RODZAJEhal stalowych oraz ich rozwiązania konstrukcyjne
Transkrypt
RODZAJEhal stalowych oraz ich rozwiązania konstrukcyjne
NOWOCZESNE HALE 1/09 | TECHNIKI I TECHNOLOGIE Witold Kucharczuk RODZAJE hal stalowych oraz ich rozwiązania konstrukcyjne – CZ. II D ruga część artykułu dotyczy układów przestrzennych. Zalicza się do nich układy składające się z samostatecznych ram płaskich połączonych ze sobą za pomocą dodatkowych tężników poziomych, układy przegubowe usztywnione stężeniami kratowymi lub sztywnymi tarczami dachu i ścian oraz hale o typowo przestrzennej konstrukcji. Współdziałanie płaskich ustrojów poprzecznych uzyskuje się przez: zastosowanie tężników wzdłuż osi podłużnej hali (rys. 11a), uwzględnienie współpracy poziomych stężeń belek podsuwnicowych, uwzględnienie usztywniającego działania pokrycia dachowego, pomostów roboczych stężeń podłużnych i ścian osłonowych, jeżeli spełniają one warunki przenoszenia obciążeń zewnętrznych w odpowiednim kierunku. Rys. 11. Układy przestrzenne: a) układy samostateczne płaskie stężone w płaszczyźnie dachu, b) układy przegubowe stężone w płaszczyźnie dachu i ścian Rys. 12. Przykład konstrukcji hali magazynowej o połączeniach nominalnie przegubowych [10] 40 Kwestia obciążeń Rozpatrywanie przestrzennego zachowania się konstrukcji składającej się z samostatecznych ustrojów płaskich ma sens jedynie wówczas, gdy występują obciążenia lokalne na długości hali. Przy obciążeniu równomiernym i jednakowej sztywności poszczególnych ustrojów poprzecznych wszystkie będą obciążone w ten sam sposób i będą się jednakowo odkształcały, co pozwala je traktować jako ustroje niezależne. Hale o połączeniach przegubowych (rys. 11b) są stosowane tam, gdzie można spodziewać się nierównomiernego osiadania konstrukcji, a więc np. na terenach objętych eksploatacją górniczą [9]. Szkielet o połączeniach przegubowych może stanowić racjonalne rozwiązanie również w przypadku korzystnych warunków posadowienia. Połączenia powinny mieć wówczas nośność wystarczającą do zapewnienia stateczności konstrukcji w stadium montażu. Na rysunku 12 przedstawiono szkielet wielonawowej hali magazynowej, w której ze względów technologicznych nie można było zastosować stężeń słupów międzynawowych. Zastosowano szkielet o połączeniach nominalnie przegubowych usztywniony tarczami dachu z blachy fałdowej i murowanych ścian zewnętrznych. Hala ma siatkę słupów 13,5 m x 12,0 m i wysokość użytkową 9,0 m. Zużycie stali na konstrukcję nośną wyniosło 20,07 kg na metr kwadratowy i było o 31% mniejsze niż w analogicznej hali, której sztywność zapewniono za pomocą ram poprzecznych i podłużnych. Wykonanie tarczy dachowej wymagało zwiększenia grubości blachy fałdowej i liczby łączników w połączeniach blach, jednak ogólny koszt konstrukcji był mniejszy TECHNIKI I TECHNOLOGIE | NOWOCZESNE HALE 1/09 Rys. 14. Przykład ustroju przestrzennego [13] o 20% [10]. Zasady obliczania tarcz z blachy fałdowej podane są w pracy „Blachy fałdowe w budownictwie stalowym” [11]. Na rysunku 13 przedstawiono szkielet innej hali magazynowej w stadium montażu. Hala ma siatkę słupów 24,0 m x 4,0 m i wysokość użytkową 15,1 m. Zastosowano w niej szkielet o połączeniach nominalnie przegubowych, usztywniony w płaszczyznach ścian i dachu stężeniami kratowymi. Jest to rozwiązanie zamienne w stosunku do ram o węzłach sztywnych. Zmiana rozwiązania konstrukcyjnego spowodowała zmniejszenie zużycia stali i kosztów konstrukcji o około 20% [12]. Hale o typowo przestrzennej konstrukcji są rzadko stosowane. Na rysunku 14 przedstawiono przekrycie przystani promowej, której rzut ma kształt trójkąta równobocznego o boku 58,5 m. Zaprojektowano je w postaci przestrzennej struktury prętowej, opartej na trzech podporach, rozmieszczonych co 36,6 m. Wybór rozwiązań konstrukcyjnych O wyborze najbardziej racjonalnego rozwiązania konstrukcyjnego hali powinien decydować najmniejszy koszt realizacji i eksploatacji obiektu, spełniającego określone wymagania techniczne i użytkowe. Tradycyjnym rozwiązaniem przekryć w budownictwie stalowym są konstrukcje kratowe. W krajach rozwiniętych gospodarczo są one coraz częściej wypierane przez konstrukcje pełnościenne. W stosunku do kratowych odznaczają się mniejszą pracochłonnością wytwarzania, łatwiejszym zabezpieczeniem przed korozją i ogniem oraz mniejszą wysokością konstrukcyjną. Hale o konstrukcji kratowej powinny być stosowane jedynie w kilku przypadkach: gdy warunki techniczne i użytkowe wymagane dla obiektu są spełnione najlepiej przez konstrukcję kratową, np. wymagana jest przestrzeń na instalacje lub kiedy koszty realizacji i konserwacji konstrukcji kratowej są mniejsze, a koszty ogrzewania i wentylacji zwiększonej kubatury nie odgrywają istotnej roli. Przy wyborze schematu statycznego konstrukcji hali wielonawowej należy brać pod uwagę możliwość prowadzenia prac remontowych i modernizacyjnych, aby wymiana pokrycia dachowego lub na przykład belek podsuwnicowych w jednej z naw nie spowodowała utraty stateczności układu nośnego hali. Piśmiennictwo [1] PN-86/B-03254 Koordynacja wymiarowa w budownictwie. Wartości modularne i zasady koordynacji modularnej. Rys. 13. Przykład konstrukcji magazynu wysokiego składowania o połączeniach nominalnie przegubowych [12] [2] Katalog rozwiązań konstrukcji lekkich ocieplonych hal ramowych. COBPKM „Mostostal”, Warszawa 1977. [3] Katalog rozwiązań konstrukcyjnych hal ocieplonych systemu „Mostostal”. COBPKM „Mostostal”, Warszawa 1988. [4] Kucharczuk W.: O rozwiązaniach konstrukcyjnych niektórych stalowych hal magazynowych „Inżynieria i Budownictwo”, 2002, 5, 225-228. [5] Bródka J.: System konstrukcyjno-montażowy stalowych hal o przekryciach strukturalnych. Arkady, Warszawa 1979. [6] Katalog rozwiązań konstrukcyjnych uniwersalnych hal stalowych o przekryciu rusztowym COBPKM „Mostostal”, Warszawa 1979. [7] Wytyczne do stosowania hal szedowych systemu OTWSN. COBPKM „Mostostal”, Warszawa 1980. [8] Kucharczuk W.: Efektywne zastosowanie ram ze ściągiem w konstrukcjach halowych. „Inżynieria i Budownictwo”, 1985, 1, 2-4. [9] Jankowiak W.: Konstrukcje metalowe. PWN, Warszawa-Poznań 1983. [10] Kucharczuk W., Danielczyk Z.: Wpływ rozwiązań konstrukcyjnych na zużycie stali i koszt budowy hal stalowych. „Konstrukcje Stalowe”, 1986, 11, 11-13. [11] Bródka J., Garncarek R., Miłaczewski K.: Blachy fałdowe w budownictwie stalowym. Arkady, Warszawa 1999. [12] Kucharczuk W., Kłęk A.: Konstrukcja magazynu wysokiego składowania dla Spółki „FERRERO-POLSKA” w Belsku. „Konstrukcje Stalowe”, 1977, 1, 28-29. [13] Braccia A., Gerasimenko P.: Larkspur.: Ferry Terminal – Triangular Space Frame, California USA, „Acier-Stahl-Steel”, 1977, 7-8, 263-267. 41