Ogrodzenie z klinkieru - Konstrukcja część 2

cz. 2
Konstrukcja
OGRODZENIA
Ogrodzenie z klinkieru,
W części I podane zostały niezbędne wiadomości dotyczące
projektowania i wykonywania ogrodzeń z klinkieru.
Do omówienia pozostaje jeszcze bardzo istotna przy budowie
ogrodzeń część konstrukcyjna.
Z
agadnienia konstrukcyjne przy budowie
ogrodzeń odnoszą się przede wszystkim do
słupków przybramowych, które muszą mieć
odpowiednią wytrzymałość oraz do ich fundamentów,
stanowiących o stateczności ogrodzenia.
– dla przęseł i skrzydeł metalowych: γ = 0,50 kN/m3
lub wg rzeczywistego ciężaru,
– dla przęseł i skrzydeł drewnianych ażurowych:
γ = 0,10 kN/m3,
– dla przęseł i skrzydeł drewnianych pełnych:
Jak zatem przystąpić do projektu wspomnianych już
słupków przybramowych?
γ = 0,20 kN/m3,
– ciężar gruntu (na odsadzkach fundamentu):
Przede wszystkim należy ustalić (przyjąć) parametry
γ = 20,0 kN/m3
geometryczne ogrodzenia, czyli:
a) głębokość posadowienia: 0,8 do 1,2 m zależnie od
strefy klimatycznej,
Pozostałe obciążenia
– siła skupiona na końcu skrzydła bramy P = 1,0 kN.
b) nośność podłoża gruntowego (określa ją projektant
Jest to najmniejsza wartość obciążenia pionowego
na podstawie badań podłoża w wykopie próbnym
skupionego, jaką powinien przenieść każdy element
w pobliżu ogrodzenia),
konstrukcyjny, na którym może stanąć noga człowie-
c) projektowane wymiary geometryczne ogrodzenia:
– przekrój poprzeczny słupków (najczęściej przyjmuje się 38 x 38 cm),
ka z narzędziami (wg PN-82/B-02003),
– obciążenie poziome 0,3 kN/m w ogrodzeniach miejsc
przeznaczonych do przebywania pojedynczych ludzi,
– wysokość cokołu,
– obciążenie poziome wyjątkowe od uderzenia pojaz-
– wysokość słupków nad cokołem,
dem wg normy PN-82/B-02004 dla samochodów oso-
– rodzaje przęseł (drewno, metal),
bowych i furgonetek H = 20 kN na wysokości h =
– szerokość bramy wjazdowej. Szerokość bramy
1,0 m od poziomu jezdni. Jest to obciążenie wyjąt-
w świetle wg przepisów prawa budowlanego
kowe γf = 1,0.
powinna wynosić nie mniej niż 2,4 m. W praktyce
Obciążenie śniegiem wg PN-80/B-02010 nie ma wpły-
przyjmuje się z reguły 3,0 m lub więcej,
wu na wymiarowanie konstrukcji. Natomiast obciąże-
– szerokość furtki wg przepisów, co najmniej 0,9 m;
w praktyce jest to z reguły 1,0 m lub nieco więcej,
nie wiatrem wg PN-77/B-02011 musi być uwzględnione przy projektowaniu ogrodzenia.
– sposób otwierania furtki (czy zawiasy furtki są na
tym samym słupku, co skrzydło bramy).
Jednoczesność działania obciążeń
Mając te dane ustala się obciążenia wynikające z geome-
a) Ciężar własny działa zawsze.
trii i konstrukcji ogrodzenia (ciężar własny) oraz obciążenia
b) Siła skupiona na końcu skrzydła bramy bez obciąże-
technologiczne i montażowe wg norm budowlanych.
nia wyjątkowego uderzeniem pojazdu.
c) Siła pozioma uderzenia pojazdem bez obciążenia siłą
Ciężar własny
skupioną na końcu skrzydła.
– dla konstrukcji klinkierowych: γ = 19,0
– dla żelbetu: γ = 24,0 kN/m3,
– dla betonu: γ = 23,0
kN/m3,
Zatem obciążenia mogą działać w zestawie: a + b lub
a + c. Zestaw a + c obciąża słupki bardziej.
kN/m3,
43
OGRODZENIA
Przykład
Ogrodzenie o wymiarach jak na rysunku obok.
– Wysokość ogrodzenia h = 1,80 m nad terenem, w tym cokół o wysokości 0,60 m,
– rozstaw osiowy słupków – co 3,50 m,
– przęsła, skrzydła bramy i skrzydło furtki metalowe o ciężarze
= 0,50 kN/m2,
– słupki pośrednie o przekroju 38 x 25 cm,
– słupki przybramowe o przekroju 38 x 38 cm,
– grubość cokołu 25 cm,
– głębokość posadowienia hp = 0,80 m,
– dopuszczalne naciski na podłoże gruntowe δ = 1,5 daN/cm2
– zawiasy furtki na tym samym słupku co zawiasy skrzydła bramy,
– rozstaw osiowy słupków przybramowych l1 = 3,50 m.
Stąd światło bramy l1 = 3,50 – 0,38 = 3,12 m
– rozstaw słupków przy furtce l2 = 1,50 m. Stąd światło furtki
l2 = 1,50 – 0,38 = 1,12 m
– cokół i słupki z klinkieru; rdzeń słupków żelbetowy,
– poniżej klinkieru fundament betonowy.
Obliczenia poniżej są podane dla tego właśnie przykładu.
Rys. 1. Geometria ogrodzenia
Rodzaje słupków pod względem obciążenia i kon-
Obciążenie
strukcji
l
Słupek A: 38 x 38 cm, obciążenie skrzydłem bramy
i furtki, narażo ny na uderzenie pojazdem,
słupek z klinkieru (0,38 x 0,38 – 0,14 x 0,14) x 1,95
x 19,0 x 1,1 = 5,09 kN,
l
rdzeń żelbetowy 0,14 x 0,14 x 1,95 x 24,0 x 1,1
i skrzydłem bramy, narażony na uderzenie pojazdem,
l
fundament 0,38 x 0,38 x 0,65 x 24,0 x 1,1 = 2,48 kN
Słupek C: 38 x 25 cm, obciążony przęsłem ogrodze-
l
skrzydło bramy 1,56 x 1,80 x 0,50 x 1,2
= 1,68 kN
nia z jednej strony,
l
skrzydło furtki 1,12 x 1,80 x 0,50 x 1,2
= 1,21 kN
Słupek B: 38 x 38 cm, obciążenie przęsłem ogrodzenia
= 1,01 kN,
Słupek D: 38 x 25 cm, obciążony przęsłami ogrodze-
Razem: 11,47 kN
nia z obydwu stron są to wszystkie słupki pośrednie
w ogrodzeniu.
Obciążenie poziome
Uderzenie pojazdem: H = 20,0 kN h1 dla słupka =
44
Najbardziej obciążony jest słupek A. Można go posado-
1,15 m h2 dla fundamentu = 1,80 m.
wić na różne sposoby. Może mieć tylko własną stopę
Kierunek działania obciążenia prostopadły do linii ogro-
fundamentową lub stopę w formie poszerzenia funda-
dzenia.
mentu ciągłego pod ogrodzenie o szerokości 25 cm.
Do momentów zginających od:
Najpierw policzymy posadowienie na własnej stopie
l
bramy P1 = 1,68 kN
e1 = 1,56 x 0,5 + 0,19 = 0,97 m
fundamentowej.
l
furtki P2 = 1,21 kN
e2 = 1,12 x 0,5 + 0,19 = 0,75 m
OGRODZENIA
Kierunek działania równoległy do linii ogrodzenia i prostopadły do niej.
l
prostopadle do linii ogrodzenia: M = 1,68 x 0,97 +
1,21 x 0,75 + 20,00 x 1,15 = 25,54 kNm
Siła skupiona P3 = 1,0 x 1,2 = 1,2 kN:
= dla bramy e3 = 1,56 + 0,19 = 1,75 m
F = 38 x 38 = 1444 cm2
= dla furtki e3 = 1,12 + 0,19 = 1,31 m
Jednoczesność działania sił: H + P1 + P2 lub: P1 +
P2 + P3
Wx =
383
= 9145 cm3
6
Sprawdzenie wytrzymałości słupków w poziomie nad
Naprężenia w kierunku równoległym do linii ogro-
fundamentem
dzenia:
Obciążenie pionowe N = 11,47 – 2,48 = 8,99 kN
Obciążenie poziome H = 20,00 kN
δ=
P M
900
28200
±
=
±
= 0,62 ± 3,08
F
W 1444
9145
δ1 = 0,62 + 3,08 = 3,70 daN/cm2
Momenty zginające:
l
δ2 = 0,62 – 3,08 = -2,46 daN/cm2
równolegle do linii ogrodzenia: M = P1 x e1 – P2 x e2
+ P3 x e3 = 1,68 x 0,97 – 1,21 x 0,75 + 1,20 x 1,75
= 2,82 kNm
Rys. 2a. Konstrukcja słupków przybramowych odpornych na
udzerzenie pojazdem
46
Dla rozciągania przy zginaniu
dzenia:
ϒm = 1,7 i ϒm1 = 1,38
255400
δ = 0,62 ±
= 0,62 ± 27,93
9145
δ1 = 0,62 + 27,93 = 28,55
daN/cm2
R=
0,4
= 0,17 daN/cm2 < 2,46 daN/cm2
1,7 x 1,38
δ2 = 0,62 – 27,93 = -27,31 daN/cm2
OGRODZENIA
Naprężenia w kierunku prostopadłym do linii ogro-
2,46 daN/cm2 < 27,31 daN/cm2
Przy klinkierze kl. 25 MPa i zaprawie marki Rz = 5 MPa
przy uderzeniu pojazdem.
Rmk = 3,6 MPa
Rdzeń słupka musi być zbrojony.
dla ściskania ϒm = 1,5
Ze względu na przekrój F = 0,1444 m2 < 0,30 m2
Przypadek bez uderzenia pojazdem
ϒm1 = 1,38
M = 1,68 x 0,97 + 1,21 x 0,75 + 1,2 X 1,75 + 1,2 x
1,31 = 6,21 kNm
Rm = 3,6 = 1,74 MPa = 17,4 daN/cm2 > 3,70 daN/cm2
1,5 x 1,38
bez uwzględnienia
uderzenia pojazdem
Dla ścinania Rt = 0,3 MPa
Beton B 15 Rb = 8,7 Mpa stal A – III 34GS Ra= 350 Mpa
b = 14 cm, ho = 14 – 2 = 12 cm
62100
Ao=
= 0,354 → δ = 0,770
14 x 87 x 122
Fa=
62100
3500 x 0,770 x 12
= 1,92 cm2
δt = 2000 : 1444 = 1,39 daN/cm2 < 3,0 daN/cm2
Rys. 2b. Konstrukcja słupków przybramowych nieodpornych na
udzerzenie pojazdem
47
OGRODZENIA
Przyjmuję 2 Ø 12 o Fa = 2,28 cm2
Słupek B ma tylko nieco mniejsze obciążenie ze względu na brak obciążenia furtką. Konstrukcja słupka i jego
Aby zabezpieczyć słupek przed skutkiem uderzenia
posadowienie są takie same jak słupka A.
pojazdem, trzeba zwiększyć przekrój słupka do wymia-
Słupek C jest najmniej obciążony, bo tylko połową
rów 38 x 51 cm czyli 1,5 x 2 cegły. Wówczas rdzeń żel-
przęsła.
betowy będzie miał przekrój 14 x 27 cm.
Słupki D są to wszystkie pośrednie słupki ogrodzenia.
Ciężar słupka
Fundament pod cokół i słupki D, betonowy, o wymia-
Klinkier (0,38 x 0,51 – 0,14 x 0,27) x 19,0 x 1,95 x 1,1 =
= 6,36 kN
Rdzeń 0,14 x 0,27 x 1,95 x 24,0 x 1,1 =
rach szerokość 25 cm i wysokość 65 cm.
Obciążenie
1,95 kN
Fundament 0,65 x 0,25 x 3,50 x 23,00 x 1,1 =14,39 kN
8,31 kN
Cokół 0,25 x 0,75 x 3,50 x 19,00 x 1,1 =
13,72 kN
Słupek 0,25 x 0,38 x 1,20 x 19,00 x 1,1 =
2,38 kN
Przęsła 1,20 x (3,50 – 0,38) x 0,50 X 1,2 =
2,25 kN
Skrzydło bramy
1,40 x 1,2 =
1,68 kN
Skrzydło furtki
1,01 x 1,2 =
1,21 kN
32,74 kN
2,89 kN
Ciężar własny na 1 mb ogrodzenia q = 32,74 : 3,50
Razem: 11,20 kN
Dla klinkieru Wx =
38 x 512 14 x 272
–
= 14772 cm3
6
6
∆M = 14772 x 1,7 = 25112 daNcm = 2,51 kNm
Dla rdzenia M = 25,54 – 2,51 = 23,03 kNm
b = 14 cm
ho = 27 – 2 = 25 cm
230300
Ao =
= 0,303 = → δ = 0,815
14 x 87 x 252
Fa =
230300
= 3,23 cm2
3500 x 0,815 x 25
= 9,35 kN/m
Obciążenie poziome wiatrem według PN-77/B-02011
dla I strefy
P = qk x c x ce x β x ϒf
gdzie:
qk = 0,25 kN/m2
ce = 0,7 dla terenu „C”, ponieważ ogrodzenie jest budowlą
niską w stosunku do wysokości budynku i drzew,
c = 0,96 wg Z1-19 przy założeniu 70% prześwitu
F
ϒ=
S
(F = suma powierzchni rzutów wszystkich elementów ogrodzenia
na jego płaszczyznę , S = h x l = powierzchnia ogrodzenia)
Przy γ = 0,30 C = 0,96
Przyjmuję 3 Ø 12 o Fa = 3,42 vm2
β = 1,8
Fundament pod słup
γf = 1,3
Przyjmuję stopę fundamentową o wymiarach
ρ = 0,25 x 0,7 x 0,96 x 1,8 x 1,3 = 0,39 kN/m2
120 x 120 cm.
Dla 1 = 3,50 m i h = 1,80 m mamy F = 3,50 x 1,80
= 6,30 m
Obciążenie pionowe
Fundament 1,2 x 1,2 x 0,65 x 24,0 x 1,1 =
24,71 kN
Ziemia na odsadzkach (1,2 x 1,2 – 0,38 x 0,51)
x 0,15 x 20,0 x 1,2 =
4,49 kN
29,20 kN
Razem obciążenie pionowe:
N = 11,20 kN + 29,20 kN = 40,40 kN
F = 120 x 120 = 14400 cm2
Wx =
1203
3
6 = 288000 cm
M = 20,00 x 1,80 + 1,68 x 0,97 + 1,21 x 0,75 =
38,54 kNm
Nacisk na podłoże gruntowe
δ=
4040
385400
±
= 0,28 ± 1,34
14400
288000
δ1 = 0,28 + 1,34 = 1,62 daN/cm2
δ2 = 0,28 – 1,34 = -1,06 daN/cm2
48
P = 0,39 x 6,30 = 2,46 kN
h = 0,90 m od terenu
Dla słupka h = 0,90 – 0,60 = 0,30 m
M = 2,46 x 0,30 = 0,74 kNm
F = 25 x 38 = 950 cm2
Wx =
38 x 252
= 3958 cm3
6
Ciężar słupka z przęsłem N = 2,38 + 2,25 = 4,63 kN
δ=
463 7400
±
= 0,49 ± 1,87
950 3958
δ1 = 0,49 + 1,87 = 2,36 daN/cm2 < 17,4 daN/cm2
δ2 = 0,49 – 1,87 – -1,38 daN/cm2 < 1,7 daN/cm2
Fundament
Obciążenie: q = 9,35 kN/m
Od parcia wiatru ρ = 2,46 = 0,70 kN/m
3,50
h = 0,90 + 0,80 = 1,70 m
OGRODZENIA
M = 0,70 x 1,70 = 1,19 kNm
F = 25 x 100 = 2800
w kierunku posesji, a ten widok przesłania skrzydło
cm2
bramy i przęsła ogrodzenia. Tak przedstawiony rysu-
100 x 252
Wx =
= 10417 cm3
6
nek konstrukcji słupków przybramowych w projekcie
ogrodzenia nie budzi żadnych wątpliwości wykonaw-
Naprężenia na grunt:
cy robót budowlanych przy realizacji zadania.
935
11900
δ=
±
= 0,37 ± 1,14
2500 10417
Na opisanym wyżej przykładzie widać więc, jak ważny
δ1 = 0,37 + 1,14 = 1,51 daN/cm2
budowlano-montażowych.
δ2= 0,37 – 1,14 = – 0,77
jest projekt techniczny przy wykonywaniu robót
daN/cm2
Rozpatrzmy jeszcze, jaki powinien być fundament pod
Wnioski końcowe
słupek przybramowy w przypadku nie uwzględnienia
uderzenia pojazdem.
Z powyższego przykładu widać, że przy ogrodzeniu
– słupek ma przekrój 38 x 38 cm,
ażurowym fundament szerokości 25 cm, równy sze-
– rdzeń żelbetowy 14 x 14 cm ze zbrojeniem 2 O 12,
rokości cokołu, jest odpowiedni przy dopuszczalnych
– obciążenie pionowe q = 11,47 kN + fundament i zie-
naciskach na podłoże gruntowe rzędu 1,5 daN/cm2.
mia na odsadzkach,
Przy ogrodzeniach pełnych z lekkimi przęsłami z drew-
– moment zginający M = 6,21 kNm.
na, fundament pod cokół (ogrodzenie) musi być odpo-
Przyjmuję fundament o wymiarach w rzucie 70 x 70 cm
wiednio szerszy. Jeśli chodzi o słupki przybramowe, to
wymagają one obliczeń statycznych i wymiarowania.
Ciężar fundamentu:
W przypadku nie uwzględniania uderzenia pojazdem,
fundament 0,70 x 0,70 x 0,65 x 24,00 x 1,1 =8,41 kN
słupki przybramowe i ich fundamenty mogą być mniej-
ziemia (O,70 x 0,70 – 0,38 x 0,38) x 0,15 x 20,00 x 1,2
sze, ale w praktyce to się nie opłaca. Zawsze jest moż-
= 1,24 kN
liwość uderzenia pojazdem przy wjeździe na posesję.
Razem: 9,65 kN
W przypadku nie uwzględnienia tego w projekcie, po
Razem N = 9,65 + 11,47 = 21,12 kN
uderzeniu pojazdem słupek ulegnie złamaniu, a fundament odkształceniu i przesunięciu. Zachodzi wtedy
F = 70 x 70 = 4900 cm2
703
Wx=
= 57167 cm2
6
potrzeba rozebrania uszkodzonej konstrukcji i wykonania jej od nowa. W wariancie uwzględniającym uderze-
Naciski na podłoże gruntowe:
nie najwyżej zostanie uszkodzonych kilka cegieł klin-
2112 62100
δ=
±
= 0,59 ± 1,09
4900 57167
kierowych, łatwych do wymiany,
δ1 = 0,59 + 1,09 = 1,68 daN/cm2
ma inne wymiary geometryczne i inną konstrukcję.
daN/cm2
W każdym przypadku projektant-konstruktor musi
δ2 = 0,59 – 1,09 = -0,50
Jeszcze wniosek ogólny. Każde ogrodzenie jest inne,
opracować część konstrukcyjne w formie obliczeń staOkazuje się, że różnica w masie betonowej fundamen-
tycznych i odpowiednich rysunków.
tów pod słupki przybramowe w obydwu przypadkach
Inwestorzy powinni o tym pamiętać. Dobrze opraco-
jest niewielka. Przy uwzględnieniu uderzenia pojazdem
wany projekt i zgodne z nim wykonawstwo gwarantuje
fundament ma wymiary 120 x 120 cm – masa betonu
stateczność i trwałość ogrodzenia. Klinkier jest materia-
V = 0,936 m3, natomiast przy pominięciu uderzenia
łem budowlanym stosunkowo drogim, ale o wysokich
pojazdem wymiary stopy wynoszą 70 x 70 cm, a masa
parametrach użytkowych (wytrzymałość i estetyka).
betonu wynosi V1 = 0,319 m3. Różnica wynosi: V – V1
= 0,517 m3. Dla dwóch słupków będzie to około 1 m3
betonu. Oszczędność niewielka, a strata może być
duża w przypadku uderzenia pojazdem, a to zawsze
jest możliwe. Na rys. 2 przedstawiona jest konstrukcja
słupków przybramowych w dwóch wariantach:
a/ przy uwzględnieniu uderzenia pojazdem i
b/ z pominięciem uderzenia pojazdem
Na zewnątrz oba warianty prawie się nie różnią, ponieważ większy wymiar przekroju słupka wysunięty jest
50
Edmund Ratajczak
Rysunki: Autor