STANY GRANICZNE KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "STANY GRANICZNE KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH"

Martyna Małek
7 lat temu
Przeglądów:

1 STANY GRANICZNE KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH Podstawa formalna (prawna) MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 1

2 Projektowanie konstrukcyjne obiektów budowlanych polega ogólnie na określeniu stanów granicznych, po przekroczeniu których konstrukcja nie spełnia stawianych jej kryteriów projektowych (stanów granicznych): zniszczenie konstrukcji wpływającej na bezpieczeństwo ludzi i mienia, braku spełnienia wymagań użytkowych i funkcjonalnych dyskomfort użytkowania: drgania wygląd ugięcia, rysy, pęknięcia MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 2

3 SYTUACJE OBLICZENIOWE i ODDZIAŁYWANIA NA KONSTRUKCJĘ Rozróżnia się następujące sytuacje obliczeniowe: MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 3

4 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 4

5 OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA OBCIĄŻEŃ W celu sprawdzenia stanów granicznych przeprowadza się analizę konstrukcji, czyli procedurę służąca do wyznaczenia efektów oddziaływań w każdym punkcie konstrukcji. Efektem oddziaływania na element konstrukcji są siły wewnętrzne MOMENT ZGINAJĄCY, SIŁA NORMALNA (OSIOWA) SIŁA TNĄCA (POPRZECZNA) NAPRĘŻNIA I ODKSZTAŁCENIA a dla całej konstrukcji UGIĘCIA, PRZEMIESZCZENIA I OBROTY. Aby zapewnić spełnienie stanów granicznych konstrukcji lub jej części, należy wyznaczyć OBCIĄŻENIA, które ona musi przenieść bez uszkodzenia mechanicznego, nadmiernych odkształceń, przemieszczeń czy np. drgań. OBCIĄŻENIEM nazywamy dowolny układ zewnętrznych sił działających na ciało lub element konstrukcyjny. Szerszym pojęciem niż obciążenie jest ODDZIAŁYWANIE. Charakter obciążenia zależy jest zależny od wielu czynników, z których najważniejsze to FUNKCJA obiektu określona koncepcją architektoniczną, RODZAJ ZASTOSOWANYCH MATERIAŁÓW oraz POŁOŻENIE obiektu. Obciążenia mogą się różnić pod względem wielkości, sposobu oddziaływania i lokalizacji, mogą być spowodowane ciężarem elementów stałych i tymczasowych, ludzi, poruszających się pojazdów lub działaniem natury rysunek poniżej. MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 5

6 przykładowe obciążenia MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 6

7 KONSTRUKCJE BUDOWLANE WYKŁADY OBCIĄŻENIA KLASYFIKACJA OBCIĄŻEŃ DZIAŁAJACYCH NA KONSTRUKCJĘ MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 7

8 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 8

9 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 9

10 Ogólna klasyfikacja obciążeń według Eurokodu 0 (1990) MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 10

11 KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ Zwykle na konstrukcje działa jednocześnie kilka obciążeń. Obciążenie stałe (grawitacyjne) występuje zawsze! Obciążenia zmienne nie zawsze występują wszystkie jednocześnie i o maksymalnej wartości, dlatego też wybiera się prawdopodobne przypadki wystąpienia danego obciążenia i określa się ich wzajemny stosunek. Polega to na przyjęciu zestawów obciążeń nazwanych kombinacjami oddziaływań, przy których oceniane jest bezpieczeństwo projektowanej konstrukcji. Zgodnie z normą PN-EN 1990, kombinacje podstawowe oddziaływań obliczeniowych można przyjąć w formie wyrażenia: E d = γ G " + " γ P" + " γ Q " + " G, j k, j P Q, 1 k, 1 j 1 i > 1 γ Q,i ψ 0,i Q k,i MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 11

12 Alternatywnie dla stanów granicznych STR (zniszczenia konstrukcji) i GEO (odkształcenia podłoża), w formie mniej korzystnego z dwóch poniższych wyrażeń (zalecone przez Załącznik krajowy do PN-EN 1990): E E d d = = γ G " + " γ P" + " γ ψ " + " G, j k, j P Q, 1 0, 1 k, 1 j 1 i > 1 ξ γ G " + " γ P" + " γ Q Q " + " j G, j k, j P Q, 1 k, 1 j 1 i > 1 γ γ Q,i Q,i ψ ψ 0,i 0,i Q Q k,i k,i (a), (b) MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 12

13 Zalecane kombinacje obciążeń w SGN (ULS): Trwałe i przejściowe sytuacje obliczeniowe Obciążenia stałe niekorzystne korzystne Wiodące oddziaływanie zmienne Towarzyszące oddziaływania zmienne główne (jeśli takie pozostałe występują) wzór a γ Gj,sup G kj,sup γ Gj,inf G kj,inf γ Q,1 ψ 0,1 Q k,1 γ Q,i ψ 0,i Q k,i wzór b ξ γ Gj,sup G kj,sup γ Gj,inf G kj,inf γ Q,1 Q k,1 γ Q,i ψ 0,i Q k,i wartości współczynników: γ Gj,sup = 1,35 γ Gj,inf = 1,0 γ Q,1 = 1,5 jeżeli niekorzystne (0 jeżeli korzystne) γ Q,i = 1,5 jeżeli niekorzystne (0 jeżeli korzystne) ξ = 0,85 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 13

14 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 14

15 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 15

16 Najważniejsze wartości współczynników kombinacyjnych podano w poniższej tablicy: oddziaływanie ψ 0 ψ 1 ψ 2 obciążenia zmienne w budynkach, kategoria: A: powierzchnie mieszkalne B: powierzchnie biurowe C: miejsca zebrań D: powierzchnie handlowe E: powierzchnie magazynowe F: powierzchnie ruchu pojazdów < 30kN, G: powierzchnie ruchu pojazdów > 30kN, H: dachy 0,7 0,7 0,7 0,7 1,0 0,7 0,7 0 0,5 0,5 0,7 0,7 0,9 0,7 0,5 0 0,3 0,3 0,6 0,6 0,8 0,6 0,3 0 obciążenie śniegiem: miejscowości położone na wys. > 1000 m npm miejscowości położone na wys. < 1000 m npm 0,7 0,5 0,5 0,2 obciążenie wiatrem 0,6 0,2 0 0,2 0 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 16

17 ODDZIAŁYWANIA NA KONSTRUKCJE WEDŁUG EUROKODU 1 (1991) Wartości obciążeń przyjmowane w analizie konstrukcji są określone w normach państwowych na podstawie danych technologicznych producentów wyrobów budowlanych lub w literaturze technicznej. Do marca 2010 roku w Polsce obowiązywały normy krajowe o symbolach PN-B, obecnie obowiązują normy europejskie o symbolach PN-EN. Schematyczne przedstawienie grupy EUROKODÓW budowlanych MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 17

18 Eurokod 1, zatytułowany Oddziaływania na konstrukcje, składa się z 10 podstawowych części, które zawierają informacje i wskazówki dotyczące zestawiania obciążeń przy projektowaniu obiektów budowlanych. MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 18

19 OBCIĄŻENIA WEDŁUG NORMY PN-EN OBCIĄŻENIA STAŁE OBCIĄŻENIA ZIMIENNE MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 19

20 KONSTRUKCJE BUDOWLANE WYKŁADY OBCIĄŻENIA OBCIĄŻENIA STAŁE Ciężar własny konstrukcji MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 20

21 OBCIĄŻENIA STAŁE Ciężar objętościowy materiałów budowlanych MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 21

22 Przykład obliczeniowy: Zestawić obciążenia stałe stropu płytowo-belkowego o przekroju jak na rysunku poniżej. MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 22

23 Tabelaryczne zestawienie obciążeń powierzchniowych [kn/m 2 ] Wzór ogólny: g p = γ i t [kn/m 3 m = kn/m 2 ] MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 23

24 Zestawienie obciążeń liniowych [kn/mb] belki stropowe Wzór ogólny: g l = γ i b h [kn/m 3 m m = kn/m] MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 24

25 OBCIĄŻENIA ZMIENNE WEDŁUG PN-EN Ogólny podział obciążeń zmiennych wraz z przykładami MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 25

26 OBCIĄŻENIA UŻYTKOWE W BUDYNKACH PODZIAŁ NA KATEGORIE MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 26

27 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 27

28 KONSTRUKCJE BUDOWLANE WYKŁADY OBCIĄŻENIA Wartości obciążenia w powiązaniu z intensywnością tłumu na stropie oraz na schodach MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 28

29 KONSTRUKCJE BUDOWLANE WYKŁADY OBCIĄŻENIA OBCIĄŻENIA ŚCIANKAMI DZIAŁOWYMI MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 29

30 OBCIĄŻENIE ŚNIEGIEM (obciążenie środowiskowe zmienne) NORMA WYCOFANA MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 30

31 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 31

32 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 32

33 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 33

34 Zjawiska wpływające na ostateczny kształt pokryw y śnieżnej na dachu MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 34

35 Wpływ wiatru na formowanie się pokrywy śnieżnej dla różnych kształtów dachów MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 35

36 OBCIĄŻENIE CHARAKTERYSTYCZNE ŚNIEGIEM DACHÓW NALEŻY USTALAĆ NASTĘPUJĄCO: s = µ i C e C t s k [kn / m 2 ] GDZIE: S k wartość charakterystyczna obciążenia śniegiem gruntu w rozpatrywanym miejscu (terenie). C t współczynnik termiczny. C e współczynnik ekspozycji. µ i współczynnik kształtu dachu. MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 36

37 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 37

38 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 38

39 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 39

40 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 40

41 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 41

42 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 42

43 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 43

44 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 44

45 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 45

46 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 46

47 l s = 2h z ograniczeniem 5m l s 15 m MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 47

48 MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 48

Podobne dokumenty

KONSTRUKCJE BETONOWE PROJEKT ŻELBETOWEJ HALI SŁUPOWO-RYGLOWEJ

KONSTRUKCJE BETONOWE PROJEKT ŻELBETOWEJ HALI PRZEMYSŁOWEJ O KONSTRUKCJI SŁUPOWO-RYGLOWEJ KOMBINATORYKA STANY GRANICZNE Stany graniczne stany, po których przekroczeniu lub nie spełnieniu konstrukcja może