Kalkulator obciążeń konstrukcji

Metoda obliczania obciążeń konstrukcji

Kalkulator wykonuje zestawienie obciążeń i sprowadza je do spójnej postaci dla płyty stropowej, belki lub słupa. Wyniki można wykorzystać jako dane wejściowe do dalszych sprawdzeń nośności, ugięć i stateczności.

Obliczenia są prowadzone zgodnie z logiką Eurokodów. Najpierw zbierane są wartości charakterystyczne obciążeń według źródeł. Następnie wyznaczane są wartości obliczeniowe z uwzględnieniem współczynników częściowych oraz, w razie potrzeby, kombinacji obciążeń.

Wskazówki i zalecenia

Normy. Zasady zestawiania i łączenia oddziaływań są zgodne z EN 1990 (Basis of structural design) oraz EN 1991 (Actions on structures). Dla obciążeń użytkowych stosuje się EN 1991-1-1. Dla obciążeń śniegiem i wiatrem stosuje się EN 1991-1-3 oraz EN 1991-1-4, jeśli te oddziaływania są uwzględniane w zestawieniu.

Jednostki i prezentacja wyniku. W kalkulatorze obciążenia powierzchniowe są sumowane w kg/m². Równolegle pokazywane jest przeliczenie na kN/m² według standardowej zależności:

q(kN/m²) = q(kg/m²) · 0.00981

Obciążenia od warstw. Jeżeli warstwa jest zdefiniowana grubością t (mm) i gęstością ρ (kg/m³), obciążenie charakterystyczne na 1 m² wyznacza się tak:

qlayer(kg/m²) = (t/1000) · ρ

Jeżeli warstwa jest wprowadzona bezpośrednio jako obciążenie powierzchniowe (kg/m²), ta wartość jest używana zamiast obliczeń z grubości i gęstości.

Współczynniki częściowe dla warstw. Dla każdej warstwy stosuje się własny współczynnik częściowy k. Obciążenie obliczeniowe warstwy jest równe obciążeniu charakterystycznemu pomnożonemu przez k:

qlayer,R = qlayer · k

W typowej konfiguracji dla wielu warstw stosuje się k = 1.2. Wartość może się różnić dla określonych materiałów lub wstępnie zdefiniowanych wierszy.

Ciężar własny płyty. Najpierw wybierany jest typ płyty, ponieważ wpływa on na średnią masę na 1 m² poprzez współczynnik k_type. W kalkulatorze k_type jest wybierany następująco:

• Płyta kanałowa. k_type = 0.6. Jest to przybliżony sposób uwzględnienia mniejszej masy w porównaniu z płytą pełną.
• Płyta żebrowa. k_type = 0.25. Jest to przybliżony sposób uwzględnienia zmniejszonej ilości betonu dzięki żebrom.
• Płyta pełna (monolityczna). k_type = 1.0. Masa jest liczona jak dla pełnej warstwy żelbetu.

Po wyborze k_type masa płyty na 1 m² jest obliczana z grubości a (mm) oraz przyjętej gęstości żelbetu 2500 kg/m³:

qslab(kg/m²) = (a/1000) · 2500 · ktype

Następnie ciężar własny w poziomie obliczeniowym jest wyznaczany z użyciem stałego współczynnika 1.1:

qslab,R = 1.1 · qslab

Ścianki działowe na płycie. Jeżeli uwzględniono ścianki działowe, kalkulator najpierw oblicza ich masę z geometrii i gęstości materiału. Następnie masa jest rozkładana na powierzchnię płyty, aby uzyskać obciążenie równoważne na 1 m²:

qpart(kg/m²) = (L · t · h · ρ) / Aslab

Po tym stosuje się współczynnik kperegorodki. Zależy on od wysokości ścianki i sprowadza wartość do poziomu obliczeniowego:

qpart,R = qpart · kperegorodki

Kalkulator stosuje następującą logikę wyboru kperegorodki. Dla wysokości ścianki większej niż 1600 mm przyjmuje się 1.1. W pozostałych przypadkach przyjmuje się 1.2.

Obciążenie śniegiem. Jeżeli uwzględniono śnieg, wartość charakterystyczna B jest mnożona przez 1.4:

qsnow,R = 1.4 · B

Obciążenie użytkowe. Jeżeli uwzględniono obciążenie użytkowe, wartość charakterystyczna T jest mnożona przez współczynnik kpolezn:

qlive,R = T · kpolezn

Suma obciążeń obliczeniowych na płytę. Suma jest wyznaczana przez dodanie wszystkich włączonych składników obliczeniowych. Składniki wyłączone w kalkulatorze są przyjmowane jako zero:

qtotal,R = qslab,R + qpart,R + Σ qlayer,R + qsnow,R + qlive,R

Przeliczenie dla belki i słupa. Dla belki i słupa kalkulator dodatkowo wyznacza wartości w kN/m oraz kN, przeliczając z kg/m oraz kg według tej samej zależności z 9.81. Wartość końcowa jest sumą składników obliczeniowych dla wybranego elementu.

FAQs

Dlaczego dla płyty kanałowej i żebrowej stosuje się współczynniki 0.6 i 0.25?

To uproszczony sposób uwzględnienia faktu, że takie płyty są zwykle lżejsze od płyty pełnej przy tej samej grubości całkowitej. W kalkulatorze typ płyty wpływa tylko na ciężar własny. Geometria kanałów lub żeber nie jest modelowana wprost.

Skąd pochodzi współczynnik 1.1 dla ciężaru własnego płyty?

Kalkulator mnoży ciężar własny płyty przez 1.1 jako stały współczynnik do wyznaczenia wartości obliczeniowej. Odzwierciedla to ogólną ideę Eurokodów w EN 1990. W projektach współczynniki należy przyjmować zgodnie z właściwym załącznikiem krajowym.

Jak obliczane jest obciążenie od ścianek działowych?

Masa ścianek jest liczona z geometrii i gęstości materiału. Następnie masa jest rozkładana na powierzchnię płyty A_slab, aby uzyskać obciążenie równoważne na 1 m². Po tym stosuje się współczynnik kperegorodki zależny od wysokości ścianki.

Dlaczego w tabeli są zarówno kg/m², jak i kN/m²?

kg/m² jest wygodne do porównań z typowymi wartościami materiałów. kN/m² to standardowa jednostka inżynierska oddziaływań w Eurokodach. Przeliczenie wykonuje się stałym współczynnikiem 0.00981.

Czy sumę można traktować jako gotowe obciążenie do obliczeń belki lub słupa?

Tak, zestawienie obciążeń jest typowym etapem wyjściowym. Ważne jest, aby grubości, gęstości i współczynniki częściowe odpowiadały zadaniu. Dla obliczeń projektowych współczynniki i zasady kombinacji należy powiązać z EN 1990 oraz właściwym załącznikiem krajowym.