Konstrukcje metalowe

Konstrukcje metalowe

ZASTOSOWANIE KSZTAŁTOWNIKÓW

ZASTOSOWANIE KSZTAŁTOWNIKÓW

GIĘTYCH Z BLACH NA ZIMNO W

GIĘTYCH Z BLACH NA ZIMNO W

NOWOCZESNYCH KONSTRUKCJACH

NOWOCZESNYCH KONSTRUKCJACH

STALOWYCH

STALOWYCH

Mgr inż. Edyta Pięciorak

Mgr inż. Edyta Pięciorak

PODZIAŁ KSZTAŁTOWNIKÓW

(ze względu na przekroje poprzeczne)

- kształtowniki otwarte

- kształtowniki zamknięte

- kształtowniki trapezowe i faliste (blachy trapezowe)

PODZIAŁ KSZTAŁTOWNIKÓW

(ze względu na przekroje poprzeczne)

- kasety

- kształtowniki perforowane

PROFILE ZŁOŻONE

(uzyskiwane z pojedynczych kształtowników za pomocą łączników lub

zgrzewania)

- elementy konstrukcyjne stosowane przy ściskaniu i rozciąganiu

- elementy konstrukcyjne stosowane przy zginaniu

PRODUCENCI KSZTAŁTOWNIKÓW

GIETYCH Z BLACH NA ZIMNO W POLSCE

-STALPRODUKT w Bochni

- CENTROSTAL w Bydgoszczy

- Huta Pokój w Rudzie Śląskiej

- Mittal Steel Company
(dawna Huta im. T. Sendzimira - Kraków), dawna: Huta Katowice - Dąbrowa
Górnicza, dawna Huta Cedler – Sosnowiec, dawna Huta Florian –
Świętochłowice)

- Lindab w Sadowej k/Warszawy

- TRASKO – STAL w Ostrowie Wielkopolskim

- VOEST ALPINE ( METSEC, SADEF)

- FLORPROFILE w Świętochłowicach

- ME (Metal Engineering) Polska

w Krakowie

- HDF (Hale – Dachy – Fasady) w Świętochłowicach

WYTWARZANIE KSZTAŁTOWNIKÓW

GIĘTYCH Z BLACH NA ZIMNO

1. Krawędziarki
2. Prasy
3. Giętarki rolkowe

1. KRAWĘDZIARKI

Stosowane są w małych zakładach, przy częstych zmianach asortymentu, ze
względu na małe zużycie energii oraz niskie nakłady na urządzenia i
oprzyrządowanie

Wytwarzanie na krawędziarkach

2. PRASY DO GIĘCIA

Prasy do gięcia dają możliwość produkcji większego asortymentu

Składają się one z trzech zasadniczych części: stołu, korpusu i belki gnące

Schemat prasy do gięcia

Wytwarzanie przy użyciu pras

3. GIĘTARKI ROLKOWE

Giętarki rolkowe są maszynami o ruchu ciągłym.

Składają się one z szeregu klatek, w których para rolek odpowiednio ukształtowanych

narzuca

przeciąganej taśmie stalowej oznaczone odkształcenia.

Taśma przechodząc przez klatki, uzyskuje kolejno takie odkształcenie, że wychodzi z

maszyny jako

kształtownik gotowy o żądanym przekroju.

Są urządzeniami bardzo wydajnymi.

Praca na nich jest całkowicie zmechanizowana.

Nie wymagają one obsługi robotników wysoko wyspecjalizowanych.

Koszt robocizny na jednostkę produkcji jest bardzo niski.

Nadają się głównie do produkcji masowej

Wytwarzanie przy użyciu giętarek rolkowych

Prasy do gięcia

Prasy do gięcia

WPŁYW SPOSOBU PRODUKCJI KSZTAŁTOWNIKÓW

NA ROZKŁAD NAPRĘŻEŃ WŁASNYCH

Różny jest wpływ urządzeń, na których dokonuje się operacji gięcia na rozkład naprężeń

własnych.

Wg badań Schafer i Peköz naprężenia własne występują nierównomiernie na szerokości

profilu.

Największe są na odcinku prostym w kształtownikach formowanych na giętarkach

rolkowych.

Są one wynikiem zgniotu powstającego na całym obwodzie spowodowanego istnieniem

siły

ciągnącej na obwodzie rolek oraz pewnym dociskiem rolek.

Natomiast w narożach kształtowników wpływ urządzenia formującego na rozkład

naprężeń własnych

jest niewielki.

Średni rozkład naprężeń własnych jako procent fy (ściskanie wewnątrz,

rozciąganie na zewnątrz): a) Giętarki rolkowe, b) Prasy

a
)

b
)

WPŁYW ZGNIOTU (GIĘCIE NA ZIMNO)

NA WŁASNOŚCI MECHANICZNE KSZTAŁTOWNIKÓW

W procesie profilowania kształtowników zachodzą w obszarze gięcia zmiany
własności mechanicznych metalu, wywołane odkształceniem na zimno.

W wyniku odkształceń w strefie zginania następuje umocnienie materiału, co pociąga za

sobą

zwiększenie wytrzymałości i granicy plastyczności z równoczesnym zmniejszeniem

wydłużenia

Największemu umocnieniu kształtownik ulega w miejscu gięcia. Stosując dużą liczbę

zagięć, można

w znaczącym stopniu wpłynąć na zwiększenie granicy plastyczności i wytrzymałości

kształtownika

Przykład wpływu gięcia na zimno na wielkość granicy plastyczności

ŁĄCZNIKI

Jako podstawowe rodzaje łączników można wymienić:

1. Nity jednostronne
2. Wkręty samogwintujące
3. Wkręty samowiercące
4. Kołki (gwoździe) wstrzeliwane
5. Śruby

W produkcji uprzemysłowionej możliwe jest także łączenie za pomocą

zgrzewania

punktowego lub klejenia

1. NITY JEDNOSTRONNE

Stosowane są w połączeniach blach fałdowanych i płaskich lekkiej obudowy dachów i

ścian,

do których dostęp możliwy jest tylko z jednej strony

Nit jednostronny do łączenia elementów z blach

Różne rodzaje nitów jednostronnych

2. WKRĘTY SAMOGWINTUJĄCE

Wkręty te przeznaczone są do mocowania blach stalowych do podłoża stalowego oraz

drewnianego.

Podczas wkręcania następuje formowanie gwintu, co eliminuje gwintowanie otworu i

skraca czas

montażu.
Do wkręcania łączników używa się wkrętarek mechanicznych o regulowanym momencie

wkręcania

Wkręty samogwintujące:

a) blacha do konstrukcji stalowej, b) blacha do konstrukcji drewnianej

a
)

b
)

3. WKRĘTY SAMOWIERCĄCE

Przeznaczone są do łączenia blach cienkich lub do mocowania blach cienkich do podłoża

stalowego lub

drewnianego

Wkręty samowiercące:

a) blacha do konstrukcji stalowej, b) blacha do blachy

a
)

b
)

4. KOŁKI (GWOŹDZIE) WSTRZELIWANE

Służą do mocowania blach do podłoża stalowego.

Złożone są ze stalowego trzonu z łbem i ze stalowej podkładki. Podkładka stalowa ułatwia

pionowe

wstrzeliwanie kołka. W celu osadzenia kołka wstrzeliwuje się go w podłoże za pomocą

specjalnego

osadzaka wraz z nabojami prochowymi

Przykłady kołków wstrzeliwanych

5. ŚRUBY

Zastosowanie śrub jest ograniczone do przypadków, w których zapewniono dostęp z
obu stron połączenia, niezbędny do założenia śrub, podkładek i nakrętek

ZASTOSOWANIE KSZTAŁTOWNIKÓW ZIMNOGIĘTYCH

ELEMENTY BELKOWE

1. Płatwie
2. Rygle ścian
3. Belka okapowa
4. Belki stropowe
5. Słupki ścian

Lekka konstrukcja szkieletowa

1. PŁATWIE

(ceowniki, zetowniki, sigma)

Sposoby połączenia płatwi na podporze

Układ
jednoprzęsłowy

Układ ciągły

Połączenie na

zakład

Układ ciągły

z rękawkowymi

nakładkami

ciągłości i

Stężenia przeciwdziałające gietno – skrętnemu wyboczeniu płatwi

2. RYGLE ŚCIAN OSŁONOWYCH

(ceowniki, zetowniki)

Sposoby połączenia

Połączenie na styk

(zetowniki)

Połączenie przy

pomocy nakładek

(zetowniki)

Połączenie przy

pomocy nakładek

(ceownik)

CEOWNIKI - Obramowania otworów okiennych

3. BELKI WSPORCZE

(profil typu multibeam – używany na pomosty)

4. KRATOWNICE

KRATOWNICE

(systemu Metsec)

5. REGAŁY MAGAZYNOWE

BLACHY PROFILOWANE

1. Pokrycia elewacyjne
2. Pokrycia dachowe
3. Stropy

1. POKRYCIA ELEWACYJNE

1. Blacha trapezowa elewacyjna
2. Blacha trapezowa ścienna (wewnętrzna)
3. Taśma izolacyjna
4. Paroizolacja
5. Folia wstępnego krycia o wysokiej
paroprzepuszczalności lub wiatroizolacja

Blacha trapezowa w lekkiej zabudowie

stalowej

POKRYCIE ELEWACYJNE

POKRYCIE ELEWACYJNE

11

UWAGI:

- łącznik dystansowy SDC2-A16-5,5x63

- łącznik skręcający SL2-4,8x20

- taśma uszczelniająca LD-10/1-4

11

21

12

21

12

11

Przekrój pionowy ściany

Układ pionowy blach elewacyjnych

Kaseta ACP 100/600 gr. min. 0.75 mm
Słup stalowy

Blacha trapezowa ACP 32/207 gr. min. 0.63 mm
Ocieplenie STALROCK MAX gr. 140 mm

12

21

2. POKRYCIA DACHOWE

1. Blacha trapezowa konstrukcyjna
2. Blacha trapezowa – profil dachowy
3. Zetowniki zimnogięty
4. Taśma głusząca – uszczelniająca
5. Paroizolacja
7. Folia wstępnego krycia o wysokiej
paroprzepuszczalności

POKRYCIA DACHOWE

3. STROPY

Sposób rozwiązania stropu na stalowym pomoście

1. Pomost z blachy
2. Panel pośredni
3. Warstwa elastyczna
4. Chodnik
5. Izolacja
6. Strop

3. STROPY

Sposób rozwiązania stropu

na blachach trapezowych FLORSTROP T-59

Blacha trapezowa FLORSTROP T-59

NOWE MOŻLIWOŚCI KONSTRUOWANIA HAL

Z PIERWSZORZĘDNYMI ELEMENTAMI NOŚNYMI

Z KSZTAŁTOWNIKÓW GIĘTYCH Z BLACH NA ZIMNO

Metalplast – Practa

System wykorzystuje profile ceowe wielogięte (pojedyncze lub złożone)

„sigma”

Przekrój „sigma”
(PRACTA)

Przekrój „sigma”

Wykorzystywany w systemie HARD

Szczegół systemu Metalplast - Practa

System Penthouse Framed Structure (PFS)

System opracowany dla nadbudów istniejących budynków przemysłowych,

sklepów i biur

Szczegóły systemu PFS

System Metsec

Typowa hala stalowa firmy
Metsec

Sposób połączenia rygli ze słupami – Metsec

Autorskie rozwiązania opracowane na Politechnice Krakowskiej

Projekt typowego pawilonu sklepowego dla stacji paliw „BP”

Rzut dachu pawilonu sklepowego „BP” o wymiarach 15m x 18m

17720

1

2

3

4

5

A

B

C

D

E

F

G

H

I

R-1

STs-3

STp-2

STs-2

R-5

KR-2

S-7

KR-3

Sr-2

KR-1

S-6

KR-1

STs-2

STp-1

R-2

R-3

R-4

Pł-6

Pł-5

Pł-8

Pł-3

Pł-4

Pł-3

Pł-5

Pł-4

Pł-9

Pł-1

Pł-2

Pł-1

Pł-1

Pł-1

Pł-2

Pł-2

Pł-9

Pł-3

Pł-3

Pł-5

Pł-5

Pł-3

Pł-3

Pł-3

Pł-3

Pł-3

Pł-3

Pł-8

Pł-7

Pł-7

Pł-7

Sr-2

Sr-3

Sr-4

KR-3

KR-1

S-6

STs-1

1

2

3

4

5

0

8

0

Sr-5

A

KR-1

S-6

Sr-4

B

C

D

E

F

G

H

I

Przekrój w osi 4

Widok w osi I

Typowe połączenie rygla ze słupem – pawilon sklepowy „BP”

Kształtowniki gięte na zimno

 

Pawilon 12m x 18m

23 kg/m

2

Pawilon 15m x 18m

31 kg/m

2

Kształtowniki

walcowane

na

gorąco

 

Pawilon 12m x 18m

32 kg/m

2

Pawilon 15m x 18m

41 kg/m

2

Oszczędność masy stali przy zastosowaniu kształtowników giętych na zimno

wyniosła:

- 28% - dla pawilonu 12m x 18m

- 25% - dla pawilonu 15m x 18m.

Wskaźnik zużycia stali w odniesieniu do rzutu poziomego pawilonów

Projekt szklarni

Rzut dachu szklarni

12,8m x 48m

Konstrukcja

ramowa szklarni

R- 1

Przekrój słupa S–1

Szczegół belki kalenicowej

Szczegół belki okapowej

Rygiel kratowy ramy poprzecznej szklarni

Projekt

hali jednonawowej z transportem podwieszonym

Hala magazynowa – widok 3D

St2 i St3

I

S-2

III

S-4a

blacha trapezowa T-55
płatew MET. 262.Z.25

dźwigar kratowy

rygiel MET. 142.Z.20

słup MET. 2x342.C.32

blacha trapezowa TR 35 207

+ 6,00

+ 8,70

9000

60

00

87

00

27

00

18000

9000

St-7

D-2

D-2a

Stp

Rs-3

Rs-3

Rs-2

Rs-1

II

St-7

P-1

St-6

St-5

Bp

+ 5,67

Przekrój poprzeczny hali magazynowej

KORZYŚCI PŁYNĄCE Z KSZTAŁTOWNIKÓW GIĘTYCH Z BLACH NA
ZIMNO

 Zmniejszenie zużycia stali wynoszące około 20% - 30% w stosunku do konstrukcji
wykonanych z
kształtowników walcowanych na gorąco.

 Łatwość produkcji masowej dzięki urządzeniom zastosowanych do produkcji
kształtowników giętych na zimno,
które pozwalają na uzyskiwanie dowolnej konfiguracji przekroju przy zastosowaniu
technologii o wiele prostszej
od metody walcowania na gorąco. Istnieje również możliwość wykonywania w jednej
linii technologicznej kilku
operacji takich jak: perforacja taśmy, pokrywanie warstwami ochronnymi (malowanie,
powlekanie masami
plastycznymi), wypełnianie masami izolującymi (pianka).

 Szybki montaż, wynikający z zastosowania specjalnych łączników i łączenia lekkich
elementów w węzłach w
dogodnym położeniu, a następnie blokowego podniesienia tak przygotowanej
konstrukcji. Skrócenie czasu
montażu konstrukcji halowej ocenia się na ok. 30%.

 Długoletnia gwarancja na powłokę antykorozyjną, dzięki użyciu do produkcji
kształtowników taśm stalowych
wykonanych głównie ze stali niestopowej konstrukcyjnej oraz trudnordzewiejącej o
podwyższonej odporności na
korozję atmosferyczną. Zwykle w zależności od grubości blachy kształtownika i
sposobu przygotowania
powierzchni grubość powłoki cynkowej wynosi od 50÷140μm, a trwałość tej powłoki
może sięgać, zależnie od
grubości i agresywności środowiska, nawet 20 lat, przy pokryciu powłokami
malarskimi 25 lat, a masami
plastycznymi nawet 60 lat.

 Korzyści wynikające z niezawodności zwłaszcza tam, gdzie poszycie z elementów
blaszanych zabezpiecza
kształtowniki przed utratą stateczności ogólnej i uczestniczy w przenoszeniu
obciążeń.

 Estetyczny wygląd.

POLSKA NORMA

PN-B-03207 grudzień 2002

Konstrukcje stalowe

Konstrukcje z kształtowników i blach

Profilowanych na zimno

Projektowanie i wykonanie

ZMIANA do POLSKIEJ NORMY

PN-B-03207:2002/AZ1 październik 2004

Dotyczy PN-B-03207:2002

Konstrukcje stalowe

Konstrukcje z kształtowników i blach

Profilowanych na zimno

Projektowanie i wykonanie

Rozkład naprężeń w przekroju ściskanej płyty prostokątnej

podpartej przegubowo na brzegach

Utrata stateczności miejscowej i koncepcja szerokości
współpracującej

Osiągnięcie naprężeń krytycznych w ściance pręta traktowanej jako płyta obciążona w
płaszczyźnie środkowej nie oznacza, że jej zdolność do dalszego przenoszenia
obciążenia została wyczerpana, jeżeli jedna lub więcej krawędzi podłużnych pozostaje
nadal nieodkształcona. Ścianka ta, bowiem bez zniszczenia może przenieść znacznie
większe naprężenia niż krytyczne

Oznacza to, że naprężenie w płycie, w miarę wzrostu obciążenia, zmieniają swój
rozkład na coraz bardziej nierównomierny. Płyta ulega wyboczeniu dopiero wtedy, gdy
w pasmach przyległych do bocznych krawędzi wystąpi naprężenie przekraczające
granicę plastyczności