) KOMPUTEROWE OBLICZENIA STATYCZNE DLA RAMY GŁÓWNEJ WYKONANO ZA POMOCĄ PROGRAMU DLA RAM PŁASKICH BOMES : SYSTEM MES : WERSJA v 8.04 / 99 ( c ) B. WRANA Autor programu : dr inŝ. Bogumił Wrana Kraków ul. Strąkowa 18 tel