N A T Y T U Ł O W AKONCEPCJAJHJKHH EKSPERTYZA TECHNICZNA NOŚNOŚCI KONSTRUKCJI DACHU

Transkrypt

1 1. SST N A T Y T U Ł O W AKONCEPCJAJHJKHH EKSPERTYZA TECHNICZNA NOŚNOŚCI KONSTRUKCJI DACHU TEMAT: EKSPERTYZA Z ANALIZĄ WZMOCNIEŃ KONSTRUKCJI NAZWA I ADRES OBIEKTU BUDOWLANEGO: INWESTOR, ADRES: JEDNOSTKA PROJEKTOWA: KONSTRUKCJA NOŚNA STALOWA DACHU SALI SPORTOWEJ JEDNOSTKA EWID. GŁUBCZYCE OBRĘB: GŁUBCZYCE UL. NIEPODLEGŁOŚCI 2 DZ. NR 285/81 ZESPÓŁ SZKÓŁ CENTRUM KSZTAŁCENIA ROLNICZEGO IM. WŁADYSŁAWA SZAFERA UL. NIEPODLEGŁOŚCI GŁUBCZYCE PRZEDSIĘBIORSTWO USŁUGOWO - BUDOWLANE "AQWA" S.C. ul. Królowej Jadwigi 1, Głubczyce arch. Rafał Skoumal Tel prac.architektoniczna@gmail.com, skoumal@wp.pl BRANŻA: AUTOR: KONSTRUKCJA AUTOR ARCHITEKTURA AUTOR Data: Data: mgr inż. Sebastian Związek upr. nr OPL/0223/POOK/06 podpis: arch. Rafał Skoumal upr. nr 03/OPOKK/2008 podpis: SPIS ZAWARTOŚCI OPRACOWANIA OPIS Strona tytułowa opracowania Spis zawartości opracowania Opis techniczny Obliczenia statyczne Uprawnienia, zaświadczenia projektantów

2 EKSPERTYZA TECHNICZNA W ZAKRESIE PRZEBUDOWY SUFITU PODWIESZANEGO ORAZ PROJEKTOWANEGO W JEGO OBRĘBIE ROZPROWADZENIA PRZEWODÓW WENTYLACJI NAWIEWNO - WYWIEWNEJ OBIEKT: SALA SPORTOWA PRZY ZSCKR W GŁUBCZYCACH LOKALIZACJA: JEDNOSTKA EWID. GŁUBCZYCE OBRĘB: GŁUBCZYCE UL. NIEPODLEGŁOŚCI 2 DZ. NR 285/81 1. Dane ogólne 1.1. Przedmiot i cel ekspertyzy technicznej Przedmiotem ekspertyzy technicznej jest dach budynku sali sportowej przy ZSCKR w miejscowości Głubczyce. Celem ekspertyzy jest określenie nośności dachu o kratowej konstrukcji stalowej pod kątem wykonania prac polegających na: - wymianie istniejącego sufitu podwieszanego drewnianego na sufit sportowy kasetonowego systemu Ecophon Super G A o grubości kasetonu 35 mm. - montażu przewodów systemu wentylacji nawiewno - wywiewnej 1.2. Podstawa formalna opracowania projektowej. Zlecenie wykonania ekspertyzy przez ZSCKR w Głubczycach w ramach dokumentacji 1.3. Zakres opracowania Wykonanie ekspertyzy technicznej dachu o konstrukcji stalowej pod kątem wykonania prac budowlanych zmieniających obciążenia występujące w obrębie dachu Inwentaryzacja techniczna Inwentaryzacja budynku wykonana siłami własnymi Dokumenty i materiały wykorzystane do opracowania Pomiary budynku z natury, inwentaryzacja budowlana. Dokumentacja fotograficzna. Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe wykonane w programie Specbud. Obowiązująca wiedza techniczna i przepisy prawa Akty normatywne W RMI z 12 kwietnia 2002r w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki wg 204 ust. 4 warunki bezpieczeństwa konstrukcji uznaje się za spełnione, jeżeli konstrukcja ta odpowiada Polskim Normom dotyczącym projektowania i obliczania konstrukcji: PN-B-02000:1982 Obciążenia budowli - Zasady ustalania wartości PN-B-02001:1982 Obciążenia budowli - Obciążenia stałe

3 PN-B-02003:1982 Obciążenia budowli - Obciążenia zmienne technologiczne - Podstawowe obciążenia technologiczne i montażowe PN-B-02010:1980 PN-B-02010:1980//Az1:2006 Obciążenia w obliczeniach statycznych - Obciążenie śniegiem PN-B-02011:1977 Obciążenia w obliczeniach statycznych - Obciążenie wiatrem PN-B-03002:2007 Konstrukcje murowe - Projektowanie i obliczanie PN-B-03200:1990 Konstrukcje stalowe - Obliczenia statyczne i projektowanie 2. Opis techniczny dachu 2.1. Opis ogólny Dach o konstrukcji stalowej, kratownicowej. Pokrycie dachowe stanowi od góry: - papa asfaltowa termozgrzewalna układana dwukrotnie - izolacja termiczna wykonana z płyt styropianowych gr. 20 cm - papa paroizolacyjna dwuwarstwowo - betonowa warstwa wyrównawcza - płyty korytkowe DKZ-300x60 - od spodu kratownic wykonano sufit podwieszony z desek heblowanych, lakierowanych o grubości 1,5cm Opis szczegółowy Kratownice Kratownice stalowe ułożone zostały w rozstawie modularnym zgodnym wynoszącym 6,0m. Na kratownicach ułożono prostopadłe płatwie stalowe wykonane z ceowników C160 w rozstawie co 300 cm, na których ułożono płyty korytkowe typu DKZ-300*60. Pas górny wykonano z pary kątowników walcowanych 2L90x90x9, pas dolny z pary kątowników 2L70*70*7, słupki z kątowników pojedynczych 1L45*45*4 i krzyżulce z pary kątowników walcowanych 2L70x70x9. Ocenia się, że do wykonania konstrukcji użyto stali St3. Konstrukcja dachu spoczywa na murze z wykształconymi filarkami. Konstrukcja murowa nie jest przedmiotem ekspertyzy Pokrycie dachu Na pasach górnych kratownic za pośrednictwem płatwi spoczywają płyty korytkowe DKZ- 300x60 o grubości 10cm. W celu wyrównania powierzchni pod położenie pokrycia z papy ułożono warstwę cementową o grubości 3cm. Tak przygotowany dach pokryty został dwoma warstwami papy asfaltowej termozgrzewalnej, a następnie w latach późniejszych wykonano docieplenie połaci styropapą grubości 20 cm z dwukrotnym pokryciem papą termozgrzewalną.

4 Sufit podwieszony Obecnie sufit podwieszony wykonany został z desek o grubości 1,5cm mocowanych do drewnianej konstrukcji opartej na pasie dolnym dźwigarów kratowych stalowych. Do celów obliczeń statyczno-wytrzymałościowych przyjęto sufit podwieszony wraz z konstrukcją stalową. Dodatkowo przyjęto obciążenie zastępcze instalacjami (przewody elektryczne, lampy oraz przewody wentylacyjne) Obciążenia Zamodelowano kratownicę stalową o sztywnych pasach górnym i dolnym oraz przegubowo połączonych z nimi słupkami i krzyżulcami. Kratownicę potraktowano jako swobodnie podpartą. Tak sporządzony model obciążono: 1. ciężarem własnym, 2. obciążeniem stałym rozłożonym na pasie górnym jako obciążenie ciągłe (powodujące występowanie niewielkich momentów zginających w pasie górnym kratownicy), 3. obciążeniem stałym przyłożonym punktowo w węzłach pasa dolnego (tu zakładamy, że nowy sufit podwieszony Ecophon Super G A o grubości kasetonu 35 mm oparty zostanie w węzłach kratownicy), obciążenie instalacjami 4. obciążeniem śniegiem, 5. obciążeniem wiatrem. 3. Wyniki obliczeń statyczno-wytrzymałościowych W dalszej części opracowania znajdują się obliczenia statyczno-wytrzymałościowe dla reprezentatywnej kratownicy stalowej. Dla przejrzystości wyników w tej części opracowania zastosowano kryterium spełnienia lub niespełnienia warunków SGN. Numer kratownicy pręta Spełnienie warunków SGN Uwagi 1 - pas górny TAK 2 - pas górny TAK 3 - pas górny TAK 4 - pas górny TAK 5 - pas górny TAK 6 - pas górny TAK 7 - pas górny TAK 8 - pas górny TAK 9 pas górny TAK 10 pas górny TAK 11 słupek TAK 12 słupek TAK

5 13 słupek TAK 14 słupek TAK 15 słupek TAK 16 krzyżulec TAK 17 - krzyżulec NIE Należy wykonać wzmocnienie wzmocnienie 18 - krzyżulec TAK 19 - krzyżulec TAK 20 - krzyżulec TAK 21 - krzyżulec TAK 22 - krzyżulec TAK 23 - krzyżulec TAK 24 - krzyżulec NIE Należy wykonać wzmocnienie wzmocnienie 25 - krzyżulec TAK 26 - pas dolny NIE Należy wykonać wzmocnienie wzmocnienie 27 - pas dolny NIE Należy wykonać wzmocnienie wzmocnienie 28 - pas dolny NIE Należy wykonać wzmocnienie wzmocnienie 29 - pas dolny NIE Należy wykonać wzmocnienie wzmocnienie (*) - kolorem czerwonym oznaczono pręty kratownicy wymagające wzmocnienia 4. Wnioski Na przestrzeni lat zmieniały się normowe wartości obciążenia śniegiem i wiatrem a także wartości współczynników bezpieczeństwa tych obciążeń. Zmieniły się również wymagania dotyczące ochrony cieplnej budynków i dlatego zobligowani zostaliśmy do zastosowania odpowiedniego docieplenia przegród budowlanych. W wyniku dołożenia obciążeń przypadających na kratownice stalowe będące przedmiotem ekspertyzy dochodzimy do przekroczenia stanów granicznych nośności (SGN) w wybranych prętach kratownicy. Przekroczenia stanów granicznych nośności w jakimkolwiek pręcie kratownicy powoduje utratę nośności całego układu, a w konsekwencji awarię budynku.

6 Taki stan rzeczy nie dyskwalifikuje dachu z procesu przebudowy. Kratownice stalowe są łatwe do wzmocnienia a samo wzmocnienie wybranych prętów kratownicy nie jest zbyt drogie. W procesie wymiany sufitu i montażu nastąpi całkowite odsłonięcie przestrzeni stropu. W związku z tym odsłonięta zostanie cała konstrukcja stalowa, którą będzie można wzmocnić np. przez dospawanie pary kątowników do pasa górnego i płaskowników (blach) do pasa dolnego i krzyżulca.

7 OBLICZENIA STATYCZNE ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH DACHU OBLICZENIA PŁATWII SCHEMAT BELKI A B 6,00 Parametry belki: - współczynnik obciążenia dla ciężaru własnego belki γ f = 1,10 - udział ciężaru własnego na kierunkach wg kąta odchylenia przekroju od pionu (α = 2,50 0 ): - składowa pionowa = 99,9%, składowa pozioma = 4,4% OBCIĄŻENIA OBLICZENIOWE BELKI Przypadek P1: Przypadek 1 (γ f = 1,30) Schemat statyczny (ciężar belki uwzględniony automatycznie): Obciążenie pionowe 10,56 10,56 A 6,00 go,y=0,41 kn/mb B Obciążenie poziome A 6,00 go,x=0,02 kn/mb B WYKRESY SIŁ WEWNĘTRZNYCH Przypadek P1: Przypadek 1 Momenty zginające M x [knm]: A B 32,90 49,34 32,90

8 Momenty zginające M y [knm]: A 0,05 0,08 0,05 B ZAŁOŻENIA OBLICZENIOWE DO WYMIAROWANIA Belka zginana dwukierunkowo Wykorzystanie rezerwy plastycznej przekroju: tak; Parametry analizy zwichrzenia: - obciążenie przyłożone na pasie górnym belki; - obciążenie działa w dół; 6. ciągłe stężenie pasa górnego, pas dolny swobodny; WYMIAROWANIE WG PN-90/B y x x y Przekrój: 2 C 160, połączone spoinami ciągłymi A vy = 24,0 cm 2, A vx = 27,3 cm 2, m = 37,6 kg/m J x = 1850 cm 4, J y = 333 cm 4, J ω = 3370 cm 6, J Τ = 7,70 cm 4, W x = 232 cm 3, W y = 51,2 cm 3, Stal: St3 Nośności obliczeniowe przekroju: - zginanie: dla M x klasa przekroju 1 M Rx = 54,67 knm dla M y klasa przekroju 1 M Ry = 44,11 knm - ścinanie: dla V y klasa przekroju 1 V Ry = 299,28 kn dla V x klasa przekroju 1 V Rx = 340,43 kn Nośność na zginanie Przekrój z = 3,00 m Współczynnik zwichrzenia ϕ L = 1,000 Momenty maksymalne M x,max = 49,34 knm, M y,max = 0,08 knm (54) M x,max / (ϕl M Rx ) + M y,max / M Ry = 0, ,002 = 0,904 < 1 Nośność na ścinanie Przekrój z = 0,00 m Maksymalna siła poprzeczna V y,max = 32,90 kn

9 (53) V y,max / V Ry = 0,110 < 1 Przekrój z = 6,00 m Maksymalna siła poprzeczna V x,max = -0,05 kn (53) V x,max / V Rx = 0,000 < 1 Nośność na zginanie ze ścinaniem Przekrój z = 0,00 m V y,max = 32,90 kn < V o = 0,3 V Ry = 89,78 kn warunek niemiarodajny Przekrój z = 6,00 m V x,max = (-)0,05 kn < V o = 0,3 V Rx = 102,13 kn warunek niemiarodajny Stan graniczny użytkowania Przekrój z = 3,00 m Ugięcia maksymalne f k,y,max = 37,78 mm, f k,x,max = 0,40 mm Ugięcie graniczne f gr = l o / 150 = 6000 / 150 = 40,00 mm f k,max = (f 2 k,y,max + f 2 k,x,max ) 0,5 = 37,79 mm < f gr = 40,00 mm (94,5%) PŁATEW SPEŁNIA WARUNKI STANÓW GRANICZNYCH NOŚNOŚCI I UŻYTKOWANIA

10 OBLICZENIA KRATOWNICY ZESTAWIENIE OBCIĄŻEŃ Ciężar własny - pas górny Lp Opis obciążenia Obc. char. 1. Papa na podłożu betonowym posypana żwirkiem, podwójnie [0,150kN/m2] 2. Papa na podłożu betonowym bez posypania żwirkiem, pojedynczo [0,050kN/m2] kn/m 2 kn/m 2 γ f k d Obc. obl. 0,15 1, ,19 0,05 1, ,07 3. Styropian grub. 0,20 m [0,45kN/m3 0,20m] 0,09 1, ,12 4. Warstwa cementowa grub. 0,03 m [21,0kN/m3 0,03m] 0,63 1, ,82 5. Płyty korytkowe DKZ-300 0,96 1, ,25 Ciężar własny - pas dolny Lp Opis obciążenia Obc. char. Σ: 1,88 1, ,44 kn/m 2 kn/m 2 γ f k d Obc. obl. 1. Konstrukcja drewniana 0,10 1, ,13 2. Kobstrukcja stalowa 0,20 1, ,26 3. Sufit podwieszony G-K EI60 wraz ze stelażem 0,04 1, ,05 4. Obciążenie instalacjami 0,20 1, ,26 Obciążenie śniegiem Lp Opis obciążenia Obc. char. 1. Obciążenie śniegiem połaci dachu jednospadowego wg PN-80/B-02010/Az1/Z1-1 (strefa 2 -> Qk = 0,9 kn/m2, nachylenie połaci 2,5 st. -> C1=0,8) [0,720kN/m2] Obciążenie wiatrem Lp Opis obciążenia Obc. char. 1. Obciążenie wiatrem dolnej połaci nawietrznej dachu jednospadowego wg PN-B :1977/Az1/Z1-2 (strefa I, H=260 m n.p.m. -> qk = 0,30kN/m2, teren B, z=h=10,0 m, -> Ce=0,75, budowla zamknięta, wymiary budynku wsp. aerodyn. C=-0,9, beta=1,80) [-0,364kN/m2] Σ: 0,54 1, ,70 kn/m 2 kn/m 2 γ f k d Obc. obl. 0,72 1,50 0,00 1,08 Σ: 0,72 1, ,08 kn/m 2 kn/m 2 γ f k d Obc. obl. -0,36 1,50 0,00-0,54

11 2. Obciążenie wiatrem górnej połaci nawietrznej -0,20 1,50 0,00-0,30 dachu jednospadowego wg PN-B :1977/Az1/Z1-2 (strefa I, H=260 m n.p.m. -> qk = 0,30kN/m2, teren B, z=h=10,0 m, -> Ce=0,75, budowla zamknięta, wymiary budynku wsp. aerodyn. C=-0,5, beta=1,80) [-0,202kN/m2] Σ: -0, ,84 Dokonano obliczenia statyczno-wytrzymałościowe, w wyniku których ustalono niewystarczającą nośność dwóch krzyżulców o numerach 17 i 24 oraz całego pasa dolnego pręty o numerach 26,27,28,29. Aby nośność kratownic była wystarczająca należy dokonać wzmocnień: pas dolny (pręty 26,27,28,29) do 2L75x75x7 należy dospawać 2L90x90x8 krzyżulce (pręty 17 i 24) do istniejących 2L75x75x7 należy dospawać 2L75x75x7....