projekt konstrukcyjny

PROJEKT BUDOWLANO - KONSTRUKCYJNY
WZMOCNIENIA I WYMIANY KONSTRUKCJI STROPU NAD
PARTEREM I I PIĘTREM W BUDYNKU PAŃSTWOWEJ SZKOŁY
MUZYCZNEJ I I II STOPNIA W ŁOMŻY
Adres inwestycji: 18-400 Łomża, ul. Al. Legionów 36
Inwestor:
Państwowa Szkoła Muzyczna I i II stopnia w Łomży
ul. Al. Legionów 36
18-400 Łomża
Projektant:
mgr inż. Beata Górska
uprawnienia
do
projektowania
bez
ograniczeń
w
specjalności konstrukcyjno-budowlanej
nr ewid. PDL/0002/POOK/10
Łomża, 28 lipca 2014r.
1
SPIS ZAWARTOŚCI
1. DANE OGÓLNE 1.1. Podstawa opracowania 1.2. Zakres opracowania 1.3. Lokalizacja 1.4. Dane ogólne budynku 1.5. Dane dotyczące podstawowych elementów budynku 2. WYTYCZNE DO PLANU BEZPIECZEŃSTWA I OCHRONY ZDROWIA 3. ZASTOSOWANE SCHEMATY STATYCZNE I WYNIKI OBLICZEŃ
KONSTRUKCYJNYCH 3.1. Obliczenia statyczne i wymiarowanie 3.1.1. Sprawdzenie nośności istniejącego stropu nad parterem – strop na
belkach stalowych I 180 3.1.2. Sprawdzenie nośności istniejącego stropu nad I piętrem – strop na
belkach drewnianych 3.1.3. Strop nad parterem – projektowany - wzmocnienie konstrukcji stropu
na belkach stalowych 3.1.4. Strop nad I piętrem – projektowany – wymiana stropu na belkach
drewnianych na strop gęstożebrowy systemu RECTOR 3.2. Zalecenia i uwagi 3.3. Analiza nośności podłoża pod ścianami fundamentowymi. 4. OCENA TECHNICZNA MOŻLIWOŚCI WYKONANIA WZMOCNIENIA I
WYMIANY STROPÓW 5. CZĘŚĆ RYSUNKOWA
6. ZAŁĄCZNIKI 2
OPIS TECHNICZNY
WZMOCNIENIA I WYMIANY KONSTRUKCJI STROPU NAD PARTEREM I I
PIĘTREM BUDYNKU PAŃSTWOWEJ SZKOŁY MUZYCZNEJ I i II STOPNIA W
ŁOMŻY
1. DANE OGÓLNE
1.1. Podstawa opracowania
- Uzgodnienia z Inwestorem,
- Wizja lokalna i inwentaryzacja architektoniczno – konstrukcyjna stanu
istniejącego budynku.
- Dokumentacja badań podłoża gruntowego i opinia geotechniczna autorstwa
„AV” Zakład Robót Wiertniczych, Inżynieryjnych i Budowlanych, ul. Fabryczna
9, 18-400 Łomża
- Wykorzystane normy i wytyczne:
- PN-82/B-02000 Obciążenia budowli. Zasady ustalania wartości.
- PN-82/B-02001 Obciążenia stałe
- PN-82/B-02003 Podstawowe obciążenia technologiczne i montażowe
- PN-90/B-03200 Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie
- PN-B-03150:2000
Konstrukcje
drewniane.
Obliczenia
statyczne
i
projektowanie
- PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia
statyczne i projektowanie
- PN-81/B-03020 Grunty budowalne. Posadowienie bezpośrednie budowli.
- Literatura: Przewodnik projektanta systemu stropowego Rectobeton –
RECTOR Polska Sp. z o.o.
1.2. Zakres opracowania
Opracowanie obejmuje projekt budowlany wzmocnienia konstrukcji stropu nad
parterem i wymiany stropu nad I piętrem w budynku Państwowej Szkoły
Muzycznej I i II stopnia w Łomży.
W ramach niniejszego opracowania wykonano obliczenia statyczne oraz
wymiarowanie przekrojów belek stropowych.
Projekt zawiera szczegóły rozwiązań elementów konstrukcyjnych oraz
technologię ich wykonania.
1.3. Lokalizacja
Budynek będący przedmiotem opracowania położony jest
w Łomży, Al.
Legionów 36. Stropy objęte opracowaniu znajdują się nad parterem i I piętrem
budynku Szkoły Muzycznej.
1.4. Dane ogólne budynku
Przedmiotowy budynek jest budynkiem wolnostojącym, usytuowanym na terenie
płaskim, jest obiektem zabytkowym.
W rzucie poziomym budynek posiada prosty kształt prostokątny z nieznacznym
zaakcentowaniem klatek schodowych. Budynek posiada 3 kondygnacje
3
nadziemne i jest podpiwniczony. Poddasze jest użytkowe przeznaczone do
prowadzenia zajęć lekcyjnych z dostępem z klatki schodowej. Budynek pod
względem konstrukcyjnym jest budynkiem tradycyjnym o układzie
konstrukcyjnym mieszanym – układ ścian nośnych – krzyżowy. Ławy
fundamentowe, ściany zewnętrzne i wewnętrzne murowane z cegły ceramicznej
o wymiarach 8x14x28cm na zaprawie cem - wap. Strop nad parterem belkowy na
belkach stalowych dwuteowych, natomiast strop nad I piętrem na belkach
drewnianych.
Dane geometryczne budynku:
Powierzchnia zabudowy: 439,33 m2,
Szerokośc elewacji bocznej: 13,96m,
Szerokośc elewacji frontowej: 31,35m.
1.5. Dane dotyczące podstawowych elementów budynku
Ławy fundamentowe:
Ławy murowane z cegły ceramicznej pełnej na zaprawie cem-wap schodkowe.
Ławy ścian zewnętrznych podłużnych o dwóch schodkach o długości na pół
cegły(14cm) i każdy o grubości dwóch cegieł( 18cm).
Konstrukcja ścian nośnych:
- piwnice – ściany murowane grub. 80 i 100cm,
- kondygnacji nadziemnych – ściany murowane o grub. 28, 50, 60, 64, 74, i
80cm,
- ścianki działowe murowane z cegły o grub. 8, 12 i 18cm, na poddaszu
systemowe z G-K oraz murowane z bloczków z bet. komórkowego grub. 12cm.
Konstrukcja stropów na poszczególnych kondygnacjach:
- w piwnicy miejscami murowany łukowy lub wylewany,
- na pozostałych kondygnacjach drewniany lub wylewany lub na belkach
stalowych,
- strop nad II piętrem nowy prefabrykowany gęstożebrowy systemu RECTOR
wykonany w 2010r.
4
2. WYTYCZNE DO PLANU BEZPIECZEŃSTWA I OCHRONY ZDROWIA
Podczas wykonywania prac budowlanych występują opisane poniżej typy robót
budowlanych i związane z nimi zagrożenia bezpieczeństwa i zdrowia
pracowników.
ZAKRES ROBÓT
-demontaż istniejących stropów drewnianych,
-transport, montaż i prefabrykowanych elementów stropu gęstożebrowego i
elementów stalowych,
-transport na budowę i montaż prętów zbrojeniowych,
-układanie mieszanki betonowej i zagęszczanie wibratorami,
- spawanie,
-zacieranie górnej powierzchni nadbetonu.
ZAGROŻENIA
Szczególne zagrożenie bezpieczeństwa i zdrowia ludzi może wystąpić podczas:
-transportu zbrojenia, podpór i rusztowań (spadek przedmiotu z wysokości),
-montaż podpór i rusztowań (upadek niezabezpieczonego elementu),
-cięcia mechanicznego zbrojenia (okaleczenia, hałas),
-układanie zbrojenia (potknięcie i upadek na pręty zbrojeniowe podczas
chodzenia poukładanych siatkach),
-układanie mieszanki betonowej (przeciążenie dynamiczne podpór),
-zagęszczanie mieszanki betonowej (wibracje),
-praca na wysokości (upadek pracownika lub przedmiotu z wysokości),
-porażenie prądem elektrycznym zasilającym narzędzia i urządzenia.
ZAPOBIEGANIE WYSTAPIENIU ZAGROŻEŃ
Pracownicy biorący udział w robotach związanych z wykonawstwem konstrukcji
stropu powinni być poinstruowani o mogących wystąpić zagrożeniach i zasadach
postępowania w przypadku ich wystąpienia (szkolenia z wpisami do książki
szkoleń). Nad pracami szczególnie niebezpiecznymi powinien być sprawowany
bezpośredni nadzór osoby odpowiedzialnej. Pracownicy powinni być wyposażeni
w środki ochrony indywidualnej chroniącej ich przed skutkami zagrożeń.
Poruszanie się pracowników na terenie budowy powinno być uregulowane przez
wyznaczenie dróg komunikacyjnych.
UWAGI KOŃCOWE
Prace prowadzić pod nadzorem uprawnionego inżyniera lub technika
budowlanego zgodnie z projektem, warunkami technicznymi, sztuką budowlaną i
przepisami BHP. Wszelkie zmiany realizacyjne w stosunku do dokumentacji
budowlanej i wykonawczej wymagają zgody projektanta oraz należy je
zaznaczyć w dokumentacji powykonawczej obiektu.
Wszelkie użyte w czasie budowy materiały muszą posiadać dopuszczenia do
stosowania w budownictwie wg odpowiednich przepisów.
5
3. ZASTOSOWANE
SCHEMATY
STATYCZNE
I
WYNIKI
OBLICZEŃ
KONSTRUKCYJNYCH
3.1. Obliczenia statyczne i wymiarowanie
3.1.1. Sprawdzenie nośności istniejącego stropu nad parterem – strop na
belkach stalowych I 180:
Zebranie obciążeń na istniejący strop nad parterem [kN/m2]:
Obciążenie
charakteryst.
[kN/m2]
Współczynnik
obciążenia
Obciążenie
obliczeniowe
[kN/m2]
0,14
1,20
0,17
0,08
0,01
0,14
0,19
1,95
0,14
0,29
2,00
1,20
1,20
1,20
1,10
1,30
1,20
1,30
1,40
0,10
0,02
0,17
0,21
2,54
0,17
0,37
2,80
Obciążenie zastępcze od ścianek
działowych
0,75
1,20
0,90
Razem
5,69
1,31
7,43
L.p.
Nazwa obciążenia
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Deska podłogowa 25mm
Legar
Deska 32mm
Cegła
Belka stalowa IN 180
Polepa
Deska 25mm
Tynk cem.-wap. 0,015x19,00
Obciążenia użytkowe
10.
Dane:
- rozstaw belek:
- rozpiętość belek w świetle ścian:
- stal St3S:
- współczynnik sprężystości dla stali:
- wartość charakterystyczna obciążenia zmiennego:
a = 1,15m,
ln = 5,73m
fd = 215,0MPa,
E = 205000Mpa
qk = 2,0 kN/m2,
Sprawdzenie stanu granicznego nośności (SGN):
Wartość charakterystyczna obciążenia belki wynosi:
(gk + pk) x a = 5,69 kN/m2 x 1,15m = 6,54 kN/m
Wartość obliczeniowa obciążenia belki wynosi:
(g + p) x a = 7,43 kN/m2 x 1,15m = 8,54 kN/m
Rozpiętość obliczeniowa belki stalowej wynosi:
leff = 1,05 x 5,73m = 6,02m
Moment zginający wynosi:
Mo = 0,125 x (g + p) x l2eff = 0,125 x 8,54 kN/m x (6,02m)2 = 38,69kNm
6
Potrzebny wskaźnik wytrzymałości (przyjęto współczynnik zwichrzenia ϕL = 1,0 i
współczynnik rezerwy plastycznej przekroju αp = 1,07):
Wx ≥ Mo / ϕL x αp x fd = 38,69kNm / 1,0 x 1,07 x 215 x 10-3 = 168,2cm3 ≈
169cm3
Belka stropowa istniejąca I 180 o Wx = 161,0cm3 < od Wx potrzebnego –
warunek stanu granicznego nośności nie jest spełniony.
Belkę stalową stropową należy wzmocnić.
3.1.2. Sprawdzenie nośności istniejącego stropu nad I piętrem – strop na
belkach drewnianych:
Zebranie obciążeń na istniejący strop nad I piętrem [kN/m2]:
L.p.
Nazwa obciążenia
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Deska podłogowa 25mm
Legar
Deska 32mm
Belka drewniana stropowa
polepa
Deska 25mm
Tynk cem.-wap. 0,015x19,00
Obciążenia użytkowe
Razem
Obciążenie
charakteryst.
[kN/m2]
0,14
0,08
0,01
0,21
1,30
0,14
0,29
2,00
4,16
Współczynnik
obciążenia
1,20
1,20
1,20
1,10
1,30
1,20
1,30
1,40
1,33
Obciążenie
obliczeniowe
[kN/m2]
0,17
0,10
0,02
0,23
1,69
0,17
0,37
2,80
5,53
Dane:
- rozstaw belek:
- belka drewniana:
- rozpiętość belek w świetle ścian:
- drewno przyjęte do obliczeń klasy C22:
- wartość charakterystyczna obciążenia zmiennego:
a = 0,75m,
16x20cm
ln = 5,88m
fm,y,k = 22MPa,
qk = 2,0 kN/m2,
Sprawdzenie stanu granicznego nośności (SGN):
Wartość charakterystyczna obciążenia belki wynosi:
(gk + pk) x a = 4,16 kN/m2 x 0,75m = 3,12 kN/m
Wartość obliczeniowa obciążenia belki wynosi:
(g + p) x a = 5,53 kN/m2 x 0,75m = 4,15 kN/m
Rozpiętość obliczeniowa belki stalowej wynosi:
leff = 1,05 x 5,88m = 6,17m
Moment zginający wynosi:
Mo = 0,125 x (g + p) x l2eff = 0,125 x 4,15 kN/m x (6,17m)2 = 19,75kNm
7
Potrzebny wskaźnik wytrzymałości belki o wymiarach 200x200mm:
Wx = (0,160 x 0,2002)/6 = 0,00107m3
Naprężenie obliczeniowe od zginania w stosunku do osi głównej wynosi:
σm,y,d = My/Wy = 19,75/0,00107 = 18457,9 kPa = 18,46 MPa
Wytrzymałośc obliczeniowa na zginanie:
fm,y,d = fm,z,d = (kmod x fm,y,k)/γm = (0,8 x 22,0)/1,3 = 13,54 MPa
Sprawdzenie warunku stanu granicznego nośności:
(σm,y,d/ fm,y,d) + km x (σm,z,d/ fm,z,d) = 18,46/13,54 + 0 = 1,36 > 1,0
Warunek stanu granicznego nośności dla belki stropowej drewnianej nie jest
spełniony. Belkę drewnianą stropową należy wzmocnić lub strop wymienić.
3.1.3. Strop nad parterem – projektowany -
wzmocnienie konstrukcji
stropu na belkach stalowych
Zebranie obciążeń na projektowany, wzmacniany strop nad parterem - sale
lekcyjne Nr 1.1- 1.2; 1.4-1.7 [kN/m2]:
Obciążenie
charakteryst.
[kN/m2]
0,02
0,84
0,03
2,00
0,11
0,30
0,14
0,38
2,00
Współczynnik Obciążenie
obliczeniowe
obciążenia
[kN/m2]
1,20
0,02
1,30
1,09
1,20
0,04
1,10
2,20
1,20
0,13
1,10
0,33
1,20
0,17
1,30
0,49
1,40
2,80
L.p.
Nazwa obciążenia
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Wykładzina dywanowa
Wylewka cementowa 4cm 0,04x21,0
Styropian 5+2cm 0,07x0,45
Płyta żelbetowa 8cm 0,08x25,00
Szalunek tracony - płyta OSB 18mm
Belka stalowa IN 180 wzmocniona
Podsufitka
Tynk c-w 0,02 x 19,0
Obciążenia użytkowe
10.
Obciążenie zastępcze od ścianek
działowych
0,75
1,20
0,90
Razem
6,56
1,24
8,17
8
Zebranie obciążeń na projektowany, wzmacniany strop nad parterem - aula Nr
1.3 [kN/m2]:
L.p.
Nazwa obciążenia
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Podłoga sportowa drewniana
Wylewka cementowa 3cm 0,03x21,0
Styropian akustyczny 1,5cm
0,015x0,45
Płyta żelbetowa 8cm 0,08x25,00
Szalunek tracony - płyta OSB 18mm
Belka stalowa IN 180 wzmocniona
Podsufitka
Tynk c-w 0,02 x 19,0
Obciążenia użytkowe
10.
Obciążenie
charakteryst.
[kN/m2]
0,17
0,63
Współczynnik Obciążenie
obliczeniowe
obciążenia
[kN/m2]
1,20
0,20
1,30
0,82
0,01
1,20
0,01
2,00
0,11
0,30
0,14
0,38
2,00
1,10
1,20
1,10
1,20
1,30
1,40
2,20
0,13
0,33
0,17
0,49
2,80
Obciążenie zastępcze od ścianek
działowych
0,75
1,20
0,90
Razem
6,47
1,24
8,04
Do obliczeń przyjęto stropu bardziej niekorzystne obciążenia (obciążenia od
podłogi w salach lekcyjnych).
Dane:
- rozstaw belek:
- rozpiętość belek w świetle ścian:
- stal St3S:
- współczynnik sprężystości dla stali:
- wartość charakterystyczna obciążenia zmiennego:
a = 1,15m,
ln = 5,73m
fd = 215,0MPa,
E = 205000Mpa
qk = 2,0 kN/m2,
Sprawdzenie stanu granicznego nośności (SGN):
Wartość charakterystyczna obciążenia belki wynosi:
(gk + pk) x a = 6,56 kN/m2 x 1,15m = 7,54 kN/m
Wartość obliczeniowa obciążenia belki wynosi:
(g + p) x a = 8,17 kN/m2 x 1,15m = 9,40 kN/m
Rozpiętość obliczeniowa belki stalowej wynosi:
leff = 1,05 x 5,73m = 6,02m
Moment zginający wynosi:
Mo = 0,125 x (g + p) x l2eff = 0,125 x 9,40 kN/m x (6,02m)2 = 42,58kNm
Potrzebny wskaźnik wytrzymałości (przyjęto współczynnik zwichrzenia ϕL = 1,0 i
współczynnik rezerwy plastycznej przekroju αp = 1,07):
Wx ≥ Mo / ϕL x αp x fd = 42,58kNm / 1,0 x 1,07 x 215 x 10-3 = 185,1cm3 ≈
185cm3
9
Belka stropowa istniejąca I 180 o Wx = 161,0cm3 < od Wx potrzebnego –
warunek stanu granicznego nośności nie jest spełniony.
Belkę stalową stropową należy wzmocnić.
Przyjęto wzmocnienie belki dwuteowej poprzez przyspawanie 4 prętów okrągłych
o średnicy 22mm według schematu poniżej:
Wx = 241,0cm3
Ix = 2555,0cm4
m = 33,83 kg/m
Przyjęto belkę dwuteową I 180 wzmocnioną prętami okrągłymi 4Ø22 o
Wx=241,0cm3 > od potrzebnego Wx = 204cm3 – warunek stanu granicznego
nośności jest spełniony.
Sprawdzenie stanu granicznego użytkowania (SGU):
Graniczna wartośc ugięcia belki stalowej w stropie otynkowanym wynosi:
alim = leff/250 = 6020mm / 250 = 24,08mm
Ugięcie od wartości charakterystycznej obciążenia gk + pk wynosi:
a = (5 x (gk + pk) x l4eff) / (384 x E x Ix) = (5 x 7,54 x 6,024) / (384 x 205 x 106 x
2555 x 10-8 ) = 5/384 x 9902,8 / 5237,8 = 0,02461m = 24,61mm
Ponieważ górna część belki jest obetonowana, to można zmniejszyć wyliczoną
wartość ugięcia a o 20%, czyli
a = 0,8 x 24,61mm = 19,69mm < alim = 24,08mm
Warunek stanu granicznego użytkowania dla belki stalowej jest spełniony.
Ostatecznie przyjęto belke stalową I 180 wzmocnioną prętami okrągłymi 4Ø22 o
Wx=241,0cm3.
Sprawdzenie docisku belki stalowej do muru:
Belka stalowa oparta jest na ścianie, która wykonana jest z elementów murowych
– cegły ceramicznej pełnej. Mozna przyjąć, że obciążenie skupione rozkłada się
w murze pod kątem 60°.
Obliczeniowe obciążenie skupione wynosi:
Nd = 0,5 x (g + p) x leff = 0,5 x 9,40 x 6,02 = 28,29 kN
Wysokość ściany wynosi H = 3,25m, zatem efektywna długość określona w
połowie wysokości ściany wynosi:
Leff = H/tg60° = 3,25/1,732 = 1,88m
Efektywne pole przekroju ściany przy grubości warstwy nośnej muru przyjętej do
podparcia belki t = 0,25m wynosi:
Aeff = t x Leff = 0,25 x 1,88 = 0,47m2
10
Przy długości oparcia belki na ścianie t1 = 0,15 + h/3 = 0,15 + 0,18/3 = 0,21m i
szerokości stopki belki s = 0,082m pole oddziaływania obciążenia skupionego
wynosi:
Ah = t1 x s = 0,21 x 0,082 = 0,0172m2 < 0,45 Aeff = 0,45 x 0,47 = 0,212m2
x = 1,0
fk = 3,34MPa
Średnie naprężenie ściskające od obliczeniowego obciążenia skupionego
wynosi:
σd = Nd/Ah ≤ fk/γm[(1 + 0,15x)(1,5 – 1,1x (Ah/Aeff))]
σd = 28,29/0,0172 ≤ 3,34/2,5[(1+0,15 x 1,0)(1,5-1,1 x (0,0172/0,47))] = 1,336 x
[1,15 x 1,46] = 2,24 MPa
σd = 1,64 MPa < 2,24 MPa
Ponadto dla x = 1,0 spełniony jest warunek:
σd = 1,64 MPa ≤ 1,5 x fd = 1,5 x 1,336 = 2,00 MPa
Warunek docisku obliczanej belki stalowej do muru jest spełniony.
Obliczenie płyty żelbetowej gr. 8cm:
Beton: B20 (C16/20) fcd = 10,6 MPa
Stal zbrojeniowa: A-0 – fyd = 190 MPa
Do obliczeń przyjęto pasmo stropu o szerokości b = 1,0m
Wartość obliczeniowa obciążenia płyty wynosi:
g + p = 8,17 – 0,13 – 0,33 – 0,17 – 0,49 = 7,05 kN/m2
Rozpiętość obliczeniowa płyty jednoprzęsłowej leff = 1,15m
d = 8cm - 3,7cm - 0,3cm = 4,0cm
Sprawdzenie nośności płyty stropowej z warunku:
MSd ≤ MRd
Moment obliczeniowy wynosi:
MSd = 0,125 x [(g + p) x b] x l2eff = 0,125 x 7,05 kN/m x (1,15m)2 = 1,17kNm
Przyjęto zbrojenie plyty stropowej żelbetowej Ø6 o rozstawie co 12cm
prostopadle do belek stalowych oraz pręty rozdzielcze Ø6 w rozstawie co 25cm.
Asmin = 0,15% x 8cm x 100cm = 0,15 x 1/100 x 800cm = 1,2cm2
Zastosowano zbrojenie Ø6 co 12cm.
As = 8 prętów x 0,283cm2 = 2,264cm2
As = 2,264cm2 > Asmin = 1,2cm2
Wyznaczenie momentu MRd:
ξeff = (As/bd)x(fyd/αfcd) = (2,264cm2/100cmx4,0cm)x(19kN/cm2/0,85 x 1,06kN/cm2)
ξeff = 0,119 → µeff = 0,112, ζeff = 0,94
MRd = Asζeffd fyd= 2,264cm2x0,94x4,0cmx19kN/cm2 = 161,74kNcm = 1,62kNm
MSd = 1,17kNm < MRd = 1,62kNm – warunek nośności spełniony
11
3.1.4. Strop nad I piętrem – projektowany – wymiana stropu na belkach
drewnianych na strop gęstożebrowy systemu RECTOR
Obliczenie konstrukcji stropu gęstożebrowego RECTOR
Momenty od obciążeń zewnętrznych wyznaczono ze wzoru:
MSd
L2
= (1,35 × ∑ g + 1,5 × q) × × χ ≤ MRd
8
Zredukowaną wartość sil tnących wyznaczono ze wzoru:
L
⎛ 5×h ⎞
VSd = (1,35 × ∑ g + 1,5 × q) × × χ × ⎜1 −
⎟ ≤ VRd
2
⎝ 3×L ⎠
gdzie:
∑g - suma obciążeń: stałe + zastępcze + ciężar własny,
q - obciążenie zmienne,
h - wysokość stropu (pustak + nadbeton),
L - rozpiętość w świetle,
χ - rozstaw osiowy żeber,
MRd – moment zginający wg tabeli „Przewodnika projektanta systemów
stropowych Rectobeton”,
VRd – siła poprzeczna wg tabeli „Przewodnika projektanta systemów stropowych
Rectobeton”.
Do wyznaczenia wielkości sił od obciążeń zewnętrznych użyto współczynnikow
obciążeń:
γ1 = 1,5 – dla obciążenia użytkowego,
γ2 = 1,35 – dla obciążeń stałych (ciężar własny, warstwy podłogowe, zastępcze
od ścianek).
Zebranie obciążeń stałych (warstwy stropowe) na strop sal lekcyjnych [kN/m2]:
Obc. charakter.
L.p.
Nazwa obciążenia
1.
Wykładzina dywanowa
0,03
2.
Szlichta cementowa zbrojona siatka
0,84
3.
Izolacja przeciwwilgociowa - folia PE
0,001
4.
Styropian akustyczny 0,02x0,45
0,01
5.
Tynk cem.-wap. 0,015x19,0
0,29
Razem obc. Stałe na strop
1,17
[kN/m2]
12
Zebranie obciążeń całkowitych [kN/m2]:
Obciążenie
Użytkowe
Stałe (warstwy stropowe)
Zastępcze od ścianek
Ciężar własny stropu
20+4
RAZEM STROP 20+4:
Ciężar własny stropu
16+5
RAZEM STROP 16+5:
Ciężar własny stropu
16+4
RAZEM STROP 16+4:
Obciążenie
charakt.
kN/m2
2,00
1,17
1,25
Wsp.
Obciążenie obl.
1,50
1,35
1,35
kN/m2
3,00
1,58
1,69
1,35
2,96
7,38
1,35
2,89
7,31
1,35
2,66
7,08
4,00
10,27
3,90
10,17
3,59
9,86
Strop RECTOR 20 + 4 nad pomieszczeniami I piętra - nr 1.3, nr 1.4, nr 1.5
Dane wyjściowe do projektowania:
Σg = 1,17kN/m2 + 1,25kN/m2 + 2,96kN/m2 = 5,38kN/m2
q = 2,00kN/m2
Rozpiętość stropu w świetle:
Układ stropu:
Pustak:
Typ belki:
Rozstaw żeber:
Wysokość stropu:
L=5,88 m
20+4
RP20
1xRS136 (długość belek 5,7m ÷6,7m)
χ =60 cm
h =24 cm
Z tabeli „Przewodnik projektanta systemów stropowych Rectobeton” dla
przyjętego pojedynczego układu stropowego systemu Rector:
- max moment zginający: MRd = 26,95kNm,
- max siła poprzeczna: VRd = 19,38kN
Moment zginający: MSd = (1,35 × ∑ g + 1,5 × q) ×
L2
×χ
8
MSd = 26,61 kNm ≤ MRd = 26,95kNm
L
⎛ 5×h⎞
Siła tnąca: VSd = (1,35 × ∑ g + 1,5 × q) × × χ × ⎜1 −
⎟
2
⎝ 3×L ⎠
VSd = 17,69 kN ≤ VRd = 19,38kN
Przyjęto belki RS136 × 610, pustaki RP20.
Przyjęto zbrojenie podporowe: 1ø8 L =2, m
Zbrojenie stalą AIIIN, beton B25 (C20/25).
13
Strop RECTOR 16 + 5 nad pomieszczeniem I piętra - nr 1.2
Dane wyjściowe do projektowania:
Σg = 1,17kN/m2 + 1,25kN/m2 + 2,89kN/m2 = 5,31kN/m2
q = 2,00kN/m2
Rozpiętość stropu w świetle:
Układ stropu:
Pustak:
Typ belki:
Rozstaw żeber:
Wysokość stropu:
L=4,15 m
16+5
RP16
1xRS113 (długość belek 3,6m ÷4,3m)
χ =59 cm
h =21 cm
Z tabeli „Przewodnik projektanta systemów stropowych Rectobeton” dla
przyjętego pojedynczego układu stropowego systemu Rector:
- max moment zginający: MRd = 13,25kNm,
- max siła poprzeczna: VRd = 13,36kN
Moment zginający: MSd = (1,35 × ∑ g + 1,5 × q) ×
L2
×χ
8
MSd = 12,91 kNm ≤ MRd = 13,25kNm
L
⎛ 5×h⎞
Siła tnąca: VSd = (1,35 × ∑ g + 1,5 × q) × × χ × ⎜1 −
⎟
2
⎝ 3×L ⎠
VSd = 11,40 kN ≤ VRd = 13,36kN
Przyjęto belki RS113 × 430, pustaki RP16.
Przyjęto zbrojenie podporowe: 1ø8 L =1,42 m
Zbrojenie stalą AIIIN, beton B25 (C20/25).
Strop RECTOR 16 + 4 nad pomieszczeniem I piętra - nr 1.1, nr 1.6, nr 1.7, nr
1.8, nr 1.9
Dane wyjściowe do projektowania:
Σg = 1,17kN/m2 + 1,25kN/m2 + 2,66kN/m2 = 5,08kN/m2
q = 2,00kN/m2
Rozpiętość stropu w świetle:
Układ stropu:
Pustak:
Typ belki:
Rozstaw żeber:
Wysokość stropu:
Lmax= 3,90 m
16+4
RP16
1xRS113 i 1xRS111 (długość belek 3,6m
÷4,3m i 1,0m ÷3,0m)
χ =59 cm
h =20 cm
Z tabeli „Przewodnik projektanta systemów stropowych Rectobeton” dla
przyjętego pojedynczego układu stropowego systemu Rector:
- max moment zginający: - dla RS113 MRd = 12,47kNm,
14
- max siła poprzeczna:
- dla RS111 MRd = 8,43kNm,
- dla RS113 VRd = 12,67kN,
- dla RS111 VRd = 12,67kN,
Moment zginający: MSd = (1,35 × ∑ g + 1,5 × q) ×
L2
×χ
8
MSd = 11,06 kNm ≤ MRd = 12,47kNm
L
⎛ 5×h⎞
Siła tnąca: VSd = (1,35 × ∑ g + 1,5 × q) × × χ × ⎜1 −
⎟
2
⎝ 3×L ⎠
VSd = 10,37 kN ≤ VRd = 12,66kN
Przyjęto belki RS113 × 400, RS113 × 410 , RS111 × 170, pustaki RP16.
Przyjęto zbrojenie podporowe: 1ø8 L =1,42 m i L =0,62 m
Zbrojenie stalą AIIIN, beton B25 (C20/25).
Ze względu, iż projektowany strop wykonywany będzie w istniejącym budynku
wieniec żelbetowy w ścianach zewnętrznych jest trudny w wykonaniu.
Sposób oparcia stropu i wykonania wieńców na ścianach zewnętrznych i
wewnętrznych pokazano na detalach oparcia stropu.
Wieńce żelbetowe.
Ze względu, iż projektowany strop wykonywany będzie w istniejącym budynku
wieniec żelbetowy w ścianach zewnętrznych jest trudny w wykonaniu.
Sposób oparcia stropu i wykonania wieńców na ścianach zewnętrznych i
wewnętrznych pokazano na detalach oparcia stropu.
Na ścianach konstrukcyjnych prostopadłych do belek stropowych należy
wykonać wieńce żelbetowe o wymiarach podanych na detalach oparcia stropu.
Zbrojenie główne wieńców 4#12 i 2#12, strzemiona #6 co 25cm.
Zasady wykonania stropu gęstożebrowego RECTOR.
1. W ścianach zewnętrznych do oparcia belek stropowych należy wybić gniazda
w murze o rozstawie co 60cm i głębokości min. 15cm (patrz detal oparcia
stropu na starych murach na ścianach zewnętrznych).
2. Rozkładanie belek i pustaków deklowanych:
Oparcie belek stropowych o mur na poduszce betonowej z zachowaniem min.
oparcia 7cm dla starych murów.
Belki należy układać jedną obok drugiej, opierając je na przeciwległych
ścianach i podporach montażowych.
W celu uzyskania odpowiedniego rozstawu belek, należy umieścić na każdym
ich końcu jeden, najlepiej zadeklowany pustak.
Przed ułożeniem pozostałych (oprócz skrajnych deklowanych) pustaków
należy ustawić podpory montażowe.
3. Ustawienie podpór montażowych:
Dla rozpiętości stropu:
- do 2,0m – montaż bezpodporowy,
15
- od 2,1m do 4,9m – montaż z jedną podporą,
- powyżej 5,0m – montaż z dwiema podporami.
W przypadku podparcia jedną podporą montażową należy ją ustawić w środku
rozpiętości.
W przypadku podparcia dwiema podporami należy je rozstawić w stosunku:
0,4L / 0,2L / 0,4L.
Zalecany przekrój pasa podpory wynosi 7x14cm. W takim przypadku
wystarczający jest rozstaw podpór co trzecie żebro (ok. 180cm).
Podpory montażowe powinny być montowane tak, by zachować podczas
montażu ujemną strzałkę ugięcia. Ujemna strzałka ugięcia nie powinna
przekraczać wartości L/500, gdzie L jest rozpiętością w świetle ścian.
Rozmieszczenie podpór montażowych zgodnie z rysunkiem montażowym
stropu.
4. Rozłożenie pustaków;
Pustaki RP20 należy układać w rzędach jeden za drugim. Powinny być
ułożone szczelnie i równo bez powstawania zębów i szczelin. skrajne pustaki
powinny zostać docięte z długości lub szerokości piłą tarczową do betonu.
Pustaki (zarówno całe jak i docięte) można opierać na ścianach z
zachowaniem 2cm oparcia.
5. Dozbrojenie stropu:
Po ułożeniu pustaków na całą powierzchnię należy rozłożyć stalową siatkę
zgrzewaną z zakładami co najmniej o jedno oczko. Siatka powinna wchodzić
w wieniec co najmniej na 15cm. Po ułożeniu siatki należy rozmieścić zbrojenie
przypodporowe i przymocować je do siatki.
W przypadku oparcia belek na istniejącej ścianie zewnętrznej należy
dodatkowo ułożyć pętle z prętów stalowych na stopkach belek (patrz detal
oparcia stropu na starych murach na ścianach zewnętrznych).
6. Betonowanie stropu:
Zabetonowanie całego stropu należy wykonać jako jednorazową operację
stosując beton klasy B25 (C20/25). Równomiernie rozprowadzać i wibrować
beton zaczynając od miejsc oparcia i kończyć w środku oraz unikając
powstawania jakichkolwiek miejscowych koncentracji ciężaru.
Podpory zlikwidować po osiągnięciu przez beton 85% wytrzymałości (ok. 3
tygodnie).
3.2. Zalecenia i uwagi
- Roboty należy prowadzić pod nadzorem technicznym osoby posiadającej
uprawnienia budowlane, z zachowaniem zasad oraz przepisów bhp i ppoż.,
zgodnie z „Warunkami technicznymi wykonania i odbioru robót budowlano –
montażowych”.
- Przed przystąpieniem do wykonania warsztatowego, dokonać sprawdzenia na
obiekcie warunków montażu oraz zgodności przyjętych wymiarów ze stanem
faktycznym.
- Beton i zaprawę cementową należy pielęgnować przez polewanie (moczenie
muru) zgodnie z ww. „Warunkami technicznymi wykonania i odbioru robót
budowlano - montażowych”.
16
3.3. Analiza nośności podłoża pod ścianami fundamentowymi.
Obliczenie ławy fundamentowej zewnętrzenej:
Zebranie obciążeń na ławę zewnętrzną:
- obciążenia z dachu:
2,22 kN/m2 x 3,73m = 8,28 kN/m
- obciążenia ze stropów - strop nad II piętrem:
10,27kN/m2 x 5,90m x 0,5 = 30,30 kN/m
- obciążenia ze stropów - strop nad I piętrem:
10,27kN/m2 x 5,88m x 0,5 = 30,19 kN/m
- obciążenia ze stropów - strop nad parterem:
8,17kN/m2 x 5,73m x 0,5 = 23,41 kN/m
- obciążenia ze stropów - strop nad piwnicą:
8,04kN/m2 x 5,55mx 0,5 = 22,31 kN/m
- ciężar ścian nadziemia (ściany poddasza):
16,57 kN/m2 x 1,08m = 17,90 kN/m
- ciężar ścian nadziemia (ściany II piętro):
18,30 kN/m2 x 3,00m = 54,90 kN/m
- ciężar ścian nadziemia (ściany I piętro):
17,43 kN/m2 x 3,25m = 56,65 kN/m
- ciężar ścian nadziemia (ściany parteru):
19,81 kN/m2 x 3,40m = 67,35 kN/m
-ciężar ścian piwnicy:
21,32 kN/m2 x 2,30m = 49,04 kN/m
-ciężar fundamentu:
21,32 kN/m2 x 0,55m = 11,73 kN/m
Razem: 372,05 kN/m
Do obliczeń przyjęto najniekorzystniejszye warunki gruntowe. Grunt
występujący w podłożu to piasek średni o stopniu zagęszcenia ID=0,50
Gęstość objętościowa gruntu zarówno powyżej posadowienia jak i poniżej:
ρD = 1,85 t m-3, ρB = 1,90 t m-3
Kąt tarcia wewnętrznego Φ°= 33°.
Dmin – głębokość posadowienia 0,55m,
B – szerokość fundamentu B1 = 97cm
L – długość fundamentu 31,14m,
qf – obliczeniowy opór jednostkowy podłoża pod fundamentem
NC, ND, NB – współczynniki nośności PN-81/B-03020,
Cu(r) – obliczeniowa wartość spójności gruntu zalegającego poniżej poziomu
posadowienia Cu(r) = 0
B⎞
B⎞
B⎞
⎛
⎛
⎛
q f = ⎜1 + 0,3 ⎟NC ⋅ C (ur ) + ⎜1 + 1,5 ⎟ND ⋅ D min ⋅ ρ D(r ) ⋅ g + ⎜1 − 0,25 ⎟NB ⋅ B ⋅ ρ B(r ) ⋅ g
L⎠
L⎠
L⎠
⎝
⎝
⎝
0,97 ⎞
0,97 ⎞
⎛
⎛
q f = ⎜1 + 0,3
⎟ ⋅ 38,64 ⋅ 0 + ⎜1 + 1,5
⎟ ⋅ 26,09 ⋅ 0,55 ⋅ 1,85 ⋅ 10 +
31,14 ⎠
31,14 ⎠
⎝
⎝
0,97 ⎞
⎛
+ ⎜1 − 0,25
⎟ ⋅ 12,22 ⋅ 0,97 ⋅ 1,90 ⋅ 10
31,14 ⎠
⎝
17
q f = 1,0009 ⋅ 38,64 ⋅ 0 + (1,047) ⋅ 26,09 ⋅ 0,55 ⋅ 1,85 ⋅ 10 + (1 − 0,0078) ⋅ 12,22 ⋅ 0,97 ⋅ 1,90 ⋅ 10
q f = 0 + 277,9 + 223,4 = 501,3kPa
q f = 501,3kN / m 2
Odpór gruntu na mb ławy wynosi:
m x qf = 0,81 x 501,3 kN/m2 = 406,1 kN/m2
Q1 = 406,1 kN/m2 x 0,97m = 393,9 kN/m
Obciążenie na 1mb ławy: Q2 = 372,05 kN/m
Q1 = 393,9 kN/m > Q2 = 372,05 kN/m
Warunek nośności jest spełniony. Istniejące ławy zewnętrzne bezpośrednio
przenoszą obciążenia zewnętrzne na grunt.
Obliczenie ławy fundamentowej wewnętrznej:
Zebranie obciążeń na ławę wewnętrzną:
- obciążenia ze stropów - strop nad II piętrem:
10,27kN/m2 x (5,9m+1,51m) x 0,5 = 38,05 kN/m
- obciążenia ze stropów - strop nad I piętrem:
10,27kN/m2 x (5,88m+1,49m) x 0,5 = 37,84 kN/m
- obciążenia ze stropów - strop nad parterem:
8,17kN/m2 x (5,73m+1,42m) x 0,5 = 29,21 kN/m
- obciążenia ze stropów - strop nad piwnicą:
8,04kN/m2 x (5,55m+1,24m) x 0,5 = 27,30 kN/m
- ciężar ścian nadziemia (ściany poddasza):
13,33 kN/m2 x 4,0m = 53,32 kN/m
- ciężar ścian nadziemia (ściany II piętro):
14,19 kN/m2 x 3,00m = 42,57 kN/m
- ciężar ścian nadziemia (ściany I piętro):
14,19 kN/m2 x 3,25m = 46,12 kN/m
- ciężar ścian nadziemia (ściany parteru):
15,49 kN/m2 x 3,40m = 52,67 kN/m
-ciężar ścian piwnicy:
21,32 kN/m2 x 2,30m = 49,04 kN/m
-ciężar fundamentu:
21,32 kN/m2 x 0,55m = 11,73 kN/m
Razem: 387,83 kN/m
Do obliczeń przyjęto najniekorzystniejszye warunki gruntowe, analogicznie do
obliczeń ławy zewnętrznej.
q f = 501,3kN / m 2
Odpór gruntu na mb ławy wynosi:
m x qf = 0,81 x 501,3 kN/m2 = 406,1 kN/m2
Q1 = 406,1 kN/m2 x 0,97m = 393,9 kN/m
Obciążenie na 1mb ławy: Q2 = 372,05 kN/m
Q1 = 393,9 kN/m > Q2 = 387,83 kN/m
Warunek nośności jest spełniony. Istniejące ławy zewnętrzne bezpośrednio
przenoszą obciążenia zewnętrzne na grunt.
18
4. OCENA TECHNICZNA MOŻLIWOŚCI WYKONANIA WZMOCNIENIA I
WYMIANY STROPÓW
Projekt konstrukcyjno - budowlany polegający na wzmocnieniu konstrukcji
stropu nad parterem i wymiany stropu nad I piętrem budynku Państwowej Szkoły
Muzycznej I I II stopnia w Łomży został sporządzony zgodnie z obowiązującymi
przepisami oraz zasadami wiedzy technicznej.
Ściany konstrukcyjne nadziemia – murowane z cegły ceramicznej pełnej. Nie
stwierdzono wyboczenia, odchyłki od pionu czy zarysowań mogących świadczyć
o przeciążeniu konstrukcji ścian – ich stan techniczny oceniono jako dobry.
Konstrukcja nośna stropu nad parterem to belki stalowe dwuteowe, zaś stropu
nad I piętrem – belki drewniane. Z uwagi na nadmierne wytężenie konstrukcji
stropy tez należy wzmocnić lub wymienić.
Nośność fundamentów nie została przekroczona, co pozwala na wykonanie
projektowanej wymiany stropu i wzmocnienia.
Przedmiotowy budynek znajduję się w zadowalającym stanie technicznym,
pozwalającym na wykonanie projektowanego wzmocnienia stropu nad parterem i
wymiany stropu na gęstożebrowy nad I piętrem, z zastrzeżeniem by roboty
wykonywać przy zachowaniu przyjętych w projekcie rozwiązań technicznych.
Planowane zamierzenie nie narusza stanu sprawności technicznej budynku
istniejącego oraz praw osób trzecich.
Opracowała:
19