SSB06 Projekt Wykonawczy Slupów Zlozonych

7/24/2019 SSB06 Projekt Wykonawczy Slupw Zlozonych

1/42

KONSTRUKCJE STALOWE

W EUROPIE

Jednokondygnacyjne

konstrukcje stalowe

Cz6: Projekt wykonawczysupw zoonych


2/42


3/42

Jednokondygnacyjne

konstrukcje stalowe

Cz6: Projekt wykonawczy

supw zoonych


4/42

6 - ii


5/42

Cz6: Projekt wykonawczy supw zoonych

6 - iii

PRZEDMOWA

Niniejsza publikacja stanowi cz szst przewodnika projektanta zatytuowanegoJednokondygnacyjne konstrukcje stalowe.

PrzewodnikJednokondygnacyjne konstrukcje staloweskada siz nastpujcych 11 czci:

Cz1: Poradnik architekta

Cz2: Projekt koncepcyjny

Cz3: Oddziaywania

Cz4: Projekt wykonawczy ram portalowych

Cz5: Projekt wykonawczy kratownic


Cz7: Inynieria poarowa

Cz8: Przegrody zewntrzne budynku

Cz9: Wprowadzenie do oprogramowania komputerowego

Cz10: Wzorcowa specyfikacja konstrukcji

Cz11: Poczenia zginane

Jednokondygnacyjne konstrukcje staloweto jeden z dwch przewodnikw projektanta.

Drugi przewodnik nosi tytuWielokondygnacyjne konstrukcje stalowe.

Obydwa przewodniki projektanta powstay w ramach europejskiego projektu Wspieranierozwoju rynku ksztatownikw na potrzeby hal przemysowych i niskich budynkw(SECHALO) RFS2-CT-2008-0030.

Przewodniki projektanta zostay opracowane pod kierownictwem firm ArcelorMittal,Peiner Trger oraz Corus. Tretechniczna zostaa przygotowana przez orodki badawczeCTICM oraz SCI wsppracujce w ramach joint venture Steel Alliance.


6/42


6 - iv


7/42


6 - v

Spis treciNr strony

PRZEDMOWA iii

STRESZCZENIE vi

1

WPROWADZENIE 1

2 RODZAJE ELEMENTW ZOONYCH I ZAKRES ICH ZASTOSOWANIA 22.1

Oglne 2

2.2 Supy zoone z kratowaniem 52.3 Supy zoone z przewizkami 8

3 OBLICZENIA SZCZEGOWE 93.1 Oglne 93.2 Metodologia obliczeniowa dla supw zoonych z kratowaniem 93.3

Metodologia obliczeniowa dla supw zoonych z przewizkami 15

3.4

Dugowyboczeniowa 19

LITERATURA 20

ZACZNIKA Przykad praktyczny: Projekt supa zoonego kratowanego 22


8/42


6 - vi

STRESZCZENIE

W niniejszym przewodniku omwiono ukady konstrukcyjne i obliczenia supw zoonychwykonanych z ksztatownikw walcowanych na gorco.

Obliczenia zawieraj odnoniki do normy europejskiej EN 1993-1-1 z dodatkowymiinformacjami w razie potrzeby.

Zaprezentowano podane w normie EN 1993-1-1 procedury projektowe umoliwiajceweryfikacjsupa zoonego z kratowaniem lub z przewizkami za pomocuproszczonychrwnai wzorw.

W Zaczniku A podano przykad praktyczny.


9/42


6 - 1

1 WPROWADZENIE

Supy zoone wykorzystuje siw konstrukcji stalowej, gdy dugoci wyboczeniowe

supa s

du

e, a si

yciskaj

ce s

stosunkowo ma

e. W niniejszym przewodnikuomwiono dwa rodzaje supw zoonych:

supy zoone z kratowaniem,

supy zoone z przewizkami.

W niniejszym dokumencie przedstawiono przegld podstawowych informacjidotyczcych takich elementw konstrukcyjnych. Opisano w nim zgodnz normEN 1993-1-1[1]metodprojektow sucdo wyznaczania siwewntrznychi nonoci na wyboczenie kadego elementu (pasw, krzyulcw itp.) supwzoonych wykonanych z ksztatownikw walcowanych na gorco.

Naley zauway, e z powodu odksztacenia przy cinaniu supy zoonez przewizkami s bardziej gitkie ni supy penocienne o takiej samej

bezwadnoci; musi to byuwzgldnione w projekcie.

Aby uzyska nono osiow stalowego supa zoonego, naley zaj sinastpujcymi kwestiami:

Analiza supa zoonego w celu okrelenia siwewntrznych przezuwzgldnienie rwnowanej pocztkowej imperfekcji i efektwdrugiego rzdu

Weryfikacja pasw i elementw stajcych (krzyulcw i przewizek) Weryfikacja pocze.

Peny przykad praktyczny supa zoonego o ukadzie kratowania typu Npodano w Zaczniku A ilustrujcym zasady projektowania.


10/42


6 - 2

2 RODZAJE ELEMENTW ZOONYCHI ZAKRES ICH ZASTOSOWANIA

2.1 OglneOglnie rzecz biorc, supy zoone w budynkach przemysowych wykorzystywanesalbo jako supy do podtrzymywania okadzin, gdy ich dugowyboczeniowa

jest bardzo dua, albo jako supy podpierajce belkpodsuwnicow.

Gdy sup jest wykorzystywany jako sup do podtrzymywania okadzin, z kocamipoczonymi przegubowo, projektuje sigo tak, aby przeciwstawia sisiompoziomym wynikajcym gwnie z naporu wiatru. Std moment zginajcyw takim supie zoonym jest dominujcy w stosunku do siy ciskajcej.

Rysunek 2.1 Sup do podtrzymywania okadzin z kocami poczonymiprzegubowo

Typowy sup zoony podpierajcy belkpodsuwnicowpokazano na rysunku 2.2.Supy tego rodzaju zwykle majzamocowanpodstawi grny koniec poczony

przegubowo, a projektuje sije tak, aby mogy wytrzymywa:

Siy ciskajce wywierane przez ramlub szynpodsuwnicow

Wynikajce z oddziaywa dwignicy siy poziome przyoone do pasawewntrznego oraz obcienia wiatrem przyoone do pasa zewntrznego.

W tym przypadku siy ciskajce s dominujce w stosunku do momentuzginajcego.


11/42


6 - 3

1 Belkapodsuwnicowa

Rysunek 2.2 Sup zoony podpierajcy belkpodsuwnicow

Supy zoone skadajsiz dwch rwnolegych pasw poczonych ze sobza pomoc kratowania lub przewizek, patrz rysunek 2.1. Generalnie ukadkratownicy z reguy koncentruje materiaw miejscach najbardziej efektywnychkonstrukcyjnie pod wzgldem przenoszenia si.

W budynku przemysowym oraz dla danej wysokoci, supy zoone majteoretycznie najmniejszmasstali ze wszystkich stalowych konstrukcji ramowych.

Pasy i elementy usztywniajce supa zoonego mogbywykonane z dowolnegoksztatownika walcowanego na gorco. Najczciej jednak pasy wykonywane sz ceownikw lub dwuteownikw. Ich kombinacja z ktownikami stanowi dogodnerozwizanie techniczne supw zoonych z kratowaniem lub przewizkami.W supach zoonych przewizki wykonuje sirwniez paskownikw.

W niniejszym przewodniku omwiono dwa rodzaje supw zoonych z kocamipoczonymi przegubowo, w stosunku do ktrych zakada si, e s boczniepodparte:

supy kratowane,

supy z przewizkami.

1Ed= 900 kN

MEd= 450 kNm


12/42


6 - 4

Sup kratowany Sup z przewizkami

Rysunek 2.3 Supy zoone

Rnica midzy tymi dwoma rodzajami supw zoonych polega na sposobiepoczenia elementw usztywniajcych (kratowania i przewizek) z pasami. Suppierwszego rodzaju zawiera krzyulce (i ewentualnie rozprki) projektowane

z kocami poczonymi przegubowo. Sup drugiego rodzaju zawiera przewizkiz kocami przymocowanymi do pasw i funkcjonujce jak prostoktna pyta.

Bezwadnosupa zoonego zwiksza siwraz ze wzrostem odlegoci midzyosiami pasw. Wzrost sztywnoci jest rwnowaony zwikszeniem masy i kosztw

poczemidzy elementami.

Supy zoone charakteryzuj si wzgldnie lekk konstrukcj o duejbezwadnoci. Istotnie pooenie pasw, z dala od rodka masy przekroju supazoonego, bardzo korzystny wpywa na osiganie duej bezwadnoci.Te elementy konstrukcyjne s zwykle przeznaczone do wykorzystywania

w wysokich konstrukcjach, w ktrych przemieszczenia poziome s ograniczonedo maych wartoci (np. supy podpierajce belki podsuwnicowe).

Na nono osiow supw zoonych duy wpyw maj odksztacenia przycinaniu. Pocztkowa imperfekcja ukowa znaczco si zwiksza z powoduodksztaceprzy cinaniu.

Zachowanie supw zoonych mona analizowaza pomocprostego modelusprystego.


13/42


6 - 5

2.2 Supy zoone z kratowaniem2.2.1 Oglne

Istnieje wiele konfiguracji supw z kratowaniem, ktre mona brapod uwag.Powszechnie jednak wykorzystuje siukady kratowania typu N i typu V.

Rysunek 2.4 Sup zoony z kratowaniem w budynku przemysowym

Wybr na pasy ceownikw lub dwuteownikw zapewnia rne korzyci.Dwuteowniki sefektywniejsze konstrukcyjnie i dlatego spotencjalnie pytszeniceowniki. W przypadku supw zoonych, na ktre dziaa dua osiowa siaciskajca (na przykad w przypadku supw podpierajcych dwignice),dwuteowniki lub dwuteowniki szerokostopowe sodpowiedniejsze niceowniki.Ceowniki mog by odpowiednie wwczas, gdy trzeba zapewni dwie

paskie strony.

Teowniki wycite z ksztatownikw supw zgodnych z normami europejskimirwnie mog bywykorzystywane jako pasy. rodnik teownikw powinien

byodpowiednio wysoki, aby mona byo atwo przyspawaelementy stajce.

Elementy usztywniajce supa z kratowaniem utworzone z ktownikw pozwalajna wykonanie poczespawanych bez blach wzowych, co minimalizuje kosztywytwarzania. Inne rodzaje elementw wymagajzastosowania blach wzowychlub bardziej zoonego spawania.

Osie rodkw masy elementw usztywniajcych poddawanych ciskaniui rozciganiu nie muszspotykasiw tym samym punkcie na osiach pasw.W rzeczywistoci supy z kratowaniem z mimorodowoci na poczeniachmogbytak samo efektywne, jak supy bez mimorodowoci. Poczenie pas-element usztywniajcy moe byrozdzielone bez zwikszenia masy stali. Cho


14/42


6 - 6

poczenia mimorodowe wymagajobliczenia momentw miejscowych, majone pewne zalety. Poczenia mimorodowe zapewniajdodatkowe miejsce naspawanie, zmniejszajc tym samym zoonowytwarzania. Ponadto zmniejszonadugopasa ciskanego zapewnia podwyszonnonona wyboczenie i przyzginaniu, co czciowo kompensuje dodatkowe momenty generowane przez

mimorodowo poczenia. W przypadku pojedynczych ktownikw zalecasi, aby mimorodowopoczenia bya zminimalizowana.

2.2.2 Rne geometrie kratowania

Ukad kratowania typu N, pokazany na rysunku 2.5(a), mona uzna zanajbardziej efektywn konfiguracj kratownicy dla typowych ram w budynkach

przemysowych. Elementy usztywniajce ukadu typu N skadajsiz krzyulcwi supkw, ktre spotykajsiw tym samym miejscu na osiach pasw.

Taki ukad zmniejsza dugociskanych pasw i krzyulcw. Zwykle stosujesigo w ramach, na ktre dziaa znaczna rwnomierna sia ciskajca.

W ukadzie kratowania typu V zwikszona jest dugo ciskanych paswi krzyulcw oraz zmniejszona jest nono tych elementw konstrukcyjnychna wyboczenie. Ten ukad wykorzystuje siw ramach, na ktre dziaa niewielkasia ciskajca.

Konfiguracje typu X zasadniczo nie swykorzystywane w budynkach, ze wzglduna koszty i zoonowytwarzania.

(a) typ N (b) typ V (c) typ X

Rysunek 2.5 Rne typy ukadw kratowania


15/42


6 - 7

2.2.3 Szczegy konstrukcji

Pojedyncze ukady kratowania na przeciwlegych powierzchniach elementukonstrukcyjnego zoonego o dwch rwnolegych paszczyznach kratowanych

powinny byukadami zgodnymi, jak pokazano na rysunku 2.6(a) (EN 1993-1-1, 6.4.2.2(1)).

Gdy pojedyncze ukady kratowania na przeciwlegych powierzchniach elementukonstrukcyjnego zoonego o dwch rwnolegych paszczyznach kratowanychsustawione wzajemnie przeciwnie, jak pokazano na rysunku 2.6(b), wwczasnaley uwzgldniwynikowe momenty skrcajce w elemencie konstrukcyjnym.Pasy muszbyprojektowane z uwzgldnieniem dodatkowej mimorodowocispowodowanej zginaniem poprzecznym, co moe mie znaczcy wpyw narozmiar elementu konstrukcyjnego.

Zaleca si zamontowanie pyt czcych na kocach ukadw kratowania,w miejscach przerwania kratowania oraz w miejscach pocze z innymi

elementami konstrukcyjnymi.

1 2 2 1

11

2 2

A B

1 2 2 1

11

2 2

A B

Kratowaniena powierzchni A

Kratowaniena powierzchni B

Kratowaniena powierzchni A

Kratowaniena powierzchni B

(a) Zgodny ukad kratowania(ukad zalecany)

(b) Wzajemnie przeciwny ukad kratowania(ukad niezalecany)

Rysunek 2.6 Pojedynczy ukad kratowania na przeciwlegych powierzchniachelementu konstrukcyjnego zoonego o dwch rwnolegychpaszczyznach kratowanych


16/42


6 - 8

2.3 Supy zoone z przewizkamiSupy zoone z przewizkami nie sodpowiednie w przypadku ram w budynkach

przemysowych. Czasami wykorzystuje si je jako odosobnione elementykonstrukcyjne ram w szczeglnych warunkach, tam gdzie siy poziome nie sznaczce.

Pasy najczciej wykonuje siz ceownikw lub teownikw, natomiast przewizkiwykonywane s z paskownikw. Koce przewizek muszby przymocowanedo pasw.

Supy zoone z przewizkami skadajsiz lecych na dwch rwnolegychpaszczyznach przewizek poczonych z pkami pasw. Pooenie przewizekpowinno by jednakowe na obydwch paszczyznach. Przewizki naleyumieszczana kadym kocu elementu konstrukcyjnego zoonego.

Naley take umieszczaprzewizki w porednich punktach przyoenia obcieoraz w punktach utwierdzenia bocznego.

a) Pasy wykonane z ceownikw

b) Pasy wykonane z dwuteownikw

Rysunek 2.7 Elementy konstrukcyjne ciskane z przewizkami z dwomarodzajami pasw


17/42


6 - 9

3 OBLICZENIA SZCZEGOWE

3.1 OglneOpisana poniej metodologia obliczeniowa moe bystosowana do weryfikacjinonoci rnych komponentw elementu konstrukcyjnego zoonego z kocami

poczonymi przegubowo pod ktem najbardziej krytycznej kombinacji ULS.Przyjmuje si, e obliczeniowa sia osiowaNEdi obliczeniowy moment zginajcyMEdwzgldem osi mocnej elementu konstrukcyjnego zoonego zostay wyznaczonena podstawie analizy zgodnie z normEN 1993-1-1[1].

Ta metodologia ma zastosowanie do supw zoonych, w ktrych moduykratowania lub przewizek s jednakowe, a pasy s rwnolege. Minimalnliczbmoduw elementu konstrukcyjnego jest 3.

Metodologiprzedstawiono na schemacie blokowym na rysunku 3.2dla supwzoonych z kratowaniem i na rysunku 3.4 dla supw zoonych z przewizkami.Zilustrowano jprzykadem praktycznym podanym w Zaczniku A.

3.2 Metodologia obliczeniowa dla supw zoonychz kratowaniem

3.2.1 Krok 1: Maksymalna ciskajca sia osiowa w pasachEfektywny geometryczny moment bezwadnoci powierzchni wzgldem osi

Efektywny geometryczny moment bezwadnoci powierzchni wzgldem osioblicza siza pomocnastpujcej zalenoci (EN 1993-1-1, 6.4.2.1(4)):

ch

2

0eff 5,0 AhI =

gdzie:

h0 jest odlegocimidzy rodkami masy pasw.

Ach jest polem przekroju poprzecznego jednego pasa.

Sztywnocinania

W celu weryfikacji statecznoci supa zoonego z kratowaniem naley uwzgldniwyduenie spryste krzyulcw i supkw, aby uzyskasztywnocinania Sv.Wzory do obliczania sztywnoci cinania Svpodano w tabeli 3.1 dla rnychukadw kratowania.


18/42


6 - 10

Pocztkowa imperfekcja ukowa

Sup zoony uwaa siza sup o pocztkowej imperfekcji ukowej wynoszcej e0,jak pokazano na rysunku 3.1:

e0 =L/500

gdzie:

L jest dugocielementu konstrukcyjnego zoonego

Tabela 3.1 Sztywnocinania Svsupw zoonych

typ N typ V typ K typ X

Ad

Av

h0

a

d

Ad

Ad

h0

a

d

Ad

Av

h0

a

d

Ad

Av

h0

a

d

+

3d

30d3

30d

1dA

hAd

ahnEASV 3

20d

2d

ahnEAS =V 3

20d

d

ahnEAS =V 3

20d2

d

ahnEAS =V

n jest liczbpaszczyzn kratowania

Ad jest polem powierzchni przekroju krzyulcaAv jest polem powierzchni przekroju supkad jest dugocikrzyulca

Rysunek 3.1 Pocztkowa imperfekcja ukowa

NEd

e0= L/500

L/2

L/2


19/42


6 - 11

Maksymalna sia ciskania osiowego w pasach

Weryfikacje dla pasw powinno siwykonywaza pomocsiobliczeniowychNch,Ed wynikajcych z przyoonej siy ciskajcejNEdi momentu zginajcegoMEdw poowie wysokoci supa zoonego.

W przypadku elementu konstrukcyjnego o dwch identycznych pasach, siobliczeniowNch,Edwyznacza siz nastpujcej zalenoci (EN 1993-1-1, 6.4):

Nch,Ed=eff

ch0EdEd

22 I

AhMN+

gdzie:

MEd jest maksymalnym momentem zginajcym w poowie wysokoci supazoonego, cznie z rwnowanimperfekcje0i efektami drugiego rzdu:

MEd=

v

Ed

cr

Ed

I

Ed0Ed

1S

NNN

MeN

+

Ncr jest efektywnsikrytycznsupa zoonego:

2eff

cr

L

EIN =

NEd jest obliczeniowsiciskania osiowego przyoondo supa zoonego.

IEdM jest wartociobliczeniowmaksymalnego momentu w poowie

wysokoci supa zoonego bez efektw drugiego rzdu.

3.2.2 Krok 2: Nonopasa na wyboczenie w paszczynieKlasyfikacja przekroju poprzecznego pasa

Przekrj poprzeczny pasa naley klasyfikowa zgodnie z tabel 5.2 normyEN 1993-1-1.

Nonopasa na wyboczenie wzgldem osi z-z

Naley zweryfikowanonopasa na wyboczenie gitne w paszczynie elementukonstrukcyjnego zoonego, tj. wzgldem osi sabej przekroju poprzecznego

pasa (oz-z). Weryfikacja wyboczenia jest wykonywana za pomoczalenoci

(EN 1993-1-1, 6.4.2):

1Rdz,b,

Edch, N

N

gdzie:

Nb,z,Rd jest obliczeniownonocipasa na wyboczenie wzgldem osisabej przekroju poprzecznego, obliczonzgodnie z 6.3.1 normyEN 1993-1-1.

Informacje dotyczce dugoci wyboczeniowejLchpasa zamieszczono w rozdziale 3.4

niniejszego przewodnika.


20/42


6 - 12

3.2.3 Krok 3: Nonopasw na wyboczenie z paszczyzny

Naley uwzgldninonoelementu konstrukcyjnego na wyboczenie z paszczyzny,tj. wyboczenie wzgldem osi mocnej przekroju poprzecznego pasw (osi y-y).Weryfikacja wyboczenia jest wykonywana za pomoczalenoci:

1Rdy,b,

Edch, NN

gdzie:

Nb,y,Rd jest obliczeniownonocipasa na wyboczenie wzgldem osi mocnejprzekroju poprzecznego, obliczonzgodnie z 6.3.1 normy EN 1993-1-1.

Dugowyboczeniowa zaley od warunkw podparcia elementu konstrukcyjnegozoonego dla wyboczenia z paszczyzny. Podpory na kocach elementukonstrukcyjnego zazwyczaj przyjmuje si jako przegubowe. Mona jednakzapewniporednie utwierdzenia boczne.

3.2.4 Krok 4: Maksymalna sia cinajca

Weryfikacjelementw usztywniajcych supa zoonego z kocami poczonymiprzegubowo wykonuje sidla kocowego panelu, uwzgldniajc sicinajcjak opisano poniej.

W przypadku elementu konstrukcyjnego zoonego poddawanego tylko osiowejsile ciskajcej sicinajcmona obliczyz zalenoci:

L

MV EdEd =

gdzie:

MEd jest momentem zginajcym jak obliczono w kroku 2 z: 0I

Ed=M

W przypadku elementu konstrukcyjnego zoonego poddawanego tylkorwnomiernie rozoonemu obcieniu wzr na sicinajcjest nastpujcy:

L

MV EdEd 4=

gdzie:

MEd jest maksymalnym momentem zginajcym spowodowanymrozoonym obcieniem.

Supy zoone s czsto poddawane kombinacji osiowej siy ciskajcej NEdi rwnomiernie rozoonego obcienia. A zatem wspczynnik zmienia si

pomidzy /L a 4/L. Dla uproszczenia si cinajc mona obliczy przezinterpolacjliniow:

Ed

EdEd

EdEd )4(4

1M

MNe

Ne

LV

I

o

o

+=

gdzie:

MEd jest maksymalnym momentem zginajcym jak obliczono w kroku 2.Moment zginajcy I

EdM jest maksymalnym momentem spowodowanym

rozoonym obcieniem.


21/42


6 - 13

3.2.5 Krok 5: Nonona wyboczenie elementw usztywniajcychpoddawanych ciskaniuMaksymalna osiowa sia ciskajca

Maksymaln si osiowNEd w elementach usztywniajcych ssiadujcychz kocami uzyskuje siz siy cinajcej VEd.

Klasyfikacja ciskanych elementw usztywniajcych

Przekrj poprzeczny elementu usztywniajcego jest klasyfikowany zgodniez tabel5.2 normy EN 1993-1-1.

Nonona wyboczenie

Weryfikacj wyboczenia elementw usztywniajcych naley wykonywa dlawyboczenia wzgldem osi sabej przekroju poprzecznego, wykorzystujcnastpujce kryterium:

1Rdb,

Edch,

N

N

gdzie,Nb,z,Rdjest obliczeniownonocielementu usztywniajcego na wyboczeniewzgldem osi sabej przekroju poprzecznego, obliczonzgodnie z 6.3.1 normyEN 1993-1-1.

Informacje dotyczce dugoci wyboczeniowej elementw usztywniajcychpodano w rozdziale 3.4.

3.2.6 Krok 6: Nonorozciganych elementw usztywniajcychNonoprzekroju poprzecznego elementw usztywniajcych naley weryfikowa

zgodnie z 6.2.3 normy EN 1993-1-1 dla rozcigajcej siy osiowej, ktruzyskuje siz maksymalnej siy cinajcej VEd, jak opisano w kroku 3.

3.2.7 Krok 7: Nonopoczekrzyulec-pasNono pocze midzy elementami usztywniajcymi a pasami naleyweryfikowazgodnie z normEN 1993-1-8[2]. Weryfikacja zaley od szczegw

poczenia: poczenie rubowe lub poczenie spawane. Tweryfikacjpowinnosiwykonywaprzy wykorzystaniu siwewntrznych obliczonych w poprzednichkrokach.

Przykad praktyczny w Zaczniku A zawiera szczegowweryfikacjpoczenia

spawanego.


22/42


6 - 14

3.2.8 Schemat blokowy

Krok 2: Nonopasw na wyboczeniew paszczynie

Efektywny geometryczny moment bezwadnocipowierzchni wzgldem osi Ieff

ObcieniaKombinacja obcieULS

Maksymalna sia ciskajca w pasie Nch

Wasnoci przekrojupasw

Wasnoci przekrojuelementw usztywniajcych

Wymiary globalneelementu zoonego

Start

Stop

Sztywnocinania Sv

Pocztkowa imperfekcja ukowa e0

Krok 3: Nonopasw na wyboczeniez paszczyzny

Krok 4: Maksymalna sia cinajca VEd

Krok 5: Nonona wyboczenie elementwusztywniajcych poddawanych ciskaniu

Krok 7: Projekt poczeelementw ciskanychz pasem

Krok 6:Nonorozciganych elementwusztywniajcych

Krok 1: Maksymalna osiowa sia ciskajcaw pasach

EN 1993-1-1 6.4.1(6)

EN 1993-1-1 6.4.1(1)

EN 1993-1-1 Rysunek 6.9

EN 1993-1-1 6.4.2.1(4)

EN 1993-1-1 6.4.2.1(2)oraz 6.3.1

EN 1993-1-1 6.3.1

EN 1993-1-1 6.4.1(7)

EN 1993-1-1 6.3.1

EN 1993-1-1 6.2.3

EN 1993-1-8

Rysunek 3.2 Schemat blokowy metodologii obliczeniowej dla supwzoonych z kratowaniem


23/42


6 - 15

3.3 Metodologia obliczeniowa dla supw zoonychz przewizkami

3.3.1 Krok 1: Maksymalna osiowa sia ciskajca w pasachEfektywny geometryczny moment bezwadnoci powierzchni wzgldem osi

Efektywny geometryczny moment bezwadnoci powierzchni wzgldem osioblicza siza pomocnastpujcej zalenoci (EN 1993-1-1, 6.4.3.1(3)):

chch

2

0eff 25,0 IAhI +=

gdzie:

h0 jest odlegocimidzy rodkami masy pasw

Ach jest polem przekroju poprzecznego jednego pasa

Ich jest paskim geometrycznym momentem bezwadnoci powierzchni

wzgldem osi jednego pasa jest wskanikiem efektywnoci wedug tabeli 3.2.

Tabela 3.2 Wskanik efektywnoci (EN 1993-1-1, Tabela 6.8)

Kryterium Wskanik efektywnoci

150 0

75 < < 150 2 /75

75 1,0

gdzie:0i

L=

ch

10

2A

Ii = chch

20 25,0 IAhIt +=

Sztywnocinania

W celu weryfikacji statecznoci supa zoonego z przewizkami naley uwzgldniodksztacenia spryste przewizek i pasw, aby uzyskasztywnocinania Sv

wyraannastpujczalenoci(EN 1993-1-1, 6.4.3.1(2)):

2

21

24 ch

0

b

ch

ch

a

EI

a

h

nI

Ia

EISv

+

=

Ale sztywnoSvnie powinna byprzyjmowana wiksza ni

2 cha

EI

gdzie:

a jest odlegocimidzy przewizkami

n jest liczbpaszczyzn przewizek

Ib jest paskim geometrycznym momentem bezwadnoci powierzchniwzgldem osi jednej przewizki.


24/42


6 - 16

VEda/2

a/2

h0

a/2

VEda/2

VEda/4 VEda/4

Wykres momentu zginajcego

VEda/h0

a/2

h0

a/2

VEd/2

VEd/2 VEd/2

VEd/2

VEda/h0

Siy cinajce

Rysunek 3.3 Momenty zginajce i siy cinajce w panelu supa zoonegoz przewizkami

Pocztkowa imperfekcja ukowa

Pocztkowa imperfekcja ukowa e0wynosi:

e0 =L/500

gdzie:

L jest dugocielementu konstrukcyjnego zoonego

Maksymalna osiowa sia ciskajca w pasach

Maksymalne ciskanie osioweNch,Edw pasach oblicza siz zalenoci podanejw punkcie 3.2.1.


25/42


6 - 17

3.3.2 Krok 2: Nonopasa na wyboczenie w paszczynieKlasyfikacja przekroju poprzecznego pasa

Przekrj poprzeczny pasa jest klasyfikowany zgodnie z tabel 5.2 normyEN 1993-1-1.

Nonopasa na wyboczenie wzgldem osi z-zNono pasa naley zweryfikowa dla zginania i ciskania osiowego orazwyboczenia w paszczynie elementu konstrukcyjnego zoonego, tj. wzgldemosi sabej przekroju poprzecznego pasa (osi z-z), zgodnie z 6.3.3 normyEN 1993-1-1. W zalenoci od geometrii elementu konstrukcyjnego zoonegoz przewizkami powinno siwykonaweryfikacje dla rnych segmentw pasa:

dla kocowego panelu, na ktry dziaa maksymalna sia cinajca, a zatemmaksymalny miejscowy moment zginajcy,

dla panelu znajdujcego siw poowie wysokoci, gdzie osiowa sia

ciskajca moe bymaksymalna w pasie.

3.3.3 Krok 3: Nonopasw na wyboczenie z paszczyzny

Nono pasw na wyboczenie z paszczyzny weryfikuje si przy uyciunastpujcego kryterium:

1Rdy,b,

Edch, N

N

gdzie:

Nb,y,Rd jest obliczeniownonocipasa na wyboczenie wzgldem osimocnej przekroju poprzecznego, obliczonzgodnie z 6.3.1 normyEN 1993-1-1.

Dugowyboczeniowa zaley od warunkw podparcia elementu konstrukcyjnegozoonego dla wyboczenia z paszczyzny. Podpory na kocach elementukonstrukcyjnego zazwyczaj przyjmuje si jako przegubowe. Mona jednakzapewniporednie utwierdzenia boczne.

3.3.4 Krok 4: Sia cinajca

Si cinajc VEd oblicza si z maksymalnego momentu zginajcego jak

w przypadku elementu konstrukcyjnego zoonego z kratowaniem, zgodniez punktem 3.2.4niniejszego przewodnika.


26/42


6 - 18

3.3.5 Krok 5: Nonoprzewizek

Jak pokazano na rysunku 3.3, przewizki powinny by tak zaprojektowane,aby mogy wytrzymasicinajc:

0

Ed

h

aV

oraz moment zginajcy:

2

EdEd

aVM =

Klas przekroju poprzecznego naley okreli zgodnie z tabel 5.2 normyEN 1993-1-1 dla czystego zginania. Nono przekroju naley zweryfikowaza pomocodpowiednich kryteriw podanych w 6.2 normy EN 1993-1-1.

3.3.6 Krok 5: Nonopoczeprzewizka-pas

Nonopoczemidzy przewizkami a pasami naley zweryfikowazgodniez norm EN 1993-1-8. Ta weryfikacja zaley od szczegw poczenia:

poczenie rubowe lub poczenie spawane. Ta weryfikacja jest wykonywanaprzy wykorzystaniu siwewntrznych obliczonych w poprzednich krokach.

3.3.7 Schemat blokowy

Krok 2: Nonopasw na wyboczeniew paszczynie (oddziaywania M-N)

Efektywny geometryczny moment bezwadnocipowierzchni wzgldem osi Ieff

ObcieniaKombinacja obcieULS

Maksymalna sia ciskajca w pasie Nch

Wasnoci przekrojupasw

Wasnoci przekrojuprzewizek

Wymiary globalneelementu zoonego

Start

Stop

Sztywnocinania Sv

Pocztkowa imperfekcja ukowa e0

Krok 3: Nonopasw na wyboczeniez paszczyzny

Krok 4: Maksymalna sia cinajca VEd

Krok 5: Nonoprzekroju przewizek

Krok 6: Projekt poczeprzewizek z pasem

Krok 1: Maksymalna osiowa sia ciskajcaw pasach

EN 1993-1-1 6.4.1(6)

EN 1993-1-1 6.4.1(1)

EN 1993-1-1 6.4.3.1(2)

EN 1993-1-1 6.4.3.1(3)

EN 1993-1-1 6.3.3

EN 1993-1-1 6.3.1

EN 1993-1-1 6.4.1(7)

EN 1993-1-1 6.2

EN 1993-1-8

Rysunek 3.4 Schemat blokowy metodologii obliczeniowej dla supwzoonych z przewizkami


27/42


6 - 19

3.4 Dugowyboczeniowa3.4.1 ciskane elementy konstrukcyjne kratowane

Pasy

Zgodnie z Zacznikiem BB normy EN 1993-1-1 dugo wyboczeniowLcr

elementu konstrukcyjnego pasa supa zoonego, wykonanego z walcowanegodwuteownika lub dwuteownika szerokostopowego, przyjmuje sijako 0,9Ldlawyboczenia a paszczynie i 1,0Ldla wyboczenia z paszczyzny. Te wartocimogzostaobnione, jeeli jest to uzasadnione wynikami szczegowej analizy.

L jest odlegociw danej paszczynie midzy dwoma ssiednimi punktami,w ktrych element konstrukcyjny jest stony, aby zapobiec przemieszczeniuw tej paszczynie, lub midzy jednym z tych punktw a kocem elementukonstrukcyjnego.

Elementy usztywniajce

Elementy usztywniajce wykonuje sinajczciej z ktownikw.

Pod warunkiem, e pasy zapewniajodpowiednie utwierdzenie kocw ciskanychelementw usztywniajcych wykonanych z ktownikw, a poczenia kocwelementw zapewniaj odpowiednie unieruchomienie (co najmniej 2 rubyw przypadku poczenia rubowego), dugo wyboczeniowaLcrdla wyboczeniaw paszczynie jest przyjmowana jako 0,9L, gdzie L jest dugoci ukadumidzy poczeniami.

Jeli koce elementw usztywniajcych wykonanych z ktownikw czone stylko jedn rub, wwczas naley uwzgldni mimorodowo i przyjdugowyboczeniowLcrrwndugoci ukaduL.

Smukoefektywn eff elementw usztywniajcych wykonanych z ktownikwokrelono w BB.1.2 normy EN 1993-1-1 w nastpujcy sposb:

7,035,0eff +=

gdzie:

jest smukociwzgldnzdefiniowanw 6.3 normy EN 1993-1-1.

W przypadku innych ksztatownikw ni ktowniki elementy usztywniajcemogbyobliczane pod ktem wyboczenia w paszczynie za pomocdugociwyboczeniowej mniejszej nidugoukadu i przy wykorzystaniu smukociwzgldnej zgodnie z 6.3 normy EN 1993-1-1, pod warunkiem, e pasyzapewniajodpowiednie utwierdzenie kocw, a poczenia kocw elementwzapewniaj odpowiednie unieruchomienie (co najmniej 2 ruby w przypadku

poczenia rubowego). W praktyce dugowyboczeniowa Lcr ksztatownikawalcowanego jest rwna odlegoci midzy poczeniami w przypadku wyboczeniaw paszczynie i z paszczyzny.

3.4.2 ciskane elementy konstrukcyjne z przewizkami

Dla uproszczenia pomija sikade potencjalne utwierdzenie na kocach supai dugowyboczeniowpasw mona przyjjako rwndugoci ukadu.


28/42


6 - 20

LITERATURA

1 EN 1993-1-1:2005 Eurokod 3 Projektowanie konstrukcji stalowych. Reguy oglnei reguy dla budynkw

2 EN 1993-1-8:2005 Eurokod 3 Projektowanie konstrukcji stalowych. Projektowanie wzw


29/42


6 - 21


30/42


6 - 22

ZACZNIK A

PRZYKAD PRAKTYCZNY:PROJEKT SUPAZOONEGOKRATOWANEGO


31/42

6 - 23

Arkuszobliczeniowy

ZACZNIK A. Przykad praktyczny:Projekt supa zoonego kratowanego

1 z 12

Wykona DC Data 02/2009

Sprawdzi AB Data 03/2009

1. WprowadzenieTen przykad praktyczny ilustruje weryfikacji typowego supa zoonego

poddawanego dziaaniu osiowej siy ciskajcej i momentu zginajcego.Obliczenia wykonano zgodnie z normEN 1993-1-1. Nie uwzgldnionoadnych Zacznikw krajowych, a w obliczeniach wykorzystano zalecanewartoci podane w normie EN 1993-1-1.

Obliczenia wykonano zgodnie z metodologiobliczeniowpodanw punkcie 3.2 niniejszego przewodnika.

2. OpisGeometrisupa zoonego przedstawiono na rysunku A.1i na rysunku A.2.W przypadku najbardziej niekorzystnej kombinacji ULS oddziaywa, siaosiowa i moment zginajcy wzgldem osi mocnej ksztatownika zoonegosprzyoone na szczycie supa.

1 Utwierdzenia boczne

Rysunek A.1 Model obliczeniowy

Aby zapobiec wyboczeniu z paszczyzny, sup zoony jest utwierdzony naobu kocach i w poowie wysokoci.


32/42

TytuZACZNIK A. Przykad praktyczny:Projekt supa zoonego kratowanego

2 z 12

6 - 24

1 Pasy HEA 200

2 Supki Ktowniki 90 9

3 Krzyulce Ktowniki 80 8

y y

z

z

Rysunek A.2 Geometria supa zoonego

Waciwoci ksztatownikw

Naley zauway, e oy-y i oz-z oznaczajodpowiednio omocn

i osabprzekroju poprzecznego kadego komponentu.Pasy: HEA 220 S355

ch = 64,3 cm2

iy = 9,17 cm iz= 5,51 cm

Krzyulce: Ktowniki rwnoramienneL90 90 9 S355

Ad = 15,52 cm2

iy = iz= 2,73 cm iu= 3,44 cm iv= 1,75 cm

Supki: Ktowniki rwnoramienneL80 80 8 S355

Av = 12,27 cm2

iy = iz= 2,43 cm iu= 3,06 cm iv= 1,56 cm


33/42


3 z 12

6 - 25

3. Krok 1: Maksymalna osiowa sia ciskajcaw pasach

3.1. Efektywny geometryczny moment bezwadnoci

powierzchni wzgldem osiEfektywny geometryczny moment bezwadnoci powierzchni wzgldem osimocnej ksztatownika zoonego oblicza siza pomocnastpujcej zalenoci:

Ieff= 0,5 h02Ach

gdzie:

Ach jest polem powierzchni przekroju pasa

h0 jest odlegocimidzy rodkami masy pasw

EN 1993-1-1

6.4.2.1

Wartoefektywnego geometrycznego momentu bezwadnoci powierzchniwzgldem osi wynosi:

Ieff= 0,5 802 64,3 = 205800 cm4

3.2. Sztywnocinania

W przypadku ukadu kratowania typu N sztywnocinania wyraa sizalenoci:

+

=

3

v

3

0d3

2

0dv

1 dA

hAd

ahnEAS

gdzie:

d = 22220 25,18,0 +=+ah = 1,48 m

EN 1993-1-1

Rysunek 6.9

n jest liczbpaszczyzn kratowania (n= 2)

Ad jest polem powierzchni przekroju krzyulcw

Av jest polem powierzchni przekroju supkw

Zatem:

3

3

33

2

v 10

14801227

800155211480

800125015522100002

+

=S

Sv= 134100 kN


34/42


4 z 12

6 - 26

3.3. Pocztkowa imperfekcja ukowa

Pocztkowa imperfekcja ukowa jest rwna:

e0=L/500 = 10000/500 = 20 mm

EN 1993-1-1 6.4.1(1)

3.4. Maksymalna osiowa sia ciskajca w pasach

Maksymalna osiowa sia ciskajca w pasach,Nch,Ed, jest wyznaczanaw poowie wysokoci supa zoonego w nastpujcy sposb:

Nch,Ed=eff

ch0EdEd

22 I

AhMN+ EN 1993-1-1

6.4.1(6)

gdzie:

MEd =

v

Ed

cr

Ed

IEd0Ed

1S

N

N

N

MeN

+

Ncr jest efektywnosiowsikrytycznelementu konstrukcyjnegozoonego:

kN426501010000

10205800210000

32

4

effcr =

==

L

EIN

Maksymalny moment zginajcy, uwzgldniajcy imperfekcjukow

i efekty drugiego rzdu, wynosi:

MEd = kNm4,481

134100

900

42650

9001

45002,0900=

+

Sia osiowa w pasie poddawanym najwikszemu ciskaniu wynosi:

Nch,Ed = kN1052102058002

1034,648,04,481

2

9008

4

=

+

4. Krok 2: Nonopasa na wyboczeniew paszczynie

4.1. Klasyfikacja przekroju poprzecznego pasa

= 0,81 dla stali gatunku S355

Smukopki: c/tf= 88,5 / 11 = 8,05 < 10 = 8,10 klasa 2

Smukorodnika: c/tw= 152 / 7 = 21,7 < 33 = 26,73 klasa 1

Zatem przekrj poprzeczny naley do klasy 2 pod wzgldem czystegociskania.


35/42


5 z 12

6 - 27

4.2. Nonopasa na wyboczenie

Nonona wyboczenie pasa poddawanego najwikszemu ciskaniujest weryfikowana zgodnie z 6.3.1 normy EN 1993-1-1 dla wyboczenia

wzgldem osi sabej przekroju poprzecznego, tj. wzgldem osi z-z.

Dugowyboczeniowelementu konstrukcyjnego wykonanego z dwuteownikaszerokostopowego walcowanego na gorco mona przyjjako 0,9 adlawyboczenia w paszczynie, gdzie ajest dugociukadu midzy dwomawzami supa zoonego.

Dugowyboczeniowa pasw:

Lcr,z= 0,9 a= 0,9 1,25 = 1,125 mEN 1993-1-1

BB.1.1(2)B

Smukowynosi:

z

zcr,

zi

L

=

gdzie

iz jest promieniem bezwadnoci przekroju poprzecznego bruttowzgldem osi sabej.

std: 42,201,55

1125z ==

9,93y

1

==f

E przy: = 0,81 dla stali gatunku S355

06,7681,09,931 ==

Smukowzgldna wynosi:

268,006,76

42,20

1

zz ===

Krzywa wyboczenia cdla wyboczenia wzgldem osi sabej, poniewa:

Gatunek stali S355

h/b< 1,2

tf< 100 mm

Wspczynnik imperfekcji wynosi: z= 0,49

EN 1993-1-1

Tabela 6.2

Wspczynnik redukcyjnyzmona obliczyz nastpujcych zalenoci:

( )[ ] ( )[ ] 553,0268,02,0268,049,015,02,015,0 22zzzz =++=++= 965,0

268,0553,0553,0

11

222

z2zz

z =

+

=

++

=

EN 1993-1-1

6.3.1.2(1)


36/42


6 z 12

6 - 28

Obliczeniowa nonona wyboczenie jest rwna:

kN2203100,1

3556430965,0 3

1M

ychz

Rdz,b, =

==

fAN

Kryterium nonoci jest nastpujce:

1477,02203

1052

Rdz,b,

Edch,


37/42


7 z 12

6 - 29

Obliczeniowa nonona wyboczenie jest rwna:

kN1767100,1

3556430774,0 3

1M

ychy

Rdy,b, =

==

fAN


1595,01767

1052

Rdy,b,

Edch,


38/42


8 z 12

6 - 30

wwczas:

kN86,1768002

14802,191Edd, =

=N

7.1.2. Klasyfikacja ciskanego krzyulcah/t = 90 / 9 = 10 < 15 = 12,15

(b+h) / (2t) = (90+90) / (2 9) = 10 > 11,5 = 9,31 klasa 4

Choprzekrj poprzeczny naley do klasy 4, zgodnie z normEN 1993-1-1,Tabela 5.2, Arkusz 3, obliczenie efektywnego pola powierzchni przekroju nie

prowadzi do redukcji. Zatem pole powierzchni przekroju jest w peniefektywne i obliczenie jest takie samo jak dla przekroju klasy 3.

EN 1993-1-1

Tabela 5.2

Arkusz 3

7.1.3. Nonokrzyulca na wyboczenie

Smukowzgldnmona obliczyzgodnie z BB.1.2 normy EN 1993-1-1,o ile krzyulce sprzyspawane na obu kocach a pasy swystarczajcosztywne, aby zapewniutwierdzenie kocw.

Smukowzgldem najsabszej osi:

57,845,17

1480

v

v ===i

d

Smukowzgldna

112,181,09,93

57,84

9,93v =

==

Efektywna smukowzgldna

128,1112,17,035,07,035,0 vveff, =+=+=

EN 1993-1-1

BB.1.2

Krzywa wyboczenia bjest wykorzystywana do wyznaczenia wspczynnikaredukcyjnego:

v= 0,34

Zatem:

( )[ ] ( )[ ] 294,1128,12,0128,134,015,02,015,0 22 veff,veff,v =++=++= EN 1993-1-1 6.3.1

519,0128,1294,1294,1

11

222

veff,2

vv

v =+

=++

=

Obliczeniowa nonona wyboczenie elementu konstrukcyjnegopoddawanemu ciskaniu jest rwna:

kN9,285100,1

3551552519,0 3

1M

ydv

Rdd,-b =

==

fAN


162,09,285

8,1761

Rdd,-b

Edd,


39/42


9 z 12

6 - 31

7.2. Supki

7.2.1. Maksymalna osiowa sia ciskajca

Maksymalna osiowa sia ciskajca wynosi:

Nh,Ed= VEd= 191,2 kN

7.2.2. Klasyfikacja przekroju poprzecznego

h/t = 80 / 8 = 10 < 15 = 12,15

(b+h) / (2t) = (80+80) / (2 8) = 10 > 11,5 = 9,31 klasa 4

Choprzekrj poprzeczny naley do klasy 4, zgodnie z normEN 1993-1-1,Tabela 5.2, Arkusz 3, obliczenie efektywnego pola powierzchni przekroju

nie prowadzi do redukcji. Zatem pole powierzchni przekroju jest w peniefektywne i obliczenie jest takie samo jak dla przekroju klasy 3.

EN 1993-1-1Tabela 5.2Arkusz 3

7.2.3. Nonona wyboczenie

Dugowyboczeniowa jest rwna:

Lcr= h0= 800 mm

Smukowzgldem najsabszej osi:

28,516,15

800

v

yh,

v ===i

L

Smukowzgldna:

674,081,09,93

28,51

9,93

vv =

==

Efektywna smukowzgldna:

822,0674,07,035,07,035,0 vveff, =+=+=

EN 1993-1-1

BB.1.2

Krzywa wyboczenia bjest wykorzystywana do wyznaczenia wspczynnikaredukcyjnego:

= 0,34Zatem:

( )[ ] ( )[ ] 943,0822,02,0822,034,015,02,015,0 2 veff,veff, =++=++= v

712,0822,0943,0943,0

11

222

veff,2

vv

=+

=++

=

v

Obliczeniowa nonona wyboczenie elementu konstrukcyjnegopoddawanemu ciskaniu jest rwna:

kN310100,1

3551227712,0 3

1M

yhv

Rdb, ===

fAN


40/42


10 z 12

6 - 32


162,0310

2,191

Rdb,

Edh,


41/42


11 z 12

6 - 33

9. Krok 7: Nonopoczenia spawanegokrzyulec-pas

Krzyulce (L90 90 9) sprzyspawane do pasa (HEA 220) za pomoc

spoin pachwinowych, patrz rysunek A.3.

L90x90x9

26

64

3

150

HEA 220

NEd

Rysunek A.3 Poczenie spawane krzyulca z pasem

Grubospoiny: a = 3 mm

Efektywna dugowzduna spoiny pachwinowej: leff-L = 150 mm

Efektywna dugopoprzeczna spoiny pachwinowej: leff-T = 90 mmSia osiowa w krzyulcu: Nd,Ed = 176,8 kN

Nonoobliczeniowspoiny pachwinowej wyznacza siza pomocmetodyuproszczonej podanej w 4.5.3.3 normy EN 1993-1-8.

W kadym punkcie wzduspoiny pachwinowej przenoszona przez spoinwypadkowa wszystkich sina jednostkdugoci powinna spenianastpujce kryterium:

Rdw,Edw, FF

gdzie:

Fw,Ed jest wartociobliczeniowsiy na jednostkdugoci

Fw,Rd jest obliczeniownonocispoiny na jednostkdugoci

Nonoobliczeniowa jest niezalena od orientacji paszczyzny grubocispoiny i wyznacza sijz nastpujcej zalenoci:

Fw,Rd =fvw,da


42/42


12 z 12

gdzie:

fvw,d jest obliczeniowwytrzymaocispoiny na cinanie

2M

u

dvw,

3/

w

f

f =

EN 1993-1-8

4.5.3.3

fu jest wytrzymaocisabszej czci na rozciganie:

fu= 510 N/mm2

w jest odpowiednim wspczynnikiem korelacji:

w= 0,9 dla stali gatunku S355

M2 = 1,25

EN 1993-1-1

Tabela 3.1

EN 1993-1-8

Tabela 4.1

zatem:

( )N/mm3,453

901502

176800

N/mm2,78557,261

N/mm7,26125,19,0

3/5103/

eff

Edd,

Edw,

dvw,Rdw,

2

2Mw

udvw,

=+

==

===

=

==

lN

F

afF

ff

Zatem:

Fw,Ed= 453,3 N/mm2

Documents

SSB06 Projekt Wykonawczy Slupów Zlozonych