EC - wprowadzenie - Biegus

1

E U R O K O D

WPROWADZENIE

ANTONI BIEGUS

tel. 071 372 77 79 lub 071 32037 66

[email protected]

WIELKOPOLSKA OKR ĘGOWA IZBA INśYNIERÓW BUDOWNICTWA

Ul. DWORKOWA 14, 60-602 POZNA Ńe-mail: [email protected]

tel. 61 854 20 10, 61 854 20 12

Nieuchronnie nadchodzi czas stosowania europejskich norm -eurokodów w projektowaniu i realizacji obiektów budowlanych.

Jak w przypadku kaŜdego nowego wyzwania występują leki i obawy projektantów przed zmianami. Są one jednak nieuzasad-nione, gdyŜ nie zmieniła się logika, statyka, wytrzymałość, itd., a wiedza w dziedzinie teorie konstrukcji budowlanych była systema-tycznie uaktualnia w dotychczasowych normach krajowych PN-B.

Eurokody korzystają i porządkują dotychczasową wiedzę o bezpiecznym projektowaniu i wznoszeniu obiektów budowlanych.

Stwarzają teŜ przesłanki do korzystania z najnowszych, światowych osiągnięć nauki w tej dziedzinie.

Są więc one szans ą na zmiany jako ściowe w dziedzinie budownictwa, a nie zbyteczn ą niedogodno ścią dla projektantów i wykonawców. Dlatego nie powinniśmy mieć lęków i fobii przed nadchodzącymi zmianami normalizacyjnymi.

2

Przystępując do Unii Europejskiej, Polska zobowiązała się do wprowadzenia europejskich norm - Eurokodów. Są to wspólne, ujednolicone dokumenty odniesienia, które stanowią kluczowe ogniwo ładu budowlanego w państwach Unii Europejskiej.

Eurokody są zbiorem zuinifikowanych norm międzynarodo-wych słuŜących do projektowania budynków oraz konstrukcji inŜy-nierskich. Intencją ich autorów było wykorzystanie szerokiego doświadczenia w zakresie projektowania oraz wyników badań w blisko 20 krajów członkowski UE.

Na podstawie art. 95 Traktatu Rzymskiego z 1975 r. KomisjaWspólnot Europejskich podjęła działania mające na celu eliminac-ję przeszkód technicznych w handlu i harmonizacji ustaleń tech-nicznych. Polegały one na ustaleniu zbioru zharmonizowanych re-guł technicznych projektowania budowli, zastępujących zróŜnico-wane reguły stosowane w poszczególnych krajach członkowskich.

W 1989 r. podpisano umowę między Komisj ą i krajami człon-kowskimi UE, na mocy której Eurokody zyskały status dokument odniesienia, uznawanych przez władze w krajach członkowskich.

CEN - EUROPEJSKI KOMITET NORMALIZACJI

PKN - POLSKI KOMITET NORMALIZACJI

- Ustawa o normalizacji z dnia 12 września 2002 r.- Członkowstwo w CEN od 1 stycznia 2004 r.

Nadchodzi czas Eurokodów – europejskich norm projektowania konstrukcji budowlanych

EUROKODY - europejskie normy projektowania konstrukcji budowlanych EN 1990 ÷EN 1999 – to 10 pakietów (zbirów) norm

PN-EN 199X-Y-Z

wyró Ŝnik krajowy pakiet cz ęść

3

Program 10 Eurokodów (57 cz ęści EN 199X-Y-Z)

EN 199X -Y-Z części

EN 1990 Podstawy projektowania konstrukcji

EN 1991 Oddziaływania na konstrukcje

EN 1992 Projektowanie konstrukcji z betonu

EN 1993 Projektowanie konstrukcji stalowych

EN 1994 Projektowanie konstrukcji zespolonych...

EN 1995 Projektowanie konstrukcji drewnianych

EN 1996 Projektowanie konstrukcji murowych

EN 1997 Projektowanie geotechniczne

EN 1998 Projektowanie sejsmiczne

EN 1999 Projektowanie konstrukcji aluminiowych

EN 1991CIĘśAR WŁASNY, ŚNIEG, WIATR, ...

EN 1995DREWNIANE

EN 1994ZESPOLONE

EN 1993STAL

EN 1992śELBET

EN 1999ALUMINIUM

EN 1996MUROWE

EN 1990

EN 1997PROJ. GEOTECHNICZNE

EN 1998PROJ. SEJSMICZNE

OBLICZANIE IKONSTRUOWANIE

ODDZIAŁYWANIA NA KONSTRUKCJE

PROJEKTOWANIE GEOTECH-NICZNE I NA TERENACH

SEJSMICZNYCH

BEZPIECZEŃSTWOKONSTRUKCJI

4

EN 1991-Y-Z Oddziaływania na konstrukcje

PN-EN 1991-1-1:2004 Eurokod 1: Oddziaływania na konst-rukcje. Część 1-1: Oddziaływania ogólne. CięŜar objętościowy, cięŜar własny, obciąŜenia uŜytkowe w budynkach – opublik.

PN-EN 1991-1-2:2006 Eurokod 1: Oddziaływania na konst-rukcje. Część 1-2: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania na konstrukcje w warun-kachpoŜaru – opublikowana

PN-EN 1991-1-3:2005 Eurokod 1: Oddziaływania na konst-rukcje. Część 1-3: Oddziaływania ogólne. ObciąŜenia śniegiem – opublikowana

PN-EN 1991-1-4:2008 Eurokod 1: Oddziaływania na konst-rukcje. Część 1-4: Oddziaływania ogólne. ObciąŜenia wiatrem – opublikowana

PN-EN 1991-1-5:2005 Eurokod 1: Oddziaływania na konst-rukcje. Część 1-5: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania termiczne – opublikowana

PN-EN 1991-1-6:2007 Eurokod 1: Oddziaływania na konst-rukcje. Część 1-6: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania w czasie wykonywania konstrukcji – opublikowana

PN-EN 1991-1-7:2008 Eurokod 1: Oddziaływania na konst-rukcje. Część 1-7: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania wyjątkowe – opublikowana

PN-EN 1991-2:2007 Eurokod 1: Oddziaływania na konstruk-cje. Część 2: ObciąŜenia ruchome mostów –opublikowana

pr-EN 1991-3 :2009 Eurokod 1: Oddziaływania na konst-rukcje. Część 3: Oddziaływania wywołane przez przez pracę dźwigów i maszyn

pr-EN 1991-4 :2009 Eurokod 1: Oddziaływania na konst-rukcje. Część 4: Silosy i zbiorniki

5

EN 1993-1*: Reguły ogólne i reguły dotycz ącebudynków

EN 1993-2 : Mosty staloweEN 1993-3*: WieŜe, maszty i kominyEN 1993-4*: Silosy, zbiorniki i rurociągiEN 1993-5 : Palowanie i grodzeEN 1993-6 : Konstrukcje wsporcze suwnic

__________________________* Normy wielocz ęściowe

Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych

EN 1993-1: Reguły ogólne i reguły dotycz ące budynków

PN-EN 1993-1-1:2006 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji sta-owych – Część 1-1: Reguły ogólne i reguły doty-czące budynków – opublikowana

PN-EN 1993-1-2:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalo-wych – Część 1-2: Obliczanie konstrukcji na wy-padek poŜaru – opublikowana

PN-EN 1993-1-3:2008 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalo-wych – Część 1-3: Reguły ogólne – Reguły uzu-pełniające dla konstrukcji z kształtowników iblach profilowanych na zimno – opublikowana

PN-EN 1993-1-4:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalo-wych – Część 1-4: Reguły ogólne – Reguły uzu-pełniające dla konstrukcji ze stali niedrzewnych– opublikowana

6

PN-EN 1993-1-5:2008 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalo-wych - Część 1-5: Blachownice – opubliko-wana

pr-EN 1993-1-6:200? Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalo-wych - Część 1-6: Wytrzymałość i statecz-ność konstrukcji powłokowych (w przygoto-waniu)

PN-EN 1993-1-7:2008 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalo-wych - Część 1-7: Konstrukcje płytowe– opublikowana

PN-EN 1993-1-8:2006 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalo-wych – Część 1-8: Projektowanie węzłów– opublikowana

PN-EN 1993-1-9:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalo-wych – Część 1-9: Zmęczenie – opubliko-wana

PN-EN 1993-1-10:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji sta-lowych – Część 1-10: Dobór stali zewzględu na odporność na kruche pękaniei ciągliwość międywarstwową – opubliko-wana

PN-EN 1993-1-11:2008 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji sta-lowych – Część 1-11: Konstrukcje cięgno-we – opublikowana

PN-EN 1993-1-12:2008 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji sta-lowych – Część 1-12: Dodatkowe regułystosowania EN 1993 uwzględniającewyŜsze gatunki stali z S 700 włącznie – opublikowana

7

Status EurokodówEurokody jako normy europejskie (EN) będą stanowiły wspólne

dokumenty odniesienia:• przy wykazywaniu zgodności obiektów budowlanych z wymoga-

mi bezpiecze ństwa (w zakresie nośności, stateczności, zagro-Ŝenia poŜarowego, wymagań dot. wyrobów budowlach);

• ustalenia podstaw do zawierania kontraktów - przy opracowy-waniu specyfikacji technicznych do umów na roboty budowlane;

• ustalenia podstawy opracowywania zharmonizowanych specyfi-kacji technicznych dotyczących wyrobów bud. (norm i aprobat).Dodatkowo oczekuje się, Ŝe eurokody przyczynią się do

doskonalenia funkcjonowania jednolitego rynku europejskiego na wyroby i usługi budowlane oraz inŜynierskie. Dzięki usunięciu przeszkód wynikających z róŜnych tradycji w ocenie niezawod-ności konstrukcji w poszczególnych krajach UE ujednolicone zos-taną takŜe standardy bezpieczeństwa budowli. Eurokody majątakŜe słuŜyć udoskonaleniu konkurencji europejskiego przemysłu budowlanego.

KORZYŚCI Z STOSOWANIA EUROKODÓW

• zapewnienie ogólnego zrozumienia projektowaniakonstrukcji przez wszystkich uczestników procesubudowlanego (właścicieli, uŜytkowników, projektantów,wykonawców,…),

• zapewnienie wspólnych kryteriów projektowania ispełnienia kryteriów nośności, stateczności, trwałości– z uwzględnieniem aspektów ekonomicznych,

• ułatwienie sprzedaŜy i stosowanie materiałów i ele-mentów budowlanych we wszystkich krajach UE,

• ustanowienie wspólnych podstaw badawczych i roz-wojowych,

• ustanowienie wspólnych pomocy projektowych iprogramów komputerowych,

• zwiększenie konkurencyjności w skali światowej.

8

ETAPY WDRAśANIA EUROKODÓW• okres sprawdzenia przez podkomitety CEN i delegacje

krajowe w celu zatwierdzenia części w wersji angiels-kiej, francuskiej i niemieckiej oraz przekazania jej doformalnego głosowania (6 miesięcy)

• okres przygotowania części do formalnego głosowaniai ratyfikacji z datą udostępnienia (6 miesięcy),

• okres tłumaczenia na języki krajów członkowskich UE(1 rok),

• okres kalibracji w krajach członkowskich w celu ustale-nia załączników krajowych z wartościami parametrówustalonych przez krajowe organizacje normalizacyjne,

• okres współistnienia, w którym dana część eurokodustosowana jest równocześnie z normami krajowymi Za poszczególne etapy wdraŜania odpowiedzialne są

krajowe organizacje normalizacyjne.

Wprowadzanie Eurokodów do Polskich Norm

PN-EN 199X

EN 199X

Eurokod ................

(wersja oficjalna: E, F lub D)

Przedmowa

Tłumaczenie

Załącznik krajowy

(wersja polska)

9

ZAWARTOŚĆ EUROKODU DO STOSOWANIAW KRAJACH CZŁONKOWSKICH UE

• Normy krajowe wdraŜające eurokody muszą zawieraćpełny tekst eurokodów i załączników w postaci opublikowanej przez CEN.

• Mogą one być poprzedzone krajową stroną tytułową ikrajowym wstępem.

• Mogą być uzupełnione Załącznikiem Krajowym za-wierającym wszystkie specyficzne zmiany wartościliczbowych w postaci parametrów ustalonych przezwładze krajowe.

ZAŁĄCZNIKI KRAJOWE

ZAŁĄCZNIKI EUROKODU

PRZETŁUMACZONYTEKST EUROKODU

STRONA TYTUŁOWAEUROKODU

KRAJOWA PRZEDMOWA

KRAJOWA STRONA TYTUŁOWA

ab

c

d

e

f

zawartość eurokodu

10

WARTOŚCI PARAMETRÓW USTALANYCH PRZEZ KRAJOWE ORGANIZACJE NORMALIZACYJNE

• Parametry, których wartości mogą być ustalone przezkrajowe organizacje normalizacyjne określone są wkaŜdej części eurokodu.

• Zwykle mogą one dotyczyć wartości charakterystycz-nych róŜnic w warunkach klimatycznych (np.obciąŜe-nia śniegiem, wiatrem), wyboru poziomu bezpie-czeństwa z uwagi na trwałość konstrukcji oraz ogólnieklas (materiałów i konstrukcji), lub metod (obliczeń).

Są one pozostawione w poszczególnych częściach eurokodu do wyboru przez krajowe organizacje normalizacyjne

ZAŁĄCZNIKI KRAJOWE EUROKODÓWZawierają:

• parametry ustalone przez krajowe władze normaliza-cyjne, których wartości liczbowe są roŜne niŜ w wersjiopublikowanej przez CEN

• decyzje dotyczące zastosowania załączników informa-cyjnych podanych w poszczególnych eurokodach.

Załączniki Krajowe nie mogą zmieniać lub modyfikowaćtreści poszczególnych Eurokodów z wyjątkiem wyraźnie wskazanych sytuacji, kiedy moŜliwy jest „wybór” para-metrów ustalonych przez krajowe organizacje norma-lizacyjne.

11

Np. EN1990 – wszystkie częściowe współczynniki bezpieczeństwa podano w postaci symboli, których zalecane wartości podano w „uwagach”.

W takim przypadku w Załączniku Krajowym moŜna: - albo przyjąć zalecane wartości w eurokodzie (wersji oficjalnej),

- albo podać wartości alternatywne na podstawie krajo-wych doświadczeń i tradycji projektowania.

Na uwagę zasługuje fakt , Ŝe za bezpieczeństwo odpowiedzialne są krajowe władze normalizacyjne.

Oznacza to, Ŝe częściowe współczynniki bezpie-czeństwa zalecane w eurokodach mogą być zmieniane w Załącznikach Krajowych.

Wobec tego naleŜy się spodziewać, Ŝe Załączniki Krajowe poszczególnych krajów UE będą się róŜnić. Dlatego mogą być stosowane tylko w kraju, w którym jest projektowany (i wznoszony) budynek, czy obiekt inŜynierski.

Tak np. projektant angielski projektujący obiekt realizowany w Polsce będzie musiał stosować Krajowe Załączniki polskie, a polski inŜynier projektujący budy-nek wznoszony w Niemczech – Krajowe Załącznikiniemieckie.

Prace nad Załącznikami Krajowymi większości krajów są w toku (najbardziej zaawansowane w UK i F).

W załączniku angielskim przyjęto wsp. bezpieczeństwa obc. stałych γG = 1,35 obc. zmiennych γQ = 1,50. Są one mniejsze niŜ stosowane dotychczas γG = 1,4 i γQ = 1,6.

12

Załączniki krajowe do Eurokodów

Załączniki Krajowe zawierają postanowienia (w tym ewen-tualnie tzw. parametry krajowe) przewidziane do stosowa-nia przy projektowaniu obiektów budowlanych przez-naczonych do realizacji na terytorium danego kraju.

Zakres przedmiotowy postanowień krajowych (dopu-szczalnych zmian w Załączniku Krajowym) jest określony w wersji oficjalnej Eurokodu.

Np. w „polskiej” normie europejskiej obciąŜenia śnie-giem podano: charakterystyczne obciąŜenia gruntu na terenie kraju, sytuacje obliczeniowe – wyjątkowe opady, zamiecie.

Okresy koegzystencji (B-C) norm PN i EC

Lata 2002÷05 Eurokody EN 199X

PN-EN 199X

Normy krajowe PN-B ....

A

1 rok

Wycofanie03.2010 r.

B

Lata 2004÷09

C

13

WDROśENIE EUROKODÓWWdroŜenie erokodów wymaga jednoczesnego przyjęcia

co najmniej jednego całego zbioru norm (np. EN 1993).

Wtedy będzie moŜliwe usunięcie zbioru sprzecznych norm krajowych do końca okresu współistnienia. Jeśli jednak normy krajowe mają szerszy zakres, niŜ odpo-wiednia część EC, wówczas usunięcie moŜe dotyczyćtylko części zakresu (postanowień) zawartych w EC.

Przed przyjęciem jakiegokolwiek zbioru norm musząbyć spełnione następujące wymagania: • obliczenia wykonane wg EC z Załącznikim Krajowym

zapewniają akceptowalny poziom bezpieczeństwa,• oraz, Ŝe nie prowadzi to do projektowania konstrukcji

„bardziej kosztownych” w okresie uŜytkowania niŜ pro-jektowane wg krajowych norm dotychczas stosowanych.

Status Polskiej Normy (PN )

Ustawa o normalizacji z 12.09.2002 r.: Art. 5/3 Stosowanie Polskich Norm jest dobrowolne ....

KomentarzStatus normy, jako dokumentu odniesienia nie jest jej stałym

atrybutem, lecz zaleŜy de facto od trybu (mocy) jej przywołania w przepisach prawa lub umowach.

Warunki techniczne dotycz ące budynkówRozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12.04.2002 r.

§ 204/4: Warunki bezpieczeństwa konstrukcji (…) uznaje się zaspełnione, jeŜeli konstrukcja ta odpowiada Polskim Normomdotyczącym projektowania i obliczania konstrukcji.

A zatem najprostszym i bezpośrednim sposobem zapewnienia bezpieczeństwa konstrukcji na etapie projektowania jest wykaza-nie zgodności projektu z właściwą normą (EN-PN 199X-Y-Z).

14

Nadchodzi, więc czas eurokodów. NaleŜy mięć nadzieję, Ŝe wdroŜenie ich do projektowania konstrukcji budowlanych nie nast-ręczy uŜytkownikom zasadniczych trudności. Wynika to z duŜego powinowactwa podstaw merytorycznych dotychczasowych norm krajowych PN-B z Eurokodami.

WdraŜanie EC powinny poprzedzić działania edukacyjne (dos-tosowanie programów nauczania) działania wspomagające (szko-lenia, studia podyplomowe, seminaria, publikacje, informatyzacja). Niedogodno ścią Eurokodów jest zapewne ich obszerno ść.

U podstaw duŜych rozmiarów tych dokumentów była chęćpracowania norm o charakterze uniwersalnym. NaleŜy jednak podkreśli, Ŝe nie wszystkie propozycje i moŜliwości w nich zawa-rte będą/musza być powszechnie stosowane.

Eurokody s ą równie Ŝ szansą na podniesienie kwalifikacji pro-jektantów i wykonawców oraz zmiany jakościowe w budownictwie.Nie moŜna ich traktować jak zbyteczną niedogodność dla uczestników procesu budowlanego. Ponadto nie powinniśmy miećlęków i fobii przed nadchodzącymi zmianami normalizacyjnymi.

WdraŜanie Eurokodów

• Działania normalizacyjne - wydanie polskich wersjiEurokodów,

• Działania edukacyjne - dostosowanie programównauczania,

• Działania wspomagające - szkolenia (m.in.studiapodyplomowe) publikacje, informatyzacja, ......

DziDziDziDzięęęękujkujkujkujęęęę za uwagza uwagza uwagza uwagęęęę

15

PODSTAWY PROJEKTOWANIA KONSTRUKCJI

WEDŁUG PN-EN 1990

ANTONI BIEGUS

tel. 071 372 77 79 lub 071 32037 66

[email protected]

WIELKOPOLSKA OKR ĘGOWA IZBA INśYNIERÓW BUDOWNICTWA

Ul. DWORKOWA 14, 60-602 POZNA Ńe-mail: [email protected]

tel. 61 854 20 10, 61 854 20 12

W projektowaniu nowych konstrukcji przewiduje się bezpośred-nie stosowanie EN 1990 łącznie z eurokodami EN 1991÷÷÷÷EN 1999.• EN 1990 jest przeznaczona do stosowania przez – komitety opracowujące nowe normy projektowania i związane normy wyrobów, badań i wykonania,• Inwestorów, projektantów, wykonawców i właściwe władze.• EN 1990 jest dokumentem wiodącym przy projektowaniu konstrukcji w celu:

– oceny oddziaływań i ich kombinacji, – modelowania modelu materiału i zachowania się konstrukcji,– oceny wartości liczbowych parametrów niezawodności.

W normie PN-EN 1990:2004 Eurokod: Podstawy projektowania konstrukcji – podano zasady i wymagania dotyczące zapewniania bezpieczeństwa, uŜytkowalności i trwałości konstrukcji.

Przyjęto w niej koncepcje stanów granicznych, posługująca sięmetodą częściowych współczynników.

16

Przedmowa1. Postanowienia ogólne2. Wymagania3. Podstawy obliczeń stanów granicznych4. Zmienne podstawowe5. Analiza konstrukcji i projektowania wspomaganego badaniami6. Sprawdzanie metoda współczynników częściowych

Załącznik A1 (normatywny) Postanowienia dotyczące budynkówZałącznik B (informacyjny) Zarządzanie niezawodnością obiek-

tów budowlanychZałącznik C (informacyjny) Podstawy współczynników częścio-

wych i analizy niezawodnościZałacznik D (informacyjny) Projektowanie wspomagane bada-

niami

Spis tre ści PN-EN 1990 - stron 69

Kryteria jako ści konstrukcji• Funkcjonalność• Efektywność• Niezawodno ść

Niezawodno ść konstrukcji – zdolność do bezawaryj-nego funkcjonowania w przewidzianym, tzw. projektowa-nym okresie uŜytkowania – jest zasadniczym kryterium jakości i głównym (normatywnym) postulatem formuło-wanym w odniesieniu do konstrukcji.

Projektowy okres u Ŝytkowania – przyjęty w projekcie przedział czasu, w którym konstrukcja ma być uŜytko-wana zgodnie z zamierzonym przeznaczeniem i przewi-dzianym utrzymaniem, bez potrzeby napraw.

17

Konstrukcje budynków monumentalnych, mosty i inne

konstrukcje inŜynierskie1005

Konstrukcje budynków i inne konstrukcje zwykłe504

Konstrukcje rolnicze i podobneod 15 do 303

Wymienialne części konstrukcjinp. belki podsuwnicowe, łoŜyska

od 10 do 252

Konstrukcje tymczasowe101

PrzykładyOrientacyjny

projektowy okres uŜytkowania [lata]

Kategoria projekt. okresu

uŜytk.

Projektowy okres u Ŝytkowania

Konstrukcje lub ich części, które mogą być demontowane w celu ponow-nego zamontowania, nie naleŜy uwaŜać za konstrukcje tymczasowe

Wymagania podstawowe

Konstrukcję budowli naleŜy zaprojektować oraz wykonać w taki sposób, aby w zamierzonym okresie uŜytkowania, z naleŜytym poziomem niezawodności i bez nadmiernych kosztów eksploatacji:

•••• przejmowała wszystkie oddziaływania i wpływy,

których pojawienia się moŜna oczekiwać podczas

jej wykonania oraz uŜytkowania,

•••• pozostała przydatna do przywidzianego w projekcie

uŜytkownika.

(np. „odśnieŜanie” - ?, energooszczędność itp.)

18

Aby potencjalne zniszczenie projektowanej konst-rukcji było ograniczone nale Ŝy:

1. Ograniczyć, eliminować lub redukować zagrożenia, na które może być narażona,

2. Wybrać ustrój nośny, który jest mało wraŜliwy na rozpatrywane zagroŜenie,

3. Przyjąć takie jego rozwiązania by przetrwał mimo awaryjnego uszkodzenia pojedynczego elementu lub pewnej części konstrukcji,

4. Unikać, tak dalece jak to moŜliweustrojów konstrukcyjnych, które mogąulec zniszczeniu bez uprzedniego uprzedzenia,

5. Wzajemnie powiązać (stęŜyć) elementy konstrukcji.

WYMAGANIA: - wybra ć ustrój konstrukcyjny , który jest mało wraŜliwy na rozpatrywane zagroŜenie i takie jego rozwiązania by przetrwał mimo awaryjnego uszkodzenia pojedynczego elementu.

W ocenie bezpieczeństwa całej konstrukcji naleŜy ustalić jego globalny model niezawodno ściowy .

SZEREGOWY MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY

SZEREGOWY

N = min ( Ni) R = ΠΠΠΠp i

19

RÓWNOLEGŁY MODEL NIEZAWODNO ŚCIOWY

RÓWNOLEGŁY N = Σ ai Ni

RÓWNOLEGŁY

N = Σ ai Ni

N

sv N=

SZEREGOWYN = min ( Ni)

R = ΠΠΠΠp i

20

MODELOWANIE KONSTRUKCJI

W obliczeniach naleŜy przyjmować odpowiednie zało-Ŝenia i modele obliczeniowe, odzwierciedlające zacho-wanie się konstrukcji, w tym:

• właściwości przekrojów poprzecznych, • węzłów i łoŜysk podporowych.

PODSTAWOWA ZASADA IDENTYFIKACJI

ADEKWATNOŚĆMODEL

OBLICZENIOWYUSTROJU NOŚNEGO

ROZWIĄZANIE KONSTRUKCYJNE

USTROJU NOŚNEGO

PODSTAWOWA ZASADA IDENTYFIKACJI

Niezawodno ść konstrukcji- podstawowy postulat projektowania i realizacji budowli• Zawodność rozumiana jest nie tylko jako awaria czy katast-

rofa, a takŜe sytuacja, gdy przestają być s pełniane wymaganiauŜytkowe.

• Awaria

• Katastrofa

§ Kodeks Hammurabiego 18 w. p.n.e.

DESIGN CODES –

HISTORICAL

PERSPECTIVE

NORMY PROJEKTOWANIA W UJĘCIU HISTORYCZNYM

21

Niezawodno ść konstrukcji - kryteria normowe

• Nośność (takŜe odporność ogniowa)• UŜytkowalno ść (odpowiednia sztywność)• Trwało ść (kontrolowana deterioracja* - właściwe

utrzymanie konstrukcji w okresie uŜytkowania)

• Integralno ść strukturalna - nieuleganie nadmier-nym zniszczeniom w wypadku zdarzeńwyjątkowych (np. wybuch, uderzenie) tj. nie uleganie zniszczeniom, których kon-sekwencje – szkody – byłyby niewspół-mierne do początkowej przyczyny.

* deterioracja – pogorszenie się stanu konstrukcji (właści-wości) w okresie uŜytkowania

Główne przesłanki zapewnienie niezawodno ści konstrukcji wg PN-EN 1990

•••• Projektowanie – zgodne z Eurokodami

•••• Wykonanie – zgodne z wła ściwymi normamiprzywołanymi w Eurokodach

•••• Zarządzanie – zorientowane na jako ść*/ – stoso-wanie odpowiednich procedur

nadzoru i kontroli w całymprocesie budowlanym

*/ ISO 19001:2000 Systemy zarzą-dzania jakości (podejście procesowe)

22

Zarządzanie niezawodno ścią konstrukcji

RóŜne poziomy niezawodności moŜna przyjmować m.in.: dla nośności konstrukcji, i dla uŜytkowalności konstrukcji.

W wyborze poziomu niezawodno ści konstrukcji, uwzględniania się:

•••• moŜliwe przyczyny i/lub postacie stanów granicznych,

•••• moŜliwe konsekwencje zniszczenia takie jak zagroŜe-

nie Ŝycia, szkody, zranienia, straty materialne,

•••• reakcje społeczne na zaistniałe zniszczenia,

•••• koszty i procedury oraz postępowanie niezbędne z uwagi

na ograniczenia ryzyka zniszczenia.

MoŜna przy tym stosować zróŜnicowane poziomy nieza-wodności w postaci 3. klas niezawodno ść (RCX),

którym odpowiadają 3. klasy konsekwencji (CC X).

Dla ustalonychklas dobiera się: poziom nadzoru projektowania (DSL Y) i

poziom inspekcji wykonawstwa (IL Y).

Zaleca się przy tym, aby poziom wymagań był nie ni Ŝszy niŜklasa niezawodności i konsekwencji (Y ≥≥≥≥ X) gdzie Y, X = 1, 2, 3.

Dla zwykłych , powszechnie stosowanych konstrukcji budow-lanych przyjmuje się zwykle warunki przeciętna (Y = X = 2).

Klasy niezawodności konstrukcji i związane z nią wymagania dotyczące zapewnienia jakości w procesach projektowania i realizacji powinny być zawczasu uzgodnione i sprecyzowane w specyfikacji projektu.

23

RóŜnicowanie niezawodno ści – uwarunkowaniarygorystyczne przeci ętne liberalne

• Klasy konsekwencji zniszczeniaCC3 CC2 CC1

• K l a s y n i e z a w o d n o ś c iRC3 RC2 RC1(1,1) (1,0) (0,9)

• Poziomy nadzoru przy projektowaniuDSL3 DSL2 DSL1

(weryfikacja przez inną (weryfikacja (samokontrola)jednostkę projektową) projektu)

• Poziomy inspekcji przy wykonywaniuIL3 IL2 IL1

(inspekcja przez (zgodnie z procedu- (autoinspekcja)stronę trzecią) rami wykonawcy)

współczynnikobciąŜeń Kfi

WARUNKI

DEFINICJA KLAS KONSEKWENCJI ZNISZCZENIA

Budynki rolnicze, w których ludzie zazwyczaj nie przeby-wają, szklarnie

Niskie zagroŜenie Ŝycia ludz-kiego małe lub nieznacznekonsekwencje ekonomiczne, społeczne i środowiskowe.

CC1

Budynki: uŜyteczności publi-cznej, mieszkalne, biurowe, których konsekwencje znisz-czenia są przeciętne

Przeci ętne zagroŜenie Ŝycia ludzkiego lub znacznekonsek-wencje ekonomiczne, społecz-ne i środowiskowe

CC2

Widownie, budynki uŜytecz-ności publicznej, których konsekwencje zniszczenia sąwysokie

Wysokie zagroŜenie Ŝycia ludzkiego lub bardzo du Ŝekonsekwencje ekonomiczne, społeczne i środowiskowe

CC3

Przykłady konstrukcji budowlanych i inŜynierskich

OpisKlasakonsekwencji

24

RÓśNICOWANIE NIEZAWODNOŚCI ZA POMOCĄ:

- wska źnika niezawodno ści ββββ

- współczynników cz ęściowych γγγγF stosowanych w kombinac-jach obci ąŜeń podstawowych dla stałych sytuacji oblicze-niowych.

Są to współczynniki K Fi , w postaci mno Ŝników do współ-czynników cz ęściowych γγγγF

Kf1 = 0.9 - dla RC1,

Kf2 = 1.0 - dla RC2,

Kf3 = 1.1 - dla RC3

Współczynniki K fi są odpowiednikami współczynników konsekwencji zniszczenia γγγγn w normie PN-B.

RÓśNICOWANIE NADZORU W TRAKCIE PROJEKTOWANIA

Autokontrola:przez autora projektu*

DSL 1odniesiony do

RC1

Sprawdzenie zgodnie z procedurami jednostki

projektowej*normalny

DSL 2odniesiony do

RC2

Sprawdzenie przez stronę trzecia:

przez inn ą jednostk ęprojektow ą*

zaostrzonyDSL 3

odniesiony do RC3

Minimalne wymagania przy sprawdzaniu obliczeń,rysunków i specyfikacji

Charakterys-tyka nadzoru

Poziomy nadzoru przy projektowaniu

* MoŜna równieŜ stosować klasyfikację projektantów i władz sprawdzających

25

INSPEKCJA W TRAKCIE WYKONANIA

autoinspekcjaIL1 odniesiony

do RC 1

zgodnie z procedurami jednostki wykonawczejnormalny

IL2 odniesiony do RC2

przez stron ę trzeci ązaostrzonaIL3 odniesiony

do RC3

Wymagania inspekcjiCharakterystyka

inspekcjiPoziom inspekcji

WNIOSEK. NaleŜy pilnie wprowadzi ć przepisy dotycz ące:

1. Wprowadzenia klasyfikacji niezawodno ści budowli w zaleŜności od konsekwencjach ich zniszczenia.

2. Weryfikacji projektów („zewn ętrznej” – niezale Ŝnej od projektanta, wykonawcy, inwestora).

PODSTAWY OBLICZEŃ STANÓW GRANICZNYCH

Kanwę metodologiczną sprawdzanie niezawodności konst-rukcji budowlanych wg Eurokodu EN 1990 stanowi znana juŜi powszechnie stosowana metodastanów granicznych i współczynników cz ęściowych .

Metoda ta, skodyfikowana w normie PN-ISO 2394:2000Ogólne zasady niezawodności konstrukcji budowlanych, została wEurokodach aplikacyjnie rozwinięta.

Stany graniczne to stany, po przekroczeniu których konstrukcja nie spełnia jej kryteriów projektowych.

RozróŜnia się stany graniczne :

• nośności (związane z katastrofą lub zniszczeniem) i• uŜytkowalno ści (po przekroczeniu których konstrukcja

przestaje spełniać stawiane jej wymagania uŜytkowe).

26

W celu analizy prognozowanego wytęŜenia konstru-kcji (w obliczeniach statyczno-wytrzymałościowych), w kontekście oddziaływań oraz ich kombinacji analizuje się sytuacje obliczeniowe .

Kombinacja oddziaływa ń – to zbiór wartości oblicze-niowych przyjętych do sprawdzenia niezawodności konstrukcji, kiedy w rozpatrywanym stanie granicznym występują jednoczenie róŜne oddziaływania (w badanej sytuacji obliczeniowej).

Sytuacje obliczeniowe – to zbiór warunków fizycz-nych, reprezentujących rzeczywiste warunki w określo-nym przedziale czasowym, dla którego wykazuje się w obliczeniach, Ŝe odpowiednie stany graniczne nie zosta-ły przekroczone.

SYTUACJAOBLICZENIOWA

WYJĄTKOWAzamiecie śnieŜne


TRWAŁA

27


TRWAŁA

TRZĘSIENIE

ZIEMIH U R A G A N

S Y T U A C J A O B L I C Z E N I O W A: W Y J Ą T K O W A, S E J S M I C Z N A

TRĄBA POWIETRZ.


TRWAŁA

28


TRWAŁA

TEMPER.WEWNĘT.

TEMPER.ZEWNĘT.

SYTACJAOBLICZENIOWA

PRZEJŚCIOWA

Sytuacje obliczeniowe (warunki) – kombinacje oddziaływa ń przy sprawdzaniu SGN

• trwała (uŜytkowanie obiektu zgodne z przeznacze-niem) – której miarodajny czas trwania jest tegosamego rzędu co planowany okres eksploatacjiustroju,

• przej ściowa (chwilowe warunki podczas budowy i nap-rawy) – o duŜym prawdopodobieństwie wstąpie-nia, której czas trwania jest znacznie krótszy niŜprzewidziany okres uŜytkowania konstrukcji,

• wyj ątkowa (wyjątkowe warunki: poŜar, uderzenie, wy-buch) – odnosząca się do wyjątkowych warun-ków uŜytkowania konstrukcji lub jej eksploatacji,

• sejsmiczna – uwzględniająca trzęsienie ziemi.

29

STANY GRANICZNE

• Stany graniczne dotyczące:- bezpieczenstwa* ludzi i/lub- bezpieczenstwa* konstrukcji

(- niekiedy takŜe zawartości budowli)naleŜy uwaŜać za stan y graniczne nośności - ULS.

*- stany poprzedzające (w tym samą) katastrofę konstrukcji

• Stany graniczne dotyczące:

- funkcji konstrukcji lub jego elementu w warunkachzwykłego uŜytkowania,

- komfortu (drgania) uŜytkowników,- wygl ądu (ugięcia, rysy) obiektu budowlanego są

stanami graniczn ymi uŜytkowalno ści - SLS.

STANY GRANICZNE NOŚNOŚCI – ULS (SGN)

Sprawdzając kryteria nośności naleŜy rozróŜnićnastępujące stany graniczne no śności (ULS) oraz formy zniszczenia:

• ULS – EQU - utrata równowagi konstrukcji lub jejczęści jako ciała sztywnego,

• ULS – STR - zniszczenie na skutek nadmiernegoodkształcenia, przekształcenia si ę wmechanizm, zniszczenie materiałowe,utrat ę stateczno ści konstrukcji,

• ULS – GEO - zniszczenie lub nadmierne deformacjepodłoŜa,

• ULS – FAT - zniszczenie zmęczeniowe.

30

STANY GRANICZNE NOŚNOŚCI (ULS)Jako miarodajne naleŜy sprawdzać następujące stany graniczne:

• EQU – Utrata równowagi statycznej konstrukcji lub jakiejkolwiekjej części, uwaŜanej za ciało sztywne

Ed,dst ≤≤≤≤ Ed,stb

•••• STR – Zniszczenie wewnętrzne lub nadmierne odkształceniekonstrukcji łącznie z fundamentami, w przypadku którychdecyduje wytrzymałość materiału

Ed ≤≤≤≤ Rd

• GEO – Zniszczenie lub nadmierne odkształcenie podłoŜa, kiedyistotne dla nośności konstrukcji ma wytrzymałość podłoŜa

Ed ≤≤≤≤ Rd

• FAT – Zniszczenie zmęczeniowe konstrukcji.

Ed,dst , Ed,stb , Ed, Rd - odpowiednio wartości obliczeniowe efektu oddziały-wań destabilizujących, stabilizujących, efektu oddziaływań i nośności.

STANY GRANICZNE UśYTKOWALNOŚCI - SLS

Rozpatrując stany graniczne u Ŝytkowalno ści (SLS) naleŜy wykazać, Ŝe spełnione są odpowiednie kryteria sztywno ści konstrukcji dotyczące:• ugięć, deformacji (wpływających na wygląd, komfort uŜytkowni-

ków lub funkcję konstrukcji – w tym funkcjonowanie urządzeń),• drgań (powodujących dyskomfort ludzi i ograniczających przy-

datność uŜytkową konstrukcji),• lokalnych uszkodzeń (wpływających negatywnie na wygląd,

trwałość lub funkcjonowanie konstrukcji)RozróŜnia się odwracalne i nieodwracalne stany graniczne

uŜytkowalności.Nieodwracalne stany graniczne u Ŝytkowalno ści – stany graniczne, w

których pewne konsekwencje oddziaływań, przekraczające określone wymaga-nia uŜytkowe, pozostają po ustąpieniu tych oddziaływań.

Odwracalne stany graniczne u Ŝytkowalno ści – stany graniczne, w których nie pozostają konsekwencje oddziaływań, przekraczające określone wymaga-nia uŜytkowe po ustąpieniu tych oddziaływań.

31

STANY GRANICZNE UśYTKOWALNOŚCI (SLS)

Sprawdzając Ek ≤≤≤≤ Ck naleŜy posługiwać się kryteriami

uŜytkowalnośći (Ck) dotyczącymi :

•••• Ugięć wpływaj ących na- wygląd, - komfort uŜytkowników lub- funkcji konstrukcji (w tym funkcjonowania maszyn i instalacji),lub powodujących uszkodzenia obudowy.

• Drgań- powodujących dyskomfort ludzi,- ograniczających przydatności uŜytkową konstrukcji.

• Uszkodze ń, wpływaj ących negatywnie na - wygląd,- trwałość,- funkcjonowanie konstrukcji.

Ek, Ck - odpowiednio wartości: charakterystyczne efektu oddziaływań iograniczeń z warunku uŜytkowalności.

W metodzie stanów granicznych i współczynników częścio-wych definiuje się tzw. zmienne podstawowe oraz ich war-tości obliczeniowe:

• oddziaływania i wpływy środowiskowe (F - obciąŜenia)

Fd = γγγγF Frep ; Frep = ψψψψ Fk

• właściwości materiałów i wyrobów (X – wytrzymałość mate-riałów)

Xd = Xk / γγγγM

• wielkości geometryczne – wymiary przekroju, elementu, geo-metria systemu (a) i imperfekcje ( ∆∆∆∆a)

ad = anom ; ad = anom ±±±± ∆∆∆∆a

γγγγF, γγγγM, ψψψψ - odpowiednio współczynniki: obciąŜeń, nośności orazzmiennych oddziaływań towarzyszących.

32

Współczynniki częściowe uwzględniają niepewność:

• reprezentowanych wartości oddziaływań (γγγγf), • modelu oddziaływań i/lub efektów oddziaływań (γγγγSd),

• charakterystycznych właściwości materiału (γγγγm),• modelu stanu granicznego nośności (γγγγRd)

Na ogół we wzorach występują zintegrowanewspółczynniki częściowe:

- po stronie oddziaływań (mno Ŝniki )γγγγF = γγγγf ××××γγγγSd

- po stronie nośności (dzielniki )γγγγM = γγγγm ××××γγγγRd

PODSTAWY METODY STANÓW GRANICZNYCH

Bezpieczeństwo konstrukcji jest determinowane przez: losow ąnośność - R (ωωωω) i losow ą efekty oddziaływa ń - E (ωωωω).

Parametry nośności lub obciąŜeń ustala się na podstawie pomiarów i badań doświadczalnych. Te wyniki są podstawąokreślenia rozkładu empirycznych f(A) np. maksymalnych war-tości rocznych obciąŜeń śniegiem gruntu f(s).

33

Wartość charakterystyczna np. sk obciąŜe-nia to podstawowa reprezentatywna wartośćoddziaływania.

Oblicza się ją jako kwantyl rozkładu maksy-malnych wartości rocznych na podstawie analiz probabilistycznych.

Np. w przypadku rozkładu normalnego

sk = Š (1 + t v s)

Kwantyl rzędu p jest to taka wartość zmiennej losowej obciąŜenia śniegiem, która jest prze-wyŜszana z prawdopodobieństwem

1- p

Np. gdy przyjmie się kwanty 0.98, to praw-dopodobieństwo przekroczenia wartości cha-rakterystycznej wynosi 0.02, czyli ryzyko wynosi 2%.

34

Wartość charakterystyczna obciąŜenia Fk lub noś-ności Rk konstrukcji to podstawowa reprezentatywna wartość. Oblicza się ją jako kwantyl rozkładu.

Pr {F ≥≥≥≥ Fk} ≥≥≥≥ 1-p lub Pr {R ≤≤≤≤ Rk} ≥≥≥≥ p

Np. w przypadku rozkładu normalnego Rk = R0 (1 - t sR)

Jeśli w EN 1990÷EN 1999 nie podano inaczej to: kiedy dolna właś-ciwości materiału jest niekorzystna, to jej warto ść charakterys-tyczn ą ustala si ę jako kwantyl 5%.

Rd = Rk / γγγγM

35

Kwantyl rzędu p jest to taka wartość np. obciąŜenia śniegiem, która jest przewyŜszana z prawdopodobieństwem 1- p.

Np. gdy przyjmie się kwantyl 0.98, to prawdopodobieństwo prze-kroczenia wartości charakterystycznej wynosi 0.02, czyli ryzyko wynosi – 2%,a okres powrotu T = 50 lat.

Rozkład normalnySk = Š(1 + t v s)

p(t) =p(2.06)= 0.98

Schemat analizy bezpieczeństwa konstrukcjiw metodzie stanów granicznych

36

UJĘCIE PROBABILISTYCZNE OCENY BEZPIECZEŃSTWA

UJĘCIE DETERMINISTYCZNE OCENY BEZPIECZEŃSTWA

37

Warunek bezpieczeństwa w metodzie stanów granicznych

Ed ≤≤≤≤ Rd (1)

gdzie: Ed – efekty działań obciąŜeń (siły wewnętrzne M, N, V –wyznaczone dla obciąŜeń obliczeniowych)

Ed ( Fd ) = Ed ( Fk ××××γγγγF )

Rd - nośności elementu

Rd = a⋅⋅⋅⋅C⋅⋅⋅⋅fyk /γγγγM

w którym: C – charakterystyka geometryczna przekroju pręta(np. C = A - rozciąganie, C = W - zginanie)

a – współczynnik np. wyboczenia ϕϕϕϕ, zwichrzenia ϕϕϕϕL.

Ocena bezpieczeństwa (1) w normach oblicza się – stopieńwykorzystania nośności elementu

Ed SIŁA WEWNĘTRZNA (2)Rd NOŚNOŚĆ ELEMENTU ≤≤≤≤ 1=

Imperfekcje geometryczne: - przekroju poprzecznego prętów- ich osi podłuŜnych, a takŜe - systemu całego ustroju nośnego

38

Imperfekcje geometryczne osi podłu Ŝnychi płaszczyzn środkowych płyt i powłok

39

SPRAWDZANIE NIEZAWODNOŚCI KONSTRUKCJI METODĄ WSPÓŁCZYNNIKÓW CZĘŚCIOWYCH

Rodzaje oddziaływań wpływów środowiskowych (F) ze względu na zmienności w czasie:

- STAŁE ( G ) – cięŜar własny konstrukcji, obudowy, urządzeń,skurcz, osiadanie, a takŜe spręŜenia ( P ),

- ZMIENNE ( Q ) – klimatyczne, technologiczne, uŜytkowe,

- WYJĄTKOWE ( A ) – wybuch, uderzenie przez pojazd, a takŜesejsmiczne i niektóre obciąŜenia śniegiem,

- SEJSMICZNE ( AE ) – siły bezwładności wywołane trzęsieniemziemi.

Sprawdzając warunki uŜytkowalności rozpatruje się kombinacje: charakterystyczne, cz ęste i prawie stałe .

W przypadku obciąŜeń stałych o duŜym współczynniku zmien-ności lub w przypadku wystąpienia prawdopodobnej zmiany oddziaływań w okresie eksploatacji (np. przy dodatkowych, okresowych obciąŜeniach stałych) rozróŜnia się dwa rodzaje obciąŜeń charakterystycznych:

• wartość wyŜszą (Gk,sup ) oraz• wartość niŜszą (Gk,inf ).

Gdy takie rozróŜnienie nie występuje, to jest miarodajna tylko jedna wartość charakterystyczna (Gk).

W przypadku obciąŜeń zmiennych wartość charakterys-tyczna (Qk) powinna odpowiadać:

• wartości górnej przy załoŜonym prawdopodobieństwie jejnieprzekroczenia lub wartości dolnej przy załoŜonym praw-dopodobieństwie jej nieosiągnięcia w pewnym okresieodniesienia, który uwzględnia czas eksploatacji lub

• wartości ustalonej.

40

RozróŜnia się jedno główne oddziaływanie zmienne oraz związane oddziaływanie zmienne (inne niŜ główne).

Reprezentatywną wartość oddziaływania wiodącego (główne-go) jest wartość charakterystyczna Qk.Reprezentatywne wartości związanych (towarzyszących) oddzia-

ływań, są odniesione do wartości charakterystycznej oddziaływa-nia głównego Qk, za pomocą współczynników ψψψψi (redukcyjnych). SłuŜą one do określenia wartości charakterystycznych obciąŜeńzmiennych wartości:• kombinacyjnych : ψψψψ0Qk – sprawdzaniestanów granicznych noś-ności i nieodwracalnych stanów granicznych uŜytkowalności,

• częstych : ψψψψ1Qk – sprawdzanie stanów granicznych nośności zuwzględnieniem oddziaływań wyjątkowych i odwracalnych sta-nów granicznych,

• quasi-stałych : ψψψψ2Qk– sprawdzanie stanów granicznych nośnoś-ci z uwzględnieniem oddziaływań wyjątkowych i nieodwracal-nych stanów granicznych uŜytkowalności.

Współczynniki ψψψψi są określone w EN 1990 lub w innych normach obciąŜeń, albo są ustalone przez inwestora, lub projektanta w porozumieniu z inwestorem.

Podstawowe kombinacje oddziaływa ń dla budynków (STR) w przypadku trwałych i przej ściowych sytuacji obliczeniowych

Ed = E {ΣΣΣΣ(UPA / FPA) „+” LVA „+” ΣΣΣΣ AVA}

UPA – niekorzystne oddziaływanie stałe (γγγγG.sup Gk,sup ),FPA – korzystne oddziaływanie stałe (γγγγG.inf Gk,inf ),LVA – wiodące (główne) oddziaływanie zmienne (γγγγQ Qk),AVA – towarzyszące oddziaływanie zmienne (γγγγQψψψψ0Qk; ψψψψ0<1),„+” – oznacza „naleŜy uwzględnić w kombinacji z”,

ΣΣΣΣ – oznacza łączny efekt

ΣΣΣΣ γγγγG Gk „+” γγγγQ,1Qk,1 „+” ΣΣΣΣ γγγγQ,iψψψψ0,iQk (6.10)

ObciąŜenia: stałe zmienne wiod ące zmienne towarzysz ące

Zalecane wartości γγγγi przy sprawdzaniu nośności konstrukcji

γγγγG.sup = 1.35 (niekorzystne), γγγγG.inf = 1.00 (korzystne), γγγγQ = 1.50 (lub 0)

41

Wartości charakterystycznych obciąŜeń towarzyszących

• kombinacyjnych: ψψψψ0 s, • częstych: ψψψψ1 s, • prawie stałych: ψψψψ2 s

Wartości współczynników ψψψψi dla obci ąŜenia śniegiem:

00,200,50Pozostałe państwa członkowskie CEN dla miejsc połoŜonych na wysokości H < 1000 m powyŜej poziomu morza

0,200,500,70Pozostałe państwa członkowskie CEN dla miejsc połoŜonych na wysokości H > 1000 m powyŜej poziomu morza

0,200,500,70Finlandia, Islandia, Norwegia, Szwecja

ψψψψ2ψψψψ1ψψψψ0Region

0,50,50,70,70,90,7

0,50,0

ψψψψ1

0,70,70,70,71,00,7

0,70,0

ψψψψ0

0,30,30,60,60,80,6

0,30,0

A – powierzchnie magazynoweB – powierzchnie biuroweC – miejsca zebrańD – powierzchnie handloweE – powierzchnie magazynowe

F – powierzchnie ruchu pojazdów ≤ 30kNG – powierzchnie ruchu

pojazdów > 30≤160kNH – dachy

ψψψψ2ObciąŜenia zmienne w budynkach kategorii:

Wartości współczynników ψψψψ0 dla obciąŜenia budynków

42

Z kolei współczynniki kombinacji obciąŜeń ψψψψ0 dla poszcze-gólnych oddziaływań zmiennych (towarzyszących) zaleca sięprzyjmować jak następuje:

• obciąŜenia uŜytkowe ψψψψ0 = 0.7 (lub 1.0 – dla powierzchnimagazynowych),

• obciąŜenia wiatrem ψψψψ0 = 0.6,• obciąŜenia śniegiem ψψψψ0 = 0.5 (lub 0.7 – dla krajów nordyc-

kich),• oddziaływanie temperatury (nie poŜarowe) ψψψψ0 = 0.6.

Definicje i wartości charakterystyczne róŜnych oddziaływańsą przedmiotem

PN-EN 1991-1-1:2004 Oddziaływania na konstrukcj ę –Cześć 1-1: Oddziaływania ogólne – ci ęŜary obj ętościowe, cięŜar własny i obci ąŜenia u Ŝytkowe.

„+” – kombinacja z

43

• Przekroje krytyczne – istotne z uwagi na wymiarowanie elementów.• Maximum/maximorum sił wewnętrznych w przekrojach krytycznych.• Kombinacje schematów obciąŜeń naleŜy ustalić indywidualnie dlakaŜdego i - tegoprzekroju krytycznego.

W przypadku typowych budynków, gdy pomija sięoddziaływanie temperatury, kombinacje podstawowe moŜna sprowadzić do następujących przypadków:

A. maksymalne oddziaływanie wiatru W (wiodące) orazobciąŜenie śniegiem S i obciąŜenia uŜytkowe Q

[G, max W oraz ΣΣΣΣ(S,Q) ],B1. maksymalne obciąŜenia śniegiem S (wiodące) oraz

obciąŜenie wiatrem i obciąŜenia uŜytkowe Q[G, max S i ΣΣΣΣ(W, Q) ],

B2. maksymalne obciąŜenie uŜytkowe Q (wiodące)oraz obciąŜenie wiatrem W i obciąŜenie śniegiem S

[G, max Q i ΣΣΣΣ(W, S) ],C. minimalne obciąŜenia grawitacyjne i maksymalne

oddziaływanie wiatru [min ΣΣΣΣ(G,Q) i max W ].

44

)70.050,1("")50,050,1("")50,1("")35,1( ⋅⋅+⋅⋅+⋅+⋅= QSWGEd

)70,050,1(")"6,050,1(")"50,1(")"35,1( ⋅⋅+⋅⋅+⋅+⋅= QWSGEd

)50,050,1(")"60,050,1(")"50,1(")"35,1( ⋅⋅+⋅⋅+⋅+⋅= SWQGEd

)50,1(")"00,1( ⋅+⋅= WGEd

1ψ0,sψ0,w1E2ψ0,i1ψ0,w1E1ψ0,iψ0,s11D

Kombinacje charakterystyczne– przy sprawdzaniu u Ŝytkowalno ści

001.501.00C

1.501.50 ψ0,s1.50ψ0,w1.35B21.50 ψ0,i1.501.50 ψ0,w1.35B11.50 ψ0,i1.50 ψ0,s1.501.35A

Kombinacje podstawowe – przy sprawdzaniu no śności

UŜytkowe (Q)Śnieg (S)Wiatr (W)

Oddziaływania zmienneOddziaływania stałe (G)

Przy-padek

MnoŜniki do obci ąŜeń składowych w kombinacjachoddziaływa ń w przypadku budynków

45

Kombinację oddziaływań (STR) (tab. A1.2B) moŜna wyrazić jako:

obciąŜenia: stałe zmienne wiod ące zmienne towarzysz ące

ΣΣΣΣ γγγγG Gk „+” γγγγQ,1Qk,1 „+” ΣΣΣΣ γγγγQ,iψψψψ0,iQk (6.10)

albo alternatywnie dla stanów granicznych STR i GEO jako mniej korzystne wyra Ŝenie z dwóch podanych ni Ŝej:

ΣΣΣΣ γγγγG Gk „+” γγγγQ,1 ψψψψ0,1 Qk,1 „+” ΣΣΣΣ γγγγQ,iψψψψ0,iQk (6.10a)

ΣΣΣΣ ξξξξ γγγγG Gk„+” γγγγQ,1Qk,1 „+” ΣΣΣΣ γγγγQ,iψψψψ0,iQk (6.10b)

ObciąŜenia: stałe zmienne wiod ące zmienne towarzysz ące

Zalecane wartości γγγγ przy sprawdzaniu nośności konstrukcji

γγγγG.sup = 1.35 (niekorzystne), γγγγG.inf = 1.00 (korzystne), γγγγQ = 1.50 (lub 0)

ξξξξ = 0.85 (tak, aby ξ.γγγγG.sup = 0.85××××1.35 = 1.15)

WyraŜenie (6.10) prowadzi z reguły do większego zuŜycia materiału

Równowagę statyczną (EQU) (tab. A1.2A) konstrukcji budynku zaleca się sprawdzać posługując się wartościami obliczeniowymi oddziaływań:


ΣΣΣΣ γγγγGGk „+” γγγγQ,1Qk,1 „+” ΣΣΣΣ γγγγQ,iψψψψ0,iQk (6.10)

Zalecane wartości współczynników przy sprawdzaniu rów-nowagi statycznej konstrukcji

γγγγG.sup = 1.10 (niekorzystne)

γγγγG.inf = 0.90 (korzystne)

γγγγQ,1 = 1.50 (lub 0)

γγγγQ,i = 1.50 (lub 0)

46

Obliczenia elementów konstrukcji (stóp fundamentowych, pali, ścian części podziemnych itp.) (STR) uwzględniające oddziaływania geotechniczne i nośności gruntu (GEO) zaleca sięsprawdzać posługując się jedną z trzech następujących podejść:

PODEJŚCIE 1 – Wartości obliczeniowe z tablicy A1.2(C) i wartości obliczeniowe z tablicy A1.2(B) stosuje się w oddzielnych obliczeniach, zarówno do oddziaływań geotechnicznych jak i innych oddziaływań działających na konstrukcję lub pochodzą-cych od konstrukcji. Zwykle wymiarowanie fundamentów przeprowadza się na podstawie tablicy A1.2(C), a nośnośćkonstrukcji na podstawie tablicy A1.2(B).

Tab. A1.2(C) Wartości obliczeniowe oddziaływań (EQU) (zestaw A)

ΣΣΣΣ γγγγGGk „+” γγγγQ,1Qk,1 „+” ΣΣΣΣ γγγγQ,iψψψψ0,iQk (6.10)

γγγγG.sup = 1.00, γγγγG.inf = 1.00, γγγγQ,1 = 1.30 (lub 0) γγγγQ,i = 1.30 (lub 0)


PODEJŚCIE 2 – Wartości obliczeniowe z tablicy A1.2(B) sto-suje się zarówno do oddziaływań geotechnicznych jak i innych oddziaływań.

PODEJŚCIE 3 – Wartości obliczeniowe z tablicy A1.2(C) sto-suje się do oddziaływań geotechnicznych i jednocześnie stosuje się częściowe współczynniki z tablicy A1.2(B) do innych oddzia-ływań działających na konstrukcje lub pochodzących od kons-trukcji.

W PN-EC 1990 podano równieŜ kombinacje oddziaływań w przy-padku wyj ątkowych sytuacji obliczeniowych (poŜar, uderzenie)

obciąŜenia: stałe wyj ątkowe zmienne wiod ące zmienne towarzysz ące

ΣΣΣΣGk „+” Ad „+” (ψψψψ1,1 lub ψψψψ2,1)Qk,1 „+” ΣΣΣΣ ψψψψ2,1Qk

47

Rodzaje oddziaływań wpływów środowiskowych (F) ze względu na zmienności w czasie:

- STAŁE ( G ) – cięŜar własny konstrukcji, obudowy, urządzeń,skurcz, osiadanie, a takŜe spr ęŜenia ( P ),

Kombinację oddziaływań (STR) z uwzgl ędnieniem spr ęŜenia moŜna wyrazić jako:


ΣΣΣΣ γγγγG Gk „+” γγγγP P „+” γγγγQ,1Qk,1 „+” ΣΣΣΣ γγγγQ,iψψψψ0,iQk (6.10)

miarodajna wartość reprezentatywna oddziaływania spręŜającego (patrz EN 1992 do EN 1996 i EN1998 do 1999)

W załączniku A2 (normatywnym) podano reguły i metody ustalania kombinacji oddziaływań przy sprawdzaniu stanu granicznego uŜytkowalności i nośności (z wyjątkiem spraw-dzania zmęczeniowego) z uwzględnieniem zalecanych war-tości obliczeniowych oddziaływań stałych, zmiennych i wyjąt-kowych oraz współczynników ψψψψi stosowanych w przypadku obliczeń:• mostów drogowych,• kładek dla pieszych i• mostów kolejowych.

ZMIANA do POLSKIEJ NORMYPN-EN 1990:2004/A1 – pa ździernik 2008 - stron 28

„eurokod mostowy”

48

STANY GRANICZNE UśYTKOWALNOŚCI

Kombinacje oddziaływań w stanów granicznych uŜytkowalności:

a) kombinacja charakterystyczna


ΣΣΣΣ Gk „+” Qk,1 „+” ΣΣΣΣ ψψψψ0,iQk (6.14b)

b) kombinacja częsta


ΣΣΣΣ Gk „+” ψψψψ1,1Qk,1 „+” ΣΣΣΣ ψψψψ2,iQk (6.15b)

c) kombinacja quasi-stała

obciąŜenia: stałe zmienne

ΣΣΣΣ Gk „+” ΣΣΣΣ ψψψψ2,iQk (6.16b)

Podstawowe wymagania dotyczące stanów granicznych uŜytkowalności podano w pkt. 3.4 i Załącznik A1.4.

Graniczne ugięcia pionowe i przemieszczenia poziome w nawiązaniu do PN-EN 1990 / Załącznik A1.4 powinny być podane w specyfikacji projektowej i uzgodnione z inwestorem.

w0 – strzałka odwrotna nieobciąŜonego elementu,w1 – strzałka ugięcia od obciąŜenia stałego,w2 – strzałka ugięcia od obciąŜenia zmiennego,

wmax – pozostałe ugięcie całkowite z uwzględnieniem strzałki odwrotnej.

49

Według krajowych norm PN-B

iif

n

ikn

PNd SS ψγγ ,

1∑==

∑+∑=

∑+∑=

==

==

n

jjkECQi

n

iikECG

ECd

jjkECQ

n

iikECG

ECd

QGS

QGS

1,,

1,,

1,,

1,,

γψγ

γγ

Według „starego” EC oraz norm zachodnioeuropejskich(niemieckiej, brytyjskiej)

γG,EC=1.35γw,EC =1.5γs,EC =1.5 ψEC = 0.9γi,ECψEC = 1.35

γγγγG,PN=1.1÷1.2γγγγW,PN=1.3γγγγS,PN =1.4

1.00.90.80.7

podstawowedrugietrzeciepozostałe

ψ ψ ψ ψiObciąŜenie

Częściowe współczynniki bezpieczeństwa odnoszące się do obciąŜeń według norm polskich PN-B, Eurokodu oraz norm zagranicznych: niemieckiej DIN i brytyjskiej BS

50

wg „starego” EC według PN-B

Analizy i badania konstrukcji

W zaleŜności od charakteru oddziaływań i właściwości konstrukcji oraz rozpatrywanego stanu granicznego mają zastosowanie następujące rodzaje analizy:

• analiza statyczna (liniowa lub nieliniowa),• analiza dynamiczna,• obliczenia wspomagane badaniami.

Badania eksperymentalne stosuje się w razie niepew-ności modelu obliczeniowego i/lub w przypadku znacz-nej powtarzalności komponentów konstrukcji.

51

ERg −= )( 22ERg sss +=

Załącznik C. Podstawy współczynników cz ęścio-wych analizy niezawodno ści

Wskaźnik niezawodności (1968)

52

0=− gsg βgs

g=β

Np. ββββ = 3.0 Z = 0.00135

W Eurokodzie przyjęto, Ŝe dla okresu uŜytkowania konstrukcji wynoszącego 50 lat wskaźnik ββββ = 3,8, co odpowiada prawdo-podobieństwu zniszczenia (dla SGN) pF = 0,7·10-4.

Im większy jest wskaźnik ββββ, tym awa-ryjność ustroju jest mniejsza, co pokaza-no na rysunku.

Zmiana wskaźnikaββββ o 0,5 odpowiada w przybliŜeniu zmianie pF o jeden rząd.

EC - wprowadzenie - Biegus

Documents

Transcript of EC - wprowadzenie - Biegus