OPIS TECHNICZNY - konstrukcje-metalowe.pl · - PN-EN-1991-1-3 - PN-EN-1991-1-4 - PN-EN 1993-1-8 1.3Opis techniczny Stalowy dach kratowy hali produkcyjnej o rzucie prostokątnym o

OPIS TECHNICZNY

1.1 Przedmiot opracowania

Przedmiotem opracowania jest projekt techniczny dachu kratowego hali produkcyjnej.

1.2 Podstawa opracowania

Podstawą formalną niniejszego opracowania są normy :

- PN-EN-1993-1-1 - PN-EN-1991-1-3 - PN-EN-1991-1-4 - PN-EN 1993-1-8

1.3 Opis techniczny

Stalowy dach kratowy hali produkcyjnej o rzucie prostokątnym o szerokości w osiach równej 25,5 m i długości w osiach 218,5 m. Osiowy rozstaw kratownic wynosi 9,5 m. Połać dachu nachylona jest pod kątem 5 . Pokrycie dachu jest wykonane z dachowych płyt warstwowych BALEXMETAL typu BALEXTHERM D z rdzeniem ze sztywnej pianki poliuretanowej w okładzinach z blachy stalowej o grubości mierzonej na fałdzie - 150 mm . Elementy kratownicy zaprojektowano ze stali S275 . Płatwie dachu zaprojektowano z dwuteownika 120 Pas dolny kratownicy został zaprojektowany z kształtowników ½ HEB 160. Pas górny kratownicy zaprojektowano z kształtowników ½ HEB 240. Krzyżulce zaprojektowano z kształtowników zamkniętych kwadratowych wykonanych na gorąco 60 x 60 x 8 [mm]. Słupki zaprojektowano z kształtowników zamkniętych kwadratowych wykonanych na gorąco 60 x 60 x 6,3 [mm]. Stężenia połaciowe zaprojektowano wzdłuż jak i w poprzek hali. Poszczególne elementy kratownicy połączone są ze sobą spawami pachwinowymi za pomocą blach węzłowych wykonanych ze stali S 275 o grubości 7 mm oraz styków montażowych skręcanych śrubami w klasie 8.8

Hala produkcyjna, dla której jest wykonywany projekt stalowego dachu kratowego jestzlokalizowana we Koszalinie na wys. 32 m n.p.m. w I strefie obciążenia śniegiem oraz I strefie

wiatrowej.

1

ZESTAWIENIE OBCIĄŻEŃ STAŁYCH

Płyta PWD – 0,14kN/m2 Płatwie, Stężenia- 0,1kN/m2

Razem 0,24kN/m 0,24kN/m22 - - 0,24/cos50,24/cos5 oo = 0,24kN/m= 0,24kN/m 22

Kratownica ci. własny- 0,266kN/m2- = 0,27kN/m 2

Razem: 0,51kN/m 2

charakterystyczne obliczeniowe

Obciążenia stałe węzła: A i K 9,5m·2,56m·0,5 ·0,51kN/m2 = 6,20kN · 1,35 = 8,37 kN Obciążenia stałe węzła: B,C,D,E,F,G,H,I,J 9,5m·2,56m ·0,51kN/m2 = 12,40kN · 1,35 =16,74 kN

Obliczenie obciążenia od śniegu (hala zlokalizowana w Koszalinie )

2

Obciążenie śniegiem „1”

0,72S*1,5

1,080,8

0,4

0,8

współczynnik ekspozycji 1

współczynnik termiczny 1

0,9

kąt nachylenia dachu 5

s=μi*C

e*C

t*S

k

kN/m2

współczy.kształtu dachu 1 μ μ= μ1(α)

współczy.kształtu dachu 2 μ μ=0,5 μ1(α)

Tablica5.2 μ1

Ce

Ct

wart.char.obciąż.śni.gruntu Sk (kN/m2) tabela stref

α

charakterystyczne obliczeniowe

Obciążenia stałe węzła: A i K 9,5m·2,55m·0,5 ·0,72kN/m2 = 8,72kN · 1,5 =13,08 kN Obciążenia stałe węzła: B,C,D,E,F,G,H,I,J 9,5m·2,55m ·0,72kN/m2 = 17,44kN · 1,5 =26,16 kN

Obliczenie obciążenia od wiatru

Lokalizacja: KoszalinRozpiętość kratownicy: 29,5 mRozstaw kratownic: 9,5 mWysokość w kalenicy: 8,5 mDach dwupołaciowy o kącie nachylenia połaci a = 5°

3

Wyznaczenie podstawowej prędkości wiatru Lokalizacja:Koszalin wys. A =32m npm Strefa obciążeń wiatrem 1

Vb = Cdr • Cseason • Vb,0

gdzie:

Vb – bazowa prędkość wiatru

Cdr - współczynnik kierunkowy – wartość najbardziej niekorzystna wg tabeli NA.2 zakłada kierunek wiatru 0°

w II strefie wiatrowej Cdr = 1

Cseason – współczynnik pory roku Ce = 1,0

Vb,0 – wartość podstawowej bazy wiatru

(Koszalin – strefa II , A < 300m Vb,0 = 26 m/s

Vb = 1,0 • 1,0 • 26 = 26 m/s

Wyznaczenie bazowego ciśnienia prędkości wiatru

qb = 1/2 rair • Vb2

gdzie:

qb - bazowe ciśnienie prędkości wiatru

rair – gęstość powietrza rair = 1,25 kg/m3

qb = 1/2 • 1,25 • 262 = 422,5 N/ m2

Teren kategorii IV

- wymiar chropowatości ( wg. tabeli 4.1) z0 = 1,0m

- wysokość minimalna ( wg. tabeli 4.1) zmin = 10 m

Współczynnik chropowatości dla terenu kategorii IV ( wg. tablicy NA.3)

- wysokość kalenicy z = 8,5 m

Cr(z) = 0,6 •(z/10)0,24 =

Cr(z) = 0,6 •(8,5/10)0,24 = 0,58 Cr(z) = 0,58 Współczynnik rzeźby terenu:

Przyjmuję, że teren jest płaski, czyli nie ma konieczności zwiększania

prędkości wiatru ze względu na ukształtowanie terenu C0(z) = 1,0 Średnia prędkość wiatru:

Vm(z) = Crz • C0z • Vb

4

Vm(z) = 0,58 • 1 • 26= 15,08m/s Vm(z) = 15,08m/s

Współczynnik ekspozycji dla terenu kat. IV ( wg .tab. NA.3 ):

Ce(z) = 1,5•(z/10)0,29 =

Ce(z) = 1,5•(8,5/10)0,29 = 2,3 Ce(z) = 1,43 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości:

qp(z) = Cez • qb = qp(z) = 1,43 • 422,5 = 604,18N = 0,6kN/m 2

5

Liczenie obciążeń na poszczególne węzły od wiatru

Wiatr prostopadle do hali- ssanie

Współczynnik ciśnienia zewnętrznego dla dachu dwuspadowego o kącie nachylenia 5o

F G H I J -1,7 -1,2 -0,6 -0,6 -0,6

Węzeł: A

9,5m•2,56m •0,5 •G = 12,16m2 • -1,2= -14,59 Węzeł: B 9,5m•(1,28m+0,86m)•H +9,5m•0,42m•G = 20,33m2•-0,6+3,99m2• -1,2= -16,99

Węzeł: C,D,E9,5m•2,56m•H = 24,32m2•-0,6= -14,59

Węzeł: F

9,5m•2,56m • 0,5•H = 12,16m2•-0,6= -7,30

9,5m•2,56m • 0,5•J = 12,16m2•-0,6= -7,30

Węzeł: G

9,5m•0,42m •J + 9,5m• (0,86 +1,28)• I= 3,99m2•-0,6+20,33m2•-0,6= -14,59

Węzeł: H,I,J9,5m•2,56m•I = 24,32m2•-0,6= -14,59

6

Węzeł: K9,5m•2,56m•0,5• I = 12,16m2•-0,6= -7,30

Wiatr prostopadle do hali „parcie” Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachu dwuspadowego o kącie nachylenia 5o

F G H I J 0 0 0 0 +0,2 Węzeł: A

9,5m•2,56m •0,5 •G = 12,16m2 • 0= 0

Węzeł: B 9,5m•(1,28m+0,86m)•H +9,5m•0,42m•G = 20,33m2•-0+3,99m2• 0= 0

Węzeł: C,D,E9,5m•2,56m•H = 24,32m2•0=0

Węzeł: F

9,5m•2,56m • 0,5•H = 12,16m2•0= 0

9,5m•2,56m • 0,5•J = 12,16m2• 0,2=2,43

Węzeł: G

9,5m•0,42m •J + 9,5m• (0,86 +1,28)• I= 3,99m2• 0,2+20,33m2•0= 0,80

Węzeł: H,I,J9,5m•2,56m•I = 24,32m2•-0= 0

Węzeł: K9,5m•2,56m•0,5• I = 12,16m2•-= 0

7

Wiatr wzdłuż hali

Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachu dwuspadowego o kącie nachylenia 5o

F G H I -1,6 -1,3 -0,7 -0,6

Węzeł: A,K

9,5m•2,56m •0,5 •G = 12,16m2 • -0,6= -7,30

Węzeł: B,C,D,EF,G,H,I,J9,5m•2,56m•H = 24,32m2• -0,6= -14,59

Węzeł: G

9,5m•2,56m •0,5 •G = 12,16m2 • -0,6= -7,30

9,5m•2,56m •0,5 •G = 12,16m2 • -0,6= -7,30

8

PAS DOLNY- wymiarowanie

Przyjęto profil – połówka dwuteownika szerokostopowego 1/2HEB – 160- stal S275h=80mme=1,48cmA=27,1cm2

iy=1,83cmiz=4,05cmtw=8mmtf=13mmr= 15mm

Sprawdzenie nośności na rozciąganie

fy- 275MPaAc- 27,1cm2

Ned- 597,73kNƳMO-1

N plRd=Af y

Υ MO

N plRd=27,1∗10−4

∗275∗103

1=745,25kN

N Ed

N plRd

=597,73745,25

=0,80<1

Sprawdzenie nośności na ściskanie

Ned- 21,95 kNLy- 2,55mLz= 5,10m

A0r=N Ed

0,7× f y

A0r=21,95⋅104

0,7⋅275⋅103 =1,14cm2

9

Klasa przekroju Środnik

ϵ=√ 235275

=0,92

d= h – tf - r = 80-13-15=52

dtw

=528

=6,5<10ϵ→ klasa1

Stopka

c= bf/2 -tw/2 -R= 160/2 -8/2 -15= 61

ct f

=6113

=4,69<9ϵ →klasa1

Kształtownik jest klasy 1

Sprawdzenie nośności na wyboczenie elementu ściskanego

Długość wyboczeniowa Lcr,y=2,55m , iy=1,83cm

Lcr,z =5,10m , iz=4,05cm

λcr , y=Lcr , yi y

λcr , y=2551,83

=139,34

λcr , z=Lcr , zi z

10

λcr , z=5104,05

=125,93

Smukłość porównawcza

λ1=93,9ε=93,9∗√ 235275

=86,80

Współczynnik wyboczenia- krzywa „c”

λ y=λ cr , yλ1

=139,34

86,8=1,61→ χ=0,28

λ z=λ cr , zλ1

=125,9386,80

=1,45→χ =0,31

Obliczeniowa nośność na wyboczenie elementu ściskanego

N b , Rd , y=χ Af yγ MI

=0,2827,1∗10−4

∗275∗103

1=208,67kN

N Ed

N bRd , y

=21,59208,67

=0,10

N b , Rd , z=χ Af yγ MI

=0,3127,1∗10−4

∗275∗103

1=231,03kN

N Ed

N bRd , z

=21,59231,03

=0,09

Przekrój jest wystarczający

11

PAS GÓRNY- wymiarowanie

Przyjęto profil – połówka dwuteownika szerokostopowego 1/2HEB – 240- stal S275h=120mme=2,06cmA=63,00cm2

iy=2,74cmiz=6,08cmtw=10mmtf=17mmr= 21mm



Ned- 26,04kNƳMO-1

N plRd=Af y

Υ MO

N plRd=63∗10−4

∗275∗103

1=1732,5kN

N Ed

N plRd

=26,041732,5

=0,02<1


Ned- 606,36kNLy- 2,56mLz= 5,12m

A0r=606,36⋅104

0,7⋅275⋅103 =31,5cm2

12

A0r=N Ed

0,7× f y

Klasa przekroju Środnik

ϵ=√ 235275

=0,92

d= h – tf - r = 120-17-21=82

dtw

=8210

=8,2<10ϵ→ klasa1

Stopka

c= bf/2 -tw/2 -R= 240/2 -10/2 -21= 94

ct f

=9417

=5,53<9ϵ→ klasa1



Długość wyboczeniowa Lcr,y=2,56m , iy=2,74cm

Lcr,z =5,12m , iz=6,08cm

λcr , y=Lcr , yi y

λcr , y=2562,74

=93,43

λcr , z=Lcr , zi z

λcr , z=5126,08

=84,21

13


λ1=93,9ε=93,9∗√ 235275

=86,80

Współczynnik wyboczenia- krzywa „c”

λ y=λcr , yλ1

=93,4386,8

=1,08→χ =0,5

λ z=λ cr , zλ1

=84,2186,80

=0,97→χ =0,56


N b , Rd , y=χ Af yγ MI

=0,553∗10−4

∗275∗103

1=728,75kN

N Ed

N bRd , y

=606,36728,75

=0,83

N b , Rd , z=χ Af yγ MI

=0,5653∗10−4

∗275∗103

1=816,20 kN

N Ed

N bRd , z

=606,36816,20

=0,74


14

SŁUPKI- wymiarowanie

Przyjęto profil – kształtownik zamknięty kwadratowy wykonany na gorąco – 60x60x6,3- stal S275


fy- 275MPaAc- 13,1,00cm2

Ned-15,01kNƳMO-1

N plRd=Af y

Υ MO

N plRd=13,1⋅10−4

⋅275⋅103

1=360kN

N Ed

N plRd

=15,01360

=0,04<1


Ned- 233,84kNL- 1,5m

A0r=N Ed

0,7× f y

A0r=233,84⋅104

0,7⋅275⋅103 =12,15cm2

15

Przyjęto kształtownik kwadratowy zamknięty wykonany na gorąco

60x60x6,3 stal S275

A=13,1cm2 iy=iz= 2,17cm R=6,3mm b=60mm t =6,3mm

ϵ=√ 235275

=0,92

Klasa przekroju ct=b−2⋅t−2⋅R

t=

60−2⋅6,3−2⋅6,36,3

=5,52<33ε



Długość wyboczeniowa Lcr,y=Lcr,z =1,50m , iy=ix= 2,17cm

λcr , y=λ cr , z

λcr , y=Lcr , yi y

λcr , y=1502,17

=69,12


λ1=93,9ε=93,9∗√ 235275

=86,80

16

Współczynnik wyboczeniaλ z=λ y

Krzywa -a

λ y=λcr , yλ1

=69,1286,80

=0.80→χ =0,79


N b , Rd=χ Af yγ MI

=0,6113,1⋅10−4

⋅275⋅103

1=284,60kN

N Ed

N bRd

=233,84284,60

=0,82


17

KRZYŻULCE- wymiarowanie

Przyjęto profil – kształtownik zamknięty kwadratowy wykonany na gorąco – 60x60x8- stal S275



Ned-364,66kNƳMO-1

N plRd=Af y

Υ MO

N plRd=16⋅10−4

⋅275⋅103

1=440kN

N Ed

N plRd

=364,66

440=0,83<1


Ned- 20,79kNL- 3,46m

Przyjęto kształtownik kwadratowy zamknięty wykonany na gorąco

60x60x8 stal S275

A=16cm2 iy=iz= 2,09cm R=8mm b=60mm

18

t =8mm

ϵ=√ 235275

=0,92

Klasa przekroju ct=b−2⋅t−2⋅R

t=

60−2⋅8−2⋅88

=3,5<33ε



Długość wyboczeniowa Lcr,y=Lcr,z =3,46m , iy=ix= 2,09cm

λcr , y=λ cr , z

λcr , y=Lcr , yi y

λcr , y=3462,09

=165,55


λ1=93,9ε=93,9∗√ 235275

=86,80

Współczynnik wyboczeniaλ z=λ y

Krzywa -a

19

λ y=λcr , yλ1

=165,5586,80

=1,91→χ =0,22


N b , Rd=χ Af yγ MI

=0,2216⋅10−4

⋅275⋅103

1=96,8kN

N Ed

N bRd

=20,7996,80

=0,39


Projektowanie połączeń spawanych krzyżulców z pasem dolnym i górnym

Krzyżulce zaprojektowane z kształtownika zamkniętego kwadratowego 60x60x8 stal S275Słupki zaprojektowane z kształtownika zamkniętego kwadratowego 60x60x6,3 stal S275fy= 275 MPafu= 430 MPat = 6,3mm

ϒM2= 1,25β = 0,8

Grubość spoin jest ograniczona warunkami: 0,2t = 0,2·6,3= 1,3mm amin= max =3mm 3mm

0,7t = 0,7·6,3= 4,4mm amax= min =4,4mm 16mm

Przyjęto spoinę a= 4mm

20

Wytrzymałość obliczeniowa spoin pachwinowych dla stali S275=

f vw.d=f u/√3β⋅γ M2

f vw.d=430 /√30,8⋅1,25

=248,26Mpa

Fed<lwFw,Rd to

gdzie: Fw,Rd=fvw,daw

Węzeł N

Max. obciążenia w krzyżulcach i słupkachK33= 224,53kNS23= 125,72kNdla krzyżulca K33 max obciążenie 224,53kN

l w⩾224,53⋅103

4⋅10−3⋅248,26⋅106 =0,23m=230mm

przyjęto lw = 4 x 60mm

dla słupka S23 max obciążenie 125,72kN

l w⩾125,72⋅103

4⋅10−3⋅248,26⋅106 =0,13m=130mm


21

l w⩾F Ed

F w.Rd

Węzeł C


l w⩾122,48⋅103

4⋅10−3⋅248,26⋅106 =0,12m=120mm



l w⩾125,72⋅103

4⋅10−3⋅248,26⋅106 =0,13m=130mm


Węzeł O


l w⩾122,48⋅103

4⋅10−3⋅248,26⋅106 =0,12m=120mm



l w⩾67,24⋅103

4⋅10−3⋅248,26⋅106 =0,07m=70mm

22


Węzeł D


l w⩾34,07⋅103

4⋅10−3⋅248,26⋅106 =0,03m=30mm



l w⩾67,24⋅103

4⋅10−3⋅248,26⋅106 =0,07m=70mm


23

Documents

OPIS TECHNICZNY - konstrukcje-metalowe.pl · - PN-EN-1991-1-3 - PN-EN-1991-1-4 - PN-EN 1993-1-8 1.3Opis techniczny Stalowy dach kratowy hali produkcyjnej o rzucie prostokątnym o