Magasépítési acélszerkezetek 2008 Tervezési segédanyag Dr. Papp Ferenc egy docens (
[email protected])
Csarnokszerkezet szélteher esetei: Számpélda Határozzuk meg az alább megadott egyszerő csarnoképület keretszerkezetének szélteher eseteit. A terhek modellezését a ConSteel 4.0 program segítségével illusztráljuk. A keret paraméterei - oszlopok szelvénye: HEA 340 - gerendák szelvénye: IPE 450 - keretoszlopok tengelyeinek távolsága:
L = 18 ,0 m
- oszlop és gerenda tengelyek metszéspontjának magassága:
h = 8 ,4 m
- taréjpont elméleti magassága: H = 10 ,0 m - keretsarok kialakítása: rövid kiékelés - oszloptalp kialakítása: befogott - oszloptalp kialakítása: befogott - oldalsó megtámasztási pont az oszlop mentén az oszloptalp elméleti pontjától: 4200 mm - oldalsó megtámasztási pontok a gerenda tengelye mentén a keretsarok elméleti pontjától: 1141mm; 3141mm; 5141mm; 7141mm
A szélteher erıátadási pontjai (szelemenek és falváz gerendák pontjai):
1
Magasépítési acélszerkezetek 2008 Tervezési segédanyag Dr. Papp Ferenc egy docens (
[email protected]) Az épület globális paraméterei: - a keretek távolsága: 6000 mm - az épület teljes hossza: 36000 mm
28 ,8 m 2 2 - oromfalakon a nyílások felülete (falanként): 16 ,0 m - tengerszint feletti magasság: A = 200 m - oldalfalakon a nyílások felülete (falanként):
A szélteher számítása A szélsebesség alapértékéhez tartozó szélnyomás Paraméterek kiindulási értékei a Magyar Nemzeti Melléklet szerint: m kg vb ,0 = 23 ,6 ; cdir = 0 ,85 ; cseason = 1,0 ; ρ = 1,25 3 s m A szélsebesség alapértéke: vb = cdir ⋅ cseason ⋅ vb ,0 = 0 ,85 ⋅ 1,0 ⋅ 23 ,6 = 20 ,0
m s
A szélsebesség alapértékéhez tartozó szélnyomás: 1 kN qb = ρ ⋅ vb2 ( z ) = 0 ,5 ⋅ 1,25 ⋅ 20 ,0 2 = 0 ,25 2 2 m
2
Magasépítési acélszerkezetek 2008 Tervezési segédanyag Dr. Papp Ferenc egy docens (
[email protected]) A szélsebesség csúcsértékéhez tartozó szélnyomás A rendelkezésre álló adatok alapján az épület a III. terepkategóriába sorolható, ahol z0 = 0 ,3m z min = 5 ,0 m A II. terepkategóriához tartozó érdességi hossztényezı: z0 ,II = 0 ,05 m A tereptényezı: z kr = 0 ,19 ⋅ 0 z0 ,II
0 ,07
0 ,3 = 0 ,19 ⋅ 0 ,05
0 ,07
= 0 ,215
Az épület referencia magassága az elméleti taréjpont magasságával azonos, z = 10 ,0 m > zmin = 5 ,0 m amibıl következıen az érdességi tényezı: z 10 ,0 cr ( z ) = kr ⋅ ln = 0 ,215 ⋅ ln = 0 ,755 0 ,3 z0 A kiindulási adatok szerint az épület sík vidéken fekszik és a terep lejtése kisebb, mint 5%, ezért a hegyrajzi tényezı: c0 ( z ) = 1,0 Az átlagos szélnyomás: vm = cr ( z ) ⋅ c0 ( z ) ⋅ vb = 0 ,755 ⋅ 1,0 ⋅ 20 ,0 = 15 ,1
m s
A turbulencia tényezı más elıírás hiányában: k I = 1,0 A turbulencia intenzitása: kI 1 Iv( z ) = = = 0 ,285 z 10 c0 ( z ) ⋅ ln 1,0 ⋅ ln 0 ,3 z0 A helyszíntényezı: ce ( z ) = ( 1 + 7 ⋅ I v ( z )) ⋅ cr2 ( z ) ⋅ c02 ( z ) = ( 1 + 7 ⋅ 0 ,285 ) ⋅ 0 ,755 2 ⋅ 1,0 2 = 1,71 Az érték megegyezik az EN 1991-1-4 szabvány 4.2 grafikonjából kapható értékkel. A fentiek alapján a szélsebesség csúcsértékéhez tartozó szélnyomás: kN q p ( z ) = ce ( z ) ⋅ qb = 1,71 ⋅ 0 ,25 = 0 ,428 2 m
3
Magasépítési acélszerkezetek 2008 Tervezési segédanyag Dr. Papp Ferenc egy docens (
[email protected]) Alkalmazzuk a Statikai Kisokos: Terhek és hatások, Springer Media Magyarország kft. kiadványa, 2006. szeptember, 51. oldal 9-3 táblázatát: z=10m és III. terepkategória esetén: q p ( z ) = 0 ,595
MEGJEGYZÉS: a jelentıs eltérés oka, hogy az utóbbi forrás a cdir=1,0 értéket alkalmazza, (amely közben 0,85 értéker változott)! A külsı nyomási tényezık (a) keresztirányú szél (θ=00) esete b = 36 ,0 m d = 18 ,0 m h = 10 ,0 m h / d = 0 ,56 e = min(b;2h ) = 20 ,0 m e / 5 = 4 ,0 m α = 10 o - oldalfalak nyomási tényezıi: h / d − 0 ,25 c = 0 ,7 + ⋅ 0 ,1 = ( + )0 ,741 pe , D 0 ,75 h / d − 0 ,25 c pe ,E = 0 ,3 + ⋅ 0 ,2 = ( − )0 ,383 0 ,75 - tetıfelületek nyomási tényezıje (csak a szélszívást figyelembe véve): c pe ,F = −1,3 c pe ,G = −1,0 c pe ,H = −0 ,45 c pe ,I = −0 ,5 c pe , J = −0 ,8
(b) hosszirányú szél (θ=900) esete b = 18 ,0 m d = 36 ,0 m h = 10 ,0 m h / d = 0 ,28 e = min(b;2h ) = 18 ,0 m e / 2 = 9 ,0 m e / 4 = 4 ,5 m e / 5 = 3 ,6 m e / 10 = 1,8 m
4
Magasépítési acélszerkezetek 2008 Tervezési segédanyag Dr. Papp Ferenc egy docens (
[email protected]) - oldalfalak nyomási tényezıi (szerkezeti elemekre, ahol A>10m2): c pe , A = −1,2 h / d − 0 ,25 c pe ,B = 0 ,3 + ⋅ 0 ,2 = −0 ,8 0 ,75
- tetıfelületek nyomási tényezıi (csak a szélszívást figyelembe véve): c pe ,F = −1,45 c pe ,G = −1,3 c pe ,H = −0 ,65 c pe ,I = −0 ,55
A belsı nyomási tényezı (a) keresztirányú szélhatás esete - az épület összes nyílásának (ablakok és ajtók) felülete: ∑ A = 2 ⋅ (28 ,8 + 16 ) = 89 ,6 m2 - negatív és zérus nyomási tényezıjő felületen a nyílások felülete: ∑ Anegatív = 28 ,8 + 2 ⋅ 16 = 60 ,8 m 2 - a nyíláshányad értéke: A 60 ,8 µ = ∑ negatív = = 0 ,678 ∑ A 89 ,6 - geometriai arány: 10 h/ d = = 0 ,56 18 - belsı nyomási tényezı h/d=0,25 esetén: c pi ,0.25 = 0 ,726 − 1,14 µ = 0 ,726 − 0 ,773 = −0 ,047 - belsı nyomási tényezı h/d=1,0 esetén: c pi ,1.0 = 0 ,802 − 1,37 µ = 0 ,802 − 0 ,929 = −0 ,127
- a belsı nyomási tényezı h/d/=0,56 esetén: h / d − 0 ,25 c pi = −0 ,047 + ⋅ ( −0 ,127 + 0 ,047 ) 0 ,75 c pi = −0 ,08 (b) hosszirányú szélhatás
5
Magasépítési acélszerkezetek 2008 Tervezési segédanyag Dr. Papp Ferenc egy docens (
[email protected])
- az épület összes nyílásának (ablakok és ajtók) felülete: ∑ A = 2 ⋅ (28 ,8 + 16 ) = 89 ,6 m2 - negatív és zérus nyomási tényezıjő felületen a nyílások felülete: ∑ Anegatív = 2 ⋅ 28 ,8 + 16 = 73,6 m 2 - a nyíláshányad értéke: A 73,6 µ = ∑ negatív = = 0 ,821 ∑ A 89 ,6 - geometriai arány: 10 h/ d = ≈ 0 ,25 36
- belsı nyomási tényezı: c pi = 0 ,726 − 1,14 µ = 0 ,726 − 0 ,936 = −0 ,21
A szélnyomások értékei (a) keresztirányú külsı szélhatás esete - oldalfalak szélnyomásai: kN m2 kN = c pe ,E ⋅q p ( z ) = −0 ,383 ⋅ 0 ,428 = −0 ,163 2 m
we ,D = c pe ,D ⋅ q p ( z ) = 0 ,741 ⋅ 0 ,428 = 0 ,316 we ,E
- tetıfelületek szélnyomásai: kN m2 kN we ,G = c pe ,G ⋅ q p ( z ) = −1,0 ⋅ 0 ,428 = −0 ,426 2 m kN we ,H = c pe ,H ⋅ q p ( z ) = −0 ,45 ⋅ 0 ,428 = −0 ,192 2 m kN we ,I = c pe ,I ⋅ q p ( z ) = −0 ,5 ⋅ 0 ,428 = −0 ,213 2 m kN we ,J = c pe , J ⋅ q p ( z ) = −0 ,8 ⋅ 0 ,428 = −0 ,340 2 m we ,F = c pe ,F ⋅ q p ( z ) = −1,3 ⋅ 0 ,428 = −0 ,554
(b) hosszirányú külsı szélhatás esete - oldalfalak szélterhe:
6
Magasépítési acélszerkezetek 2008 Tervezési segédanyag Dr. Papp Ferenc egy docens (
[email protected]) kN m2 kN = c pe ,B ⋅ q p ( z ) = −0 ,8 ⋅ 0 ,428 = −0 ,341 2 m
we , A = c pe , A ⋅ q p ( z ) = −1,2 ⋅ 0 ,428 = −0 ,511 we ,B
- tetıfelületek szélterhe: kN m2 kN we ,G = c pe ,G ⋅ q p ( z ) = −1,3 ⋅ 0 ,428 = −0 ,556 2 m kN we ,H = c pe ,H ⋅ q p ( z ) = −0 ,65 ⋅ 0 ,428 = −0 ,277 2 m kN we ,I = c pe ,I ⋅ q p ( z ) = −0 ,55 ⋅ 0 ,428 = −0 ,234 2 m we ,F = c pe ,F ⋅ q p ( z ) = −1,45 ⋅ 0 ,428 = −0 ,621
(c) keresztirányú belsı szélhatás esete - minden felületre: wi = c pi ⋅ q p ( z ) = −0 ,08 ⋅ 0 ,428 = −0 ,034
kN m2
(d) hosszirányú belsı szélhatás esete - minden felületre: wi = c pi ⋅ q p ( z ) = −0 ,21 ⋅ 0 ,428 = −0 ,089
kN m2
Szélteher esetei a csarnokszerkezet második keretállásán Mivel az épület magassága kisebb, mint 15,0 méter, ezért a szerkezeti tényezı cscd=1,0. (1) a keresztirányú külsı szélteher - szél támadta oldalfalon: pe ,D = we ,D ⋅ l = 0 ,316 ⋅ 6 ,0 = 1,90
kN m
- szélárnyékolt oldalfalon: pe ,E = we ,E ⋅ l = −0 ,163 ⋅ 6 ,0 = −0 ,78
kN m
- az F jelő tetızónából 2,0 m széles tehersáv:
7
Magasépítési acélszerkezetek 2008 Tervezési segédanyag Dr. Papp Ferenc egy docens (
[email protected]) pe ,F = we ,F ⋅ 2 ,0 = −0 ,554 ⋅ 2 ,0 = −1,18
kN m
- a G jelő tetızónából 4,0m széles tehersáv: kN pe ,G = we ,G ⋅ 4 ,0 = −0 ,426 ⋅ 4 ,0 = −1,70 m - az F/G vegyes zónából az e/10=2,0 m gerenda szakaszra jutó teher: kN pe ,FG = pe ,F + pe ,G = −( 1,18 + 1,70 ) = −2 ,88 m - a H jelő zónára jutó teher: pe ,H = we ,H ⋅ l = −0 ,192 ⋅ 6 ,0 = −1,15
kN m
- a I jelő zónából a gerenda e/10=2,0 m szakaszára jutó teher: kN pe ,I = we ,I ⋅ l = −0 ,213 ⋅ 6 ,0 = −1,28 m - a J jelő zóna e/10= 2,0 m hosszára jutó teher: kN pe , J = we , j ⋅ l = −0 ,340 ⋅ 6 ,0 = −2 ,04 m
* a dialógon a baloldali gerenda elsı szakaszának terhét látjuk
(2) a hosszirányú külsı szélteher - szélszívás az oldalfalakon az e/5= 4,5 m hosszú A zónából: kN pe , A = we , A ⋅ 1,5 = −0 ,511 ⋅ 1,5 = −0 ,767 m - szélszívás az oldalfalakon a 4,5m hosszú B zónából: kN pe , A = we , A ⋅ 4 ,5 = −0 ,341 ⋅ 4 ,5 = −1,535 m
8
Magasépítési acélszerkezetek 2008 Tervezési segédanyag Dr. Papp Ferenc egy docens (
[email protected]) - szélszívás az oldalfalakon: pe , AB = pe , A + pe ,B = −( 0 ,767 + 1,535 ) = −2 ,30
- szélszívás a H tetızónában: pe ,H = we ,H ⋅ 6 ,0 = −0 ,277 ⋅ 6 ,0 = −1,66
kN m
* a dialógon a baloldali gerenda terhét látjuk
(3) a keresztirányú belsı szélteher - belsı szélszívás minden szerkezeti elemen: kN pi = wi ⋅ l = −0 ,034 ⋅ 6 ,0 = −0 ,204 m
* a dialógon a baloldali oszlop terhét látjuk
(4) a hosszirányú belsı szélteher:
9
kN m
Magasépítési acélszerkezetek 2008 Tervezési segédanyag Dr. Papp Ferenc egy docens (
[email protected]) - belsı szélszívás minden szerkezeti elemen: kN pi = wi ⋅ l = −0 ,089 ⋅ 6 ,0 = −0 ,53 m
* a dialógon a baloldali oszlop terhét látjuk
10
