z dachem podwieszonym

Transkrypt

NOWOCZESNE HALE 1/10
| TECHNIKI I TECHNOLOGIE
dr inż. Manfred Frejno
HALA
z dachem podwieszonym
k
Klasyczne konstrukcje wiszące
lub podwieszone stosowane
są w przekryciach o dużej
rozpiętości. Dotyczy to zarówno
budownictwa kubaturowego,
jak i mostów.
Ryc. 1. Schemat statyczny hali [3]
Ryc. 2. Model obliczeniowy dachu [3]
22
O
statnio często stosuje się kładki dla pieszych z omawianym rozwiązaniem. Pierwsze konstrukcje podwieszone do mostów stosowali już starożytni Egipcjanie.
Koncepcja ta została później (w XVII wieku) zastosowana
w budowie mostów. W starożytności także Rzymianie stosowali zadaszenia wspornikowe, podtrzymywane kilkoma linami,
mocowanymi do ścian lub drewnianych słupów.
W budownictwie kubaturowym współczesne rozwiązania przekryć wiszących powstawały na świecie w latach 50. XX wieku.
Z powszechnie znanych można wymienić m.in.: halę widowiskowo-sportową J.S. Dorton Arena w Raleigh (wybudowaną
w 1952 r., a zaprojektowaną wcześniej przez polskiego inżyniera
Macieja Nowickiego), pawilon wystawowy USA na światową
wystawę w Brukseli (1958 r.). W Polsce zrealizowano ciekawe
konstrukcje z dachami wiszącymi w latach 70. ubiegłego wieku
– np. katowicki Spodek o rozpiętości 100-120 m (1971 r.) czy
dach amfiteatru w Koszalinie (1975 r.).
Pod względem architektonicznym obiekty o konstrukcji
wiszącej są na ogół ukształtowane bardzo atrakcyjnie. Przy
rozpiętości rzędu 100 m są też bardzo ekonomiczne. Według
[1] konstrukcje cięgnowe są najczęściej stosowane w przekryciach o rozpiętości 30-120 m.
W artykule zostanie przedstawiona nietypowa konstrukcja hali
produkcyjnej z dachem podwieszonym. Hala stanowi czteroprzęsłową ramę, o rozpiętości każdej nawy po 25 m. Takie rozwiązanie
zastosowano m.in. po to, aby pokazać praktyczne zastosowanie
produkowanych w hali słupów z betonu wirowanego o wysokiej wytrzymałości. Omawiane słupy o wysokości 26 m zostały
użyte jako pylony dla cięgien podtrzymujących konstrukcję dachu. W hali produkowane będą również słupy stalowe pełnościenne oraz wszelkie typy konstrukcji dla linii przesyłowych.
Według [2] hala jest najnowocześniejszym w Europie zakładem produkcji masztów.
Projekt budowlany hali wykonały firmy: Beier+Beck z Brunszwiku, Assmann Beraten und Planen GmbH z Hamburga
i Assmann-Polska Grupa Projektowa z Poznania.
Projekt wykonawczy – konstrukcję i obliczenia węzłów oraz
projekt warsztatowy konstrukcji stalowej wykonany w systemie
BOCAD 3D stworzyło biuro PIM-Projekt z Poznania.
Inwestorem jest Pfleiderer Europoles Sp. z o.o. z Warszawy.
Generalnym wykonawcą jest firma Nickel Sp. z o.o. z Poznania.
TECHNIKI I TECHNOLOGIE | NOWOCZESNE HALE 1/10
Producentem pylonów jest Europoles GmbH & Co. KG.
Producentem konstrukcji stalowej oraz montażu jest firma
Konstrukcje Stalowe Hyżyk Sp. z o.o.
Obliczenia statyczne
Obliczenia wykonano za pomocą programu komputerowego
DLUBAL, schemat statyczny zamodelowano w 3D. Obliczenia zostały wykonane według norm DIN 18000 przez firmę
Assmann Beraten und Planen. Z uwagi na realizację w Polsce,
obliczenia zostały sprawdzone według Polskich Norm przy
użyciu programu ROBOT Millenium, również w przestrzeni
3D. Schemat statyczny przedstawiono na ryc. 1 [3].
Belki podsuwnicowe o rozpiętości 11 m zaprojektowano
z profili walcowanych. Dla belek skrajnych zaprojektowano poziomą kratownicę na poziomie pasów górnych belek.
Belki środkowe pomiędzy nawami usztywniono poprzecznie
kratami krzyżowymi, łącząc pas górny jednej belki z dolnym
drugiej.
Dach o konstrukcji wiszącej został stężony (oprócz pól skrajnych) również w palach, gdzie wpływ sił z lin był znaczący.
W tych miejscach stężenia poziome zaprojektowano z prętów
sztywnych (rur). Rzut poziomy dachu jako model obliczeniowy
3D przedstawiono na ryc. 2 [3].
Ryc. 3. Początkowa faza montażu pylonów [7]
Rozwiązania konstrukcyjne
Ryc. 4. Cięgna zamontowane w sposób przegubowy [7]
Hala składa się z ram czteroprzęsłowych o całkowitej szerokości 4 x 25 m = 100 m. Ramy rozstawione są co 11 m. Całkowita
długość hali wynosi 140,4 m. Wysokość hali w okapie wynosi
około 10 m, zaś w kalenicy – 12 m. Ramy zaprojektowano
z profili walcowanych. W każdej nawie zainstalowano po kilka
suwnic o udźwigach od 3 do 10 t.
Pylony, jak wspomniano, są słupami o przekroju pierścieniowym z betonu wirowanego klasy C 100/115. Od szczytu
pylonów do belek dachowych zaprojektowano cięgna zamocowane w odpowiednich węzłach w sposób przegubowy (ryc. 3).
Pylony zostały zakotwione w fundamencie, a w dolnej ich
części znajdują się otwory technologiczne, służące do zwiększenia stopnia ich utwierdzenia (ryc. 7). Ryc. 8 obrazuje fazę
zbrojenia słupa (z przodu widać elementy do wprowadzenia
siły sprężającej.
Dane techniczne pylonu [5]: wysokość – 26 m, ciężar – 30 t,
średnica zewnętrzna – 800 mm, grubość ścianki – 200 mm,
klasa betonu – C 100/115, odporność ogniowa – F 180.
V
U
T
8,65
R
3,85
Q
8,65
P
8,65
poziom górny
s upu no nego +24,00
pierunochron
Blitzableiter
Stahlkappe als oberer
Abschluss der
Schleuderbetonstuetze
mit Ueberstand
pokrywa stalowa jako
górne zako czenie s upa
z wirowanego
betonu z nadwieszeniem
S
3,85
Ryc. 5. Cięgna gotowe do montażu [7]
O
3,85
N
3,85
8,65
poziom górny
OK Stuetze=
+24,00
L
M
8,65
OK Stuetze=
+24,00
K
3,85
I
J
3,85
8,65
8,65
poziom górny
poziom górny
OK Stuetze=
+24,00
OK Stuetze=
+24,00
G
H
3,85
F
3,85
8,65
poziom górny
OK Stuetze=
+24,00
Stahlring in Stuetze
eingeschleudert, buendig mit Stuetze
obr cz stalowa wwirowana
w betonie s upa no nego,
jednop aszczyznowa z betonem
s upa
80
80
25,00
25,00
25,00
25,00
lina stalowa odporowa ø60
zgodnie z statyk
Abspannseil ø 60 mm
gemaess Statik
s up no ny z betonu wirowanego ø80,
beton licowy bia o zafarbowany
Schleuderbetonstuetze ø80,
Sichtbeton weiss eingefaerbt
konstrukcja dachu: (wewn trz)
- izolacja przeciwwodna, pwc, jednowarstwowa,
dozwolona jako pokrycie dachowe twarde
- izolacja, we na mineralna, 16mm
- w óknina
- blacha trapezowa 135/310 /160/250) zgodnie z statyk
mostki d iurowane do poprawy akustyki hali,
)
mostki blachy trapezowej wype ni (zamkn
- p atew HEA 360/HEB 200
8,65
2,60
8,65
ós paneli= + 8,90
Achse + 8,90
ós= + 7,75
ucha cumownicze / zabezpieczenie
linkowego przeciw spadni ciu
Seilsicherungssystem
10°
OK Rinne= poziom górny
rynny +9,98
+9,98
3,85
Lichtband mit Oeffnungsfluegeln
pas wietlny z otwarciem dachowym
pokrycie dachowe
polycarbonat
Eindeckung,
Polycarbonat
3,85
pokrycie dachowe
polycarbonat
Eindeckung,
Polycarbonat
spadki dachu
Dachgefaelle
HEB 200
10°
5,00
10°
3,85
HEB 200
pokrycie dachowe
polycarbonat
Eindeckung,
Polycarbonat
spadki dachu
Dachgefaelle
HEB 200
poziom górny dachu
w punkcie dolnym
=9,88
(kosz dachowy)
10°
5,00
OK TP Dach=
+9,88 (Kehle)
OK TP Dach=
+9,88 (Kehle)
HEA 360
HEA 360
OK Traeger +9,245 poziom górny
spadki dachu
Dachgefaelle
rynna
Rinne
1,14
10°
HEB 200
3,85
8,65
5
spadki dachu
Dachgefaelle
HEB 200
spadki dachu
Dachgefaelle
rynna
Rinne
1,14
10°
5,00
10°
HEB 200
HEB 200
10°
HEA 360
HEA 450
50
OK Konsole +8,05
poziom górny konsoli= +8,05
rynna
Rinne
1,14
poziom górny
attyki= +10,42
rynny +9,98
+9,98
OK Traeger +9,245
HEA 360
ós paneli= + 8,90
poziom górny
d wigar stalowy +9,245
Kranbahn tor jezdny d wigu
HEA 450
s uwnica
Kran
HEA 450
OK Traeger +8,39
poziom górny
HEA 450
OK Traeger +8,39
s uwnica
Kran
poziom górny
HEA 450
Konsole fuer Kranbahn, Sichtbeton
konsola dla toru jezdnego d wigu, beton licowy
HEA 340
OK Attika=
+10,42
HEA 360
HEA 360
panela cianna
izolacyjna
Wand-Isopaneel
d = 17 cm
Achse + 7,75
2,60
Dachaufbau aussen:
- Dachabdichtung, einlagig, PVC,
als harte Bedachung zugelassen
- Daemmung, Mineralwolle, 16cm
- Dampfsperre
- Trapezblech 150/280
gemaess Statik
- Pfetten HEA 360
Dachaufbau innen:
- Vlies
- Trapezblech 135/310 (160/250) gemaess Statik,
Stege gelocht zur Verbesserung der Hallenakustik,
mit Sickenfuellern gefuellt
- Pfetten HEA 360/HEB 200
5,00
rynny +9,98
+9,98
HEA 360
HEA 360
3,85
5
OK HP Dach= poziom górny
dachu +12,08
+12,08
rynny +9,98
+9,98
trz )
konstrukcja dachu: (zewn
- izolacja przeciwwodna,
pwc, jednowarstwowa,
dozwolona jako pokrycie
dachowe twarde
- izolacja, we na mineralna,
16mm
- paroizolacja
- blacha trapezowa 150/280
zgodnie z statyk
- p atew HEA 360
8,65
konstrukcja dachu: (wewn trz)
- izolacja przeciwwodna, pwc, jednowarstwowa,
dozwolona jako pokrycie dachowe twarde
- izolacja, we na mineralna, 16mm
- w óknina
- blacha trapezowa 135/310 /160/250) zgodnie z statyk
mostki d iurowane do poprawy akustyki hali,
mostki blachy trapezowej wype ni (zamkn
)
- p atew HEA 360/HEB 200
8,65
7,70
3,85
5
dachu +12,08
+12,08
spadki dachu
Dachgefaelle
poziom górny dachu rynna
Rinne
w punkcie dolnym
1,14
=9,88
(kosz dachowy)
Stahlhohlprofil PRO 350x250x12mm
stalowa PRO 350x250x12mm
HEA 360
HEA 360
3,85
5
dachu +12,08
+12,08
HEB 200
systemu
8,65
s uwnica
Kran
OK Konsole +8,05
Achse + 8,90
ós= + 7,75
poziom górny konsoli= +8,05
HEA 340
HEA 340
Achse + 7,75
ós= + 6,60
ós= + 6,60
17
24
1,08
2,00
NA
OKFF= ±0,00
Bodenaufbau:
- Bodenplatte, Stahlfaserbeton
mit Hartstoffeinstreu
- Trennfolie
- Feinplanum 5cm
- Grobplanum 15cm
NA
NA
7,55
NA
Einzelfundamente fuer
Stuetzen gemaess Statik;
Stuetzen eingespannt
stopy fundamentowe
dla s upów wed ug statyki,
s upy utwierdzone
konstrukcja pod ogi:
- p yta pod ogowa, beton zbrojony
w óknem stalowym z zastosowaniem
specjalnych materia
ów utwardzaj
- pow oka przeciwwilgociowa
- zag szczony
wir drobny 5cm
- zag szczony
wir gróby 15cm
ciana dzia owa
Trennwand
3
OK Podest
= +2,01
NA
NA
OKFF= ±0,00
OKFF ±0,00 = 114,00m ue NN
Bodenaufbau:
- Bodenplatte, Stahlfaserbeton
NA
mit Hartstoffeinstreu
- Trennfolie
- Feinplanum 5cm
- Grobplanum 15cm
ós= + 5,45
ós= + 4,30
1,15
2
3
Achse + 5,45
Achse + 4,30
ós nasadki= + 3,15
Achse Aufsatzprofil=
+ 3,15
ós rygla= + 2,15
cych
Achse Riegel + 2,15
ós rygla= + 1,15
Achse Riegel + 1,15
1,08
ós rygla= + 1,15
Achse Riegel + 1,15
2
konstrukcja pod ogi:
- p yta pod ogowa, beton zbrojony
w óknem stalowym z zastosowaniem
specjalnych materia
ów
utwardzaj cych
- pow oka przeciwwilgociowa
- zag szczony
wir drobny 5cm
wir gróby 15cm
- zag szczony
OK Podest
= +4,02
24 17
2,00
20
4,20
pas okien
Fensterband
Instandsetzung / Buero
11,36
11,36
10
7,60
1,15
7,40
7,55
1,15
s up elbetowy 50x50
Betonstuetze, 50x50
ós rygla= + 2,15
Achse Riegel + 2,15
naprawa / biuro
4
BOX REKREACYJNY
Recreationbox
3
s up stalowy, prosok tny 260/180
do przymocowania fasady
Zwischenstuetze, RHP 260/180
zur Befestigung der Fassade
1,15
ós nasadki= + 3,15
Achse Aufsatzprofil=
+ 3,15
OKFF
= +6,03
55
1,15
Achse + 6,60
40
ós= + 5,45
ós= + 4,30
Achse + 5,45
1,15
Achse + 6,60
Achse + 4,30
20
lina stalowa odporowa ø80
zgodnie z statyk
gemaess Statik
rynna
Rinne
1,14
1,195
poziom górny
attyki= +10,42
OK Attika=
+10,42
8,65
3,85
Dachaufbau innen:
- Vlies
- Trapezblech 135/310 (160/250) gemaess Statik,
Stege gelocht zur Verbesserung der Hallenakustik,
mit Sickenfuellern gefuellt
- Pfetten HEA 360/HEB 200
Dachaufbau aussen:
lina stalowa odporowa ø80 als harte Bedachung zugelassen
zgodnie z statyk
- Dampfsperre
gemaess Statik
- Trapezblech 150/280
gemaess Statik
- Pfetten HEA 360
rura rednica 219,1
zgodnie z statyka
Rohr ø 219,1 nach Statik
7,70
1,195
trz )
konstrukcja dachu: (zewn
- izolacja przeciwwodna,
pwc, jednowarstwowa,
dozwolona jako pokrycie
dachowe twarde
- izolacja, we na mineralna,
16mm
- paroizolacja
- blacha trapezowa 150/280
zgodnie z statyk
- p atew HEA 360
50
8,65
fundamenty wed
Fundamente
gemaess Statik
fundamenty wed
Fundamente
gemaess Statik
ug statyki
ug statyki
stopy fundamentowe
dla s upów zgodnie z
statyk
Einzelfundamente fuer
Stuetzen gemaess Statik;
Stuetzen eingespannt
100,85
Ryc. 6. Elewacja ściany szczytowej [7]
23
NOWOCZESNE HALE 1/10
| TECHNIKI I TECHNOLOGIE
Ryc. 7. Pylony z otworami technologicznymi [5]
Ryc. 8. Faza zbrojenia słupa [5]
Na ryc. 6 przestawiono elewację ściany
szczytowej, a na ryc. 10 – ściany podłużne [4]. Na ryc. 4 pokazano początkową fazę montażu pylonów z betonu
wirowanego. Na ryc. 5 widzimy cięgna
przygotowane do montażu. Ryc. 9 obrazuje sposób przekazania sił poziomych
z masztów na słupy stalowe przy pomocy
dodatkowych cięgien. Fragment ściany
podłużnej przedstawiono na ryc. 10.
Nośność węzłów jest określana na podstawie nośności elementów (na przekrój ele-
Ryc. 9. Przekazywanie sił poziomych z masztów na
słupy przez cięgna [7]
mentu) lub faktycznie występujące w węźle (siły wewnętrzne). W projektowaniu
węzłów, jak wiadomo, można zastosować
analizę liniowo-sprężystą lub sprężysto-plastyczną. Połączenia w konstrukcjach
stalowych są decydującym czynnikiem ich
konkurencyjności i ekonomiczności.
W omawianym obiekcie występowało
wiele nietypowych węzłów. Zostały one
rozwiązane na etapie projektu warsztatowego [6]. Na przykład połączenie przekroju skrzynkowego według
27
26
4,25
25
24
22
23
5,50
5,50
5,50
ryc. 12 ma taką postać m.in. z powodu
wymagań architektonicznych. Inne węzły w rejonie odciągów przedstawiono
na ryc. 13-14. Przy konstruowaniu tych
węzłów zastosowano nowoczesne narzędzia informatyczne. Wizualizacje węzłów
zostały wykonane za pomocą programu
Deep View, który służy do przeglądania
modelu konstrukcji stalowej, wykonanego za pomocą programu BOCAD 3D.
Całość konstrukcji hali stanowi nowoczesne rozwiązanie techniczne dachu.
5,50
21
5,50
20
19
5,50
5,50
18
5,50
17
5,50
16
5,50
5
Ryc. 10. Ściany podłużne [4]
2
4
PAS
WIETLNY
zobacz na plan z numerem:
706_5_4_FT_SD_50
3
FASSADENSCHNITT GIEBEL
s. Plan Nr.:
706_5_4_FG_SD_50
LICHTBAND
s. Plan Nr.:
706_5_4_FT_SD_50
EURO POLES
PRZEKRÓJ FASADY SZCZYTOWEJ
706_5_4_FG_SD_50
1
P+R FASSADE NORD
s. Plan Nr.:
706_5_4_FAN_S_50
Anlieferung
dostawa
5
Ansicht Nord
widok północna
elewacji
Elewacja
halipó nocnej
1
2
4,25
3
5,50
ELEWACJA PÓ NOCNA FASADY SYSTEMU S UPKÓW I RYGLI
4
5,50
5
5,50
6
5,50
7
5,50
706_5_4_FAN_S_50
8
9
5,50
5,50
S UPY NO NE
10
11
5,50
5,50
12
5,50
13
5,50
14
5,50
143,41
SCHLEUDERBETONSTUETZEN
s. Plan Nr.:
706_5_7_A_SBS_50
706_5_7_A_SBS_50
15
5,50
2
Oberlichtband
pas wietlny
4
3
s. Plan Nr.:
706_5_4_FG_SD_50
706_5_4_FG_SD_50
Isowand-Paneele,
d=170 m m
± 0,00
P+R FASSADE SUED
s. Plan Nr.:
706_5_4_FAS_S_50
Kies
ELEWACJA PO UDNIOWA FASADY SYSTEMU S UPKÓW I RYGLI
t Sued Werkhalle
Elewacja południowa hali
widok elewacji po udniowej hali
24
5
SCHNITT TECHNIK
s. Plan Nr.:
706_5_4_FAS_S_50
PRZEKRÓJ TECHNIKI
706_5_4_FAS_S_50
706_5_4_FAS_S_50
5
TECHNIKI I TECHNOLOGIE | NOWOCZESNE HALE 1/10
Ryc. 11. Szczegół węzła [7]
Wytrzymałość betonu wirowanego (klasa
C100/115) w pylonach jest imponującym
osiągnięciem technologicznym konstrukcji prefabrykowanych z betonu. Pylony
takie, o wysokości 26 m, mogą mieć zastosowanie również w budowanych coraz
częściej kładkach podwieszonych. Inne
szczegóły zastosowane w połączeniach
cięgien z elementami głównymi konstrukcji także odpowiadają najlepszym
rozwiązaniom technicznym.

Ryc. 12. Połączenie przekroju skrzynkowego [6]
2. Materiały firmy Europoles Pfleiderer Sp z. o.o.,
Warszawa
3. Obliczenia statyczne. Projekt budowlany, część
konstrukcyjna. Assmann-Polska Grupa Projektowa Sp. z o.o.
4. Projekt budowalny, część Architektura,
Beier+Beck z Brunszwiku oraz Assmann-Polska Grupa Projektowa z Poznania.
5. Materiały firmy Europoles GmbH &
Co. KG.
6. Projekt warsztatowy PIM-Projekt, Poznań.
7. Assmann-Polska Grupa Projektowa Sp. z o.o.
Piśmiennictwo
1. Kucharczuk W.: Hale o dużych rozpiętościach.
Wybrane przykłady rozwiązań konstrukcyjnych
– cz. III. „Nowoczesne Hale”, nr 6/2009.
16
15
5,50
14
13
5,50
5,50
12
5,50
11
5,50
10
9
7
8
5,50
5,50
5,50
6
5,50
Ryc. 13 i 14. Węzły w rejonie odciągów [6]
5
5,50
4
5,50
142,40
5,50
3
górny poziom s upa
OK Stuetze +24,00
5,50
1
2
5,50
4,25
S UPY NO NE
SCHLEUDERBETONSTUETZEN
s. Plan Nr.:
706_5_7_A_SBS_50
706_5_7_A_SBS_50
Oberlichtband
pas wietlny
HP Dach=
+12,08
kalenica
First +12,18
s. Plan Nr.:
706_5_4_FG_SD_50
706_5_4_FG_SD_50
-0,02
Zentraler Gang
korytarz centralny
16
15
5,50
17
5,50
18
19
5,50
5,50
20
5,50
21
5,50
22
23
5,50
PAS
5,50
WIETLNY
706_5_4_FT_SD_50
24
5,50
górny poziom s upa
OK Stuetze +24,00
25
5,50
26
5,50
27
4,25
LICHTBAND
s. Plan Nr.:
706_5_4_FT_SD_50
HP Dach=
+12,08
EURO POLES
Verglasung
Delogcolor
RAL 5003
Verglasung
Delogcolor
RAL 5003
Verglasung
Delogcolor
RAL 5003
Verglasung
Delogcolor
RAL 5003
Aufgang Besuchersteg
wej cie dla go ci
P+R FASSADE SUED
s. Plan Nr.:
706_5_4_FAS_S_50
ELEWACJA PO UDNIOWA FASADY SYSTEMU S UPKÓW I RYGLI
706_5_4_FAS_S_50
kalenica
First +12,18
706_5_4_FG_SD_50
s. Plan Nr.:
706_5_4_FG_SD_50
-0,02
Anlieferung
dostawa
25

z dachem podwieszonym

Transkrypt

Podobne dokumenty

Dawna mapa źródłem wiedzy o świecie "Geographia historiae