RODZAJEhal stalowych oraz ich rozwiązania konstrukcyjne

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