Projectnummer: 1185-021 Uitdraaidatum: 15-9-2010 Rapport Sterkteberekening Stalen loodsen H700 Opdrachtgever: Kroftman Structures B.V. Postbus 158 6900 AD Zevenaar Nederland Telefoon +31 854 010 064 E-mail info@kroftman.nl www.kroftman.nl www.loodsen-en-schuren.nl Constructeur: EUREKA Engineering & Projects bv Anton Tijdinklaan 1a NL-7071CX ULFT (Gld) Tel: +31 (0)315 377608 Fax: +31 (0)315 377609 http://www.eureka-bv.com info@eureka-bv.com
Projectnr.: 1185-021 Pagina 2 Inhoudsopgave INHOUDSOPGAVE...2 H1 REKENWAARDEN...3 1.1 TECHNISCHE GRONDSLAGEN VOOR BOUWCONSTRUCTIES... 3 1.2 BEREKENING... 3 1.3 VEILIGHEIDSKLASSE EN REFERENTIEPERIODE... 3 1.4 VEILIGHEIDSCOËFFICIËNTEN... 3 H2 BEPALING REKENMODEL...4 H3 BEREKENINGEN HOOFDSPANT...5 3.1 SNEEUWLAST... 5 3.2 WINDLAST ALGEMEEN... 7 3.3 WINDBELASTING IN DWARSRICHTING... 7 3.4 COMBINATIE 100% WINDLAST I.C.M. 50% SNEEUWLAST... 9 3.5 COMBINATIE 100% SNEEUWLAST I.C.M. 50% WINDLAST... 10 H4 BEPLATING...11 4.1 BEPLATING DAK EN WAND... 11 4.2 WINDBELASTING IN LANGSRICHTING... 12 H5 FUNDATIE...13 5.1 BETONFUNDATIE... 13 5.2 ANKERBEREKENING... 14 5.3 HEMELWATERAFVOER... 14 H6 CONCLUSIE STAALWERK...14
Projectnr.: 1185-021 Pagina 3 H1 REKENWAARDEN 1.1 Technische grondslagen voor bouwconstructies NEN 6700 NEN 6702 NEN 6770 NEN 6771 NEN 6772 NEN 999 Algemene basiseisen Belastingen en vervormingen Staalconstructies Stabiliteit Verbindingen Het internationale Stelsel van Eenheden (SI) 1.2 Berekening Handmatig + COSMOS 2009 SP0.0 (Eindige Elementen Methode) 1.3 Veiligheidsklasse en referentieperiode Bouwwerkaanduiding: Tuinbouwkassen, schuren, landbouwloodsen, opslagloodsen en andere vormen van overkapping en of bouwwerken, waarbinnen, waaronder of waarin zich tijdens extreem slechte weersomstandigheden geen personen behoeven op te houden. Bouwwerken tijdens de bouwfase en hulpconstructie Veiligheidsklasse: 1 Referentieperiode: Gebruiksfase: 15 jaar 1.4 Veiligheidscoëfficiënten Tabel 1 -Belastingsfactoren uiterste grenstoestand γ f;g γ f;q γ f;a combinaties normaal gunstig Fundamenteel 1 1.2 0.9 1.2 - Fundamenteel 2 1.35 0.9 - - Bijzonder 3 1.0 1.0 1.0 1.0 Tabel 2 -Belastingsfactoren bruikbaarheidstoestand Incidentele 4 1.0 1.0 1.0 - Momentane 5 1.0 1.0 1.0 -
Projectnr.: 1185-021 Pagina 4 H2 BEPALING REKENMODEL De constructie van de loods is opgebouwd uit een buizenframe. (spantafstand 1,22m) De hoofdspanten en onderste liggers zijn uit koker 76.2x50.8x2.03 mm (3 x2 ). De horizontale ligger is uit koker 50.8x50.8x2 mm (2 x2 ). De verticale dakverbinder is uit koker 38.1x38.1x1.3 mm (1.5 x1.5 ) De hoofdspanten en onderste liggers (zie onderstaande figuur, vooraanzicht) zijn vervaardigd uit S275 staal en alle andere profielen zijn vervaardigd uit S235 staal. De beplating is van 0,5mm hogesterktestaal S450. (verzinkt) Bovenaanzicht
Projectnr.: 1185-021 Pagina 5 H3 BEREKENINGEN HOOFDSPANT 3.1 Sneeuwlast Voor een enkel spant wordt bepaalt welke belasting (door sneeuw) is toegestaan voordat het spant wordt overbelast. Uitgegaan is van de volgende waarden: Materiaal: Staal S275 Maximale spanning materiaal: 275 N/mm² Veiligheidsfactor (zie H1): 1.2 Soortelijke massa sneeuw: 700 kg/m³ Rekenwaarde maximale spanning: Uit het nevenstaande figuur is een gelijkmatige belasting geplaatst van 1150N/m² * 1.22m = 1403 N per meter. Optredende spanning bij een sneeuwlast van 1150 N/m² bedraagt 195.3 N/mm², zie onderstaande figuur. 1150N/m² is de maximaal toelaatbare sneeuwlast op de hoofdspanten Spanning bij een lijnlast van 1403N/m
Projectnr.: 1185-021 Pagina 6 De vervorming van het spant bij deze sneeuwlast is af te lezen uit de onderstaande afbeelding. Deze vervorming ten gevolge van een sneeuwlast van 1150 N/m² bedraagt 14.7 mm. Vervorming bij een lijnlast van 1403N/m Gemiddeld komt 115 kg /m² neer op een maximale sneeuwhoogte van:
Projectnr.: 1185-021 Pagina 7 3.2 Windlast algemeen Om te bepalen welke windkracht een constructie of loods maximaal kan hebben wordt de windkracht in Beaufort door middel van de onderstaande tabel omgerekend naar een winddruk (belasting per m²) Bron: http://www.knmi.nl De winddruk is grofweg gelijk aan: Druk = ½ x (luchtdichtheid) x (windsnelheid) 2 x (vormfactor) De luchtdichtheid is ongeveer 1.25 kg/m 3. De vormfactor (drag coëfficiënt) hangt af van het voorwerp waarom het gaat. Deze heeft orde grootte 1 en is dimensieloos. De windsnelheid moet in m/s worden gebruikt. Dan is de druk in kg/m/s 2, oftewel N/m 2. In tabelvorm: Bft Windsnelheid (m/s) Winddruk (N/m 2 ) Ondergrens Bovengrens Bovengrens 0 0.0 0.2 0.03 1 0.3 1.5 1.4 2 1.6 3.3 6.8 3 3.4 5.4 18 4 5.5 7.9 39 5 8.0 10.7 72 6 10.8 13.8 119 7 13.9 17.1 183 8 17.2 20.7 268 9 20.8 24.4 372 10 24.5 28.4 504 11 28.5 32.5 660 12 32.6 > 660 Volgens NEN 6702, tabel 1.A moet de constructie (met een hoogte tot 5 meter) een winddruk kunnen weerstaan van 0.84 kn/m². Deze winddruk treedt op in gebied 1: onbebouwd en is de hoogste waarde voor heel Nederland. Mocht de toelaatbare windlast hoger zijn dan 0.84 kn/m² dan is dit de constructie voor heel Nederland getoetst op windlast. 3.3 Windbelasting in dwarsrichting In onderstaande berekening wordt bepaalt welke windbelasting is toegestaan voordat het spant wordt overbelast. Uitgegaan is van de volgende waarden: Materiaal: Staal S275 Maximale spanning materiaal: 275 N/mm² Veiligheidsfactor (zie H1): 1.2 Rekenwaarde maximale spanning:
Projectnr.: 1185-021 Pagina 8 Uit het onderstaande figuur is een gelijkmatige belasting geplaatst van 945*1.22 = 1153 N per meter. Met het eindige elementen programma COSMOS is bepaald dat hierbij een toelaatbare spanning van 196N/mm² optreedt. Spanning bij een lijnlast van 1153N/m De vervorming van het spant bij deze maximale windlast op het hoofdspant is af te lezen uit de onderstaande afbeelding. Deze vervorming bedraagt 48 mm. Vervorming bij een lijnlast van 1153N/m Een windlast van 945N/m² staat gelijk aan 39 m/s (=140km/uur)
Projectnr.: 1185-021 Pagina 9 3.4 Combinatie 100% windlast i.c.m. 50% sneeuwlast Rekenwaarden: Maximale windlast (100%): 945N/m² (in het model een lijnlast van 945*1.22= 1153N/m) 50% van de maximale sneeuwlast: (1150N/m²)/2= 575N/m² (in het model een lijnlast van 650*1.22= 702 N/m) Maximaal toelaatbare spanning : 229N/mm² (incl. veiligheidsfactor 1.2) De 100% wind en 50% sneeuw combinatie valt binnen de maximaal toelaatbare spanning van 229N/mm² voor staal S275 De maximale vervorming bedraagt 70 mm.
Projectnr.: 1185-021 Pagina 10 3.5 Combinatie 100% sneeuwlast i.c.m. 50% windlast Rekenwaarden: Maximale sneeuwlast (100%): 1150N/m² (in het model een lijnlast van 1150*1.22= 1403N/m) 50% van de maximale windlast: (945N/m²)/2= 472.5N/m² (in het model een lijnlast van 472.5*1.22= 567N/m) Maximaal toelaatbare spanning : 229N/mm² (incl. veiligheidsfactor 1.2) De 100% sneeuw en 50% wind combinatie valt binnen de maximaal toelaatbare spanning van 229N/mm² voor staal S275 De maximale vervorming bedraagt 41 mm.
Projectnr.: 1185-021 Pagina 11 H4 Beplating 4.1 Beplating dak en wand Ook voor de beplating van de loods wordt bepaalt of een belasting (door sneeuw of wind) van 1150 N/m² (zie 3.1) is toegestaan voordat de beplating wordt overbelast. Uitgegaan is van de volgende waarden: Materiaal: Staal S450 (verzinkt+polyester coating) Plaatdikte: 0.5mm Maximale spanning materiaal: 450 N/mm² Veiligheidsfactor (zie H1): 1.2 Soortelijke massa sneeuw: 700 kg/m³ Rekenwaarde maximale spanning: Op het bovenstaande model van de plaat (1.22x1 meter; 1.22 meter is gelijk aan spantafstand) is een gelijkmatige belasting geplaatst van 1150N/m² Met het eindige elementen programma COSMOS is bepaald dat hierbij een spanning van 92.5 N/mm² optreedt. Dit is minder dan 375N/mm² en voldoet.
Projectnr.: 1185-021 Pagina 12 De vervorming van de beplating bij een sneeuw of windlast is af te lezen uit de bovenstaande afbeelding. Deze vervorming ten gevolge van een sneeuwlast van 1150N/m² bedraagt 4.7 mm. 4.2 Windbelasting in langsrichting De stabiliteit in de lengterichting van de loods wordt gevormd door de beplating. Om deze stabiliteit te toetsen zullen we de bevestigingsmiddelen van de beplating toetsen of afschuiving. Al het plaatwerk is enkel geschroefd (bovenste patroon van het plaatje) De dakplaten zijn op bovenste en onderste gording dubbel geschroefd. De beplating wordt geschroefd met Zelfborende zeskantkraagbouten DIN7504K met een lengte van 25 mm en een diameter van 4.8 mm. (afschuifoppervlak is 12.6mm²) Het oppervlak van de kopgevel is: Met een winddruk van 945N/m² wordt de totale kracht op de kopgevel: De beplating wordt per strekkende meter vastgezet met minimaal 5 schroeven. 1902N /5 = 384N De afschuifkracht per bout is 384N. De afschuifspanning is 384/12.6 = 30.5N/mm², dit is ruim voldoende.
Projectnr.: 1185-021 Pagina 13 H5 FUNDATIE 5.1 Betonfundatie De voorgeschreven fundatie van de loods bestaat uit een ringbalk met de afmetingen van BxH = 300 x 400 mm (of tot op de vorstgrens). De aangestorte werkvloer is optioneel. Neerwaartse kracht: Per staander komt er een neerwaartse kracht van 6900N. Het oppervlakte van de onderzijde van de ringbalk (per staander) is 0.3x1.524= 0.46m². De minimaal vereiste bodemdruk is 6900N / 0.46m² = 15000N/m² (15kN/m² ) Dit is een goed te realiseren waarde en dus voldoet deze fundatie voor de neerwaartse kracht. Opwaartse kracht (opwaaien constructie): C dim -> gebouw 7.38 br x 4.69 h => tabel => 0,96 P pe -> model gebouw => tabel => -0,70 P w -> zie par. 3.3 windbelasting in dwarsrichting => 0,94 kn/m² P = C C e w pe P = w 0, 9 0, 7 0, 9 =, di 0, 6 Kn / m m 6 0 4 3 Negatieve verticale kracht per voetplaat Per staander komt er een maximale opwaartse kracht van 1710 N. De massa van de poer is 0.3x0.4x1.52x2500=456 kg. De afmetingen van de ringbalk zijn voldoende om de constructie tegen opwaaien te beschermen. Maximaal optredende zijdelingse kracht: De maximale horizontale kracht op de fundatie treedt op wanneer de wind loodrecht op de zijkant van het gebouw staat (1153N/m per spant). De horizontale kracht bedraagt dan: Vibratie en torsie op fundering: De bevestiging van de staanders op de betonfundering is vrij van vibraties en torsie.
Projectnr.: 1185-021 Pagina 14 5.2 Ankerberekening 5.3 Hemelwaterafvoer De constructie wordt per staander vastgezet met een doorsteekanker M12-85/180. De toelaatbare trekkracht aan een juist geplaatste en gemonteerde anker bedraagt 9.5 kn per anker voor C20 beton. Dit is ruim boven de optredende 1.71 kn uit par. 5.1. De voorzieningen voor afvoer van hemelwater zijn niet inbegrepen bij de levering van deze loodsen en dit is, indien wenselijk, door de klant te verzorgen. Bijv. kan men universele PVC dakgoten aan de staanders bevestigen of kan men grindstroken aan weerszijden aanleggen. H6 CONCLUSIE STAALWERK Na berekening blijkt dat de loods een sneeuwlast van 115kg/m² (1150N/m²) kan weerstaan. De windlast welke de constructie kan weerstaan is 945N/mm². De constructie van de loods kan de maximaal toelaatbare sneeuwlast van 115 kg/m² verdragen op de spanten en op de beplating. Deze belasting treedt op bij een gemiddelde sneeuwhoogte van 164 mm sneeuw. De constructie van de loods kan de gewenste windlast van 945 N/m² verdragen op de spanten en op de beplating. Dit is gelijk aan een windsnelheid van 140km/uur. Deze waarden gelden ook voor de combinatie 100% sneeuw- en 50% windlast en de combinatie 100% wind- en 50% sneeuwlast. Ing. P.J.T. Klein