Obciążenia występujące w obiektach przemysłowych:

1. ciężary własne elem. konst. oraz elementu stałego wyposażenia obiektu

(fundamenty słupy, elementy podtrzymujące stropy, elem izolacyjne i okładzinowe,

okna, drzwi, izolacje termiczne, posadzki tynki, akustyczne)

2. obciążenia zmienne:

*obciążenia użytkowe (na poszczególnych stropach, schodach, posadzkach) są

określone przez technologa,

*obciążenia śniegiem związane z strefą występowania obiektu, średnie opady

atmosferyczne, efekt worków śnieżnych (gdy sąsiadujące dwa obiekty o różnych

wysokościach),

* obciążenia wiatrem -w budynkach mieszkalnych często się pomija, ale nie w

przemysłowych, szczególnie przy obiektach smukłych i wysokich C

p

– zależy od

różnicy wysokości hali oraz od wymiarów budynku, rodzaju materiału-chropowatości

W przypadku konstrukcji kratowych wież, masztów obciążenie wiatrem będzie

większe niż obciążenie na same pręty, suma wszystkich obciążeń na poszczególne

pręty zależy od ukształtowania profili (najlepsze profile z rur),

*obciążenie od urządzeń transportowych – wózki widłowe suwnice (podwieszane i

natorowe), wyciągi przejezdne – suwnice działają na konstrukcje siłami skupionymi,

położenie urządzeń zmienne,

* obciążenie wózkami widłowymi dotyczy posadzek informacje dostarczane przez

technologa,

* obciążenie parciem gruntu – nie zawsze występuje, występuje na ściany piwnic,

zbiorników podziemnych żelbetowych, zbiorników magazynujących wodę dla

zakładów przemysłowych,

* obciążenie parciem cieczy – zbiorniki na wodę, paliwo, gaz,

* obciążenie parciem materiałów sypkich – silosy na cement zarobniki, pojemniki na

materiały,

*obciążenie oblodzeniem – dotyczy konstrukcji stojących na otwartej przestrzeni,

obiektów wysokich, stalowych konstrukcji,

*obciążenie temperaturą (1atmosferyczne, 2 termiczne związane z produkcja – huty

kuźnie chłodnie.

* Obciążenie o charakterze wyjątkowym:

*wywołane mechanizmami sejsmicznymi, wulkany huragany,

* efekty podmycia fundamentu związane z erozja gruntu, woda z procesu

technologicznego,

*uderzenia pojazdami – odpowiednie zaprojektowanie ścian,

* wybuchy składowanych materiałów – gazy pyły o odpowiednim stężeniu,

*pożary obiektów przemysłowych – spowodowane wpływami wew

* wpływy technologiczne występujące w obiektach przemysłowych:

*dynamiczne – pochodzące od pracujach maszyn i urządzeń,

*wpływy termiczne od zainstalowanej technologii np. od rur przewodzących

sprężoną parę,

* wpływy korozyjne opary kwasów w powietrzu,

* zapylenie – uboczny skutek produkcji w elektrowniach gdzie sa młyny do mielenia

węgla na miał cementowy, zapylenie powoduje zwiększenie obciążeń,

* szkody górnicze – wynikają z lokalizacji nad dawnymi wyrobiskami kopalni,

możliwość zawalenia kanałów, chodnika, stosować odpowiednie fundamentowania

zapobiegające tzw. małym trzęsieniom ziemi

Rozwiązanie konstrukcji hal przemysłowych :

* zależne od wymiarów konstrukcji poszczególnych kondygnacji,

* od ilości słupów i ich rozstawu,

* pomieszczenie na materiały

* im większe rozpiętości obiektów tym wiekasza funkcjonalność, ale i większy koszt,

* warstwy modularne (sytuacje wyjątkowe 5,0 i 6,50)

* parametry wpływające na wysokość pomieszczenia hali: wysokość urządzeń

znajdujących się w hali, minimalna wysokość podnoszenia suwnicy hmin, nośność

suwnicy i jej gabaryty,

* warunki gruntowo wodne – od rodzaju podłoża zależy czy będziemy podpiwniczać

hale od poziomów wód gruntowych, można wykonać szczelna wannę żelbetową,

* nośność podłoża, jeśli podłoże nie przenosi obciążeń to wymienimy podłoże

gruntowe pod całym fundamentem, jeżeli warstwa gruntu jest mała, wzmocnienie

podłoża przez stosowanie kolumn piaskowych, żwirowych, lub zaczynem

cementowym,

posadowienie pośrednie: pale studnie ściany szczelinowe

kryteria doboru konstrukcji :

* dobre warunki gruntowe, obiekty o znacznej wysokości – 20-30m rozwiązujemy

jako układ sztywny,

* podłoże gruntowe nie najkorzystniejsze obszary szkód górniczych, układy

3przegobowe,

* w układach statycznie wyznaczalnych osiadanie 1 podpory nie powoduje stanu

awaryjnego a tylko deformacje konstrukcji

system budownictwa przemysłowego P-70: służy do kształtowania hal z gotowych

prefabrykowanych elem,

*jest systemem prefabrykowanym, w którym głównymi elem sa elem żelbetowe i

elem sprężone,

* system ten umożliwia tworzenie hal przemysłowych o nast. Siatkach slupów

(12x12, 12x15 12x18 12x21 12x24 i 6x6 6x9 6x12 6x15 6x18 6x21 6x24),

* wyróżniamy elem: płyty dachowe (pachwinowe płaskie, łupinowe , standardowe

pod świetliki, wzdłuż okapu- niektóre maja żebra usztywniające lub świetliki

dachowe),

dźwigary dachowe (strunobetonowe- w zakładzie prefabrykacji sprężane do formy

wprowadzone struny: naciągnięte zabetonowanie szybkie dojrzewanie obcięcie strun

sprężenie,

kablobetonowe o rozpiętości 18,0 21,0 24,0 – pracują w 2 etapach: sam, po

zabetonowaniu

-slupy projektowane indywidualnie : w nawach bez transportu b = 30,40,50cm h =

30,40,50,60,70,80 oś systemowa 15 cm od krawędzi zew

Systemy doświetlenia :

* świetliki – lekkie konstrukcje stalowe zaizolowane płytą warstwową, prześwietlone

powierzchnie boczne, konieczność mycia świetlików, na wysokości większej od 6m

jest obowiązek szklenia szkłem zbrojonym lub z poliwęglanu,

* świetliki gąsienicowe, kalenicowy – trójkątny

Usztywnienia poprzeczne :

*sztywność poprzeczną zapewniają słupy utwierdzone w fundamentach i połączone z

dźwigarami, sztywność poprzeczna zapewniają ramy,

*sztywna tarcza pozioma stropu, siły poziome przenoszone sa na ściany szczytowe

które przekazują obciążenia z kondygnacji na kondygnacje do fundamentów, słupy

zamocowane przegubowo,

* sztywne tarcze, wewnętrzne słupy przegubowe, ściany szczytowe w formie ramy,

*stężenia w ścianach szczytowych w kształcie krzyży,

usztywnienia podłużne :

* rygle podłużne i poprzeczne połączone ze słupami (rama przestrzenna) każdy słup

jest elem usztywnienia,

*skrajne tarcze które przejmują obciążenie gdy budynek jest wielokondygnacyjny to

tarcze przez wszystkie kondygnacje,

*ramy w miejscu czarnych pul,

* wykonanie stężeń w skrajnych polach; usztywnienie budynków halowych: ramy

poprzeczne, w ścianach szczytowych wiatrownica-sterzenie wiatrowe na wysokości

ok. 2/3 gdy jest duża pow ściany szczytowej , ściany szczytowe

Suwnice: - przenoszenie ładunku na obiektach przemysłowych:

* suwnice natorowe: jednodziwgarowe każda suwnica wyposażona w 3 niezależne

napędy, ruch suwnic w wzdłuż, wyciągarka porusza się w poprzek, podnoszenie haka

suwnicy, belka główna jest najczęściej elem dwuteowym,

*suwnice podwieszane – zajmują mniej miejsca, mała nośność – dźwigar musi mieć

większą nośność, wysoko podwieszana ,

* suwnica konsolowa – stosuje się gdy mamy podział hali na 2 strefy (różne procesy

technologiczne) , pozwalają na obsługiwanie jednego stanowiska pracy niezależnie

od całej hali, wada przekazywania obciążeń poziomych – musza być stosowane slupy

o dużej wytrzymałości,

*suwnica bramowa – obsługuje prace składowe na wolnej przestrzeni, nie wymagają

slupów i belek podsuwnicowych ale trzeba wykorzystać belki fundamentowe,

pomiędzy szynami przestrzeń wypełniana tłuczniem który umożliwia przejazd

pojazdów przez szyny,

*żurawie słupowe i przyścienne – do obsługi 1 stanowiska pracy, maja własny słup

lub sa mocowane do słupa hali, wymagają bardzo masywnych fundamentów aby nie

dochodziło do odrywania fundamentu (rozkład naprężeń pod podstawa mniejszy od

0) zakres pracy prawie 360 stopni,

*wciągniki łańcuchowe (już nie stosowane) i linowe (częściej stosowane) wyciągarka

mocowana na belkę 2 teowa ładunek przenoszony wzdłuż toru belki, przyjeżdżają ze

stanowiska na stanowisko

Obciążenia wywołane przez suwnice natorowe:

-suwnice przekazują obciążenia w miejscach w których stykają się z konstrukcja

Rmax – katalogowa siła nacisku suwnicy na szynę toru jezdnego,

Rmin nie jest podawana przez producentów bo nie jest potrzebna

V=Rmax*B*gammaf

B - współczynnik dynamiczny zależny od typu suwnicy grupy natężenia pracy

analizowanego elm B=1,0-1,4 ,

gamma f współczynnik obciążenie od 1,1-1,2 zależy od grupy natężenia pracy,

intensywność wykorzystania suwnicy, częstotliwość wykorzystania max nośności

obciążenia poziome

*prostopadle do toru gdy nie równe przesuwanie mostu suwnicy , obciążenia

dodatkowo przekazywane przez dowolne koło suwnicy , gdy podnoszenie ładunku

odbywa się nie osiowo

* równolegle do toru gdy most suwnicy zaczyna swój ruch lub hamuje, działanie sił

poziomych jest rozdzielne albo występuje równolegle albo prostopadle

*wiatrem :

*stan roboczy – suwnica pracuje na estakadzie i jest narażona na działanie wiatru

Wr=c*qr*A

c - współczynnik aerodynamiczny zależny od smukłości proporcji elm na które działa

reakcja, kształtu przekroju c=od 0,6-2,2 qr- obciążenie wiatrem ,

A – pole pow na która działa wiatr,

*stan spoczynku – wiatr działa tylko na most suwnicy, suwnica nie pracuje

Ws=C*Ce*Ct*B*qs*A

C-wspolczynnik aerodynamiczny

qs-cisnienie wiatrem

A- pole pow

Ce-wspolczynnik ekspozycji, zależy od ukształtowania terenu,

Kategorie terenu:

A-teren odkryty z nielicznymi przeszkodami, B-teren zamknięty mniejszy od 10 m,

C- teren zamknięty do 30 m

Ct-wspolczynnik czasu pracy suwnicy – określa się przewidując w latach okres

użytkowania obiektu 20 lat 0,9 strefa druga 0,85 strefa 3,

B – współczynnik dynamicznych porywów wiatru B=2,0

Konstrukcje i obliczenia belek podsuwnicowych:

belki żelbetowe, belki strunobetonowe lub kablobetonowe – rozpiętość 12 m

(typowe),

belki stalowe – lepiej znosi obciążenia dynamiczne, wadą jest niska odporność na

czynniki korozyjne, celem tych belek:poszerzenie górnego pasa , nadanie większej

sztywności ,dynamiczne przemieszczenie poziomych, dociążenie pionowe przenosi

cały przekrój belki , dociążenie pionowe przenosi zakreskowane pole .

układy z tężnikiem kratowym –schematy statyczne belek podsuwnicowych , belka

wolno podparta ,belka dwuprzęsłowa ,belka ciągła

belka dwuprzęsłowa: mniej styków montażowych , dodatkowe łączniki ,dociążenia

w jednym przęśle przenoszone są też przez przęsło sąsiednie ,ugięcia są o 30%

mniejsze od belek wolnopodpartych ,momentów musimy szukać w dwóch

przekrojach M=P*l*(n1+n2)

belki ciągłe :cała belka bierze udział w przejmowaniu obciążeń w najbardziej

skrajnym obszarze , dlatego czasami wzmacnia się skrajne przęsła, belki te wymagają

wykonania styków montażowych, najmniejsze zużycie materiału, warunki nośności

dla belek podsuwnicowych : sprawdzane są w określonych punktach Mx, My-max

moment zginający od obciążenia (Wx1=Ix/y1 , Wx2=Ix/y2) – wskaźniki

wytrzymałości w płaszczyźnie poziomej Wy1=Iypg/(b/2);

Mx/(rol*Wx1)+My/Wy1<fd Mx/(rol*Wx1)+N/(A1*roy1)<fd Mx/(rol*Wx2)<fd

Gdzie

rol-współczynnik zwichrzenia informujący o wrażliwości belki na tzw. utratę płaskiej

postaci zginania ;

N- siła równoległa do osi belki ,

A1- pole przekroju górnej części belki ,

roy1- współczynnik niestateczności górnego pasa przy osiowym ściskaniu

1. Ugięcia belek podsuwnicowych: -wolnopodparta:

ugięcia pionowe fxmax=(Pv*l

3

)/(48EIx);

przemieszczenia poziome fymax=(H*l

3

)/(48EIy*p*g);

-dwuprzęsłowe fmax=P*

η*l

3

/EI gdy druga siła w tym samym przęśle

fmax=P*(

η1+η2)*l

3

/EI;

-ciągle fmax= P*(

η1+η2)*l

3

/EI gdy druga suwnica fmax= P*(

η1+η2)*l

3

/EI+

P

2

*(

η3+η4)*l

3

/EI;

Dopuszczalne ugięcia belek podsuwnicowych:

-ugięcia pionowe:

belki suwnic sterowane ręcznie oraz belki wciągników fxmax<=l/400;

belki suwnic o udźwigu do 50 Mg (500kN) fxmax<=l/500;

belki suwnic o udźwigu ponad 50Mg fxmax<=l/600;

-ugięcia poziome:

belki suwnic sterowanych ręcznie i suwnic podwieszanych fymax<=l/600;

belki suwnic(pozostałe przypadki 90%) fymax<=l/1000;

-przemieszczenia poziome podpór: dla estakad oraz hal o budowie wrażliwej na

pękania fy<=h/500; dla hal o budowie niewrażliwej fy<=h/300

∆l<=20mm –różnica

względna przemieszczeń poziomych dwóch belek na jednej estakadzie

Wymagania: -obudowa żelbetowa –obudowa z kaset wypełniona wełną mineralną;

dla ugięć pionowych: fmax=P*(

η1+η2)*l

3

/EI<=l/500; Ix>=(500P(

η1+η2)*l

2

)/E;

fymax=H*

η*l

3

/(Eiy*p*g)<=l/1000; Iy*p*g>=1000H

ηl

2

/E;

2. Kształtowanie i obliczanie słupów estakad podsuwnicowych:

a)żelbetowe: -pełnościenne prostokątne bmin=30cm zalecane 40cm w przypadku

konstrukcji na wolnym powietrzu hmin=50cm i skok co 10cm;

-dwuteowe przekroje: występują gdy wysoki estakady b>=25cm i h>=80cm

-ażurowe: o gałęziach równoległych (trudne wykonanie) b>=40cm i h>=70cm max

wytężenie w miejscu osadzenia słupa w fundamencie

o gałęziach nierównoległych (zbieżnych), poszerzanie słupa powoduje mniejsze siły i

naprężenia H*h=V1*a

b)stalowe: pełnościenne dwuteowe, skratowane (symetryczne o stałym lub zbieżnym

przekroju i niesymetryczne)

Obliczanie obciążenia przypadającego na słupy osobno liczymy w płaszczyźnie

prostopadłej do toru suwnicy, w płaszczyźnie równoległej do toru (inaczej

traktowane słupy żelbetowe i stalowe); -żelbetowe

-stalowe: stosuje się układy stężeń do wys. estakady w płaszczyźnie równoległej do

toru – przemieszczenie sił poziomych za pomocą ukł. stężeń; pierwsze stężenie

L<=50m, 2 stężenie L>50m; cięgna pracują na rozciąganie.

3.Przenośniki taśmowe.

Służą do podawania materiałów z dołu na wyższą kondygnację lub do transportu

materiałów sypkich; bęben końcowy D=125 do 2500mm, prędkość przesuwu v=0,1

do 10m/s; Ilość transportowanego materiału (objętość) od 10 do 40 tys. m

3

/h;

α- do

kilkunastu stopni; zależą od kąta wewnętrznego transp. materiału; taśma musi być

cały czas napięta

Konstrukcje wsporcze mają własne elem. konstrukcyjne (gdy rozpiętość >20m);

wzdłuż przenośników wymagane co najmniej 1 przejście; przejście komunikacyjne

(gdy konstr. wykorzystywana jako przejście między budynkami) Ek>=1000mm (min

szerokość); przejście obsługiwane Eo>=750mm; przejście naprawcze En>=500mm;

gdy wysokość 1900mm to nad przejściem muszą być pomalowane kolorowe pasy

ostrzegawcze; lokalnie 500mm –można zmniejszyć szerokości Ek i Eo do tej

wartości;

konstrukcje wsporcze wykorzystywane jako konstr. stalowe, powłokowe; -konstr.

prętowe (kratownice): ukł. jednoprzęsłowy (kątowniki zabezpieczające człowieka

przed wpadnięciem pod przenośnik, kratka pomostowa ażurowa, górny i dolny pas

dwuteowników i skratowanie poprzeczne); ukł. wieloprzęsłowe

4. Kominy:

a) murowane H<=100m;

b) żelbetowe H<=300m (jednoprzewodowe lub wieloprzewodowe);

c) stalowe (różnorodność ukształtowania) H od 20 do 250m:

- wspornikowe H<=100m,

- z odciągami (z reguły duże wysokości, niewielkie średnice) liny kotwione do tych

samych lub oddzielnych fundamentów, znaczne pogorszenie warunków użytkowych

wokół komina H<=100m średnice <1,5m;

-na trójnogu H<=80m;

-w wieży kratowej

Obliczenia technologiczne pozwalają określić wys. komina (ze wzgl. na stan

zanieczyszczenia środowiska, czy istnieją już jakieś kominy, w zależności od rodzaju

spalin); średnice komina zależą od ilości produkowanych spalin; wentylatory spalin

zwiększają prędkość przepływu gazów; elektrofiltry chemicznie oczyszczają spaliny;

PN-88/B-03004 Kominy murowane i żelbetowe. Obliczanie statyczne i

projektowanie.;

obowiązek stos. izol. i wykładziny gdy temp. gazów >150st.C; trzony mogą być

murowane z cegły kominówki lub zwykłej, albo żelbetowe (beton zbrojony)

monolityczne wykonywane metodą ślizgową na placu budowy ( grubość ściany

komina min 16cm).

Grubość ściany komina zależy od jego średnicy:

-murowane: Dz<=2m (gmin=20cm), Dz od 2 do 3,5m (gmin=25cm), Dz od 3,5 do 5

(gmin=30cm), Dz od 5 do 7,5 gmin=35cm;

-żelbetowe: Dz<=2m (gmin=16cm), Dz od 2 do 5 (gmin=18cm), Dz>5m

(gmin=20cm).

Warstwa izol. termicznej (z materiału o niskim współczynniku przewodności

cieplnej):

-wełna żużlowa (szara i biała- najniższy współ. przew. cieplnej, najlepsze)

–żużel paleniskowy

–wata szklana;

Izol. term. gmin=6cm; grubość jest stała w poszczególnych segmentach zmienia się z

przejścia z segmentu na segment (jest coraz większa w segmentach dolnych); Izol. ze

wzgl. na: -niska odporność zewnętrznego płaszcza na wys. różnice temperatur

efektem są zarysowania i pęknięcia dlatego stos. są stalowe obręcze które spinają

kominy (co 1,5 do 2m)

Wykładzina wykonywana z:

-c. zwykła 12cm –c. kominowa 10, 15cm

–c. szamotowa 12cm (tw>=350stC); i=0 do 5%;

a)murowane i=const lub i=1 do 3% dla kominów o dużych średnicach wylotu i

niższych, 3% dla kominów o mniejszych śr. wylotu i wyższych.

b)żelbetowe: i=0 niskie obiekty do 100m, małe średnice; i=1% kominy do 200m

Obciążenie kominów wiatrem:

Pk=qk*ce*cx*

β*γd [kPa];

qk-charakt. ciśnienie prędkości wiatru dla danej strefy zwiększone o 20%; dla I strefy

qk=1,2*0,25=0,3kPa dla II strefy qk=1,2*0,35=0,42kPa;

ce- współ. ekspozycji zależy od sposobu ukształt. terenu wokół komina, dla terenu

kat. A (nieodkryty z nielicznymi przeszkodami) ce=1,0 dla z od 0 do 10m;

cx- współ. oporów aerodynamicznych zależy od smukłości obiektu

λ=H/Dśr i od

kształtu przekroju, głębokości powierzchni zewnętrznej. Dśr=F/H;

-dla żelbetu cx=0,7(1-0,25log25*Dśr/H)

-dla murowanych cx=0,9(1-0,25log25*Dśr/H), H/Dśr<=25;

-dla innych przekrojów cx=k*C

∞; k=0,26-0,38log(Dśr/2H);

C

∞- zależy od kształtu przekroju i kier. działania wiatru;

β- współ. dynamicznych porywów wiateru=2 dla H<=100m;

γd- współ. (ujmujący wpływy) założeń modelowych γd=1,35 dla H<=100m, γd=1,30

dla H od 100 do 250m,

γd=1,25 dla H>250

Wychylenie wierzchołka komina

ymax<=H/400 (murowane),

ymax<=H/200 (żelbetowe),

ymax=q*Ho

4

/4EIo;

Ho- wys. komina ponad fundamentem (żelbetowe, murowane- od cokołu),

EIo- moduł sprężystości materiału; B25- min klasa betonu dla komina;

Io –moment bezwł. komina w miejscu połączenia z fundamentem

a) I(z)=Io=const to ymax= q*Ho

4

/8EIo;

b) I(z)=Io(1-z/Ho) to ymax= q*Ho

4

/6EIo;

c) I(z)=Io(1-z/Ho)

2

to ymax= q*Ho

4

/4EIo;

Inne czynniki powodujące wychylenie wierzchołka: obrót fundamentu,

niesymetryczne nasłonecznienie, niedoskonałości wykonania, niesymetryczny

przebieg korozji płaszcza;

Powstawanie momentów II rzędu

α=Ho*pierw(No/EIo)<=0,35 obiekt nie jest

podatny na wpływy II rzędu,

gdy

α>0,35 to M”=α*α*f(z)*Mo’ ; f(z)=0,55(1+2z/Ho)(1-z/Ho)

2

; Mo’ to moment

zginający 1 rzędu w poziomie połączenia komina z fundamentem Mc=M’+M”.

Posadowienie komina. hmin=2m,

ΣFcz≅1,25 Fwyl, h/b≅1,4, Df- średnica

fundamentu Df=(od 1/8 do 1/5)Ho; hf=(od 1/12 do 1/8)*Df

Kształt płyty fundamentowej komina: -kołowy (najmniejsze zużycie materiału,

najlepiej rozłożone naprężenia) wymagane przy H>70m;

Fundament komina musi spełniać:

a)stadium eksploatacji (bierzemy pod uwagę wszystkie elementy; naprężenie

występujące pod podstawą komina

σmax/σmin <= 5; σo=N/F; σ

M

=M/W;

σmax=σ

N

+

σ

M

;

σmin=σ

N

-

σ

M

(rys)

b) stadium remontowe (obciążenie pionowe od płaszcza, cokołu i płyty)

σmin*>=0

(by nie wystąpiło oderwanie płyty);

σ

N

*=Nmin/F;

σ

M

=M/W;

σmax=σ

N

*-

σ

M

;

σmin=σ

N

*-

σ

M

c) warunek nośności podłoża gruntowego wg. PN-81/B03020;

a) i b) sprawdzane dla obc. charakt. c) dla obciążeń obliczeniowych.

Obliczenie zbrojenia w płycie fund.:

-obc. symetryczne Po=N/F; Mv

s

- mom. promieniowy; Mt

s

-mom.styczny; R/a od 1,6

do 3,5;

-obc. antysymetryczne Po=M/W