1. Narysować i opisać schematy statyczne hal i podać rodzaje transportu wewnętrznego.

Układ poprzeczny nośny w halach jednonawowych zwykle jest kształtowany wg 3
schematów statycznych.
a)Najczęściej spotykanym układem konstrukcyjnym jest rama, w której słupy są utwierdzone
w fundamentach i przegubowo połączone z ryglem. Zalety tego układu to: duża sztywność
wzdłuż osi poprzecznej hali, zapewniająca prawidłową eksploatację suwnic; możliwość
łatwej adaptacji hali do nowych procesów technologicznych; możliwość stosowania
nowoczesnych metod montażu; niski wskaźnik zużycia stali.
Najczęstszym rozwiązaniem konstrukcyjnym elementów tego typu jest kratowy rygiel i
pełnościenny(do 15 m.) lub kratowy słup. Układ jest mało korzystny w przypadku słabych
gruntów, gdyż obrót słupa wraz z fundamentem na skutek działania momentu utwierdzenia
ma znaczny wpływ na przemieszczenie torów suwnicy.

b)Układem pozbawionym częściowo wad poprzedniego jest rama, w której występuje
sztywne połączenie rygla ze słupem i słupa z fundamentem. Układ jest bardziej sztywny lecz
również niekorzystny przy posadowieniu na gruntach niejednorodnych. W tego typu układach
słupy mogą być pełnościenne, kratowe lub w górnej części pełnościenne a w dolnej kratowe.
Ważny jest odpowiedni dobór sztywności poszczególnych elementów. Zbyt wiotka część
nadsuwnicowa powoduje wytworzenie przegubu w górnym węźle niezależnie od typu
połączenia. Dlatego układów tych nie stosuje się w halach o dużym stosunku rozpiętości do
wysokości. Zalety: duża sztywność w kierunku poprzecznym, umożliwiająca stosowanie
ciężkich suwnic, możliwość wzmacniania konstrukcji przy zmianie technologii

c)Układy ramowe, w których są połączone przegubowo z fundamentami, stosuje się
najczęściej w halach wysokich, zwłaszcza Dy stosunek rozpiętości do wysokości jest
mniejszy od jedności. Przekroje rygli i słupów są najczęściej pełnościenne. Układy mieszane
są stosowane bardzo rzadko, natomiast ram kratowych nie stosuje się prawie wcale.
Pełnościenne ramy przegubowe połączone z fundamentami są stosowane o rozpiętości 12 do
24m. Przekrój elementów jest najczęściej dwuteowy, przy czym słupy mają zmienny przekrój
zbieżny ku dołowi. Oparcie słupa na fundamencie projektuje się zwykle za pomocą
wykształtowanego przegubu. Wysokość przekroju rygla może być stała lub zmienna. W
przypadku stromych dachów dodatkowy przegub projektuje się w kalenicy w celu
zmniejszenia wymiaru fundamentów oraz na posadowienie na słabszych gruntach. Ujemną
stroną tych układów są trudności z montażem, zwłaszcza ram o dużych wymiarach.

Układy konstrukcyjne i schematy statyczne hal wielonawowych

Układ konstrukcyjny hali wielonawowej jest z reguły połączeniem kilku układów
jednonawowych. Natomiast charakterystycznymi elementami w układach wielonawowych są
słupy wahliwe tzn. przegubowo połączone z fundamentem i ryglem. Są to słupy pośrednie lub
skrajne, usytuowane między nawami. Względy montażowe przemawiają za stosowaniem
belek jednoprzęsłowych. W układach wielonawowych unika się stosowania rygli ciągłych
zwłaszcza kratowych. Korzystnym ukształtowaniem układu wielonawowego jest usytuowanie
nawy o dużych wymiarach w środku, a naw mniejszych po jednej i drugiej stronie. Schemat
statyczny i konstrukcja głównych elementów mogą być różne.

Nawy w halach typu lekkiego są najczęściej o jednakowej wysokości i rozpiętości przy czym
z reguły stosuje się wiązary jednoprzęsłowe. Słupy są we wszystkich nawach utwierdzone w
fundamentach, lecz stosuje się także niektóre słupy wahliwe. W tym przypadku tylko słupy
zamocowane przenoszą obciążenia od poziomego parcia wiatru. W halach o dużej liczbie
naw, ze względu na wpływy termiczne, korzystniej jest stosować słupy wahliwe zewnętrzne.

Charakterystyka transportu wew. w halach przemysłowych

Mogą być związane z konstrukcją hali lub nie. Typy: podparty podwieszany (ciężki i lżejszy)

1.suwnice pomostowe ciężkie o dużym udźwigu –podparty

2.lekkie tor jest podwieszony do konstrukcji przekrycia hali

3.przenośnikio ruchu ciągłym – podwieszone do przekrycia hali

4.lekkie elektrowciągi –monorelsy do 50 KN udźwigu jednoszynowe

5.suwnice portalowe (bramowe) mają tor biegnący wzdłuż osi nawy hali w 1 lub 2 poziomach

6.wspornikowe na 2 poziomach są tory

7.dźwigi wspornikowe o pionowej osi zawieszenia, przemieszczane wzdłuż z możliwością
obrotu wspornika wokół osi pionowej.

2. Reguły projektowania wiązara kratowego.

1.Pręty połączone są węzłach przegubowo, wpływ sztywności węzłów można pominąć, gdy h
/ l < 1/10

2.Pręty są wyłącznie proste

3.Osie prętów to linie przechodzące przez środki ciężkości kształtowników, pokrywają się z
zarysem geometrycznym wiązara.

4.Pręty połączone są w węzłach współśrodkowo tzn. osie ciężkości przecinają się w jednym
punkcie. Pręty osiowo ściskane i osiowo rozciągane, inaczej powodują mimośród. Projektuje
się pręty i węzły.

Moment w węźle spowodowany mimośrodem→

M= S x e , S = s2 – s1. Moment Spo

wodowany mimośrodem M trzeba rozdzielić na wszystkie pręty w węźle proporcjonalnie do
sztywności prętów EJ/L

5.Pręty kratownicy leżą w jednej płaszczyźnie (mają przekrój symetryczny w stosunku do
płaszczyzny

teoretycznej σ= S/F +S x e

2

/J

6.Przymocowanie prętów w węzłach powinno być zrównoważone tzn. symetryczne
względem osi pręta

( zapobiega powstawaniu momentów zginających)

przekazywane w węzłach

Geometryczna niezmienność układu

M= 2n-3, m- liczba prętów kratownicy, n- liczba węzłów

Jeżeli m> 2n-3 = statycznie niewyznaczalna

Jeżeli m< 2n-3 = geometrycznie zmienna

3.Opisać i narysować rodzaje stężeń w budynkach szkieletowych. Podać obciążenia

przenoszone przez poszczególne tężniki.

Stężenia – rodzaje i rola (HALE)

W

celu

zapewnienia

ogólnej

stateczności

i

sztywności

hali

-

II SG poszczególnych element. hali- ugięcia. Stosuje się we wszystkich płaszczyznach
zamykających przestrzeń hali – połacie dachu, ściany podłużne i szczytowe, konstrukcje
geometrycznie niezmienne. Tężnik przenosi siły prostopadłe do niego oraz działające w
płaszczyźnie tężnika.

1. stężenia dachowe pionowe wiązarów

2. stężenia poziome poprzeczne i podłużne w poziomie dolnych pasów wiązarów dla

ciężkich suwnic

3.

tężniki ścienne w płaszczyźnie ścian

- pionowe w ścianach podłużnych i szczytowych przy dużej rozpiętości poprzecznej hali

- poziome ścienne w halach o dużej wysokości i przy dużym rozstawie słupów głównych

4. tężnik poziomy belki podsuwnicowej

5. stężenia montażowe

6. tężniki dachowe

- poprzeczne przenoszą siły od parcia wiatru na ściany szczytowe

- zapobiegają wyboczeniu górnego pasa ściskanego w płaszczyźnie połaci dachowej

- pionowe zabezpieczają wiązary dachowe od skręcenia, przechylenia, wywrócenia podczas
montażu oraz użytkowania hali

- połaciowe podłużne przenoszą siły od parcia wiatru na ściany podłużne oraz łączą tężniki
połaciowe poprzeczne.

Stężenia - Budynki szkieletowe

Tężniki zapewniaj niezmienność geometryczną. W budynkach do 6 kondygnacji funkcję
pionowych stężeń poprzecznych mogą spełniać ściany szczytowe - murowe, betonowe ,
ryglowe. W dłuższych budynkach stosuje się dodatkowo ściany (stężenia poprzeczne).
Budynki wyższe łączy się tężnikami pionowymi co 3 do 6 kondygnacji. Są 2 warianty przy
obliczaniu tężników 1.obciążenie po pół pręta ściskane i rozciągane 2.całe obciążenie
przenoszą pręty rozciągane i nie sprawdza się ich na wyboczenie. Rysunki W ustrojach
trzonowych dźwigi i klatki schodowe obudowane są ścianami najczęściej żelbetowymi,
powstaje trzon wykorzystywany jako przestrzenny tężnik pionowy. Trzon tworzą dźwigi i
klatki schodowe, obudowane ze względów przeciwpożarowych ściankami. Budynki te nie
mają tężników pionowych. Rozwiązania : a. stropy wspornikowo zamocowane w trzonie b.
główny wspornik zamocowany w dolnej części trzonu, podtrzymujący system słupów
opartymi na nich stropami c. Główny wspornik zamocowany w górnej części centralnego
trzonu, podtrzymujący system stropów za pomocą wieszaków d. Stropy swobodnie oparte w
jednym końcu na centralnym trzonie i w drugim na linach, liny są przewieszone w połowie
swojej długości przez wieszak trzonu i po przejściu przez łożyska ślizgowe na zewnętrznych
krawędziach stropu dachowego zwisają pionowo w dół. W szkieletach z trzonami stosuje się
monolityczne stropy w celu zapewnienia im dostatecznej sztywności w ich płaszczyznach
niezbędnej do przeniesienia obciążeń poziomych na trzon. Połączenia stropu z trzonem muszą
zapewniać przekazanie sił poziomych oraz umożliwić pionowe wzajemne przesunięcia.
Rysunki

6 Stężenia hali

a) stężenia dachowe – ich zadaniem jest stężenie połaci dachu, a więc przejęcia siły
występującej w płaszczyźnie połaci

- tężniki połaciowe poprzeczne – przejmują siły od parcia wiatru na ściany szczytowe i
ewentualnie świetliki. Ponad to zapobiegają wyboczeniom górnego pasa wiązara w
płaszczyźnie połaci dachowej ograniczając długość wyboczenia do odstępu między
płatwiami. Powinny być stosowane na całej szerokości nawy a co najmniej w skrajnych

polach i po obu stronach dylatacji

- tężniki połaciowe podłużne – łączą tężniki połaciowe poprzeczne, tworzą z nimi zamkniętą
ramę w płaszczyźnie połaci dachu, - stanowią podparcie słupków ściany ryglowej przy
obciążeniu poziomym i przekazują te obciążenia na słupy głównej konstrukcji nośnej, - są
podporami słupów przegubowych głównych konstrukcji nośnych, - zabezpieczają przed utratą
stateczności górne pasy podciągów.

- tężniki dachowe pionowe – stosuje się je w odstępach nie większych niż 15m. W wiązarach
trójkątnych o rozpiętości mniejszej niż 30m jeden tężnik w środku rozpiętości wiązara W
wiązarach trapezowych stosuje się tężniki nad podporami. W przypadku zastosowań
wiązarów bezsłupkowych, tężniki umieszcza się w płaszczyźnie krzyżulców. Tężniki
pionowe muszą być umieszczone w polach, gdzie znajdują się tężniki połaciowe poprzeczne.
Jeżeli na dachu znajdują się świetliki kalenicowe , należy również ich konstrukcję
zabezpieczyć tężnikami kalenicowymi. Pręty projektuje się jako ściskane przy czym o
wymiarowaniu przekroju decyduje zwykle smukłość.

- stężenia ścienne – usytuowane są nie tylko wzdłuż ścian ale również wzdłuż linii słupów
oddzielających poszczególne nawy. Zapewniają one stateczność płaskich układów głównych
wzdłuż budynku, gdyż słupy w tym kierunku traktuje się zwykle jako przegubowo połączone
z fundamentami. Są one traktowane jako kratowe lub ramowo-kratowe

Ogólne układy stężeń

4. Typy konstrukcji statycznych budynków wysokich.

Systemy statyczne konstrukcji szkieletowej 7 systemów
Połączenie belek ze słupem
1.szkielet z węzłami przegubowymi, słupy ściskane osiowo lub mimośrodowo i rygle oparte
na słupach
2.węzły sztywne-połączenia belek ze słupami w kierunku podłużnym przegubowo
3.ramownice przestrzenne, sztywne w 2 kierunkach-systemy statyczne –konstrukcyjne bud.
szkieletowych
Systemy
1.przegubowy z tężnikami pionowymi w postaci ścian budynku do 6 kondygnacji
2.systemy ram płaskich do 10 kondygnacji-brak tężników w kierunkach poprzecznych
3.system ram z płaskimi tężnikami pionowymi, powyżej 10 kondygnacji, tężniki kratowe lub
ściany żelbetowe 12-15 cm
4.system przegubowy z płaskimi tężnikami pionowymi-wszystkie połączone przegubowo
5.ustroje trzonowe
6.przegubowy z usztywnieniem w postaci złożonych układów kratowych
7.ustroje powłokowe

5. Wymienić rodzaje konstrukcji powłokowych ze względu na: statykę, warunki pracy i
przeznaczenie.

Podział ze wzgl. na statykę:

1. konstrukcje powłokowe – blacha pracuje wyłącznie na rozciąganie, - zbiorniki o pow.

Obrotowej

2. konstrukcje powłokowe pracujące na rozciąganie oraz na zginanie w szczególnych

przypadkach obciążenia – zbiorniki kroplokształtne

3. konstrukcje powłokowe pracujące na zginanie

- rurociągi naziemne
- galerie transportowe

4. konstrukcje w których blacha nie stanowi samonośnej budowli, jest poszyciem

przekazującym obc. na belki i żebra – zbiorniki i zasobniki o ściankach płaskich

5. konstrukcje gdzie tylko część elementów z blach pracuje jako powłoka – zasobniki z

dolnymi częściami parabolicznymi

Konstrukcje z blach : bezmomentowy stan naprężeń są równomiernie rozłożone na grubości
blachy.

Zalecenia:

- blachy ze stali uspokojonej

- stal niskostopowa

- przy niskich temperaturach - wyższa plastyczność

- wysokich temperaturach stal odporna na działanie karbu

WARUNKI PRACY

1. naziemne – niskie i wysokie
2. podziemne
3. ciśnieniowe – nadciśnieniowe > 0,07 MPa
4. bezciśnieniowe (niskociśnieniowe)
5. pracujące w temp. normalnej, niskiej, wysokiej
6. obciążenia siłami – statycznymi – dynamicznymi

CHARKTERYSTYKA

Cienkościenne powłoki przestrzenne, najczęściej obrotowe

PRZEZNACZENIE:

1. zbiorniki – na ciecze, na gazy
2. zasobniki i silosy (bunkry) – na materiały sypkie
3. rurociągi (duża długość ) transport cieczy i gazów
4. konstrukcje urządzeń przemysłowych

- kominy
- wielkie piece
- nagrzewnice
- instalacja do odpylania
- galerie transportowe

6. Projektowanie słupów mimośrodowo ściskanych.

7. Charakterystyka konstrukcji powłokowych ..(?)..Zależności i postać założeń teorii powłok
(?)

8. Podać i opisać obciążenia działające na konstrukcje wysokie (podstawa).

Siły pionowe

– obciążenia stałe (ciężar własny szkieletu,dachu, ścian i stropów)

- obciążenia zmienne – długo i krótkotrwałe

Siły poziome

- parcie wiatru

- obciążenia od urządzeń maszyn

- siły sejsmiczne

-siły od zmian temperatur

Obciążenia od wiatru

- obciążenia statyczne

- dynamiczne

- drgania

Im budynek wyższy tym mniejszy wpływ obciążeń statycznych a większy od obciążeń
dynamicznych i drgań.

Cztery rodzaje obciążeń dynamicznych

1. Porywy wiatru – są powodowane przez zew. Wymuszenie drgań
2. Cykliczne – odrywanie się wirów i drgania giętne w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku

działania wiatru są spowodowane właściwościami aerodynamicznymi budynku.

3. Łopotanie – sprężone drganie giętno-skrętne powodowane właściwościami

aerodynamicznymi budynku oraz łącznym wystąpieniem sił aerodynamicznych , sprężystych
i masowych.

4. Trzepotanie – drgania budynku lub jego elementów w śladzie aerodynamicznym innej

budowli.

DRGANIA – jeżeli obliczamy wychylenie budynku musimy obliczyć drgania, które nie mogą
być wyczuwalne przez mieszkańców. W celu określenia czy budynek jest podatny na
dynamiczne obciążenia należy obliczyć:

- okres drgań własnych

SZCZEGÓŁOWE PRZYPADKI KONSTRUKCYJNE – BUD. SZKIELETOWE

Zalecenia:

1. Możliwie prosty schemat statyczny który musi zapewnić niezmienność geometryczną,

sztywność oraz stateczność całości budynku i poszczególnych elementów podczas montażu i
eksploatacji.

2. Stropy i ściany lekkie ale mają gwarantować wymaganą izolację cieplną i akustyczną
3. Ciężar budynku jak najmniejszy i ograniczone przekroje słupów, podciągów i belek.
4. Proste wykonanie – dużo elementów powtarzalnych, łatwe do transportu i montażu.

Strop w bud. Szkieletowym

Konstrukcja stropu zależy od:

- przeznaczenia budynku

- rozstawu słupów

- rozstawu podciągów

BUDYNKI PRZEMYSŁOWE- konstrukcja stropu składa się z belek stalowych i
żelbetowych.

BUDYNKI UŻYTECZNOŚCI PUBLICZNEJ

-stropy z gotowych płyt

- stropy z cegły

Stropy powinny mieć odpowiednią sztywność

Strop zespolony stalowo-bet

płyta zespolona na blachach fałdowych

Ściany

Ściany zewnętrzne. Przy projektowaniu ścian zewnętrznych należy dążyć do jak
największego ograniczenia ich ciężaru.

W budynkach przemysłowych, których wysokość nie jest zbyt duża, wykonuje się ściany z
pustaków ceramicznych lub z płyt z lekkich betonów.

Ściana ryglowa - wysunięta na zewnątrz przed konstrukcję nośną budynku oraz połączona ze
słupami i ewentualnie stropami lub podciągami.

ściana kurtynowa- W budynkach użyteczności publicznej lub mieszkalnych, gdzie względy
estetyczne odgrywają zasadniczą rolę, ścianę zewnętrzną wysuwa się zazwyczaj na zewnątrz
konstrukcji nośnej, jako osobną ścianę zamocowaną do tej konstrukcji.

RODZAJE KONSTRUKCJI ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH

ściana-ruszt, składająca się z kształtowników pionowych i poziomych przymocowanych do
szkieletu budynku, między które wstawia się płyty lub okna.

ściana z płyt, składająca się z jednakowych płyt wysokości całej lub połowy kondygnacji,
które mocuje się do szkieletu budynku i łączy między sobą. W płytach są przewidziane ramy
okienne. Płyty mogą być wykonane z blachy stalowej emaliowanej, z blachy aluminiowej, z
tworzyw sztucznych lub też z betonu, pod warunkiem że będą dostatecznie izolować od
zmian temperatury.

W przypadku pierwszego rodzaju ścian ruszt z profili musi przejąć ciężar ściany i parcie
wiatru na szkielet, w drugim zaś funkcję tę spełniają płyty.

W obu rodzajach ścian, w tych ich częściach, gdzie nie ma okien, ściana przeważnie składa
się z 3 warstw. Pierwsza, licząc od zewnątrz budynku, zabezpiecza od wpływów
zewnętrznych (głównie wilgoci), druga izoluje od zmian temperatury, trzecia chroni od
uszkodzeń.

RODZAJE KONSTRUKCJI ŚCIAN WEWNĘTRZNYCH

Konstrukcja ścian zależy od tego, czy są one stosowane w obiektach przemysłowych, czy w
budynkach mieszkalnych lub użyteczności publicznej.

Ściany wewnętrzne w obiektach przemysłowych muszą odpowiadać wymaganiom
związanym z technologią produkcji danego zakładu.

Jeżeli ich zadaniem jest tylko oddzielenie poszczególnych pomieszczeń, to mogą być
wykonane w postaci lekkich przegród z kształtowników stalowych pokrytych siatką stalową
lub jako lekkie ścianki betonowe czy też murowane z cegły, pustaków itp.

W budynkach mieszkalnych lub użyteczności publicznej ściany wewnętrzne wykonuje się
jako ściany działowe, spoczywające na stropie bądź na belkach, a ściany oddzielające dźwigi
lub schody jako ściany ceramiczne lub betonowe.

SŁUPY W BUDYNKACH SZKIELETOWYCH

Przekroje słupów. Słupy powinny mieć tak ukształtowane przekroje oraz być połączone z
belkami i podciągami, aby mimośrody sił na nie działających były możliwie małe.

Stalowe słupy rurowe mogą być wypełnione betonem, a słupy o przekroju otwartym mogą
być obetonowane. Uzyskuje się wówczas zwiększenie nośności i sztywności słupów.

Styki słupów.

- Przekroje słupów zmienia się zwykle co dwie kondygnacje, a styki umieszcza się od 0,40 do
1,00 m ponad stropem.

- Styki rozmieszcza się w jednym poziomie budynku lub — po przesunięciu — w sąsiednich
rzędach słupów.

-Grubość blach stykowych zależy od wielkości kształtowników zastosowanych na słupy, lecz
nie powinna być mniejsza niż 15-÷20 mm

9. Narysować szczegóły konstrukcyjne i zakotwienia wież i masztów.

10. Zasady projektowania i konstruowania stalowych kominów przemysłowych.

Podstawowe obciążenia kominów:
· Obciążenie ciężarem własnym + wyposażenie
· Dynamiczne obciążenie wiatrem
· Obc. śniegiem i lodem
· Oblodzenie
Przy projektowaniu trzeba wziąć pod uwage : wpływy termiczne, wpływy korozyjne.
Przy obliczaniu grubości blachy trzonu : gblachy = g konstr + delta g koroz.
delta g koroz = Vk * t ekspl.

Vk – szybkość korozji, co pokazuje ten wzór należy również wziąć pod uwagę czas
eksploatacji komina
Zalecana min. Grubość blachy to 6mm.
Segmenty łączy się spoinami czołowymi lub na śruby (połącznie kołnierzowe)

Aby zmniejszyć drgania wierzchołka komina stosuje się:
1. Przerywacze drgań poprzecznych
2. tłumiki