UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO
Andrej SUVALJ
DIMENZIONIRANJE JEKLENE NADSTREŠNICE
Diplomsko delo
visokošolskega strokovnega programa
Strojništvo
Maribor, junij 2014
Prüfungen vorbereiten
Besser lernen dank der zahlreichen Ressourcen auf Docsity
Download-Punkte bekommen.
Heimse Punkte ein, indem du anderen Studierenden hilfst oder erwirb Punkte mit einem Premium-Abo
Leitfäden und Tipps
Prüfungen vorbereiten
Besser lernen dank der zahlreichen Ressourcen auf Docsity
Download-Punkte bekommen.
Heimse Punkte ein, indem du anderen Studierenden hilfst oder erwirb Punkte mit einem Premium-Abo
Community
Rangliste Universitäten
Finde heraus, welche laut den Docsity-Nutzern die besten Unis deines Landes sind
Kostenlose Leitfäden
Unsere Studi-Retter-Ebooks!
Lade unsere Leitfäden mit Lernmethoden, Hilfen zur Angstbewältigung und von Docsity-Tutoren erstellte Tipps zum Verfassen von Haus- und Abschlussarbeiten kostenlos herunter
Statik und Tragwerksplanung, Hausarbeiten von Architektur
Statik und Bemessung, ein Beispiel für eigene Berechnungen und Leitfaden. Tragwerksplanung und Architektur. HOAI Leistungsphasen
Art: Hausarbeiten
2021/2022
1 / 64
Diese Seite wird in der Vorschau nicht angezeigt
Lass dir nichts Wichtiges entgehen!
Zugehörige Dokumente
Unvollständige Textvorschau
Nur auf Docsity: Lade Statik und Tragwerksplanung und mehr Hausarbeiten als PDF für Architektur herunter!
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO
Andrej SUVALJ
DIMENZIONIRANJE JEKLENE NADSTREŠNICE
Diplomsko delo
visokošolskega strokovnega programa
Strojništvo
Maribor, junij 2014
DIMENZIONIRANJE JEKLENE NADSTREŠNICE
Diplomsko delo
Študent: Andrej SUVALJ Študijski program: (^) Visokošolski strokovni; Strojništvo Smer: Konstrukterstvo in gradnja strojev
Mentor: doc. dr. Janez KRAMBERGER
Maribor, junij 2014
III
I Z J A V A
Podpisani Andrej Suvalj izjavljam, da: je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom doc. dr. Janez Krambergerja; predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi; soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet Univerze v Mariboru.
Maribor, Podpis: ___________________________
IV
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Janezu Krambergerju za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela. Zahvaljujem se tudi vsem, ki so mi nudili pomoč in dajali nasvete pri izdelavi diplomskega dela.
Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij.
VI
DIMENSIONING OF STEEL CANOPY
Key words: steel construction, steel canopy, the determination of load, dimensioning
UDK: 624.91.014.2(043.2)
ABSTRACT
The purpose of the graduation thesis was to dimensionalise and statically calculate a steel canopy. The canopy is meant for storage of aluminum slabs, drugs and sheet metal. We have displayed a general approach on how to size and statically calculate steel constructions. On the base of the given dimensions and loads of the construction we have performed a calculation with the help of the SCIA Engineer 2010 program. On the basis of the obtained results we have chosen the appropriate load-bearing cross-sections. In the graduation-work itself we have displayed the analysis and results, which prove the capacity and usefulness of the steel canopy.
VII
KAZALO
1 UVOD ........................................................................................................................... - 1 -
1.1 PREDSTAVITEV PROBLEMA ....................................................................................... - 1 - 1.2 OPREDELITEV DELA .................................................................................................. - 2 - 1.3 STRUKTURA DIPLOMSKEGA DELA ............................................................................. - 2 -
2 ZNAČILNOSTI JEKLENIH KONSTRUKCIJ ....................................................... - 3 -
3 OPIS PROBLEMA IN DOLOČITEV ZAHTEVNIKA........................................... - 7 -
3.1 ZAHTEVNIK ............................................................................................................... - 7 - Obremenitve .................................................................................................................. - 9 - Material.......................................................................................................................... - 9 - Predpisi in standardi ...................................................................................................... - 9 - Programska oprema ....................................................................................................... - 9 -
4 ZASNOVA IN GEOMETRIJSKI MODEL NADSTREŠNICE ........................... - 10 -
4.1 ZASNOVA ................................................................................................................ - 10 - 4.2 GEOMETRIJSKI MODEL ............................................................................................ - 11 -
5 STATIČNI PRERAČUN NADSTREŠNICE - OBTEŽBE.................................... - 13 -
5.1 STALNA OBTEŽBA IN LASTNA TEŽA KONSTRUKCIJE ................................................ - 13 - 5.2 OBTEŽBE Z VETROM ................................................................................................ - 14 - 5.3 OBTEŽBE S SNEGOM ................................................................................................ - 22 -
6 KOMBINACIJE OBTEŽB....................................................................................... - 26 -
6.1 LINEARNE KOMBINACIJE OBTEŽB ............................................................................ - 26 - 6.2 NELINEARNE KOMBINACIJE OBTEŽB ....................................................................... - 27 -
7 REZULTATI PRERAČUNA ................................................................................... - 30 -
7.1 REAKCIJE V PODPORAH ........................................................................................... - 30 - 7.2 NAPETOSTI V NOSILCIH ........................................................................................... - 31 - 7.3 NOTRANJE SILE V NOSILCIH .................................................................................... - 34 - 7.4 DOKAZ NOSILNOSTI................................................................................................ - 38 -
IX
UPORABLJENI SIMBOLI
AS - površina strehe Aref - referenčna površina
FS - skupna obtežba strehe
Q - teža kritine na kvadratni meter
CDIR - faktor morebitnih sprememb hitrosti vetra
CTEM - faktor morebitnih sprememb hitrosti vetra za obdobje nega leta
CALT - faktor morebitnih sprememb hitrosti vetra v odvisnosti od nadmorske višine
cpe - aerodinamični koeficient
cpi - aerodinamični koeficient notranjega tlaka
ce(z) - koeficient izpostavljenosti
ct(z) - topografski koeficient
kt - faktor vrste terena
l - dolžina strešine
h - višina nadstrešnice
s - obtežba s katero deluje sneg na streho
sk - obtežba s snegom za posamezno območje
vref, 0 - referenčna hitrost vetra za določeno cono
w - neto pritisk
we - zunanji pritisk vetra
wi - notranji pritisk vetra
qref - zastojni tlak
zmin - minimalna višina neravnin
z 0 - dolžina neravnin
φ - stopnja zapolnjenosti
X
UPORABLJENE KRATICE
MKE - Metoda končnih elementov
SIST - Slovenski inštitut za standarizacijo
DIN - Deutsches Institut fur Normung
MSN - Mejno stanje nosilnosti
MSU - Mejno stanje uporabnosti
CO - Kombinacija obtežb
NU - Nelinearne kombinacije obremenitve za dokaz nosilnosti
NS - Nelinearne kombinacije obremenitve za dokaz uporabnosti
PVC - Polivinilklorid
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
1.2 Opredelitev dela
Dimenzioniranje jeklene nadstrešnice je izvedeno po standardu SIST EN 1993 (Evrokod 3: Projektiranje jeklenih konstrukcij), določitve obtežb z vetrom in snegom pa po standardu SIST EN 1991 (Evrokod: Vplivi na konstrukcije). Za izdelavo modela, kreiranje obtežb na konstrukciji, kreiranje kombinacij obtežb, preračun, prikaz rezultatov in dokaz nosilnosti ter uporabnosti smo uporabili program SCIA ENGINEER 2010. Ta program nam omogoča izračun nosilnosti in stabilnosti konstrukcij, ter omogoča pripravo za izdelavo načrtov. Program ima v svoji bazi podatkov velik nabor standardnih nosilnih prerezov, kot so HEA, IPE, IPN, L idr. Prilagojen je Evropskim in nacionalnim standardom. Za jekleno nadstrešnico smo izdelali 3D model, ki ima določene osnovne gabarite konstrukcije in vse obtežbe, ki lahko nastopajo. [4]
1.3 Struktura diplomskega dela
Diplomska naloga v prvem poglavju predstavlja problem, ki ga je potrebno rešiti in pot do rešitve tega problema. V drugem poglavju so predstavljene jeklene konstrukcije in njihove značilnosti ter uporaba. Prikazane so tudi različne izvedbe nadstrešnic in postavitve nadstrešnic. V tretjem poglavju je predstavljen zahtevnik s pogoji, ki jim je potrebno zadostiti. Predstavljena je zasnova konstrukcije in model projekta. V naslednjem, četrtem poglavju je prikazana zasnova in geometrijski model. V petem poglavju imamo prikazane obtežbe, ki delujejo na nadstrešnico. V šestem poglavju so prikazane kombinacije obtežb, linearne in nelinearne. V sedmem poglavju so rezultati preračuna, v osmem pa tehniška dokumentacija. Sledi poglavje s kalkulacijami stroškov, na koncu pa zaključek.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
2 ZNAČILNOSTI JEKLENIH KONSTRUKCIJ
»Jeklo že po svoji naravi omogoča čiste linije, velike razpone in arhitekturne možnosti.« [20] Omogoča atraktivnost in hkrati ekonomičnost. Jeklene konstrukcije omogočajo širok nabor rešitev ter izkazujejo izredno arhitekturno lepoto, ki je magnet za turiste.
Na jeklo lahko gledamo kot na ekonomičen konstrukcijski material. Zaradi povečane produktivnosti pri načrtovanju, izdelavi in postavitvi je gradnja v jeklu postala cenovno ugodna. Na razpolago so tako novi cenejši načini požarne in korozijske zaščite. Jeklo odlikuje tudi kratek čas gradnje, kar pomeni hitrejše razpolaganje z objektom, nižje stroške financiranja, hitrejši dostop do novih poslov. Zaradi odličnega razmerja med nosilnostjo in težo jekla, je omogočena atraktivna in ekonomična uporaba prostora. Med samo gradnjo je omogočeno posamezne dopolnilne konstrukcijske elemente enostavno prilagajati.
Za jeklene konstrukcije veljajo v Sloveniji in na področju Evrope strogi predpisi. To so predpisi na področju izdelave, projektiranja, montaže, vzdrževanja in testiranja. Zaradi uvedbe evropskih standardov (evrokodov) je to področje postalo preglednejše in bolj kvalitetno. Evrokodi so spodbudili projektiranje potresno in požarno varnejših konstrukcij. Slovenija je bila med prvimi državami, ki so sprejele evrokode, kar je prineslo konkurenčno prednost, kar bo v prihodnosti vsekakor dobrodošlo.
Jeklo se po svojih nekaterih lastnostih uvršča med materiale, ki so razmeroma prijazni do okolja. Tukaj govorimo predvsem o možnosti ponovne uporabe, ter pa o majhnem obremenjevanju okolja ob sami gradnji in transportu. Pomembno je tudi dejstvo, da so konstrukcijski elementi vijačeni, kar omogoča, da odpadni gradbeni material ne konča na odpadu, temveč ga lahko večkrat uporabimo. [20]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
Slika 2.1: Različni načini izvedbe jeklenih nadstreškov [14]
Slika 2.2: Primer izgleda notranjosti jeklene skladiščne hale[15]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
Slika 2.3: Primer jeklene konstrukcije nadstreška za avtomobile [16]
Slika 2.4: Primer nadstrešnice za skladišče [17]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
Slika 3.1: Dimenzije jeklene nadstrešnice z bočne strani
Slika 3.2: Tloris nadstrešnice z dimenzijami
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
Obremenitve
Obremenitve, ki jih je v preračunu potrebni upoštevati:
Primarna lastna teža jeklene konstrukcije Sekundarna lastna teža jeklene konstrukcije Obtežba z vetrom s bočne strani Obtežba z vetrom s čelne strani Obtežba s snegom
Material
Material, uporabljen na jekleni konstrukciji je konstrukcijsko jeklo S235 J2 G2 z mejo elastičnosti 235 MPa in žilavostjo 27 J pri temperaturi - 20 °C. Konstrukcijsko jeklo je pomirjeno.
Predpisi in standardi
Za statičen preračun moramo upoštevati naslednje standarde:
Standard za določitev obtežb s snegom SIST EN 1991-1-4 (Evrokod 1 - Vplivi na konstrukcije, Splošni vplivi – obtežbe s snegom) Standard za določitev obtežb z vetrom SIST EN 1991-1-3 (Evrokod 1 - Vplivi na konstrukcije, Splošni vplivi – obtežbe z vetrom) Standard za projektiranje jeklenih konstrukcij SIST EN 1993 (Evrokod 3 – Projektiranje jeklenih konstrukcij)
Programska oprema
Za projektiranje in konstruiranje jeklene konstrukcije smo uporabili naslednja programska orodja:
Za izdelavo statičnega preračuna smo uporabili SCIA ENGINEER 2010 Izdelavo skic smo naredili s programom AutoCAD 2010 Izdelavo dokumentov s programom Microsoft Office Word 2010 Izdelavo preglednic s programom Microsoft Office Excel 2010 Izdelavo tehniške dokumentacije s programom Solid Edge ST