Tema de proiectare - hala metalica

TEMA DE PROIECTARE - HALA METALICA

Sa se proiecteze o hala metalica , amplasata in localitatea Oradea judetul Bihor,

cu urmatoarea schema statica:

F Caracteristicile sectiunii:- nod articulat

- inaltimea H = 4,90 m

- deschideri L = 23 m

- travee B = 6 m

- numarul de travei n = 5

- amplasament,localitatea Oradea

F rigla cadrului se va rezolva sub forma de grinda cu zabrele.

F peretii de inchidere se vor rezolva din panouri tristrat rezemate pe rigle.

F invelitoarea are urmatoarea stratificatie:

F destinatia cladirii: hala de productie si depozitare.

BREVIAR DE CALCUL

1.Stabilirea elementelor in plan , schita orizontala:

F conformarea structurii se face conform normativului P100/2004.

2. Evaluarea incarcarilor:

F calculul se face in M.S.L.U.R. ,gruparea fundamentala:

a.     incarcari permanente:

b.incarcari variabile:

F incarcarea utila:

F incarcarea din zapada:

; F pentru Oradea g_z = 90 daN/m²

F c_zi = 1 , pentru unghiul α < 25^o

F c_e conditii normale de exploatare = 0,8

fara obstacole = 0,6

72 daN/m²

calculul coieficientului de supraancarcare cu zapada:

γ_F = γ_a- 0,4 ; pentru hale γ_a = 2,20

γ_F = 2,2 - 0,4

F incarcarea totala : α = 7^o

q^c = + 0,9 ( 105+112) = 0,9 ( 105+112) = 352 daN/m²

qⁿ = + 0,9 ( 75+72) = 0,9 ( 75+72) = 255 daN/m²

3. Verificarea tablei cutate:

F caracteristici tabla cutata 35 187,5 1,25 ; OL 37 B = 750 mm ; L = 2500 mm ;

I = 29,10 cm⁴ ; W = 12,50 cm³ ; l = 2,30 m

g = p^c + z^c = 202 daN/ml

p = incarcarea utila de calcul = 105 0,75 = 79 daN/ml

156 daNm

128 daNm

F verificare de rezistenta:

σ =

6,096 cm³

F verificarea sagetii :

F moment maxim negativ ( cu un program de calcul ) [daNm]

F moment maxim pozitiv ( cu un program de calcul ) [daNm]

F sageata maxima ( cu un program de calcul ) [mm]

F tensiuni minime si maxime in profil ( cu un program de calcul ) [daN/cm²]

4. Calcul static si verificare pana curenta:

4.4.1. calculul incarcarilor:

g = =20,812 = 645 daN/ml

p = incarcarea utila de calcul = 105 2,30 = 242 daN/ml

3484 daNm

2674 daNm

F moment maxim pozitiv ( cu un program de calcul ) [daNm]

F moment maxim negativ ( cu un program de calcul ) [daNm]

F sageata maxima ( cu un program de calcul ) [mm]

F tensiuni minime si maxime in profil ( cu un program de calcul ) [daN/cm²]

F reactiuni in reazeme ( cu un program de calcul ) [daN]

F verificare de rezistenta:

σ =

165,91 cm³

T alegem profil ,, I 200 ECONOMIC " OL 37 cu urmatoarele caracteristici :

h = 200 mm b = 100 mm tw = 5 mm tt = 8 mm I = 1814,9 cm4 W = 181,5 cm3 A = 26,51 cm2 grn = 20,814 daN/ml grc = 20,814 1,35 = 28 daN/ml

4.4.2. verificarea sagetii :

qⁿ = 255 2,30 + 20,814 = 607 daN/ml

5. Grinda principala , predimensionare , calcul static si verificare:

4.5.1. Predimensionare: L = 23 m , alegem grinda trapezoidala.

F inaltimea grinzii cu zabrele:

h = T h = 2,91 m

F inaltimea la reazem pentru prindere articulata:

h_r = T h_r = 1,50 m ,multiplu de 300 mm de la 1200 in sus.

F panta acoperisului pentru hidroizolatie din doua straturi , uzual 5.25%

F lungimea panourilor la grinzi cu diagonale si montanti:

λ = ( 0,6.0,8 ) h T l = 2,30 m

F inclinarea barelor fata de talpi , min.35^o , max.55^o , uzual 45^o.

F schita grinzii cu zabrele:

F detalii : α = 7^o ; b = 37 ; n = 20 ; b = 2n - 3 ; panta = 12,2 % ;

inclinarea barelor fata de talpa : min = 41,9^o ; max = 48,8^o .

Calcul static:

F incarcari : reactiunea in reazem + greutatea proprie 1,35 = 3075 kg

T pentru nod curent 6136,9 daN + 307,5 = 6445 daN

T pentru nod marginal 2177,2 daN + 153,75 = 2331 daN

F schema de incarcare :

F deplasarea pe directia z ( sageata), [ cm ] .

F sageata admisibila:

f_adm =

F forta axiala in bare:

Feforturi in zabrele:

F reactiuni in reazeme :

F caracteristicile sectiunii pentru talpa inferioara:

	h = 180 mm b = 170 mm tw = 8 mm tt = 12,7 mm A = 36,37 cm2 Iy = 992,3 cm4 Iz = 521,7 cm4 W = 248,9 cm3 iy = 52 mm iz = 38 mm grn = 28,551 kg/m grc = 28,551 1,35 = 39 kg/m

<< IPET 360 >> OL 37

F caracteristicile sectiunii pentru talpa superioara

	h = 225 mm b = 190 mm tw = 9 mm tt = 15 mm A = 49,42 cm2 Iy = 2218,3 cm4 Iz = 837,9 cm4 W = 420,2 cm3 iy = 67 mm iz = 41 mm grn = 38,79 kg/m grc = 38,79 1,35 = 52,37 kg/m

<< IPET 450 >> OL 37

F caracteristicile sectiunii pentru barele : 30 si 37:

	h = 102 mm b = 162 mm tw = 10 mm tt = 10 mm A = 32,06 cm2 IY = 330 cm4 Iz = 354 cm4 W = 43,7 cm3 iy = 32 mm iz = 33 mm grn = 25,164 kg/m grc = 25,164 1,35 = 33,97 kg/m

<< 4 3 3/8-3/8 >> OL 37

F barele 30,37 se solidarizeaza cu placute la l₁ < 40 32 T 1030 mm

F caracteristicile sectiunii pentru barele : 3;5;8;11;15;17;20;23;27;31;32;33;34;35;36.

	h = 76 mm b = 137 mm tw = 6 mm tt = 6 mm A = 16,94 cm2 IY = 97,7 cm4 Iz = 140,5 cm4 W = 42,2 cm3 iy = 24 mm iz = 29 mm grn = 13,294 kg/m grc = 13,294 1,35 = 17,95 kg/m

<< L3 2_1/2 1/4-3/8 >> OL 37

F barele comprimate se solidarizeaza cu placute la l₁ < 40 20 T l₁ = 900 mm ,pentru

barele : 3;27;8;20;32;35;33;34.

F greutate totala grinda: grⁿ = 2277,7 ; gr^c = 2277,7 1,35 = 3075 kg

Verificarea si dimensionarea grinzii cu zabrele.

Verificarea talpii superioare comprimate.

N_max = 668,4 kN ; bara 10;14;21;24.

profil ,,T'' - ,, IPET 450'' ; OL 37 ;R = 2100 daN/cm²

a.verificarea conditiei de rigiditate.

λ_max = ≤ λ_a coieficient de zveltete

λ_a pentru talpile grinzilor cu zabrele comprimate = 120

λ_max = = 56,585 ≤ λ_a = 120

b.verificarea conditiilor capacitatii portante.

b.1. conditia de rezistenta.

b.2. conditia de stabilitate.

T conform STAS 10108/0-78 pentru

flambaj in plan perpendicular pe axa de simetrie alegem curba de flambaj B-R_c

pentru R_c = 24 cu metoda coieficientilor de profil , din Tabel 4.30 pentru h > 15

T k_y = 5,500

k_x = 1,55

x =

T din Tabel 4.31 λ in functie de x_B T λ = 80,19T direct

T φ = 0,691

Verificarea barelor comprimate, 30; 37.

N_max = 269 kN

profil <<L 4 3 3/8-3/8 >> corniere duble cu aripi neegale OL 37;R = 2100 daN/cm²

a.verificarea conditiei de rigiditate.

λ_max = ≤ λ_a coieficient de zveltete

λ_a pentru barele grinzilor cu zabrele comprimate = 150

λ_max = = 96,56 ≤ λ_a = 150

b.verificarea conditiilor capacitatii portante.

b.1. conditia de rezistenta.

b.2. conditia de stabilitate.

T conform STAS 10108/0-78 pentru

flambaj in plan paralel cu axa de simetrie alegem curba de flambaj C-R_c

pentru R_c = 24 cu metoda coieficientilor de profil , din Tabel 4.30

T k_y = 3,4

k_x = 3,4

x =

T din Tabel 4.31 λ in functie de x_C T λ = 107,45 T direct

T φ = 0,455

Verificarea barelor comprimate, 3;27;8;20;32;35;33;34.

N_max = 64,4 kN

profil << L3 2_1/2 1/4-3/8 >> corniere duble cu aripi neegale OL 37;R = 2100 daN/cm²

a.verificarea conditiei de rigiditate.

λ_max = ≤ λ_a coieficient de zveltete

λ_a pentru barele grinzilor cu zabrele comprimate = 150

λ_max = = 146 ≤ λ_a = 150

b.verificarea conditiilor capacitatii portante.

b.1. conditia de rezistenta.

b.2. conditia de stabilitate.

T conform STAS 10108/0-78 pentru

flambaj in plan paralel cu axa de simetrie alegem curba de flambaj C-R_c

pentru R_c = 24 , din tabel 4.7 im functie de λ T φ

λ_max = = 146 T φ = 0,299

Verificarea imbinarilor

a. nodul 2 zabrea 30; compresiune , intrucat sudura de colt > 40 mm

> 15a , se neglijeaza ifluienta excentricitatii.

N = 269 kN tmin = 8 mm a = tmin 0,7 = 8 0,7 = 5,6 mm

l_s = (l₁-2a) + (l₂-2a) + 2 (l₃-2a) + (l₄-2a) = 104-11,2+227-11,2+2 (123-11.2)+102-11,2

l_s = 623 mm

A_s = l_s a = 623 5,6 = 3488,8 mm²

F montant 3; compresiune , intrucat sudura de colt > 40 mm

> 15a , se neglijeaza ifluienta excentricitatii.

N = 64,4 kN

t_min = 6 mm

a = t_min 0,7 = 6 0,7 = 4,2 mm

l_s = (l₁-2a) + (l₂-2a) = 55-8,4+100-8,4 = 138,2 mm

A_s = l_s a = 138,2 4,2 = 580,44 mm²

F pentru montantul 3 in nodul 6 se asigura aceias l_s.

F talpa infrrioara; intindere, sudura cap la cap.

N = 574,6 kN

t_{min ,1} = 8 mm ; t_{min ,2} = 12,7 mm

a₁ = t_min,1 0,7 = 8 0,7 = 5,6 mm

a₂ = t_min,2 0,7 = 12,7 0,7 = 8,89 mm

l = b - 2a

l₁ = ( b₁ - 2a₁) 2 = [180 - 12,7 - (2 5,6)] 2 = 312 mm

A₁ = l₁ a₁ = 312 5,6 = 1747 mm²

l₂ = ( b₂ - 2a₂) 2 = [170 - 8 - (2 8,89)] 2 = 288 mm

A₂ = l₂ a₂ = 288 8,89 = 2560 mm²

daN/cm² <

F nodul 3 se trateaza similar.

b. nodul 8 zabrea 30; compresiune , intrucat sudura de colt > 40 mm

> 15a , se neglijeaza ifluienta excentricitatii

N = 269 kN

t_min = 9 mm

a = t_min 0,7 = 9 0,7 = 6,3 mm

l_s = (l₁-2a) + (l₂-2a) = 301-(2 6,3)+137-(2 6,3) = 412 mm

A_s = l_s a = 412 6,3= 2595 mm²

F zabrea 31; intindere , intrucat sudura de colt > 40 mm

> 15a , se neglijeaza ifluienta excentricitatii

N = 119,5 kN tmin = 6 mm a = tmin 0,7 = 6 0,7 = 4.2 mm

l_s = (l₁-2a) + (l₂-2a) + (l₃-2a) = 176 - 8,4 + 45 - 8,4 + 30 - 8,4 = 225 mm

A_s = l_s a = 225 4,2= 945 mm²

F montantii 5;11;17;23 nu contin incarcari , se va asigura l_s > 15a , a = 4,2 mm

T l_s = min 63 mm , pentru nodul 8 l_s,montant = 106 mm , la

ambele capete.

F nodul 19 se trateaza similar.

c. nodul 1 talpa inferioara 1 intindere , talpa superioara 4 compresiune , calculul

se face la forfecare.

N = 446,9 kN

t_{min ,1} = 8 mm ; t_{min ,2} = 12,7 mm

a₁ = t_min,1 0,7 = 8 0,7 = 5,6 mm

a₂ = t_min,2 0,7 = 12,7 0,7 = 8,89 mm

l₁ = ( b₁ - 2a₁) 2 = [547 - (2 5,6)] 2 = 1071 mm

A₁ = l₁ a₁ = 1071 5,6 = 5997 mm²

l₂ = ( b₂ - 2a₂) 2 = [170 - 8 - (2 8,89)] 2 = 288 mm

A₂ = l₂ a₂ = 288 8,89 = 2560 mm²

                   

F nodul 4 se trateaza similar.

d. nodul 10 zabrea 31; intindere , intrucat sudura de colt > 40 mm

> 15a , se neglijeaza ifluienta excentricitatii

F se asigura o lungime de sudura conform calculului de la punctul ( e )

F montant 8; compresiune , intrucat sudura de colt > 40 mm

se neglijeaza ifluienta excentricitatii.

N = 64,5 kN

t_min = 6 mm

a = t_min 0,7 = 6 0,7 = 4,2 mm

l_s = (l₁-2a) + (l₂-2a) + (l₃-2a) = 52 - 4,2 + 52 - 4,2+ 76 - 4,2 = 167 mm

A_s = l_s a = 167 4,2 = 701 mm²

F pentru montantul 8 in nodul 9 se asigura aceias l_s.

F zabrea 32; compresiune , intrucat sudura de colt > 40 mm

15a , se neglijeaza ifluienta excentricitatii.

N = 20,4 kN

t_min = 6 mm

a = t_min 0,7 = 6 0,7 = 4,2 mm

l_s = (l₁-2a) + (l₂-2a) = 54,2 - 4,2 + 54,2 - 4,2 = 100 mm

A_s = l_s a = 100 4,2 = 420 mm²

F pentru zabreaua 32 in nodul 11 se asigura aceias l_s.

F nodul 16 se trateaza similar.

e. nodul 13 zabrea 33; compresiune , intrucat sudura de colt > 40 mm

> 15a , se neglijeaza ifluienta excentricitatii

N = 60,9 kN

N = 60,9 kN

t_min = 6 mm

a = t_min 0,7 = 6 0,7 = 4,2 mm

l_s = (l₁-2a) + (l₂-2a) = 112 - 4,2 + 181 - 4,2 = 284 mm

A_s = l_s a = 284 4,2 = 1192 mm²

F pentru zabreaua 33 in nodul 11 se asigura aceias l_s.

F montant 15; intindere , intrucat sudura de colt > 40 mm

se neglijeaza ifluienta excentricitatii.

N = 91,7 kN

t_min = 6 mm

a = t_min 0,7 = 6 0,7 = 4,2 mm

l_s = (l₁-2a) + (l₂-2a) + (l₃-2a) = 64 - 4,2 + 64 - 4,2+ 76 - 4,2 = 191 mm

A_s = l_s a = 191 4,2 = 802 mm²

F pentru montantul 15 in nodul 5 se asigura aceias l_s.

F grinda cu zabrele fiind simetrica pentru fiecare nod corespondent se asigura

lungimea de sudura si pozitia de montaj.

6. Calculul static al cadrului ,,2" cu un program de calcul la S.L.U.

4.6.1 Gruparea fundamentala 1. (Ci1)

q = 1,35

pⁿ = 8,9 kN/ml

Zⁿ = 4,32 kN/ml

Uⁿ = 4,5 kN/ml

q = 1,35 (1,21 6)++0,99] + 1,5 (0,72 6) + 1,05 (0,75 6) = 23,22 kN/ml

q =1,35 8,9 + 1,5 4,32 1,05 4,5 = 23,22 kN/ml

6.2 Gruparea fundamentala 2. (Ci2

q = 1,35

pⁿ = 8,9 kN/ml

Zⁿ = 4,32 kN/ml

F conform NP-082-04 : q_ref = 0,5 kPa pentru localitatea Oradea ; c_e(z) = 1,2 ;

c_p = 0,6 (presiune) si 0,3 (suctiune)

Vⁿ = q_ref c_e(z) c_p = 0,5 1,2 0,6 = 0,36 kN/m² presiune

Vⁿ = q_ref c_e(z) c_p = 0,5 1,2 0,3 = 0,18 kN/m² suctiune

6.3. Gruparea speciala. (Ci3)

q =

pⁿ = 8,9 kN/ml

Zⁿ = 4,32 kN/ml

F conform NP-082-04: γ_I = 1,2 ;

7. Calcul si dimensionare stalp.

F pentru stalpi cu sectiune constanta si N variabil pe inaltime incastrati la baza si

articulati la capatul superior lungimea de flambaj se calculeaza astfe , tab 4.36

F N din Ci1

F alegem profil ,, HE 200 B " cu urmatoarele caracteristici:

h = 200 mm                   iy = 85 mm b = 200 mm                   iz = 51 mm tw = 9 mm                      grn = 61,304 kg/m tt = 15 mm                     grc = 82,76 kg/m A = 78,09 cm2 WY = 642,6 cm3            Iy = 5697 cm4 Wz = 305,8 cm3 Iz = 2003,4 cm4

a.verificarea conditiei de rigiditate.

λ_max = ≤ λ_a coieficient de zveltete

λ_a pentru stalpi = 120

λ_max = = 67,06 ≤ λ_a = 120

b.     verificarea de rezistenta se face pentru element supus la compresiune axiala

si incovoiere . cu M.S.L.U.R.

N/mm² < 210 N/mm²

c.      verificarea stalpului la forta taietoare.

d.     conditia de stabilitate. ( pentru flambaj prin incovoiere)

T conform STAS 10108/0-78 pentru

flambaj in plan paralel cu talpile alegem curba de flambaj B-R_c

pentru R_c = 24 , din tabel 4.6 im functie de λ T φ

λ_max = = 67,06 T φ = 0,7836

F conform tabelului 4.53

F conform tabelului 4.54 , in functie de λ T , sau

= 460,4 N/mm²

Verificare nod 2 , articulat.

F cutit 170 30 20 ; a = 20 mm ; t_r = 10 mm ; a > 1,5t_r

T

F suruburi de fixare M20

Verificare nod 1 , incastrat.

F din combinatia de incarcari Ci2 T M_max = 22,1 kN

N_aferent = 216,7 kN

T = 10,1 kN

Dimensiuni placa:

t_p= 15 mm

h_c = 80 mm

c = 40 mm

nervura  t_n = 10 mm

h_n = 120 mm

L = B = 360 mm

Beton fundatie:

C8/10

R_c = 65 daN/cm²