DK - 9 Prostorna stabilizacija

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    1/41

    Prostorna stabilizacija

    Sveu ilite u Splitu; Gra evinsko-arhitektonski fakultet

    V. pred. uro Nieti , dipl. ing. gra .

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    2/41

    UVOD

    Kod projektiranja i izvoenja drvenih konstrukcija posebnu panju uz kontrolunapona i deformacija treba posvetiti prostornoj stabilizaciji konstrukcija.

    Kod prostornih konstrukcija prostorna stabilizacija se osiguravakinematiki stabilnim prostornim sustavom.

    Kod ravninskih konstrukcija potrebno je osigurati stabilnost u ravnini i vanravnine sustava. Sustav ravninskih nosa a moe preuzeti optere enja samou svojoj ravnini i stabilan je u toj ravnini. Za preuzimanje optereenja okomitona ravninu nosa a i osiguranje stabilnosti okomito na tu ravninu izvode seposebne konstrukcije spregovi (esto susre emo nazive vjetrovni spregovi,vezovi i vjetrovni vezovi).

    Kod ravninskih konstrukcija nosa i moraju biti na krajevima tako pridrani na

    leajevima da nije mogua rotacija leajnih presjeka. Takvo viliastopridranje osigurava nosa od prevrtanja.

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    3/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    4/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    5/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    6/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    7/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    8/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    9/41

    RAVNINSKI REETKASTI NOSAI

    Kod dokaza stabilnosti potrebno je analizirati:- stabilnost tlanih tapova u ravnini sustava- stabilnost tlanih tapova a posebno tla nog pojasa van ravnine sustava

    Ravnina sustava

    Stabilnost tlanih tapova u ravnini sustava provjerava se ra unskom duinom izvijanja Li = Lpri emu je L duina tapa (razmak sistemnih toaka reetkastog nosa a). Prema HRN u nekimsluajevima moe se ra unati sa 0,8 L za tapove ispune.

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    10/41

    Van ravnine sustava (okomito na ravninu nosaa)

    Stabilnost tlanih tapova van ravnine sustava provjerava se sa ra unskimduinama izvijanja:

    - Li = L za tapove ispune (razmaci sistemnih toaka)- Za tapove tlanog pojasa duine izvijanja odreene su razmacima

    pridranih toaka. Ako je tlani pojas nepridran duina izvijanja togpojasa jednaka je njegovoj stvarnoj duini (od leaja do leaja).

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    11/41

    Kontrola vla nog pojasa

    Kod laganih konstrukcija i laganih pokrova potrebno je provesti detaljnuanalizu optere enja vode i ra una o kombinacijama kod kojih je dominantnooptere enje vjetrom. Naime kod takvih konstrukcija, u kombinacijama sapodtla nim djelovanjem vjetra, postoji mogu nost da se u donjem pojasunosa a (koji je u pravilu vla an) pojave tla ne sile, a time i problemi

    stabilnosti.

    U tom slu aju potrebno je osigurati stabilnost tog pojasa po istim principimakao i kod tla nog pojasa.

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    12/41

    MONOLITNI I LLN PRAVOKUTNOG POPRENOG PRESJEKA h >> b

    Kod grednih, okvirnih i lunih nosa

    a ovakvih presjeka, optere

    enih momentom savijanja saili bez uzdune sile, moe do i do gubitka stabilnosti i prije prekoraenja doputenog napona

    ( m < md ). Gubitak stabilnosti manifestira se kao izboavanje tlane zone nosa a pri emuse u toj zoni nosa izvija oko vertikalne osi. Najvee deformacije odnosno najveeizboavanje je u podru ju rubnih tlanih vlakanaca. Pri tome podru je rubnih vlanihvlakanaca ostaje nedeformirano.Izboavanje, bono izvijanje, prevrtanje (njemaki Kippen).

    h >> b

    I x-x >> Iy-y

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    13/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    14/41

    DOKAZ STABILNOSTI NA IZBO AVANJE

    Ovisno o na inu bo nog pridranja nosa a razlikujemo dva tipa konstrukcija:

    1. Konstrukcije kod kojih su nosa i viliasto pridrani na leajevima,tako da je onemogu ena rotacija leajnih popre nih presjeka, alinisu predvi ena nikakva pridranja koja ne doputaju izbo avanjetlanog pojasa po rasponu. Kod tih nosa a neosigurana duinanosa a na bo no izvijanje je razmak izme u leajeva, a kod konzola

    njena duina.

    2. Konstrukcije kod kojih su nosa i pridrani i po rasponu, i to tako da je na leajevima i u to kama pridranja sprije en bo ni pomak irotacija popre nog presjeka. Kod tih nosa a neosigurana duinanosa a na bo no izvijanje je razmak izme u pridranih to aka.

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    15/41

    Nosa i pridrani samo na leajevima

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    16/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    17/41

    Kod nosaa pridranih samo na leajevima dokaz stabilnosti na izboavanjeprovodi se preko reduciranog doputenog napona na savijanje 'md.Reducirani doputeni napon na savijanje zavisi od faktora bone stabilnosti csi ck koji se proraunavaju prema slijede im izrazima :

    b

    h Lc

    e

    s 2

    =

    cs faktor izboavanja zavisan o geometrijskim karakteristikama nosaaLe efektivna duina nosaah visina nosaa b irina nosaa

    Vrijednosti efektivnih duina Le :Nosa LeGreda optere ena silom u L/2 1,61 LGreda optere ena jednoliko rasporeenim optereenjem 1,92 L

    Greda optere ena momentima na leajevima 1,84 LKonzola optereena silom na kraju konzole* 1,69 LKonzola optereena jednoliko rasporeenim optereenjem* 1,06 LL raspon nosa a odnosno duina nepridranog dijela nosa a* krajevi konzola su slobodni

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    18/41

    md

    mk E c

    =

    53

    ck faktor izboavanja zavisan o kvaliteti materijalaEm modul elastinosti na savijanje (1300 kN/cm) md doputeni napon na savijanje prema HRN uz sve korekcijske faktore

    Reducirani doputeni napon na savijanje 'md rauna se prema slijede em:

    - sluaj cs 10 md' =md

    - sluaj 10 < cs < ck

    =

    4

    md

    '

    3

    11

    k

    smd c

    c

    - sluaj ck < cs < 50 2'

    4,0s

    mmd c

    E =

    Kod savijanja sa uzdunom silom reducirani doputeni napon na savijanje 'md uzima se sa 0,75 gornje vrijednosti.

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    19/41

    Nosa i pridrani po rasponu

    Bona ukruenja izmeu leajeva ostvaruju se spregovima koji se ugra uju u horizontalneodnosno krovne ravnine i to to blie rubu tlanog pojasa nosa a. Radi se o reetkastimnosa ima koji se naje e izvode kao drveni ili kombinirano drveno elini nosa i (drvenevertikale,eline dijagonale).

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    20/41

    Kod nosaa koji su pridrani na leajevima i po rasponu, dokaz stabilnostiprovodi se kontrolom razmaka " a " pridranih toaka.

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    21/41

    Po klasinoj teoriji izboavanja, po Timoshenku, kritini momentkojeg moe preuzeti presjek, obzirom na torzionu krutost raunamopo izrazu:

    x

    y

    T y

    krit

    I

    I I G I E

    a M

    =1

    Za sluaj pravokutnog poprenog presjeka (b/h) u ovom izrazu je:;

    12

    3hb I y = 12

    3bh I x = - momenti inercije za y-y i x-x osi

    E - modul elastinosti. I G T - torzijska krutost presjeka

    hb I T 3

    =

    +

    =

    5

    052,063,013

    1

    hb

    hb

    .

    a - duina na kojoj moe do i do izboavanja

    Doputeni moment savijanja dobije se preko koeficijentasigurnosti i kritinog momenta savijanja. Prema odredbama HRNkoeficijent sigurnosti uzima se = 2.50, pa je:

    650,250,2

    2bh M mkr M == .

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    22/41

    Uvrtenjem ovih vrijednosti u izraz za Mkr dobiva se maksimalnidoputeni razmak a izmeu bonih ukruenja nosa a

    50,2

    1

    112

    62

    =m

    dop hb

    hb

    G E ba .

    (Ovo je toan izraz, u HRN je tiskarska greka.)

    Za slu aj da je nosa optere en momentom savijanja (M) iuzdunom tla nom silom (N), koristi se gornji izraz ali sa vrijedno u

    N

    c

    M

    mm

    += .

    U ovom izrazu je:

    M

    m- stvarni napon od momenta savijanja

    A N

    y N

    c = - tla ni napon od utjecaja sile N

    N uzduna tla na sila,A povrina popre nog presjeka,

    y koeficijent izvijanja za slabiju os presjeka y-y iduinu izvijanja jednaku razmaku ukru enih to aka,odnosno l i = a .

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    23/41

    SPREGOVI

    Spregovi su posebne konstrukcijske cjeline koje se naj e e formiraju uravninama krovnih ploha a preuzimaju horizontalna optere enja okomita naravninu glavnih nosa a (naj e e optere enja vjetrom, pa se naj e e inazivaju vjetrovnim spregovima).

    Osim prijenosa horizontalnih sila spregovi stabiliziraju glavne nosa e:- smanjuju duine izvijanja tla nih pojaseva reetkastih nosa a- osiguravaju tla ne pojaseve LLN od izbo avanja

    Cjelina sprega konstruira se iz dva glavna nosa a (pojasevi), dijelasekundarnih nosa a podronica (vertikale) i dodatnih dijagonala, ime seformira reetkasti nosa u krovnoj ravnini.

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    24/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    25/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    26/41

    Jednim spregom doputeno je stabilizirati najvie 6 nosaa. Preporua se izvedba najmanje 2sprega i to u prvim poljima, uz zabatne zidove.

    Nosa i koji nisu direktno vezani elementima sprega stabiliziraju se posredno preko "glavnihsekundarnih" nosaa. Ovi nosa i kao osnovni nosioci globalne stabilnosti konstrukcije tretirajuse kao glavni nosivi elementi konstrukcije.

    Svi spojevi elemenata, koji osiguravaju prostornu stabilnost glavnih nosaa moraju bitidimenzionirani kao tlano vlani spojevi.

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    27/41

    Optereenja spregova

    Proraunska optere enja spregova za prostornu stabilizaciju prema HRNdana su kao jednoliko raspore ena optere enja koja djeluju u ravnini sprega ito u oba smjera ().

    Za spregove kojima se osiguravaju tlani pojasevi reetkastih nosa aoptereenje se odre uje po izrazu:

    LmN q s 30

    = (kN/m)

    m broj nosaa osiguranih jednim spregomN prosjena uzduna sila u tlanom pojasu (kN)L duina sprega (m)

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    28/41

    Za spregove kojima se osiguravaju gredni nosa i pravokutnog poprenogpresjeka ( 4 < h/b < 10 ) optereenje se odre uje po izrazu:

    LbmM q s 350max= (kN/m)

    m broj nosaa osiguranih jednim spregomM max maksimalni moment savijanja (kNm)L raspon sprega (m)b irina nosaa (m)

    Doputeni progibi spregova pod djelovanjem optereenja od izboavanjanosa a iznose :

    L / 800 za nosae raspona do 25 m

    L / 1000 za nosae raspona 25 do 40 mL / 1200 za nosae raspona ve eg od 40 m

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    29/41

    Vjetrovni spregovi

    Spregovi za preuzimanje optereenja vjetrom, u pravilu se izvode kaozajedniki spregovi sa spregovima za osiguranje prostorne stabilnostinosa a.

    Optereenje vjetrom, kao i gornje qs optereenje, moe djelovati u obasmjera, pa ukupno optere enje za proraun spregova iznosi prema HRN:

    Q s = ( qs + w ) (kN/m')

    Nakon analize optereenja i definiranja optereenja sprega Q s, spregovi seproraunavaju po principima prorauna reetkastih nosa a. Jednolikorasporeeno optere enje zamjenjuje se silama u vorovima sprega,dimenzioniraju se vertikale i dijagonale (u pravilu sve na najveu silu) iprovjeravaju pojasevi (g.n.) na dodatne sile sprega.

    Spregovi izvedeni sa prekrienim dijagonalama od okruglihelinih profila(takozvane "mekane" dijagonale):

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    30/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    31/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    32/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    33/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    34/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    35/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    36/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    37/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    38/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    39/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    40/41

  • 8/7/2019 DK - 9 Prostorna stabilizacija

    41/41