Diplomski rad statika hale.pdf

8/19/2019 Diplomski rad statika hale.pdf

1/102

SVEUČILIŠTE U SPLITUFAKULTET GRAĐEVINARSTVA, ARHITEKTURE I GEODEZIJE

ZAVRŠNI RAD

Petra Maleš

Split, 2015.


2/102

SVEUČILIŠTE U SPLITUFAKULTET GRAĐEVINARSTVA, ARHITEKTURE I GEODEZIJE

Petra Maleš

Proračun čelične konstrukcije proizvodne hale

Završni rad

Split, 2015.


3/102


4/102

Proračun čelične konstrukcije proizvodne hale

Sažetak:

Na temelju zadanih po dataka čelične hale potrebno je izraditi radionički nacrt sekundarne konstrukcije,radioničkenacrte sekundarne konstrukcije i spregova te detalje dodatnih spojeva.

Ključne riječi:

Čelik, hala, nosiva konstrukcija, spregovi, podrožnice, rešetka, stup, dimenzioniranje, spojevi.

Design of a steel manufacturing hall

Abstract:

Based on the information about a steel manufacturing hall, our assignment is to make drawings of thisstructure: its main supporting structure, secondary structure and bracings.

Keywords:

Steel, hall, load-bearing structure, bracings, purlins, grating, column, design, joints.


5/102

Petra Maleš Završni rad -Osnove metalnih konstrukcija

3

Sadržaj 1.TEHNIČKIOPIS …………………………………………………………………………………………………………......................................................... .4

1.1. MATERIJAL ....................................................................................................................................................................................... 4

1.2. KONSTRUKTIVNO RJEŠENJE HALE .......................................................................................................................................... 4 1.3. STATIČKA ANALIZA SISTEMA.........................................................................................................................................................4

1.4. OPIS KONSTRUKTIVNIH ELEMENATA ..................................................................................................................................... 4

1.5.MONTAŽA I TRANSPORT ............................................................................................................................................................... 6 1.6. ZAŠTITA OD KOROZIJE ................................................................................................................................................................ 6 1.7. ZAŠTITA OD POŽARA .................................................................................................................................................................... 6

2. ANALIZA OPTEREĆENJA ....................................................................................................................................................................... 7 2.1.STALNO OPTEREĆENJE – KROVNA PLOHA ............................................................................................................................. 7 2.2. Promjenjivo opterećenje ..................................................................................................................................................................... 8

2.2.1. Djelovanje snijega ...................................................................................................................................................................... 8

2.2.2. Djelovanje vjetra ...................................................................................................................................................................... 1 0

3. KONTROLA PROGIBA (GSU) ............................................................................................................................................................... 1 9

3.1. Vertikalni progib u sredini donjeg pojasa rešetke .......................................................................................................................... 20 3.2. Horizontalni pomak vrha stupa ....................................................................................................................................................... 21

4.DIJAGRAMI REZNIH SILA ZA KOMBINACIJE DJELOVANJA (GSN) ......................................................................................... 22

4.1. Kombinacija 1 ................................................................................................................................................................................... 22

4.2. Kombinacija 2 ................................................................................................................................................................................... 23

4.3. Kombinacija 3 ................................................................................................................................................................................... 25

5. DIMENZIONIRANJE ELEMENATA KONSTRUKCIJE .................................................................................................................... 27

5.1. Glavna nosiva konstrukcija .............................................................................................................................................................. 27

5.1.1. Stupovi ...................................................................................................................................................................................... 27

5.1.2. Gornji pojas .............................................................................................................................................................................. 34

5.1.3. Donji pojas ................................................................................................................................................................................ 36 5.1.4. Ispune – vertikalni štapovi ....................................................................................................................................................... 37

5.1.6. Ispune - dijagonale ................................................................................................................................................................... 3 9

5.2. Sekundarna konstrukcija i stabilizacija .......................................................................................................................................... 41

5.2.1. Krovne podrožnice ................................................................................................................................................................... 41 5.2.2. Bočne podrožnice...................................................................................................................................................................... 51

5.2.3. Krovni spregovi ........................................................................................................................................................................ 60

5.2.4. Bočni spregovi........................................................................................................................................................................... 63 6. PRORAČUN SPOJEVA............................................................................................................................................................................... 65

6.1. Dimenzioniranje upetog spoja stup - temelj .........................................................................................................................................65

6.2. Dimenzioniranje spoja stup - rešetka....................................................................................................................................................706.3. Dimenzioniranje vlačnog nastavka štapa rešetke................................................................................................................................74

6.4. Dimenzioniranje spoja nastavka krovnih podrožnica.........................................................................................................................76

6.5. Dimenzioniranje spoja nastavka bočnih podrožnica...........................................................................................................................79

6.6. Dimenzioniranje spoja krovne podrožnice na GP...............................................................................................................................82

6.7. Dimenzioniranje spoja bočne podrožnice na stup...............................................................................................................................85

6.8. Dimenzioniranje spoja bočnih i krovnih spregova..............................................................................................................................86

7. PRORAČUN TEMELJA..............................................................................................................................................................................89

8. NACRTI ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..91

8. LITERATURA ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..92


6/102


4

1. TEHNIČKI OPIS

Zadatkom je predviđena izrada proračuna metalne hale tlocrtnih dimenzija 18 m x 60,0 m, te ukupnevisine 6,2 m.

1.1. MATERIJAL

Metalni eleme nti su izrađeni od čelika S355. Spojevi su izvedeni vijcima k.v. 10.9 kod upetog spojastup-temelj, te vijcima kod spoja stup- rešetka.

1.2. KONSTRUKTIVNO RJEŠENJE HALE

Konstrukcija je zamišljena kao okvirni sustav od deset jednakih okvira razmaknutih za 6 m.Prilikomanalize opterećenja za zadanu konstrukciju uzeto je da se objekt nalazi na području grada Splita kojespada u područje C za opterećenje snijegom i u područje P9 za opterećenje vjetrom. Prostornastabilizacija konstrukcije predviđena je spregovima.

1.3. STATIČKA ANALIZA SUSTAVA

Statičkom analizom obuhvaćena su opterećenja (vlastita težina, stalno, snijeg i vjetar ) koja djeluju nakonstrukciju. Pri ovom proračunu, analiza opterećenja je napravljena za jedan okvir raspona 18 m, kaoreprezentativnog okvira. Za proračun uzimamo najnepovoljniju kombinaciju opterećenja, te je prema

tome izvršeno dimenzioniranje konstrukcije.

1.4. OPIS KONSTRUKTIVNIH ELEMENATA

- STUPOVI

Predviđeni su stupovi kao europski širokopojasni vrućevaljani H profili HEA 300. Stupovi suoslonjeni na betonske temelje, tako da je na njihovom spoju upotrebljena čelična pločadimenzija 560 x 340 x 35 mm. Stupovi su vezani za temelj vijcima M27. Dimenzije i armatura

temelja su analizirani u proračunu temelja.


7/102


5

- REŠETKASTI NOSAČ

Predviđen je rešetkasti nosač čiji su elementi izrađeni od pravokutnih cjevastih (šupljih) profila.Rešetkasti nosač se sastoji od gornjeg pojasa i donjeg pojasa (poprečnog presjeka 80x140x6mm), 9 vertikala ( središnjih šest vertikala poprečnog pres jeka 60x60x4 mm, te dvije rubne

poprečnog presjeka 80x140x6 mm) međusobnog osnog razmaka 2,25 m i 8 dijagonala(poprečnog presjeka 60x60x4 mm).

- SEKUNDARNI NOSAČI (PODROŽNICE)

Pod rožnica prenosi opterećenje sa krovne plohe na primarne nosače (gornji pojas rešetke).Podrožnice su vijcima vezane za nosač. Također je predviđena i zidna sekundarna konstrukcijana koju se naslanjaju zidni paneli za zatvaranje konstrukcije. Proračunom su odabrane krovne podrožnice europskih širokopojasnih H profila HEA 160, te bočne podrožnice HEA 140.

- SPREGOVI

Kao dijagonale krovnih spregov a odabrane su čelične sajle Φ 22 mm, a bočnih spregova čeličnesajle Φ 22 mm.

- SPOJEVI

1) Stup – greda

Spoj donje pojasnice grede na pojas stupa ostvaruje se čeonom pločom dimenzija 330/300/10(mm)i vijcima M16 k.v.10.9 nosivim na vlak i odrez.

2) Stup – temeljSpoj se izvodi podložnom pločom dimenzija 560/340/35 (mm) navarenom na kraj stupa i pričvršćenom vijcima M27 k.v. 10.9 nosivim na vlak i odrez, te sidrenim u armirano – betonskitemelj. Između podložne ploče i armirano–betonskog temelja podlijeva se ekspandirajući mort.

3) Vlačni nastavak gornjeg pojasa rešetke

Spoj se izvodi vijčano pomoću vezica. Pojasnice se spajaju parom ploča dimenzija 260/200/15koje međusobno povezuju vijci M16 k.v. 10.9 nosivi na vlak i odrez.

4) Nastavak krovne podrožnice

Spoj se izvodi navarivanjem ploče dimenzija 220/160/10 na kraj elemeta koje međusobno povezuju vijci M12 k.v. 10.9 nosivi na vlak i odrez.

5) Nastavak bočne podrožnice

Spoj se izvodi navarivanjem ploče dimenzija 200/140/10 na kraj elemeta koje međusobno povezuju vijci M12 k.v. 10.9 nosivi na vlak i odrez.

6) Spoj krovne podrožnice i gornjeg pojasa

Spoj se izvodi navari vanjem ploče dimenzija 160/240/10 na element gornjeg pojasa.Međusobno se povezuju vijcima M12 k.v. 10.9 nosivim na vlak i odrez, navarena pločica i pojasnica podrožnice.


8/102


6

7) Spoj bočne podrožnice i stupa

Spoj se izvodi međusobnim povezivanjem vijcima M12k.v. 10.9 nosivim na vlak i odrez.Spajaju se direktno pojasnice bočne podrožnice i stupa.

8) Spoj spregova

Spoj se izvodi spajanjem pločice navarene na element sprega i pločice navarene na elementgornjeg pojasa. Međusobno se pločice povezuju vijkom M24 k.v. 10.9 nosivim na odrez.Dimenzije pločica prikazane su detaljno u nacrtima spojeva.

- TEMELJI

Proračunom su odabrani temelji dimenzija 2,0 x 2,0 x 1,0 (m).

1.5.MONTAŽA I TRANSPORT

Pozicije okvira kao što je prikazano u radioničkom nacrtu glavnog okvira će se izrezati u radionici tetransportirati na gradilište i zatim montirati (montažni način izgradnje). Pri tome je potrebno obratiti posebnu pažnju na montažu i transport da bi se izbjegla nepotrebna oštećenja.Izvođač je dužan izraditi plan montaže nosača kojeg treba zajedno sa transportnim planom dostaviti nadzornoj službi nasuglasnost. Potrebno je poduzeti sve mjere u skladu s ''Pravilnikom o zaštiti na radu''.

1.6. ZAŠTITA OD KOROZIJE

Svi dijelovi čelične konstrukcije moraju biti zaštićeni od korozije prema odredbama ''Pravilnika otehničkim mjerama i uvjetima za zaštitu čelične konstrukcije od korozije''. Kao vrsta zaštite od korozijeodabrana je zaštita premazom boja.

1.7. ZAŠTITA OD POŽARA

U svrhu produljenja zagrijavanja konstruktivnih elemenata predmetne hale, svi takvi elementi morajuse zaštiti posebnim premazima otpornim na visoke temperature. Također je potrebno opremiti objekt zaslučaj nastanka požara uređajima za najavu požara kao i opremom za njegovo gašenje.


9/102


7

2. ANALIZA OPTEREĆENJA

2.1. STALNO OPTEREĆENJE – KROVNA PLOHA

- sendvič paneli (aluminij) 0,25 kN/m 2 - sekundarna konstrukcija + spregovi 0,20 kN/m 2

- instalacije 0,10 kN/m 2

∑ = 0,55 kN/m 2

ma 26,2

71,5cos

25,2

kN l a g G 46,700,626,255,0

Opterećenje u čvorovima okvira:

Slika 2.1.1.1. Stalno opterećenje u čvorovima okvira


10/102


8

2.2. Promjenjivo opterećenje

2.2.1. Djelovanje snijega

s = µi · Ce · C t · sk [kN/m 2]- µi ... koeficijent oblika za opterećenje snijegom (ovisi i obliku i nagibu krova, te o

rasporedu snijega na krovnoj plohi); za α=5,71° => µi = 0,8- sk ... karakteristična vrijednost opterećenja na tlu u kN/m2 (ovisi o lokaciji i

nadmorskoj visini objekta); Split, područje 1. => s k = 0,5 kN/m 2 - Ce ... koeficijent izloženosti (obično uzima vrijednost 1,0)- C t ... toplinski koefici jent (obično uzima vrijednost 1,0)

Opterećenje snijegom: 1) Snijeg S 1 (opterećenje na cijeli krov): S1 = 0,8 1,0 1,0 0,5 = 0,4 kN/m 2

Slika 2.2.1.1. Opterećenje snijegom po cijelom nosaču

Raspodijeljena sila na glavni nosač :

Fs = 0,4 kN/m 2 · 6,0m = 2,4 kN/m'

2) Snijeg S 2 (opterećenje na pola krova):

S2 = 0,5 0,8 1,0 1,0 0,5 = 0,2 kN/m 2

Slika 2.2.1.2. Opterećenje snijegom po pola nosača

S1

S2


11/102


9

Raspodijeljena sila na glavni nosač: Fs = 0,2 kN/m 2 · 6,0 m = 1,2 kN/m'

3) Snijeg S 2 (opterećenje na pola krova):

S3 = 0,5 0,8 1,0 1,0 0,5 = 0,2 kN/m 2

Slika 2.2.1.3. Opterećenje snijegom po pola nosača

Raspodijeljena sila na glavni nosač:

Fs = 0,2 kN/m 2 · 6,0 m = 1,2 kN/m'

O pterećenje čvorova :

S=0,4 * 6,0 * 2,26 = 5,42 kN

Opterećenje čvorova:

Slika 2.2.1.4 . Opterećenje snijegom u čvorovima okvira

S3


12/102


10

2.2.2. Djelovanje vjetra

- pritisak vjetra na vanjske površine: we = q p (z e)*c pe [kN/m 2]- pritisak vjetra na unutarnje površine: wi = q p (z i)*c pi [kN/m 2]

gdje je:

q p (z e(i)) – pritisak brzine vjetra pri udaruze;z i – referentna visina za vanjski ili unutarnji pritisakc pe;c pi – vanjski i unutarnji koeficijent pritiska

Slika 2.2.2.1. Pozitivni i negativni koeficijenti pritiska vjetra

Određivanje pritiska brzine vjetra pri udaru:

Osnovni pritisak vjetra q b određuje se prema formuli: q b = ρ ∗vb [kN/m 2]gdje je:

v b – osnovna brzina vjetraρ – gustoća zraka (ρ=1,25 kg/m3)

Osnovna brzina vjetra v b , dana je izrazom: V b = c dir * c season * v b ,0

gdje je:

v b,0 – fundamentalna osnovne brzine vjetra(za područje Splitv b,0=30 m/s)

cdir – faktor smjera vjetra (obično uzima vrijednost 1,0) cseason – faktor doba godine (obično uzima vrijednost 1,0)

v b = 1,0*1,0*30,0 = 30 m/s


13/102


11

q b = 222 5625,05,5620,30*

2

25,1m

kN

m

N

Srednja brzina vjetra v m(z) iznad terena: v m(z) = c r (z) * c o(z) * v b [m/s]

gdje je:

cr (z) – faktor hrapavosti terenaco(z) – faktor orografije ili opisivanje brežuljaka ili gora (obično uzima

vrijednost 1,0)

Faktor hrapavosti c r (z) određuje se prema:

z = ∗ lnza z min ≤ z ≤ zmax

cr (z) = c r (zmin) za z ≤ zmingdje su:

zo – duljina hrapavosti (za kategoriju terena 0 zo = 0,003 m)k r – faktor terena ovisan o duljini hrapavostizmin – minimalna visina hrapavosti (za kategoriju terena 0 zmin = 1,0 m)zmax – maksimalna visina hrapavosti (usvaja se vrijednost 200 m)

Faktor terena k r određuje se prema:

= 0,19 , , gdje je:

zo,II – duljina hrapavosti za kategoriju terena II (prema tablici iznosi 0,05 m)

= 0,190,0030,05

, = 0,16

Za 1,0 m ≤ 6,2 m ≤ 200 m

z = 0,16∗ ln( 6,20,003) = 1,22

Srednja brzina vjetra v m(z) iznad terena:

vm(z) = 1,22 * 1,0 * 30 = 36,6 [m/s]


14/102


12

Intezitet tubulencije I v(z) računa se prema izrazu:

= ∗ln

gdje je:k I – faktor turbulencije (obično se uzima vrijednost 1,0, ukoliko nije drugačije

definirano nacionalnim dodatkom)

= 1,01,0∗ln ,, = 0,13

Pritisak brzine vjetra pri udaru q p(z) se računa prema sljedećem izrazu:

= ∗ = 1+7∗∗12∗ ∗ Gdje je:

Ce(z) – faktor izloženosti i odnosi se na pritisak te ovisi o visini iznad terena z ikategoriji terena)

= 1+7∗0,13∗12∗1,25∗36,6 = 1599,1 = 1,6


15/102


13

Pritisak vjetra na vanjske površine:

Vertikalne površine konstrukcije

Slik a 2.2.2.2. Definiranje područja vjetra za vertikalne zidove

Opterećena površina je veća od 10 m2 pa se za c pe uzima c pe,10 .Budući da je odnos: h/d = 6,2/18 = 0,43

Očitavamo koeficijente vanjskog pritiska za zone: D: c pe = +0,712

E: c pe = - 0,324


16/102


14

Krovne površine konstrukcije (dvostrešni krov)

Slika 2.2.2.3. Prikaz kuta djelovanja na dvostrešni krov i područja vjetra

Kut nagiba krova: α = 5,71 ≈ 5,0 Smjer vjetra: θ = 0Parametar e: e = min{b;2h}= min{60; 12,4}= 12,4 m

Očitavamo koeficijente vanjskog pritiska za zone: F: c pe = -1,7 (+0,0)

G: c pe = -1,2 (+0,0)

H: c pe = -0,6 (+0,0)

I: c pe = - 0,6

J: c pe = +0,2 (-0,6)

Zona F se ne razmatra, jer se proračunava središnji okvir.

Uzimaju se nepovoljniji koeficijenti.

Određivanje koeficijenta pritiska c pi na unutarnje površine konstrukcijeVeć je spomenuto da vrijednost koeficijenta c pi ovisi o veličini i raspodjeli otvora na

konstrukciji.

U slučaju kada nam nije poznat taj podatak, usvaja se nepovoljniji učinak od c pi = +0,2 ic pi = -0,3.


17/102


15

Određivanje opterećenja vjetrom w Opterećenje vjetrom na vanjske površine: we=q p(z e )*c pe kN/m2

Opterećenje vjetrom na unutarnje površine: wi=q p(z i )*c pi kN/m2

Rezul tantno djelovanje vjetr a dobije se kombiniranjem vanjskog i unutarnjeg učinka: W = w e ''+'' w i , a znak ''+'' znači da se kombiniraju.

D: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6 *(0,712 – 0,2) = +0,82 kN/m 2 E: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6 *(0,324 + 0,2) = -0,84 kN/m 2

G: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6*(1,2 + 0,2) = -2,24 kN/m 2

H: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6*(0,6 + 0,2) = -1,28 kN/m 2

I=J: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6*(0,6 + 0,2) = -1,28 kN/m 2

SILE VJETRA NA ZID :

nwW [kN/m '], 0,6n m

D: W = 0,82*6,0 = +4,92 kN/m'

E: W = - 0,84*6,0 = -5,04 kN/m'

Sile područje D: W(D1) = (0,82 * 0,3 * 6,0)/2 = +0,74 kNSile područje E: W(E1) = (-0,84 * 0,3 * 6,0)/2 = -0,76 kN

Slika 2.2.2.4. Djelovanje vjetra W na okvir


18/102


16

SILE VJETRA NA KROV:

W1 = - 2,24 6,0 2,26/2 = -15,19 kN

W2 = W 3 = W 4= -1,28 6,0 2,26 = -17,36 kN

W 5L =W 5D = -1,28 6,0 2,26/2 = -8,68 kNW6 = W 7 = W 8 = -1,28 6,0 2,26= -17,36 kN

W9=-1,28 6,0 2,26/2 = -8,68 kN

Slika 2.2.2.5. Djelovanje vjetra W 1 na konstrukciju


19/102


17

Rezul tantno djelovanje vjetr a dobije se kombiniranjem vanjskog i unutarnjeg učinka:

W = w e ''+'' w i , a znak ''+'' znači da se kombiniraju.

D: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6 *(0,712 +0,3) = +1,62 kN/m 2

E: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6 *(0,324 - 0,3) = -0,04 kN/m 2

G: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6*(0,0 + 0,3) = +0,48 kN/m 2

H: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6*(0,0 + 0,3) = +0,48 kN/m 2

I: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6*(0,6 - 0,3) = -0,48 kN/m 2

J: w = q p(z)*(c pe ''+'' c pi) = 1,6*(0,2 + 0,3) = +0,8 kN/m 2

SILE VJETRA NA ZID :

nwW [kN/m '], 0,6n m

D: W = 1,62*6,0 = +9,72 kN/m'

E: W = -0,04*6,0 = -0,24 kN/m'

Sile područje D: W(D2) = (1,62 * 0,3 * 6,0)/2 = +1,46 kNSile područje E: W(E2) = (-0,04 * 0,3 * 6,0)/2 = -0,04 Kn

Slika 2.2.2.6. Djelovanje vjetra W na okvir


20/102


18

SILE VJETRA NA KROV:

W1 = 0,48 6,0 2,26/2 = +3,25 kN

W2 = W 3 = W 4= 0,48 6,0 2,26 = +6,51 kN

W5L = 0,48 6,0 2,26/2 = +3,25 kNW5D = 0,8 6,0 2,26/2 = +5,42 kN

W6 = W 7 = W 8 = -0,48 6,0 2,26= -6,51 kN

W9= -0,48 6,0 2,26/2 = -3,25 kN

Slika 2.2.2.7. Djelovanje vjetra W 2 na konstrukciju


21/102


19

3. KONTROLA PROGIBA (GSU)

Kod graničnog stanja uporabljivosti provjerava se vertikalni progib rešetke u sredini koji nesmije prekoračiti vrijednost od L/250, pri čemu je L duljina rešetke. U ovom slučajudozvoljeni progib iznosi 18000/250, što je jednako 72 mm.

Najveći progib rešetke δmax koji se pojavljuje u svim provedenim kombinacijama iznosi 51,3mm, što je manje od dopuštenih 72 mm.

Progib stupa ne smije prekoračiti vrijednost od H/200 pri čemu je H visina stupa. U ovomslučaju dozvoljeni progib stupa iznosi 25 mm.

Najve ći progib stupa δmax koji se pojavljuje u svim provedenim kombinacijama iznosi 19,8mm, što je manje od dopuštenih 25 mm.

Parcijalni koeficijenti sigurnosti kod kontrole GSU su jednaki jedinici.


22/102


20

3.1. Vertikalni progib u sredini donjeg pojasa rešetke

Mjerodavna kombinacija: 1.0*V.T.+ 2*0.1*0.1 W G

Slika 3.1.3. Vertikalni pomak rešetke uslijed mjerodavne kombinacije

Najveći pomak 3,51max mm je manji od dopuštenog 72250

1800

250

Lmm.

Iskoristivost = 71 %


23/102


21

3.2. Horizontalni pomak vrha stupa

Mjerodavna kombinacija: 2*0.1*0.1 W G

Slik a 4.2.1. Horizontalni pomak rešetke uslijed mjerodavne kombinacije

Najveći pomak 8,19max mm je manji od dopuštenog 25200

500

200

H mm.

Iskoristivost = 79 %

Granično stanje uporabljivosti je zadovoljeno!


24/102


22

4.DIJAGRAMI REZNIH SILA ZA KOMBINACIJE DJELOVANJA (GSN)

4.1. Kombinacija 1

S GT V K *50.1*35.1..*35.11

M (kNm)

Slika 4.1.1. Momentni dijagram opterećenja kombinacije 1

V (kN)

Slika 4.1.2. Dijagram popre čnih sila opterećenja kombinacije 1


25/102


23

N (kN)

Slika 4.1.3. Dijagram uzdu žnih sila opterećenja kombinacije 1

4.2. Kombinacija 2

12 *50.1*00.1..*00.1 W GT V K

M (kNm)



26/102


24

V (kN)


N (kN)



27/102


25

4.3. Kombinacija 3

23 *50.1*00.1..*00.1 W GT V K

M (kNm)


V (kN)



28/102


26

N (kN)



29/102


27

5. DIMENZIONIRANJE ELEMENATA KONSTRUKCIJE

5.1. Glavna nosiva konstrukcija

5.1.1. Stupovi

5.1.1.1 Karakteristike poprečnog presjeka

Skica poprečnog presjeka

slika 5.1.1.1. pop. pr. stupa

Odabrani profil: HEA 300

Tip poprečnog presjeka vrućevaljani Površina poprečnog presjeka A : 113,00 cm 2Moment tromosti I y : 18300,00 cm 4

Iz : 6310,00 cm 4

Moment otpora W el,y : 1260,00 cm 3

W el,z : 421,00 cm 3 W pl,y : 1383,30 cm 3W pl,z : 641,67 cm 3

Torzijska konstanta I t: 85,20 cm 4

Radijus tromosti i y : 12,70 cmiz : 7,50 cm

Visina presjeka h : 290,00 mmŠirina presjeka b : 300,00 mmDebljina pojasnice t f : 14,00 mmDebljina hrpta t w : 9,00 mmRadijus r: 27,00 mm


30/102


28

Osnovni materijal

Fe 510 → ε = 0,81

t


31/102


29

POJASNICA

14

2

2729300

2

2

f

w

f t

r t b

t

c8,46

Uvjet za klasu 1 poprečnog presjeka I:

29,746,881,09946,8 f t c


1,846,881,0101046,8 f t c


34,1146,881,0141046,8 f t c

Pojasnica je klase 3

Zaključak:Odabrani poprečni presjek svrstan je u klasu 3.

5.1.1.4. Otpornost poprečnog presjeka

Otpornost poprečnog presjeka u tlaku

kN f A

N N

MO

y Rd el Rd c 5,40111

5,35113,,

Uvjet nosivosti:

Rd pl Ed N N , 5,40114,96

Otpornost poprečnog presjeka izloženogsavijanju

Savijanje oko osi y-y:

kNcm f W

M M MO

y yel Rd el Rd c 447301

5.35*1260,,,

= 447,3 kNm

Uvjet nosivosti: 3,44792,133,, Rd c Ed y M M kNm


32/102


30

Posmična otpornost poprečnog presjeka

6,482,1

81,0727211.29

9

2622

w

f

w

w

t

t h

t h

Nije potrebna provjera izbočavanja hrpta na posmik!

ww f w f z v t ht r t t b A A )2(2, 82,374,1)7,229,0(4,1302113 > 289,02,262,1 ,3

23,6316,77513

5,35

82,373 ,0,

,,,

Ed z M

y

z v Rd z el V

f

AV

kN

Interakcija M-V – N

92,133 Ed M kN

23,63 Ed V kN

4,96, Ed N kN

Uvjet: 58,38716,775*5.0*5.023,63 ,,, Rd z el Ed z V kN V kN

Nema redukcije otpornosti na savijanje od poprečne sile.

Uvjet: 88,10025,401125.025.04,96 ,, Rd el Ed N kN N

Uvjet: 55,4181

5,359,02,265,05,04,96

0, M

yww Ed

f t hkN N

kN

Nema redukcije otpornosti na savijanje od uzdužne sile.

kNm M M M Ed Rd yel Rd y N 92,13330,447,,,,

0.130,0

30,447

92,133

,, Rd y N

Ed

M M

Profil HEA 300 zadovoljava provjere otpornosti na razini poprečnog presjeka.


33/102


31

5.1.1.5. Otpornost elementa izloženog djelovanju uzdužne sile i momenta savijanja

Uzdužna tlačna otpornost

1,,

M

y

Rd b f A N

Budući da nisu jednake mogućnosti izvijanja oko y-y i z- z osi, proračun se mora provesti zasvaku os posebno.

Os y-y Os z-z

cmh L ycr 100050022, cmh

L z cr 250

2

500

2,

2

2

,2

2

,1000

1830021000

ycr

y ycr L

I E N 22

,2

2

,250

631021000

z cr

z

z cr L

I E N

kN N ycr 89,3792, kN N z cr 14,20925,

03,189,3792

5,35113

cr

y y

N

f A 44,0

14,20925

5,35113

cr

z z

N f A

2,197,0300290

bh

mmmmt f 10014

Za valjani profil:Za os y-y krivulja izvijanja bZa os z-z krivulja izvijanja c

Očitani faktori redukcije: 5781,0 y 8760,0 z

Mjerodavna je manja vrijednost:5781,0min

kN N kN f A

N Ed M

y

Rd b 4,9605,23191

5,351135781,0

1,,


34/102


32

Otpornost elementa na savijanje

g g

z

t

z w

z cr z C z C I E

I G Lk I I

k k

Lk I E

C M 22

22

2

2

2

2

2

1

L = 250 cm – razmak točaka bočnog pridržanja cm

h z g 5,142

29

2

80776.2

21000)1(*2

E G kN/cm 2

Na osnovu oblika momentnog dijagrama i načina pridržanja stupa imamo slijedećekoeficijente: k=1,0, k w=1,0, C 1=1,31 i C 2=0.0

63102100020,858077)5001(

6310101200

11

5001631021000

31,1 223

2

2

2

2

cr M

kNmkNcm M cr 04,409455,409403

Bezdimenzijska vitkost:

4.0331,055,409403

5.351260,

cr

y yel LT M

f W

.Utjecaj bočnog izvijanja se može zanemariti.

3,44792,133,, Rd b Ed y M M kNm

Interakcija M-N

1

1

,

,

1 M

Rk y

LT

Ed y yy

M

Rk y

Ed

M M

k N

N

1

1

,

,

1 M

Rk y

LT

Ed y zy

M

Rk z

Ed

M M

k N

N

kNm M M Rd c Rd b 3,447,,


35/102


33

Interakcijski faktori za klasu 3:

11

6,016,01

M

Rk y

Ed my

M

Rk y

Ed ymy yy N

N C

N N

C k

11

25,005,0

125,0

05,01

M

Rk z

Ed

mLT

M

Rk z

Ed

mLT

z zy N

N C N

N C

k

10 h hmyC 05,095,0

11 hmLT C 05,095,0

975,05,005,095,0 myC 975,05,005,095,0 mLT C

1

5,40115781,0

4,966,01975,0

1

5,40115781,0

4,9603,16,01975,0 yyk

11 yy

k

1

5,40118760,0

4,96

25,0975,0

05,01

1

5,40118760,0

4,96

25,0975,0

44,005,01 zyk

998,0999,0 zyk

174,0

1

3,44792,133

1

1

5,40115781,0

4,96

173,0

13,447

92,133999,0

15,4011

8760,0

4,96

Interakcija M-N zadovoljava

5.1.1.6. Iskoristivost poprečnog presjeka

Profil HEA 300 zadovoljava provjere otpornosti na razini elementa s iskoristivosti; η = 74 %.


36/102


34

5.1.2. Gornji pojas

5.1.2.1. Karakteristike poprečnog presjeka

Odabrani profil: 80 x 140 /6


Iz : 597,00 cm 4


W el,z : 85,29 cm 3 W pl,y : 72,43 cm 3

W pl,z : 107,09 cm 3 Torzijska konstanta I t: 583,80 cm 4


Visina presjeka h : 80,00 mmŠirina presjeka b : 140,00 mmDebljina pojasnice t f : 6,00 mmDebljina hrpta t w : 6,00 mm

Osnovni materijal

Fe 510 → ε =0,81

t


37/102


35

5.1.2.3. Klasifikacija poprečnog presjeka

ε= 0,81

= = 10,33< 33 ε =26,73 → klasa 1 Poprečni presjek →klasa 1


Uzdužna sila NSd = -411,66 kN (tlak)

N c,Rd =0 M

y f A

= , ∗ ,

, = 775,51 kN > N Sd = 411,66 kN → zadovoljava

5.1.2.5. Otpornost elementa

y f E

1 = 76,41 , βA = 1.0

Os y-y Os z-z

liy = 226,1 cm l iz = 452,2 cm

y

iy y i

l 70,66

z

iz z

i

l 90,44

A y

y

1

0,93 A z

z

1

1,18

Vrućevaljani šuplji profili → linija izvijanja a

y 0.7206 z 0.5427

N b,Rd = χ min*N c,Rd = 420,87 kN > N sd = 411,66 kN → zadovoljava


Prilikom traženja optimalnog poprečnog presjeka mora se voditi računa o odnosu:

TLAK η = ,, = 0,9781 = 97,81 %


38/102


36

5.1.3. Donji pojas

5.1.3.1. Maksimalne rezne sile

N sd = -306,93 kN (tlak)



TLAK η = ,, = 0,7293 = 72,93 %

Komentar: S obzirom da su gornji i donji pojas jednakog poprečnog presjeka, dimenzioniranjesmo izvršili na veću uzdužnu tlačnu silu koja se javlja u gornjem pojasu.


39/102


40/102


38


ε= 0,81

= = 12< 33 ε =26,73 → klasa 1 Poprečni presjek → klasa 1


Uzdužna sila NSd = 36,51 kN (vlak)

= , ∗∗ = , ∗ , ∗, = 313,96 kN > N Sd = 36,51 kN→ zadovoljava

Uzdužna sila NSd = 42,70 kN (tlak)

N c,Rd =0 M

y f A

= , ∗ ,, = 275,93 kN > N Sd = 42,70 kN → zadovoljava


y f E

1 = 76,41 , βA = 1.0

Os y-y Os z-z

liy = 52,5 cm l iz = 52,5 cm

y

iy y i

l 22,83

z

iz z

i

l 22,83

A y

y

1

0,3 A z

z

1

0,3

Vrućevaljani šuplji profili → linija izvijanja a

y 0.9775 z 0.9775



41/102


39

5.1.6. Ispune - dijagonale


Odabrani profil: 60 x 60 / 4


Iz : 43,55 cm 4


W el,z : 14,52 cm 3 W pl,y : 17,64 cm 3

W pl,z : 17,64 cm 3



Visina presjeka h : 60,00 mmŠirina presjeka b : 60,00 mmDebljina pojasnice t f : 4,00 mmDebljina hrpta t w : 4,00 mm

Osnovni materijal

Fe 510 → ε = 0,81

t


42/102


40


ε= 0,81

= = 12< 33 ε =26,73 → klasa 1 Poprečni presjek → klasa 1


Uzdužna sila NSd = 209,85 kN (vlak)

= , ∗∗ = , ∗ , ∗, = 313,96 kN > N Sd = 209,85 kN→ zadovoljava Uzdužna sila NSd = 105,28 kN (tlak)

N c,Rd =0 M

y f A

= , ∗ ,, = 275,93 kN > N Sd = 105,28 kN → zadovoljava


y f E

1 = 76,41 , βA = 1.0

Os y-y Os z-zliy = 227,0 cm l iz = 227,0 cm

y

iy y i

l 98,70

z

iz

z i

l 98,70

A y

y

1

1,29 A z

z

1

1,29

Vrućevaljani šuplji profili → linija izvijanja a y 0.4760 z 0.4760




VLAK η = ,, = 0,6684 = 66,84 %

TLAK η = ,, = , = , %


43/102


41

5.2. Sekundarna konstrukcija i stabilizacija

5.2.1. Krovne podrožnice

Opterećenje sendvič panelima krovnih podrožnica - sendvič paneli (aluminij) .....................................

- sekundarna konstrukcija i spregovi .....................

0,25

0,20

kN/m 2

kN/m 2

G z = g · l · cosα = 0,45 · 2,26 ·cos 5,71° = 1,01kN/m'

G y = g · l · sinα = 0,45 · 2,26 · sin 5,71° = 0,1 kN/m'

l →razmak sekundarnih krovnih nosača, l = 2,26 m

Određivanje mjerodavnih vjetrovnih sila za krovne sekundarne nosače Podtlačno djelovanje vjetra

wk = -0,37 kN/m 2, za područje H koje je mjerodavno

W z = wk · l = -1,28 · 2,26=-2,88 kN/m'

Kombinacij a 1,0G p +1,5W2

Slika 5.2.1.1. Momenti savijanja My (kNm)


44/102


42

Slika 5.2.1.2 . Poprečne sile V z (kN)

Slika 5.2.1.3. Momenti savijanja Mz (kNm)


45/102


43

Slika 5.2.1.4 . Poprečne sile V y (kN)


46/102


44

5.2.1. Dimenzioniranje poprečnog presjeka krovnih podrožnica

Slika 5.2.1.5 . Pop. pr. krovne podrožnice




Iz : 615,57 cm 4


W el,z : 76,95 cm 3 W pl,y : 245,15 cm 3

W pl,z : 117,63 cm 3





47/102


45

Osnovni materijal

S 355 → ε = 0,81

t


48/102


46

POJASNICA

89,692

15261602

2

f

w

f t

r t b

t c

Uvjet za klasu 1 poprečnog presjekaI:

29,789,681,09989,6 f t c


Zaključak: Odabrani poprečni presjek svrstan je u klasu 1.

5.2.1 .4. Otpornost poprečnog presjeka

Uzdužna sila NEd

kN kN f A

N MO

y Rd c 25,7969,13760,1

5,3578,38,

Moment savijanja M y,Ed

kNm M kNm fyW

M Ed y M

ply Rd y 95,1403,870,1

5,3515,245 ,0

,

Moment savijanja M z,Ed

kNm M kNm fyW

M Ed Z M

plz Rd z 61,076,410,1

5,3563,117,

0,

60,482,1

7233,22

w

w

t h provjera izbočavanja hrpta na posmik nije potrebna

Poprečna sila Vy,Ed

kN V kN f A

V Ed y M

yY v Rd y 41,011,616

0,13

5,3506,30

3 ,

0

,,

Poprečna sila Vz,Ed

kN V kN f A

V Ed z M

y z v Rd z 41,075,270

0,13

5,3521,13

3 ,

0

,,


49/102


47

Interakcija M – N - V

1

86,410,1

03,870,1

1

,,,

,

2

,,,

,

,,,,

...

,,,,

...

Rd z V N

Ed z

Rd yV N

Ed y

Rd z V N Rd z

Rd z V N

Rd yV N Rd y

Rd yV N

M

M

M

M

kNm M M

M

kNm M M

M

Uvjet: 06,30811,616*5.0*5.041,0 ,,, Rd yel Ed y V kN V kN Nema redukcije otpornosti na savijanje od poprečne sile.

Uvjet: 38,13575,270*5.0*5.097,9 ,,, Rd z el Ed z V kN V kN Nema redukcije otpornosti na savijanje od poprečne sile.

Uvjet: kN N kN N Rd el Ed 17,34469,137625.025.025,79 ,,

Uvjet: 71,1420,1

5,356,04,135,05,025,79

0, M

yww Ed

f t hkN N

kN

Nema redukcije otpornos ti na savijanje od uzdužne sile.

1044,086,41

61,0

03,87

95,14 12

Profil HEA 16 0 zadovoljava provjere otpornosti na razini poprečnog presjeka.


Uzdužna tlačnaotpornost

1,

,

M

y

Rd b

f A N

Budući da su jednakeduljine izvijanja oko y-y i z- z osi, proračun se može provesti samo zaslabiju os.

kNm M M M Ed Rd yel Rd y N 95,1403,87,,,,

kNm M M M Ed Rd z el Rd z N 61,086,41,,,,


50/102


48

Os z-zcm L

z cr 600,

kN L

I E N

z cr

z z cr 40,354

600

57,615210002

2

,2

2

,

97,14,354

5,3578,38

cr

y z

N f A

Os y-ycm L

z cr 600,

kN L

I E N

z cr

z z cr 17,963600

97,1672210002

2

,2

2

,

2,117,963

5,3578,38

cr

y y

N

f A

2,195,0160152

bh

mmmmt f 1009

Za valjani profil:Za os z-z krivulja izvijanja cZa os y-y krivulja izvijanja b

Očitan faktor redukcije: 2013,0 z 4781,0 y

Mjerodavni faktor redukcije: 2013,0min


g g

z

t

z w

z cr z C z C I E

I G Lk I I

k k

Lk I E

C M 22

22

2

2

2

2

2

1


h z g 6,7

2

2,15

2

80776.221000

)1(*2

E G kN/cm 2

kN N kN f A

N Ed M

y

Rd b 25,7913,2770,1

5,3578,382013,0

1,,


51/102


49

Na osnovu oblika momentnog dijagrama i načina pridržanja stupa očitamo slijedećekoeficijente: k=1,0, k w=1,0, C 1=1,132 i C 2=0,459

6,7459,0)6,7459,0(57,61521000

194,128077)6001(57,615664,31409

11

600157,61521000

132,1 2

2

2

2

2

2

2

cr M

kNmkNcm M cr 09,6092,6009

Bezdimenzijska vitkost:

4.02,192,6009

5.3515,245,

cr

y y pl LT M

f W

0,295,0160152

bh krivulja izvijanja a

5300,0 LT

13,4695,14,, Rd b Ed y M M kNm

Interakcija M-N

1

1

,

,

1

,

,

1 M

Rk z

Rd z yz

M

Rk y

LT

Ed y yy

M

Rk y

Ed

M M

k M

M k

N N

1

1

,

,

1

,

,

1 M

Rd z

Rd z zz

M

Rk y

LT

Ed y zy

M

Rk z

Ed

M M

k W

M k

N N

11

8,01)2,0(1

M

Rk y

Ed my

M

Rk y

Ed ymy yy N

N C

N N

C k

zz yz k k 6,0

4,097,1 z

kNm M M Rd c LT Rd b 13,46,,


52/102


50

11

25,01,0

125,0

1,01

M

Rk z

Ed

mLT my

M

Rk z

Ed

mLT

z zy N

N C

C N

N C

k

11

4,11)6,02(1

M

Rk z

Ed my

M

Rk z

Ed ymz zz N

N C

N N

C k

73,0h

s s M

M 68,073,08,01,0 myC

68,073,08,01,0 mz C

0 68,073,08,01,0 LT C

6,06,0 zz yz k k

87,0

0,1

69,13762013,0

25,79

25,068,0

1,0168,0

0,1

69,13762013,0

25,79

25,068,0

92,11,01

zy zy k k

0,1

0,169,1376

2013,0

5,794,1168,0

0,169,1376

2013,0

25,79)6,02,12(168,0

zz zz k k

160,0

0,176,4161,0

6,0

0,104,87

5300,0

95,1476,0

0,169,1376

4781,0

25,79

180,0

0,176,41

61,00,1

0,104,875300,0

95,1487,0

0,169,13762013,0

25,79 η = 80 %

76,0

0,169,1376

4781,0

25,798,0168,0

0,169,1376

4781,0

25,79)2,02,1(168,0

yy yy k k


53/102


54/102


52

Slika 5.2.2 .2. Poprečne sile V z (kN)



55/102


56/102


54

Slika 5.2.2 .6. Poprečne sile V z (kNm)



57/102


55

Slika 5.2.2.8. Poprečne sile V y (kN)


58/102


56

5.2.2. Dimenzioniranje poprečnog presjeka bočnih podrožnica

Rezne sile:

kNm M Ed y 96,22,

kN V Ed z 05,22,

Slika 5.2.2.9 . Pop. pr. bočne podrožnice




Iz : 389,3 cm 4

Moment otpora W el,y : 155,4 cm 3W el,z : 55,62 cm 3 W pl,y : 173,5 cm 3

W pl,z : 84,85 cm 3




Osnovni materijal

S 355 → ε = 0,81

t


59/102


57

Parcijalni faktori sigurnosti

γ M0 1,10γ M1 1,10γ M2 1,25


HRBAT

mmr t hd f 911220,9213322

Uvjet za klasu 1 presjeka I:

32,587271,156

91

wt

d

Hrbat je klase 1

POJASNICA

11,692

12261402

2

f

w

f t

r t b

t c


29,7911,6 f t

c


Zaključak: Odabrani poprečni presjek svrstan je u klasu 1.


60/102


58

5.2.2.3 . Otpornost poprečnog presjeka

Moment savijanja M y,Ed

kNm M kNm fyW

M Ed y M

ply Rd y 96,2259,610,1

5,355,173,

0,

60,482,1

7216,19

w

w

t

h provjera izbočavanja hrpta na posmik nije potrebna

Poprečna sila Vz,Ed

kN V kN f A

V Ed z M

y z v Rd z 05,2226,359

0,135,3512,10

3 ,

0

,,

5.2.2.4. Otpornost elementa izloženog djelovanju savijanja


g g

z

t

z w

z cr z C z C I E

I G Lk I I

k k

Lk I E

C M 22

22

2

2

2

2

2

1


h z g 65,62

3,132

80776.2

21000

)1(*2 E

G kN/cm2

Na osnovu oblika momentnog dijagrama i načina pridržanja stupa imamo slijedećekoeficijente: k=1,0, k w=1,0, C 1=1,132 i C 2=0,459

65,6459,0)65,6459,0(

389210001,88077)6001(

38915086

11

6001

38921000132,1 22

2

2

2

2

2

cr M

kNmkNcm M cr 02,3938,3902


61/102


62/102


60

5.2.3. Krovni spregovi

- stalno opterećenje:

mkN g G /017,126,245,026,2

- opterećenje snijegom: mkN sS /90,026,24,026,2

- opterećenje vjetrom:

Vjetar W1:

mkN W

mkN W

mkN W

mkN W

mkN W

mkN W

J

I

H

G

E

D

/45,1)2/26,2(28,1

'/89,226,228,1

'/89,226,228,1'/53,22/26,224,2

'/1,25,2)84,0(

'/05,25,282,0

Vjetar W2:

'/9,0)2/26,2(80,0

'/08,126,2)48,0(

'/08,126,248,0

'/54,02/26,248,0

'/1,05,2)04,0(

'/05,45,262,1

mkN W

mkN W

mkN W

mkN W

mkN W

mkN W

J

I

H

G

E

D

Uzdužna sila:

- pritisak vjetra na zabat:

Za područje D: 712,0 pec we=qp(ze)*c pe =1,6 0,712 = 1,14 kN/m 2

w i=qp(zi)*cpi =1,6 0,3 = 0,48 kN/m 2

kN l h

w AwW

mkN www

k z k k

iek

70,222

52,42,662,1

2

/62,148,014,1 2

- sila od trenja vjetra po krovu:

kN l d

w AwW

mkN C z qw

fr fr fr fr

fr e p fr

7,21252,460

16,02

/16,01,06,1)( 2


63/102


61

- ukupna sila:

kN F

kN W W F fr k

3,332

6,66

2

6,667,217,225,1

Slika 5.2.3 .1.. Raspored krovnih spregova i opterećenje

Slika 5.2.3 .2. Uzdužne sile u krovnim podrožnicama i spregovima


64/102


65/102


63

5.2.4. Bočni spregovi

Slika 5.2.4.1. Raspored bočnih spregova i opterećenje

Slika 5.2.4.2.. Maksimalne uzdužne sile u bočnim podrožnicama i spregovima


66/102


64

kN N Ed 4,133

cmd d

A

cm f

N A

f A N

y

Ed M

MO

y Ed

19,276,34

4

76,35,35

4,1331

2

20

kN N kN f A

N

cmd

A

mmd

Ed M

y Rd

odabrano

40,13390,1340,1

5,3580,3

80,34

2,2

4

22

0

222

Za bočne spregove je odabran profil Ø22!



η = ,, = 0,9888 = 98,88 %


67/102


65

6. PRORAČUN SPOJEVA

6.1. Dimenzioniranje upetog spoja stup – temelj

Ulazni podaci

Slika 6.1.1. Spoj stup - temelj

Veličine djelovanja dobivene su za istu kritičnu kombinaciju kao i kod krajnjeg graničnogstanja:

N sd = 78,14 kN (vlak)M sd = 122,86 kNmVsd = 43,02 kN

Materijal:

Osnovni materijal: S355Vijci: k.v. 10.9


68/102


66

Poprečni presjek:

Profil: HEA 300h= 290 mm

b= 300 mm

tw= 9 mmtf = 14 mm

Raspodjela sila po presjeku nosača:

Pojasnice:

Vlačna sila u pojasnici od momenta savijanja

kN

h

M N sd M p 14,445

)014.0290.0(

86,122

'

Vlačna sila u pojasnici od uzdužne sile

kN N A

A N sd

p N p 04,2914,78113

4,10,30

Ukupna sila u vlačnoj pojasnici sd w

N p

M p p F kN N N N ,18,474

Kontrola varova:

Dužina vara pojasnice mml 6003002

1

Dužina vara hrpta: mml 52426222

Maksimalna debljina vara s obzirom na debljinu hrpta i pojaseva nosača mmt a 3,697,07,0 minmax

Za pretpostavljeni var a=6.0mm

Uzdužna sila

kN F kN l F

F sd w M

rk wrd w 18,47424,942100

60025.1

3,196100 ,

1

1

,,

Poprečna sila

kN V kN l F

F sd M

rk wrd w 02,4389,822100524

25.13,196

1002

1

,,


69/102


67

Proračun vijaka:

Pretpostavljeni vi jak

M 27 ; k.v. 10.9mmad c 49,622627222min

Usvojeni c = 63 mm.

Ekscentricitet uzdužne sile:

m N

M e

sd

sd 57,114,78

86,122

Ekscentricitet mmm x 35.03467290631

Ekscentricitet mm x 43.131.143472

29031,15722

Iz ravnoteže sila slijedi:

kN x

x N F x F x N sd sd t sd t sd 26,31935,0

43,114,78

1

2,1,2

Otpornost vijka na vlak

kN

F

kN

F

F sd t

M

rk t

rd t 63,1592

26,319

28,33025,1

1,413 ,

1

,

,

Otpornost vijaka na posmik

Poprečna sila se raspoređuje na 4 vijaka.

kN V

F kN F

F sd sd v M

rk vrd v 76,104

02,43

46,183

25,1

5,229,

1

,,

Interakcija uzdužne i posmične sile na vijak

0.14,06,183

76,108,3304.1

63,1590.14.1 ,

,

,

,

rd v

sd v

rd t

sd t

F F

F F


70/102


68

Proračun dimenzija ploče:

Proračun širine i dužine ploče

mmecha pl 556)7063(2290)(2 1min mmabb pl 97,336202623002022

min min pl b = mme p 200552902 22

Odabrane dimenzije širine i dužine ploče su560x340mm

Proračun debljine ploče

Slika 6.1.3. Spoj stup - temelj

Pritisak po omotaču rupe osnovnog materijala

Rk b

MbSd b pl pl

Mb

Rk b

Rd bSd b

Sd

Sd v F

F t

t F F F

V F

,

,,

,,,

10

10kN76,10

4

mm52.02,258

1025,176,10 pl t


71/102


69

Savijanje ploče od odgovora betonske podloge

cmmmS 85,1050,1082/)7290560( kN N F R

sd sd t 4,39714,7826,319, Naprezanje na betonu

22, /67,15,1

5,25.1

/72.0

23485,103

4,397

2

3 cmkN

f cmkN

bS R

f ck pl

sd B

Savijanje ploče

kNm

S bS f S

bS f S

F S

F M pl sd B

pl sd B sd

13,1311,03

2

2

34,011,0718131

2

11,034,011,07181

3

2

3

2

231

23

2

2

3

2

,

,21

Savijanje ploče od vlačnih vijaka

kNmt c F M f sd t sd 35,22)2/14.0063.0(26,319)2/(.

cm f b

M t

t b

f

M W

f W M

y pl

sd pl

pl pl

y

sd y sd 49,3

5,3534

622350,160,1

6

0,1

1.1

minmin2

minmin

cmt pl 5,3

Usvojene dimenzije ploče su 560x340x35 mm


72/102


70

6.2. Dimenzioniranje spoja stup – rešetka

Slika 6.2.1. Spoj stup - rešetka

Ulazni podaci

NEd= 78,14 kN (vlak)

VEd = 37,74 kN

Materijal:Osnovni materijal: S 355

Vijci: k.v. 10.9.

STUP:

Poprečni presjek: Profil: HEA 300h= 290 mm

b= 300 mm

tw= 9 mmtf = 14 mm


73/102


71

REŠETKA:

Poprečni presjek: Profil 80 x 140 x 6

h = 80 mm

b = 140 mm

t = 6 mm

Kontrola varova

Fw,Ed= (78,142

+37,742

)0,5

= 86,78 kN

Profil HEA 300

-Duljina vara

l= 2 ·300 + 2 · (290 – 28) = 1124 mm

-Maksimalna debljina vara obzirom na debljinu elementa:

amax=0,7*t min=0,7*9=6,3mm ≈ 6mm

Za pretpostavljeni var: 4mm

05,1177100

1124

25,1

9,130

10025,1,

,

L F F Rk w Rd w kN> Ed w F , =86,78 kN

Profil 80x140x6

Duljina vara :

l= 2 ·190 + 140 = 520 mm

-Maksimalna debljina vara obzirom na debljinu elementa:

amax=0,7*t min=0,7* 6=4,2mm ≈ 4mm

Za pretpostavljeni var: 4mm

54,544100520

25,19,130

10025,1,

, L F F Rk w Rd w kN> Ed w F , =86,78 kN


74/102


72

Proračun vijaka

Uz pretpostavku vijaka M16 (kv. 10.9.), udaljenost od ruba pojasnice iznosi :

mmad c 65,372416222min

Odabrano: c=40 mm

1e =40mm

Otpornost vijka na vlak:

kN F

kN F

F sd t

M

rk t rd t 07,39

2

14,78

204,113

25.1

3,141 ,

1

,,

Otpornost vijaka na posmik:

kN V

F kN F

F sd sd v M

rk vrd v 87,182

74,37

28,62

25.1

5,78,

1

,,

Interakcija uzdužne i posmične silena vijak

0.155,08,62

87,18

04,1134,1

07,390.1

4.1 ,

,

,

,

rd v

sd v

rd t

sd t

F

F

F

F

Proračun dimenzija ploče

Proračun duljine i širine ploče:

mmaha pl 97,326202622902022min

mmecbb pl 300)4040(2140)(2 1min

min

pl b = mme p 115302552 22

Odabrane dimenzi je duljine i širine ploče su 330 x300mm.

minc


75/102


73

Pritisak po omotaču rupe osnovnog materijala:

Rk b

MbSd b pl pl

Mb

Rk b Rd bSd bSd v F

F t

t F F F F

,

,,,,,

10

10kN87,18

274,37

mm56,11,151

1025,187,18 pl t

Savijanje ploče od vlačnih vijaka:

kNmc F M sd t sd 56,104,007,39,

mmcm f b

M t

y pl

sd pl 1098,0

5,3530

61561,161,1min,

usvojeno 10mm

Usvojene dimenzije ploče su 330 x300x10mm


76/102


74

6.3. Dimenzioniranje vlačnog nastavkaštapa rešetke

Slika 6.3.1. Vlačni nastavak štapa rešetke

Ulazni podaci

Veličina djelovanja na mjestu spoja

N sd = 393,01 kN (vlačna sila)

Materijal

Osnovni materijal: S 355

Vijci: k.v. 10.9Poprečni presjek

Profil: 80*140*6

h = 80 mm

b = 140 mm

t = 6 mm

Kontrola varova

Određivanje maksimalne debljine vara:

amax = 0.7*t min =0.7*6= 4,2 mm → odabrano a= 4mm

Otpornost vara:

Lw = O = 2*80+140*2 = 440 mm

kN N kN L F

F sd w

M

Rk w Rd w

w

01,39377,460100440

25.19,130

100,

,


77/102


75

Proračun vijaka

Pretpostavka: vijci M 16 k.v. 10.9

n = 4 vijka

Otpornost vijaka na vlak:

kN F

F M

Rk t Rd t 04,11325.1

3,141

1

,,

kN F kN N

F Rd t

sd sd t 04,11325,98

4

01,393

4 ,,

Proračun ploče

Proračun dimenzija ploče

mmmmad c 3866,372416222

mm pea pl 115553022 22min,

mmmmabb pl 31,171202421402022min,

Odabrane dimenzije ploče su 260 x 200 mm

Proračun minimalne debljine ploče t pl

b pl = 200 mm

kNme F M sd t sd 15,12030.025,982,

6

0.1

0.1

min2

min pl pl

y

sd y sd

t b

f M

W f W

M

cmt pl 04,15.352061150.1min

Odabrane dimenzije ploče su 260x200x15 mm


78/102


76

6.4. Dimenzioniranje spoja nastavka krovne podrožnice

Slika 6.4 .1. Spoj krovne podrožnice i gornjeg pojasa

Ulazni podaci

Mjerodavna kombinacija je ista kao i za proračun otpornosti presjeka krovne konstrukcije.MEd = 5,0 kNmVEd = 6,0kN

Nastavci krovnih podrožnica postavljeni su bliže glavnim nosačima zbog kritične mjerodavnekombinacije. Ta kombinacija odiže samu konstrukciju te se vlačna zona sa donje strane nalazi

u okružju glavnih nosača. Zbog rijetke kritične kombinacije sa snijegom, u unutrašnjemdijelu presjeka postavljeni su dodatni vijci.

Materijal:


Poprečni presjek:

Profil: HEA 160

h= 152 mm b= 160 mmtw= 6 mmtf = 9 mm


Pojasnice:

Vlačna sila u pojasnici od momenta savijanja:

kN h M

N Ed M

p 97,34)009.0152.0(5,0

'


79/102


77

Sila u pojasnici od uzdužne sile:

kN N A

A N Ed

p N p 0

Ukupna sila u vlačnoj pojasnici: Ed w

N p

M p p F kN kN N N N ,97,34097,34

Kontr ola vara na pojasni cama i hr ptu:

Dužina vara pojasnice: mml 3201602

1

Dužina vara hrpta: mml 268)92152(22

Maksimalna debljina vara s obzirom na debljinu hrpta i pojaseva nosača: mmt a 2,467.07.0 minmax

Za pretpostavljeni var a=3,0mm :

Uzdužna sila:

kN F kN l F

F sd w M

rk wrd w 97,3414,251100

32025.1

1,98100 ,

1

1

,,

Poprečna sila :

kN V kN l F

F Ed

M

rk w

rd w 0,633,210100

268

25.1

1,98

1002

1

,,

Pretpostavljeni vijak

M 12 ; k.v. 10.9mmad c 24,282312222min

Usvojeni c = 30 mm.

Otporn ost vijka na vlak:

Vlačna sila se raspoređuje na 2 vijaka.

kN N

F kN F

F P Ed t M

Rk t Rd t 49,172

97,342

72,6025.1

9,75,

1

,,


80/102


78

Otpornost vi jaka na posmik:


kN V

F kN F

F Ed Ed v M

Rk v Rd v 0,16

0,66

76,3325.1

2,42,

1

,,

Interakcija uzdužne i posmične sile na vijak: 0.124,0

76,330,1

72,604.149,17

0.14.1 ,

,

,

,

Rd v

Ed v

Rd t

Ed t

F

F

F

F

Proračun dimenzija ploče: mmecha pl 212)3030(152)( 1

min min

pl b = mme p 90252402 22 min

pl b = mmb 160

Odabrane dimenzije širine i dužine ploče su 220x160mm

Proračun debljine ploče:

Pritisak po o motaču rupe osnovnog materijala :

Rk b

MbSd b pl pl

Mb

Rk b Rd bSd b

Ed Sd v F

F t

t F F F

V F

,

,,,,,

10

10kN0,1

6

mm1.07,117

1025,10,1 pl t

Savijanje ploče od vlačnih vijaka: kNmc F M

Ed t sd 5247,0030,049,17,

5,3516647,521.161.1

61.1

1.1min

min2

minmin

y pl

sd pl

pl pl

y

sd y sd f b

M t t b f M W f W M

cmt pl 78,0 usvojeno 10mm

Usvojene dimenzije ploče su:220x160x10mm


81/102


79

6.5. Dimen zioniranje spoja nastavka bočne podrožnice

Slika 6.4 .1. Spoj krovne podrožnice i gornjeg pojasa

Ulazni podaci

Mjerodavna kombinacija je ista kao i za pr oračun otpornosti presjeka bočne sekundarnekonstrukcije.

MEd = 7,0 kNmVEd = 2,0 kN

Zbog mogućeg podtlačnog djelovanja vjetra, u unutrašnjem dijelu presjeka postavljeni sudodatni vijci.

Materijal:


Poprečni presjek:

Profil: HEA 140h= 133 mm b= 140 mmtw= 5,5 mmtf = 8,5 mm


82/102


80


Pojasnice:

Vlačna sila u pojasnici od momenta savijanja: kN

h M

N Ed M p 22,56)0085.0133.0( 7,0

'

Sila u pojasnici od uzdužne sile:

kN N A

A N Ed

p N p

0

Ukupna sila u vlačnoj pojasnici: Ed w

N p

M p p F kN kN N N N ,22,56022,56

Kontr ola vara na pojasni cama i hr ptu:

Dužina vara pojasnice: mml 2801402

1

Dužina vara hrpta: mml 232)5,82133(22

Maksimalna debljina vara s obzirom na debljinu hrpta i pojaseva nosača: mmt a 85,35,57.07.0 minmax

Za pretpostavljeni var a=3,0mm :

Uzdužna sila:

kN F kN l F

F sd w M

rk wrd w 22,5674,219100

280

25.1

1,98

100 ,1

1

,,

Poprečna sila:

kN V kN l F

F Ed M

rk w

rd w 0,207,182100

232

25.1

1,98

1002

1

,,

Pretpostavljeni vijak

M 12 ; k.v. 10.9mmad c 24,282312222min

Usvojeni c = 30 mm.


83/102


81


Vlačna sila se raspoređuje na 2 vijaka. Zbog kombinacije opterećenja s vjetrom koja odižekonstrukciju postavljeno

kN N F kN F F P Ed t M

Rk t Rd t 11,282

22,562

72,6025.1

9,75,

1

,,



kN V

F kN F

F Ed Ed v M

Rk v Rd v 33,06

0,26

76,3325.1

2,42,

1

,,

Interakcija uzdužne i posmične sile na vijak:

0.134,076,33

33,0

72,604.1

11,280.1

4.1 ,

,

,

,

Rd v

Ed v

Rd t

Ed t

F

F

F

F

Proračun dimenzija ploče: mmecha pl 193)3030(133)( 1

min min

pl b = mme p 90252402 22 min

pl b = mmb 140 Odabrane dimenz ije širine i dužine ploče su 200x140mm

Proračun debljine ploče

Pritisak po omotaču rupe osnovnog materijala

Rk b

MbSd b pl pl

Mb

Rk b Rd bSd b

Ed Sd v F

F t

t F F F

V F

,

,,,,,

10

10kN33,0

6

mm04.07,117

1025,133,0 pl t

Savijanje ploče od vlačnih vijaka: kNmc F M Ed t sd 210,0030,00,7,

5,351660,211.161.1

61.1

1.1min

min2

minmin

y pl

sd pl

pl pl

y

sd y sd f b

M t

t b

f M

W f W

M

cmt pl 49,0

Usvojene dimenzije ploče su:200x140x10mm


84/102


85/102


83

Uvjet nosivosti neto poprečnog presjeka: 200,134010)132160( mm Anetto

kN f A

N

M

unetto Rd u 05,49225,1

51013409,09,0

2,

Rd u Ed N N

,

0,77 kN < 492,05 kN

Uvjet nosivosti bruto poprečnog presjeka: 2100010160 mm A

brutto

kN f A

N M

ybrutto Rd pl 00,3550,1

3551000

2,

Rd pl Ed N N , 0,77 kN < 355,00 kN

Kontr ola varova

Fw,Ed = (19,74 2+79,25 2)0,5=81,67 kN

Određivanje maksimalne debljine vara: amax = 0.7*t min = 0.7*10= 7 mm

odabrano a = 3 mm

Otpornost vara:

Lw = O = 2*140= 280 mm

kN F kN L F

F Ed vw

w M

Rk w Rd w 67,8174,219100

280

25,1

1,98

100 ,,

,,


Fw,Ed = (0,77 2+79,25 2)0,5=79,25 kN

kN V

F kN F

F Ed z Ed v

M

rk v

rd v 81,194

76,3325.1

2,42 ,,

1

,,


86/102


84

Otpornost vijaka na pritisak po omotaču rupe:

Fw,Ed = (0,77 2+79,25 2)0,5=79,25 kN

kN V

F kN t F

F Ed z Ed v pl M

rk brd b 81,19408,471025.1

57,117

10,

,1

,,


kN V

F kN F

F Ed y Ed t M

rk t rd t 94,44

72,6025.1

9,75 ,,

1

,,


87/102


88/102


86

6.8. Dimenzioniranje spoja bočnih i krovnih spregova

Ulazni podaci

NEd = 133,40 (vlak)

*Provjera nosivosti bočnih spregova vrijedi i zakrovne spregove zbog istog spoja, ali manjesile u elementu.

Materijal:


Poprečni presjek:

Profil: Ø22 d= 22 mm

Slika 6.8.1. Spoj spregova

Uvjet nosivosti neto poprečnog presjeka:

22 74010)26502()2( mmt d e Anetto

kN f A

N M

unetto Rd u 73,27125,1

5107409,09,0

2

,

Rd u Ed N N ,

133,40 kN < 271,73 kN


89/102


87

Uvjet nosivosti bruto poprečnog presjeka:

2100010100 mm Abrutto

kN

f A

N M

ybrutto

Rd pl 00,3550,1

3551000

2,

Rd pl Ed N N ,

133,40 kN < 355,00kN .


kN F kN F

F Ed v M

rk vrd v 40,13320,14125.1

5,176,

1

,,

Otpornost vijaka na pritisak po omotaču rupe:

kN F kN t F

F Ed v pl

M

rk brd b 40,13333,1881025.1

1040,23510 ,1

,,

Kontr ola varova

Određivanje maksimalne debljine vara: amax = 0.7*t min = 0.7*10= 7,0 mm

odabrano a = 3 mm

Otpornost vara:

Lw = O = 3*60= 180 mm

kN N kN L F

F Ed w

w M

Rk w Rd w 40,13326,141100

180

25,1

1,98

100,

,,


90/102


88

ekvσ

1σ

2σ

SdN

SdM

G

7. PRORAČUN TEMELJA

ODABRANE DIMENZIJE TEMELJA

m0,1

m0,2m0,2

H

B L

MATERIJAL

Temeljno tlo: 2m

kN 300

li m,tla

Beton C25/30 2cm

kN 52

,ck f

Čelik B500B 2cmkN

050, yk f

REZNE SILE

kNm92,133

kN23,63

kN50,96

Sd

Sd

Sd

M

V

N

Površina temeljne stope

2m0,40,20,2 B L A

Težina temeljne stope

kN0,100250,10,20,2 b H B LG

Moment otpora temeljne stope

322

m33,16

0,20,26

L BW


91/102


89

11σ

ekvσ

1

1

SdN

Naprezanje u tlu ispod temeljne stope na dubini temeljenja

7,1001,4933,1

92,133

0,40,1004,96

2,1 W M

AG N Sd Sd

21 m

kN 8,149

22 mkN

6,51

m68,00,1004,96

92,133G N

M e

Sd

Sd

m96,068,020,23

23'

3'

2

e L L Le L

2lim,2 m

kN 0,300

m

kN 58,204

0,296,0

0,1004,962

'

2tla

Sd ekv B L

G N

PRORAČUN ARMATURE TEMELJA

m86,02

29,00,2

21

stuph L L

21

111

11

m

kN 31,2158,204

96,0

86,096,0

'

'

''ekv

ekv

L

L L

L L L

11

1121

1111

32

22 L B L B

L M ekvSd

kNm58,14886,032

0,286,02

31,2158,2040,2

286,0

31,214,12

11

Sd M


92/102


90

Krak unutarnjih sila u betonu

cm80m80018080 ,,,,

H z

Potrebna površina armature

2min,1

211

1 cm0,20100

1,0cm27,4

15,1

0,5080

14858 H B A

f z

M A S

S

yk

Sd S

Komentar: Odabrana je minimalna armatura.

Odabrano: glavna armatura → ø 12/10 19 kom = 21,48 cm 2

razdjelna armatura → ø 8/25


93/102


91

8. NACRTI


94/102


95/102


96/102


97/102


98/102


99/102


100/102


101/102


102/102


9. LITERATURA

[1] B. Androić; D. Dumović; I. Džeba: Metalne konstrukcije 1, Institut građevinarstvaHrvatske, Zagreb, 1994.



[4] ENV 1993-1-1: 1992: Eurocode 3: Bemessung nach EC3, Bemessung undKonstruktion von Stahlbauten – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln,Bemessungsregeln fur den Hachbau.

[5] B.Peroš, I. Boko: Predavanja

Diplomski rad statika hale.pdf

Documents

Transcript of Diplomski rad statika hale.pdf