ANALIZA OPTEREĆENJA+DIMENZIONIRANJE PODROŽNICE [954

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU GRAĐEVINSKI FAKULTET

ZAVOD ZA KONSTRUKCIJE KATEDRA ZA DRVENE KONSTRUKCIJE Kačićeva 26, 10 000 Zagreb www.grad.hr

GRAĐEVINSKI GLAVNO-IZVEDBENI PROJEKT GRAĐEVINE

MONTAŽNA INDUSTRIJSKA HALA

OZNAKA PROJEKTA AG-2015/2016

MJESTO I DATUM IZRADE ZAGREB, 03./2015.

ANALIZA OPTEREĆENJA 11

4. ANALIZA OPTEREĆENJA








4.1. OPĆENITO

Opterećenja na građevinu međusobno se razlikuju s obzirom na niz gledišta usmjerenih na

svojstva njihovih djelovanja i očitovanja tih djelovanja na konstrukciju. S obzirom na uobičajenu

podjelu opterećenja koja je u vezi s obilježjima i učestalosti njihova djelovanja s jedne te

utjecajem na sigurnost konstrukcije s druge strane, proračunska opterećenja obuhvaćaju:

stalno opterećenje od vlastite težine nosivog sustava (težine ploča, greda, stupova i zidova,

elemenata sprega te spojnih sustava), stalno opterećenje od opreme građevine (težine

pokrova i fasade, horizontalne i vertikalne obloge, dodatnog stalnog opterećenja) prema

normi EN 1991-1-1

opterećenje snijegom prema normi EN 1991-1-3

opterećenje vjetrom prema normi EN 1991-1-4

Navedena podjela opterećenja ima iznimaka po kojima se neka dodatna opterećenja

analiziraju kao glavna, a ima i nekih koja nisu uvrštena (djelovanje potresa) jer okolnost posebne

situacije ima za posljedicu i različitu klasifikaciju te nestandardno obuhvaćanje djelovanja na

konstrukciju (npr. utjecaj djelovanja vjetra značajno je veći od utjecaja djelovanja potresa, stoga

se djelovanje potresa može zanemariti).

Ovakva podjela opterećenja utvrđena je kako bi se u obzir uzelo najnepovoljniju

kombinaciju nabrojenih opterećenja za realnu pojavu za koju u stvarnosti postoji relativna

vjerojatnost. To znači da se konstrukcija građevine dimenzionira tako da izdrži djelovanja realno

mogućim očekivanim kombinacijama.








4.2. STALNO OPTEREĆENJE

Za svaki element građevine potrebno je pretpostaviti vlastitu težinu koja ovisi o gustoći

materijala od kojeg je element izrađen te geometriji samog elementa. U predmetnom slučaju

vlastitu težinu svih elemenata nosivog sustava proračunava i u obzir uzima automatski računalni

program. Poradi posebnosti statičkog proračuna potrebno je pretpostaviti težinu sekundarnih

elemenata (podrožnica). Također, potrebno je pretpostaviti težinu pokrova i fasade, težinu

horizontalne i vertikalne obloge, zatim, težinu spojnih sustava (čelični limovi, vijci,…) te

dodatno stalno oterećenje.

Iz navedenog se može zaključiti da opterećenje vlastitom težinom iznosi:

opterećenje elemenata nosivog sustava = automatski određeno računalnim programom

opterećenja ostalih elemenata objekta = dana u tablici na sljedećoj stranici Projekta

4.3. OPTEREĆENJE SNIJEGOM

Djelovanje snijega u obzir treba uzeti kod građevine čija je krovna površina izložena

većem nakupljanju snježne mase bez uvjeta čišćenja. Norma definira pravila za određivanje

djelovanja snijega, a koja se temelje na meteorološkim podacima.

Lokacija predmetne građevine nalazi se na 160 m.n.v. i u zoni I prema karti opterećenja

snijegom na tlu za RH što rezultira karakterističnom vrijednošću opterećenja snijegom sk = 0.50

kN/m2. Krovna površina (dvostrešni krov) je pod nagibom 5°/5° što rezultira koeficijentom

oblika μ1 = 0.80. Ostale karakteristike objekta rezultiraju vrijednostima koeficijenta izloženosti

Ce = 1.00 i termalnog koeficijenta Ct = 1.00.

Iz navedenog se može zaključiti da opterećenje snijegom iznosi:

opterećenja snijegom = dana u tablici na sljedećoj stranici Projekta








OPĆI PODACI: Vanjski gabariti (širina × dužina) = 24.00 m × 60.00 m Krovna streha (horizontalno) = 0.28 / 0.28 / 0.28 / 0.28 m Nagib krovne konstrukcije = 4.76°/4.76° (dvostrešni krov) Minimalna visina zidne plohe = 9.00 m Visina građevine do sljemena = 10.00 m Nadmorska visina = 160.00 m.n.m. Lokacija građevine = Split

OPTEREĆENJA: 1. Stalno opterećenje (po tlocrtu površine krova) Mjerodavna norma: HRN EN 1991:2012 1.1. Vlastita težina glavnih nosivih elemenata - uključena u pojedine statičke proračune 1.2. Stalno opterećenje od krovne konstrukcije - pokrov (stakleni paneli; 20 mm) g = 0.50 kN/m

2

- sekundarni nosači (drveni (GL24h) profili; 16×20 / 201.00 cm) g = 0.09 kN/m2

- vjetrovni spregovi (drveni (GL24h) profili; 10×10 cm) g = 0.10 kN/m2

- izolacija (staklena vuna; 50 mm) g = 0.02 kN/m2

- podgled (OSB ploče; 12 mm) g = 0.09 kN/m2

1.3. Stalno opterećenje od drugih dijelova konstrukcije - ostalo stalno opterećenje g = 0.25 kN/m

2

Ukupno stalno opterećenje po tlocrtu površine krova za raster r = 1.00 m: g = 1.05 kN/m

2

Shema djelovanja stalnog opterećenja po tlocrtu površine krova za raster r = 1.00 m:








2. Snijeg (po tlocrtu površine krova) Mjerodavna norma: HRN EN 1991:2012 - Parametri: 1. područje sk = 0.50 kN/m

2 μ1 = 0.80 Ce = 1.00 Ct = 1.00

Opterećenja od snijega po tlocrtu površine krova za raster r = 1,00 m: s1 = 0.40 kN/m

2

- Osnovno opterećenje snijegom označeno je sa sslučaj s2 = 0.20 kN/m2

- Opterećenje snijegom što visi preko ruba krova označeno sa se se = 0.05 kN/m' - Opterećenje snijegom na snjegobranima (u više linija) označeno sa ss ss = 0.03 kN/m' Shema djelovanja snijega po tlocrtu površine krova za raster r = 1.00 m (slučaj 1):

Shema djelovanja snijega po tlocrtu površine krova za raster r = 1.00 m (slučaj 2):








4.4. OPTEREĆENJE VJETROM

Djelovanje vjetra u obzir treba uzeti kod građevine koja je izložena pritisku vjetra duž

nosivog sustava. Norma definira pravila za određivanje djelovanja vjetra, a koja se temelje na

meteorološkim podacima.

Ovisno o osjetljivosti na dinamičku pobudu, odnosno ovisno o ispunjenju uvjeta vitkosti,

primjenjuju se dva postupka za proračun opterećenja vjetrom. Geometrijske karakteristike

predmetne građevine rezultiraju mogućnošću korištenja pojednostavljenog proračuna kojim se

djelovanje vjetra uzima kao zamjensko statičko opterećenje u svim horizontalnim smjerovima,

dok je dinamička pobuda u obzir uzeta primjenom dinamičkog koeficijenta. Zbog specifične

geometrije građevine (objekt s istaknutim strehama i nadstrešnicama te zadovoljenim uvjetom

b<h≤2b) projektom se razmatraju slučajevi zatvorene i otvorene građevine s nepovoljnim

koeficijentima unutarnjih tlakova te građevine kao nadstrešnice, a ujedno s preraspodjelom

vjetra po visini objekta, čime se u obzir uzima najnepovoljniji slučaj djelovanja.

Lokacija predmetne građevine nalazi se u zoni II prema karti brzina vjetra za RH što

rezultira karakterističnom vrijednošću gustoće zraka ρ = 1.25 kg/m3 te referentnom vrijednošću

brzine vjetra vref,0 = 25.00 m/s. Najviša točka građevine je na visini 10.00 m iznad tla terena i u

III. kategoriji hrapavosti terena prema dijagramu koeficijenta izloženosti što rezultira

vrijednošću koeficijenta izloženosti ce(ze) = 1.71. Ostale karakteristike građevine rezultiraju

vrijednostima koeficijenta smjera vjetra cdir = 1.00 i koeficijenta doba cseason = 1.00.

Iz navedenog se može zaključiti da opterećenje vjetrom iznosi:

( )

( )

opterećenja vjetrom = dana u tablici na sljedećoj stranici Projekta








3. Vjetar (po ravnini površine krova - okomito na površinu krova) Mjerodavna norma: HRN EN 1991:2012 - Parametri: 2. područje vb,0 = 25.00 m/s ρair = 1.25 kg/m

3 cdir = 1.00 cseason = 1.00

qb = 0.39 kN/m2 ze = 10.00 m 3. kategorija terena ce(ze)= 1.71 cpe / cpi / cscdcfr

Opterećenja od vjetra po kosini površine krova za raster r = 1.00 m: w1 = 0.13 kN/m

2

- Osnovno opterećenje vjetrom označeno je sa w(SLUČAJ) w2 = -1.68 kN/m2

- Opterećenje vjetrom od trenja uzdužno po krovu označeno sa Fwfr,r Fwfr,r = 4.98/4,98 kN - Opterećenje vjetrom od trenja uzdužno po zidovima označeno sa Fwfr,w Fwfr,w = 14.43/14.43 kN

Shema djelovanja vjetra po kosini površine krova za raster r = 1.00 m (slučaj 1):

PARAMETRI POVRŠINE KROVA

cpe cpI wmin wmax

[m2] [kN/m2] [kN/m2]

b = 60.00 m A 36.00 -1.20 0.80/-0.50 -1.27 -0.44

B 152.00 -0.80 0.80/-0.50 -1.02 -0.19

d = 24.00 m C 36.00 -0.50 0.80/-0.50 -0.82 0.00

D 540.00 0.72 0.80/-0.50 -0.05 0.77

h = 10.00 m E 540.00 -0.40 0.80/-0.50 -0.76 0.06

F 10.00 -1.71 0.80/-0.50 -1.68 -0.81

e = 20.00 m G 101.12 -1.20 0.80/-0.50 -1.34 -0.47

H 624.98 -0.60 0.80/-0.50 -0.94 -0.07

h/b = 0.17 I 624.98 -0.30 0.80/-0.50 -0.73 0.13

J 121.12 -0.30 0.80/-0.50 -0.73 0.13









3 cdir = 1.00 cseason = 1.00



2


- Opterećenje vjetrom od trenja uzdužno po krovu označeno sa Fwfr,r Fwfr,r = 4.98/4.98 kN - Opterećenje vjetrom od trenja uzdužno po zidovima označeno sa Fwfr,w Fwfr,w = 14.43/14.43 kN

Shema djelovanja vjetra po kosini površine krova za raster r = 1.00 m (slučaj 2):

PARAMETRI POVRŠINE KROVA

cpe cpI wmin wmax

[m2] [kN/m2] [kN/m2]

b = 60.00 m A 36.00 -1.20 0.80/-0.50 -1.27 -0.44

B 152.00 -0.80 0.80/-0.50 -1.02 -0.19

d = 24.00 m C 36.00 -0.50 0.80/-0.50 -0.82 0.00

D 540.00 0.72 0.80/-0.50 -0.05 0.77

h = 10.00 m E 540.00 -0.40 0.80/-0.50 -0.76 0.06

F 10.00 -1.71 0.80/-0.50 -1.68 -0.81

e = 20.00 m G 101.12 -1.20 0.80/-0.50 -1.34 -0.47

H 624.98 -0.60 0.80/-0.50 -0.94 -0.07

h/b = 0.17 I 624.98 -0.30 0.80/-0.50 -0.73 0.13

J 121.12 -0.30 0.80/-0.50 -0.73 0.13









3 cdir = 1.00 cseason = 1.00



2



Shema djelovanja vjetra po kosini površine krova za raster r = 1.00 m (slučaj 3): PARAMETRI POVRŠINE KROVA

cpe cpI wmin wmax

b = 24.00 m [m2] [kN/m2] [kN/m2]

A 36.00 -1.20 0.80/-0.50 -1.34 -0.47

d = 60.00 m B 144.00 -0.80 0.80/-0.50 -1.07 -0.20 C 360.00 -0.50 0.80/-0.50 -0.87 0.00

h = 10.00 m D 228.00 0.70 0.80/-0.50 -0.07 0.80 E 228.00 -0.30 0.80/-0.50 -0.73 0.13

e = 20.00 m F 10.00 -1.60 0.80/-0.50 -1.61 -0.74 G 14.64 -1.30 0.80/-0.50 -1.40 -0.53

h/b = 0.42 H 98.56 -0.70 0.80/-0.50 -1.00 -0.13 I 622.90 -0.50 0.80/-0.50 -0.87 0.00









3 cdir = 1.00 cseason = 1.00



2



Shema djelovanja vjetra po kosini površine krova za raster r = 1.00 m (slučaj 4): PARAMETRI POVRŠINE KROVA

cpe cpI wmin wmax

b = 24.00 m [m2] [kN/m2] [kN/m2]

A 36.00 -1.20 0.80/-0.50 -1.34 -0.47

d = 60.00 m B 144.00 -0.80 0.80/-0.50 -1.07 -0.20 C 360.00 -0.50 0.80/-0.50 -0.87 0.00

h = 10.00 m D 228.00 0.70 0.80/-0.50 -0.07 0.80 E 228.00 -0.30 0.80/-0.50 -0.73 0.13

e = 20.00 m F 10.00 -1.60 0.80/-0.50 -1.61 -0.74 G 14.64 -1.30 0.80/-0.50 -1.40 -0.53

h/b = 0.42 H 98.56 -0.70 0.80/-0.50 -1.00 -0.13 I 622.90 -0.50 0.80/-0.50 -0.87 0.00








4.5. OSTALA OPTEREĆENJA

4.5.1. Potresno opterećenje

Potresno djelovanje u obzir treba uzeti kod građevine koja je položena u seizmički

aktivnom području i pri tome u obzir treba uzeti opterećenje čiji je uzrok seizmičko podrhtavanje

tla. Lokacija predmetne građevine nalazi se u seizmički aktivnom području (a = 0.22·g), no

specifičan odabira materijala (drvo, uz minimalan broj elemenata od čelika i armiranog betona)

rezultira malom masom građevine, stoga je i potresno opterećenje relativno malo s obzirom na

opterećenje vjetrom kao dominantno bočno djelovanje. Iz navedenog se može zaključiti da

potresno opterećenje u predmetnom slučaju nije potrebno detaljnije razmatrati te da ga je

moguće zanemariti.

4.5.2. Opterećenje uslijed izvedbe, gradnje i održavanja

Svaki element konstrukcije građevine treba izdržati dodatna opterećenja koja na njih

djeluju uslijed izvedbe, gradnje i održavanja (uz osiguranje dovoljne razine pouzdanosti), a

posljedica su načina transporta, redoslijeda gradnje, postavljanja privremenih potpornja ili zatega

itd. Djelovanja uslijed izvedbe, gradnje i održavanja definiraju se vlastitom težinom pojedinog

elementa konstrukcije te eventualnim prisutstvom radnika na istom. Kako su takova opterećenja

već uzeta u obzir kroz druga djelovanja, predmetno opterećenje neće se zasebno razmatrati.

4.5.3. Proširenje namjene

U slučaju proširenja namjene predmetne građevine, a time i pojave dodatnih djelovanja,

elemente konstrukcije potrebno je preprojektirati u skladu s važećim propisima i normama.

Svako planirano proširenje namjene zahtijeva novu analizu opterećenja za postojeću građevinu.

U tu svrhu u predmetnom slučaju potrebno je razmotriti samo kombinacije opterećenja kojima

su obuhvaćena dodatna djelovanja.








4.6. KOMBINACIJE OPTEREĆENJA

Ovisno o proračunskom pristupu i konceptu sigurnosti, konstrukciju se ispituje na

odgovarajuće grupe djelovanja uz pridružene koeficijente sigurnosti za različita djelovanja (za

predmetnu građevinu razina pouzdanosti s povratnim periodom od 50 godina smatra se

prihvatljivom), a prema formulacijama danima normom EN 1990:

stalna/prolazna (P/T) kom. za KGS - ∑ ( ) ∑ ( )

izvanredna (A) kom. za KGS - ∑ ( ) ∑ ( )

karakteristična/rijetka (C/R) kom. za GSU - ∑ ( ) ∑ ( )

Kako norma EN 1990 detaljno ne definira pojedine kombinacije opterećenja, već

isključivo daje preporuku za standardne kombinacije opterećenja, prema uvriježenim pravilima

struke i propisima norme proračunske kombinacije obuhvaćaju:

P/T komb. za KGS - 1.35·(stalno opt.)+1.5·(snijeg sim.)

P/T komb. za KGS - 1.35·(stalno opt.)+1.5·(vjetar prit.)

P/T komb. za KGS - 1.0·(stalno opt.)+1.5·(vjetar odiž.)

P/T komb. za KGS - 1.35·(stalno opt.)+1.5·(snijeg sim.)+1.5·0.6·(vjetar prit.)

P/T komb. za KGS - 1.35·(stalno opt.)+1.5·0.7·(snijeg sim.)+1.5·(vjetar prit.)

P/T komb. za KGS - 1.35·(stalno opt.)+1.35·(snijeg sim.)+1.35·(vjetar prit.)

P/T komb. za KGS - 1.35·(stalno opt.)+1.5·(snijeg nesim.)+1.5·0.6·(vjetar prit.)

P/T komb. za KGS - 1.35·(stalno opt.)+1.5·0.7·(snijeg nesim.)+1.5·(vjetar prit.)

P/T komb. za KGS - 1.35·(stalno opt.)+1.35·(snijeg nesim.)+1.35·(vjetar prit.)

C/R komb. za GSU - 1.0·(stalno opt.)+1.0·(snijeg sim.)

C/R komb. za GSU - 1.0·(stalno opt.)+1.0·(snijeg sim.)+1.0·0.5·(vjetar prit.)

C/R komb. za GSU - 1.0·(stalno opt.)+1.0·0.2·(snijeg sim.)+1.0·(vjetar prit.)

C/R komb. za GSU - 1.0·(stalno opt.)+1.0·(snijeg nesim.)+1.0·0.5·(vjetar prit.)

C/R komb. za GSU - 1.0·(stalno opt.)+1.0·0.2·(snijeg nesim.)+1.0·(vjetar prit.)







STATIČKI PRORAČUN I DIMENZIONIRANJE PODROŽNICE 23

5. STATIČKI PRORAČUN I DIMENZIONIRANJE

PODROŽNICE








5.1. ANALIZA DJELOVANJA I STATIČKI PRORAČUN

5.1.1. Karakteristične vrijednosti pojedinačnih djelovanja po m' nosača

stalno djelovanje

djelovanje snijega

( ) ( )

djelovanje vjetra

( )

5.1.2. Projekcije proračunskih djelovanja po m' nosača na pravce osi tromosti presjeka

kombinacija djelovanja "stalno + snijeg"

( )

( )

( )

( )

kombinacija djelovanja "stalno + vjetar"

( )

( )

( )

( )








kombinacija djelovanja "stalno + snijeg + vjetar"

( )

( )

( )

( )

kombinacija djelovanja "stalno + vjetar + snijeg"

( )

( )

( )

( )

kombinacija djelovanja "stalno + snijeg + vjetar - pojednostavljeno"

( )

( )

( )

( )

5.1.3. Mjerodavna kombinacija djelovanja po m' nosača na pravce osi tromosti presjeka

mjerodavna kombinacija djelovanja je "stalno + snijeg + vjetar"








5.1.4. Statički proračun nosača

statički proračun unutarnjih momenata

statički proračun reakcija na osloncima

√ √

5.2. ODREĐIVANJE PRORAČUNSKIH ČVRSTOĆA MATERIJALA

5.2.1. Određivanje čimbenika modifikacije

najkraće, tj. mjerodavno opterećenje je kratkotrajno

5.2.2. Određivanje proračunske vrijednosti čvrstoće na savijanje

karakteristična vrijednost čvrstoće na savijanje

proračunska vrijednost čvrstoće na savijanje








5.2.3. Određivanje proračunske vrijednosti tlačne čvrstoće okomito na vlakanca

karakteristična vrijednost tlačne čvrstoće okomito na vlakanca

proračunska vrijednost tlačne čvrstoće okomito na vlakanca

5.2.4. Određivanje proračunske vrijednosti posmične čvrstoće

karakteristična vrijednost posmične čvrstoće

proračunska vrijednost posmične čvrstoće

5.3. PROVJERA PODROŽNICE NA SAVIJANJE BEZ DOKAZA

STABILNOSTI

5.3.1. Proračunska vrijednost naprezanja od savijanja








5.3.2. Određivanje koeficijenta utjecaja oblika poprečnog presjeka elementa

predmetni element ima pravokutni poprečni presjek

5.3.3. Dokaz nosivosti elementa

Element presjeka 14/16 cm zadovoljava uvjete nosivosti uz maksimalnu iskoristivost od 51%.

5.4. PROVJERA PODROŽNICE NA POSMIK

5.4.1. Proračunska vrijednost posmičnog naprezanja

5.4.2. Određivanje koeficijenta utjecaja oslabljenja poprečnog presjeka elementa

predmetni element nije oslabljen je na opterećenom rubu








5.4.3. Dokaz nosivosti elementa

Element presjeka 14/16 cm zadovoljava uvjete nosivosti uz iskoristivost od 25%.

5.5. PROVJERA PODROŽNICE NA ODIZANJE

5.5. Dokaz nosivosti elementa na odižuće djelovanja

| |

| |

| ( )|

| |

Element presjeka 14/16 cm ne zadovoljava uvjete nosivosti na odižuće djelovanje, stoga je

potrebno primijeniti sustav pridržanja priladan za sprječavanje odizanja pokrova i

potkonstrukcije.

5.6. PROVJERA PODROŽNICE NA PROGIBE

5.6.1. Početna vrijednost progiba od stalnog djelovanja








predmetno opterećenje je stalno

√

√

5.6.2. Početna vrijednost progiba od djelovanja snijega








predmetno opterećenje je srednjetrajno

√

√

5.6.3. Početna vrijednost progiba od djelovanja vjetra

predmetno opterećenje je kratkotrajno

√

√

5.6.4. Proračunska vrijednost progiba od promjenjivih djelovanja i ukupnog progiba

kombinacija djelovanja "stalno + snijeg"

( )

( )








( ) ( )

( ) ( )

kombinacija djelovanja "stalno + snijeg + vjetar"

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) ( )

kombinacija djelovanja "stalno + vjetar + snijeg"

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) ( )

5.6.5. Dokaz uporabivosti elementa

mjerodavna kombinacija djelovanja je "stalno + snijeg + vjetar"

Element presjeka 14/16 cm zadovoljava uvjete uporabivosti uz iskoristivost od 69%.

Documents

ANALIZA OPTEREĆENJA+DIMENZIONIRANJE PODROŽNICE [954