WYKŁAD – KRATOWNICE

(E.Superniak)

Przede wszystkim obiekty płaskie, ale także przestrzenne.
Dźwigarem kratowym jest układ prostoliniowych prętów, w których występują tylko

siły osiowe (rozciąganie lub

ściskanie)

Spełnienie tego warunku jest możliwe, gdy:



osie ciężkości prętów są proste



osie ciężkości prętów zbiegających się w węzłach, są połączone współosiowo



połączenie prętów w węzłach są przegubowe (bez tarcia)



obciążenie w postaci sił skupionych jest przyłożone tylko w węzłach

Pas górny wygięty.

NIE

z odcinków prostych.

W szczegółowej analizie przyjmujemy ciężar własny i wywołane nim momenty zginające.

W analizie statycznej szczególnie wstępnej, dźwigara kratowego można posługiwad się zastępczymi schematami np:
belka, rama łuk.

Schemat rzeczywisty:

Schemat zastępczy:

Przy tym pręt zastępczy umieszcza się w linii wspólnego środka ciężkości obydwu pasów.

Stopieo statycznej niewyznaczalności kratownic płaskich oblicza się ze wzoru:
p - liczba prętów – rozmieszczenie prętów musi zapewniad sztywnośd obiektowi!
k - liczba stopni swobody węzła: k=2 dla kratownicy płaskiej, k=3 dla kratownicy przestrzennej
w - liczba węzłów
r - liczb składowych reakcji podporowych

s > 0 statycznie niewyznaczalna
s < 0 geometrycznie zmienna
s=0 statycznie wyznaczalna

Zastosowanie kratownic płaskich:



dźwigary (podciągi stropowe i dachowe, rygle ram, belki główne mostów)



wiązary dachowe



płatwie



ramy kratowe (rzadko, dużo łatwiej wykonad słupy z HEB)



chętnie stosowane, jako konstrukcje dachowe o formie owalnej.

Zastosowanie kratownic przestrzennych:



konstrukcje wież i masztów



dźwigarów powłokowych, kopuł



przekrycia strukturalne



słupy przesyłowe linii energetycznych



słupy kolejek linowych



słupy wsporcze różnych budowli i budynków (np. Radioteleskop)

Zalety konstrukcji kratowych



duża sztywnośd w płaszczyźnie skratowania



mniejsze w porównaniu z belkami pełnościennymi zużycie stali



łatwośd dostosowania kształtu do wymagao użytkowych i architektonicznych

Wady konstrukcji kratowych



znaczna pracochłonnośd wykonania wynikająca z dużej liczby prętów oraz kształtowania węzłów



większa wrażliwośd na środowisko korozyjne (węzły kratownic są często lokalnymi ogniskami korozji)



mała odpornośd na zagrożenie ogniowe w czasie pożaru ze względu na niewielki przekrój

Stosowanie dźwigarów kratowych zamiast pełnościennych jest ekonomicznie uzasadnione wtedy, gdy jest duża
rozpiętośd przęsła. Zwykle przyjmuje się za granicę rozpiętości L=21m (dla blachownic). Dla kształtowników
gorącowalcowanych granicą jest 12m (kształtowniki walcowane są racjonalne przy 6m, dla 8 m już lepiej belki
ażurowe – do 12m potem kratownice)

Jako kryteria oceny ekonomicznej bierze się koszt:



zużycia materiałów



wykonawstwa warsztatowego



transportu



montażu konstrukcji



zabezpieczeo antykorozyjnych

Należy zawsze brad pod uwagę większą wrażliwośd na zniszczenie dźwigarów kratowych względem dźwigarów
pełnościennych.

Częste awarie kratownic zdarzają się z powodu:



Pęknięd kruchych blach węzłowych lub prętów rozciąganych tuż przy blachach węzłowych, wskutek łącznego
działania ostrych karbów konstrukcyjnych oraz naprężeo własnych spawalniczych.
Sporo hal się z tego powodu posypało.
Uważad na odpowiednie zróżnicowanie elementów przeznaczonych do montażu. Łatwo o pomyłki.
Optymalizacja bywa niebezpieczna. Różnica wymiarów powinna byd, co najmniej, co drugi stopieo.



Wyboczenia prętów ściskanych wskutek dużej ich smukłości

O geometrycznej zmienności układu decyduje nie tylko
liczba prętów i więzi zewnętrznych, ale też ich
rozmieszczenie. Zawsze należy zbadad czy któraś z jej części
nie jest przesztywniona kosztem innej części.

Kratownice składają się z:
Prętów zewnętrznych zwanych pasami
Prętów wewnętrznych czyli wykratowania (słupki i krzyżulce)

Rodzaje wykratowania:

V – krzyżulcowe, złożone z krzyżulców na przemian rozciąganych i
ściskanych nachylonych do pasa pod kątem 45-50°

N - słupkowo-krzyżulcowe, złożone ze słupków i krzyżulców
nachylonych jednostronnie w każdej połowie przęsła pod kątem 35-
45°


V ze słupkami – stosowane w przypadku silnego obciążenie pasa.
Słupki zmniejszają długośd wyboczeniową obciążanego pasa.
Wykratowanie drugorzędne najczęściej spotykane w mostownictwie.
Skracane są też długości wyboczeniowe krzyżulców.

Kształty kratownic dachowych

Projektowanie kratownicy dachowej rozpoczyna się od ustalenia
jej geometrii. Do tego celu uwzględniamy
- rodzaj pokrycia dachowego
- wymagany spadek połaci dachowej dostosowany do rodzaju
pokrycia (przy małym spadku tworzą się zagłębienia w których
gromadzą się wszystkie nieszczęścia)
- środek transportu dźwigarów z wytwórni na plac budowy
- sposób podparcia kratownicy.

Wysokośd kratownicy, lub jej elementów wysyłkowych należy
dobrad do gabarytów środka transportowego. Szerokośd i
wysokośd ładunku drogowego nie powinna przekraczad 2,5m

Maksymalna wysokośd ładunku kolejowego wynosi 3,23m natomiast szerokośd B
elementu zależy do długości elementu L i maleje od B=3,1m przy L=12m do B=1,8
przy L=43m. Transport dłuższy niż 12m trzeba juz zgłaszad do zarządcy dróg.

Kratownice: trójkątne (do 15m domki jednorodzinne, daszki osłonowe)
<- prostokątne (jako płatwie, stężenia H=(1/15-1/10)l

trapezowe (obecnie uwielbiamy dźwigary dwutrapezowe, samostateczne – nie
wymagają zabezpieczenia na wypadek wychylenia z płaszczyzny, stosowane przy
rozpiętściach)

Przemieszczenie węzła środkowego kratownicy oblicza się z

wzoru:

l

i

A

i

– długośd i pole przekroju poprzecznego i-pręta

n - liczba prętów w kratownicy
N

i

- siła osiowa w i-tym pręcie od obciążenia zewnętrznego

N

1i

– siła osiowa w i-tym pręcie od siły jednostkowej, przyłożonej

w miejscu i na kierunku poszukiwanego przemieszczenia

Wykonuje się wstępną strzałkę dla zmniejszenia przemieszczeo.

Do obliczeo podniesienia wykonawczego stosuje się wzory uproszczone, licząc ugięcie w środku rozpiętości przęsła
belki zastępczej o momencie bezwładności I

p

Długości wyboczeniowe prętów kratownicy



Pasa ściskanego (górnego)



Krzyżulca



Słupka

Współczynniki b,c,d zależnie od schematu rozmieszczenia tężników pionowych.

Płatwie usztywniają przy wyboczeniu z płaszczyzny kraty.
Tężnik pionowy usztywnia przy wyboczeniu z płaszczyzny kraty pas dolny.
Węzły usztywniają przy wyboczeniu w płaszczyźnie kraty

PN-B mówi, że tężniki nie powinny byd rzadziej, niż co 15m. ZAPAMIĘTAJMY TO NA WIEKI 

Żebro – płaskownik lub kształtownik przyłączony do blachy w celu zapewnienia jej stateczności lub wzmocnienia



Żebra podłużne



Żebra poprzeczne

Przekrój brutto – bez żeber
Dźwigar homogeniczny – blachownica, której pasy i środnik z tego samego materiału
Dźwigar hybrydowy - blachownica, której pasy z materiału o wyższej wytrzymałości niż środnik

WYKŁAD – Elementy ściskane złożone, elementy mimośrodowo ściskane, zakotwienia słupów

(A.Perlioski)

Słupy wielogałęziowe – najczęściej wykonywane z
kształtowników walcowanych. Kształtując taki przekrój należy
pamiętad o odpowiedniej odległości między gałęziami
pozwalającej na wykonanie nowych powłok antykorozyjnych –
min 80mm.

Gałęzie (pasy) – tworzą trzon, połączone są przewiązkami lub
skratowaniem
Oś materiałowa – przecina materiał, z którego wykonane są
gałęzie
Oś swobodna - ze względu na możliwośd swobodnego
kształtowania, rozmieszczamy ją tak, by decydowała nośnośd
względem osi materiałowej, której nie jesteśmy zmienid. Oś
swobodna może prowadzid do zmiany momentu bezwładności,
smukłości słupa
Przewiązki – w postaci płytek łączących gałęzie w poziomie.

Postanowienia ogólne:
1.Pasy są równoległe (więc nie dotyczy słupów zbieżnych), a
przedziały modularne wynikające ze skratowania lub przewiązek
– jednakowe
2.Minimalna liczba podziałów w elemencie wynosi trzy.
3.Elementy złożone ściskane, podparte przegubowo na koocach
projektuje się przyjmując, że:
- element traktuje się jak słup ze wstępną imperfekcją

- deformacje sprężyste skratowania i przewiązek uwzględnia
się za pomocą ciągłej (rozmytej) sztywności postaciowej słupa
SV

Szczegóły konstrukcyjne – słupy skratowane:



zaleca się, aby pojedyncze układy skratowania w przeciwległych, równoległych ścianach elementu złożonego
miały geometrię zgodną; w przeciwnym razie należy brad pod uwagę wpływ skręcania (Rysunek 6.10),



zaleca się stosowanie przepon z cięgien na koocach skratowania, w miejscu braku ciągłości oraz w miejscu
połączeo z innymi elementami (służą usztywnieniu na skręcanie)

Skratowanie zgodne (zalecane) Przeciwstawne układy skratowania

Szczegóły konstrukcyjne – słupy z przewiązkami:



na koocach elementu stosuje się przewiązki skrajne,



przewiązki w płaszczyznach równoległych rozmieszcza się naprzeciw siebie,



dodatkowe przewiązki stosuje się w miejscach przyłożenia obciążeo lub przyłączenia stężeo bocznych.

Czasem jako skratowanie może służyd nawet wygięty w kilku miejscach pręt

Sztywnośd na ścinanie (Sv)

Wszystkie rodzaje prętów złożonych
charakteryzują się małą sztywnością (dużą
podatnością) na ścinanie.

Miarą deformacji postaciowej jest kąt φ
deformacji pręta

Sztywnośd postaciowa zależy od liczby płaszczyzn skratowania, rozstawu elementów wykratowania, rozstawu gałęzi i
długości elementu, momentu bezwładności pasa

Sztywnośd postaciowa słupa z przewiązkami:

gdzie:
I

ch

– moment bezwładności przekroju pasa w płaszczyźnie układu,

I

b

– moment bezwładności przekroju jednej przewiązki w płaszczyźnie układu,

n – liczba płaszczyzn przewiązek.

Obciążenie należy sprowadzid na pojedynczą gałąź w odpowiedniej płaszczyźnie N

(ch,Ed)

Człon N

ed

/N

cr

uwzględnia wrażliwośd na efekty drugiego rzędu.

Po sprawdzeniu nośności gałęzi należy sprawdzid też nośnośd skratowania

Warunek stateczności pasów:


Przewiązki
Jako łączenie przewiązek stosujemy spoiny pachwinowe lub połączenia śrubowe cierne.

Przewiązki są narażone na ścięcie
w połowie swojej długości. Pracują
głównie na ścinanie.

Pasy i przewiązki oraz ich złącza
wymiaruje się na siły i momenty
obliczone dla poszczególnych
przedziałów.

Słupy:
Największe deformację występują na koocach słupa poddanego ściskaniu.

Głowice słupów złożonych: na
koocu jest przewiązka łącząca
obie gałęzie. Gdy połączenie
przegubowe – płytka centrująca
przekazująca obciążenie na
przeponę.

Podstawy słupów: Niekiedy trzeba wykonad osobne podstawy dla obu gałęzi. W jednej pojawia się siła rozciągająca,
w drugiej ściskającej należy o tym pamiętad.

Elementy mimośrodowo ściskane

Obciążenie mimośrodowe może wynikad z zamierzonego
mimośrodowego przyłożenia siły (stały wykres momentów)

Może byd wynikiem obciążenia poziomego (np. trzęsienie ziemi,
przejazd samochodu)

Dodatkowe obciążenie na mimośrodzie wynikające z zastosowania
transportu (np. suwnice)
Czasem elementy są wygięte, co powoduje moment.

Stosuje się niesymetryczne przekroje, gdy
rozkład obciążeo jest niesymetryczny.

Zwichrzenie występuje
zawsze przy zginaniu
względem osi większej
wytrzymałości.

Przemieszczenia poziome konstrukcji nie powinny przekraczad:



w układach jednokondygnacyjnych (bez suwnic): H/150



w układach wielokondygnacyjnych: H/500

gdzie: H - poziom rozpatrywanego rygla względem wierzchu fundamentów

Zakotwienie słupów:
Obliczeniową nośnośd przy zginaniu M

j,Rd

podstawy słupa mimośrodowo ściskanego wyznaczamy pomijając opór

betonu pod środnikiem słupa

Zależnie od mimośrodu przyłożenia sił na podstawę, mogą w niej powstad różne rozkłady naprężeo. Może powstad
odrywanie.
Gniazdo, w którym kotwimy słup wypełniamy zaprawę mającą zapewnid dobrą współpracę słupa z fundamentem i
przeniesienie sił poprzecznych na fundament

Do obliczeo stosujemy następujące parametry:



Nośnośd na rozciąganie lewostronnej części węzła (podstawy słupa): F

T,l,Rd

= min (F

t,wc,Rd

; F

t,pl,Rd

)



Nośnośd na rozciąganie prawostronnej części węzła (podstawy słupa): F

T,r,Rd

= min (F

t,wc,Rd

; F

t,pl,Rd

)



Nośnośd na ściskanie lewostronnej części węzła (podstawy słupa): F

C,l,Rd

= min (F

c,pl,Rd

; F

c,fc,Rd

)



Nośnośd na ściskanie prawostronnej części węzła (podstawy słupa): F

C,r,Rd

= min (F

c,pl,Rd

; F

c,fc,Rd

)

WYKŁAD – Hale stalowe

(A.Perlioski)

Podział hal:

 Z uwagi na liczbę naw:

o jednonawowe,
o wielonawowe,

 Z uwagi na konstrukcję elementów:

o kratowe – słupy, dźwigary
o pełnościenne - rygle, słupy blachownicowe

 Z uwagi na transport:

o bez transportu,
o z transportem (podpartym, podwieszonym)

 Z uwagi na konstrukcję przegród (ścian i dachu):

o ocieplone,
o nieocieplone

 Z uwagi na przeznaczenie:

o przemysłowe (zakłady produkcyjne)
o użyteczności publicznej (sportowe, widowiskowe, wystawowe)
o obsługowe (handlowo-usługowe, dworcowe, zajezdnie, warsztaty)
o składowe (niskiego i wysokiego składowania)

Budowa:

Układ bezpłatwiowy – obudowa dachu
montowana wprost na układzie
ryglowym. Wymaga zastosowania
wyższych blach trapezowych. Blachę
pokrywa się warstwą ocieplającą i blachą
wierzchniego krycia z układem fal
zgodnych ze spadkiem dachu

Wpływ temperatury na hale:

Temperatura może powodowad dodatkowe
deformację.
Przeciwdziała się im stosując przerwy dylatacyjne.
Każda odylatowana częśd jest niezależnie stężana.
Istotne jest właściwe uszczelnienie przerw.

Schematy statyczne

o jednonawowe

o wielonawowe

o łukowe

Schemat sztywny - mała odpornośd na nierównomierne osiadanie, małe momenty w połączeniu rygla ze słupem

Przegubowe połączenie stopy ze słupami - większa odpornośd na nierównomierne osiadanie, łatwiejsze
wykonstruowanie fundamentu – mniejsze stopy fundamentowe, większy moment w połączeniu rygiel-słup,
trudniejszy montaż słupów – koniecznośd podpór montażowych (układ niestateczny początkowo)

Rama trójprzegubowa - odpornośd na osiadanie, większe wytężenie konstrukcji

Rygiel przegubowo, słupy sztywno z podłożem - w trakcie montażu łatwe wybudowanie słupów, które są już nośne,
przejrzysty układ, łatwy do montażu, duża długośd wyboczeniowa słupa, obciążenie stóp momentem.

Słupy wahaczowe – niewielki przekrój, bo pracują głównie na siły ściskające. Stosuje się je w halach wielonawowych.

Hale łukowe w halach o większej rozpiętości. Problemem jest przekazanie rozporu.


Rozwiązania konstrukcji:
Mały przekrój powoduje powstanie przegubu plastycznego. Zbieżna konstrukcja rygli/słupów powoduje
wykształtowanie przegubu.

Schemat, a układ:

Obciążenia:
STAŁE

o ciężar własny elementów konstrukcyjnych
o ciężar własny pokrycia dachu i ścian
o ciężar stałego wyposażenia (oświetlenie, instalacje)

ZMIENNE

o klimatyczne (wiatr, śnieg)
o technologiczne (np. od urządzeo transportowych np. suwnic)
o termiczne (np. od wykonywanych procesów technologicznych)
o sejsmiczne i parasejsmiczne (na terenach eksploatacji górniczej)
o od uderzeo (np. suwnic o kozły odbojowe, środków transportu o słupy)
o inne

Obciążenie śniegiem

Szczególnie traktujemy dachy, na których tworzą się worki
śnieżne. Np. w wyniku zsuwania się do niszy w dachach
pilastych.

W obiektach o różnych wysokościach naw śnieg może
nawet spadad i oddziaływad dynamicznie. Ponadto tworzy
nieraz zaspy. Należy to uwzględnid.

Obciążenie od urządzeo transportowych
Suwnica natorowa:

Obciążenie od suwnicy natorowej powoduje nie
tylko obciążenie pionowe, ale także poziome,
wynikające z sił bezwładności i będących funkcją
obciążeo pionowych na suwnicy.

Suwnica podwieszona także daje obciążenia
równoległe i prostopadłe do toru.

Oświetlenie
Świetliki poprzeczne – gąsienicowe
Podłużne – kalenicowe
Latarniowe – punktowe

W węzłach konstrukcji kratowej mocujemy elementy konstrukcji
świetlika.
Świetliki często są rozwiązaniami systemowymi.
Łączą funkcje oświetlenia z funkcją klapy dymowej.

Płatwie
Przekroje

Kształtowniki zimnogiętę są bardziej ekonomiczne, aczkolwiek, ze względu na dużą smukłośd ich analiza i obliczenia
są znacznie bardziej wymagające.


Duży wybór schematów statycznych ->

o swobodnie podparte
o ciągłe
o uciąglone (ze wzmocnieniami w przęsłach lub bez)
o dwuprzęsłowe
o naprzemiennie

Obciążenia i wymiarowanie płatwi

Płatwie wymiaruje się z uwagi na dwukierunkowe zginanie. Dodatkowo, jeżeli płatew
jest elementem tężnika połaciowego konieczne jest sprawdzenie jej nośności także z
uwagi na mimośrodowe ściskanie.

Płatwie z elementów pełnościennych można zastąpid przy większych rozpiętościach
płatwiami kratowymi – są one obciążone międzywęzłowo – należy uwzględnid to w
analizie.

Płatwie kratowe stosuje się przy
rozpiętościach 10-18 m ->

Po wyznaczeniu ekstremalnych sił we wszystkich elementach konstrukcyjnych przeprowadza się wymiarowanie wg
procedur z PN-EN 1993-1.

SGN
Dźwigary:

o kratowe - N lub N, M, V
o pełnościenne - N, M, V

Słupy:

o pełnościenne (jednogałęziowe) - N, M, V
o złożone (wielogałęziowe) - N, M, V

SGU
Dźwigary - ugięcia
Słupy - przemieszczenia węzłów

Połączenia wiązara kratowego z słupem

Przegubowe

Sztywne

Połączenia rygiel-słup
Najcześciej sztywne połączenia czołowe z
blachami żebrowaymi








Połączenia słupa z fundamentem

HALE Z TRANSPORTEM OBCIĄŻENIE OD URZĄDZEO TRANSPORTOWYCH

Belki podsuwnicowe wymagają zastosowania tężników poziomych ze względu
na siły poziome pochodzące od suwnic.
Lekkie belki tworzy się z kształtowników walcowanych:

Belki o większym obciążeniu tworzy się w formie blachownic.
Tężnik może byd w formie pełnościennej blachy:

Zadaniem tężnika jest

przejęcie obciążeo prostopadłych do toru suwnicy

.

Tężnik poziomy często pełni funkcję chodnika pozwalając na poruszanie się obsługi suwnicy. Dlatego jego wymiary
wiążą się nie tylko z zapewnieniem nośności, lecz także z walorami eksploatacyjnymi.

Szynę można spawad do belki podsuwnicowej, co skutkowało
zwiększeniem nośności przekroju. Ale rozwiązanie to zarzucono, bo nie
było możliwości regulacji szyn dźwignicowych.
Obecnie szyny mocuje się łapkami, co zapewnia możliwośd łatwego
demontażu i rektyfikacji torowiska.

Tężnik w formie kratowej

Dylatacja:

Tam gdzie dylatowany jest budynek, dylatuje się też tory. Istotną
kwestią jest uniknięcie uskoku.

Kozioł odbojowy
Belka podsuwnicowa obustronnie zakooczona jest kozłem odbojowym. Zdarza
się, że suwnicy nie uda się wyhamowad przed koocem szyny. Kozioł odbojowy
zapobiega tragicznym skutkom takiegoż wydarzenie.
Klin widoczny na rysunku ze slajdu 47 nie jest obecnie już stosowany. Klin
służył wytraceniu energii kinetycznej.

Obciążenie na kozioł odbojowy określa się na podstawie skoku-odształcenia
zderzaka z wykresu od producenta.

Ugięcia pionowe belek podsuwnicowych
Ugięcia belek podsuwnicowych są bardziej rygorystyczne, ze względu na potrzebę precyzyjnej kontroli

L / 400 – przy suwnicach o napędzie ręcznym i wciągnikach jednoszynowych,
L / 500 – przy suwnicach o udźwigu do 50 Mg,
L / 600 – przy suwnicach o udźwigu powyżej 50 Mg.

Ugięcia pioziome belek podsuwnicowych
L / 600 – przy suwnicach natorowych o napędzie ręcznym oraz przy dźwignicach podwieszonych,
L / 1000 – w pozostałych przypadkach

gdzie: L – rozpiętośd belki podsuwnicowej

Słupy dwustopniowe
O zmiennym przekroju
Długośd wyboczeniową takich słupów określa się w specjalny sposób.





Przemieszczenia poziome w kierunku poprzecznym do osi belki (na poziomie jezdni)
h / 500 – w estakadach oraz w budynkach przy obudowie wrażliwej na pękanie,
h / 300 – w budynkach przy obudowie niewrażliwej na pękanie, przy czym w obu przypadkach wzajemne
przemieszczenia podpór (zmiana prześwitu torów) nie powinno przekraczad 20 mm.

PRZEMIESZCZENIA POZIOME W KIERUNKU PODŁUŻNYM DO OSI BELKI (na poziomie jezdni)
h / 1000

gdzie: h – poziom jezdni względem podstawy podpory (słupa)

Hale systemowe
W latach sześciesiątych stworzono hale typu Mostostal - odmiany BTR, TWR, TPR

Obecnie system hali modułowej typu Z:

WYKŁAD – Stężenia

(A.Perlioski)

Zadania stężeo:

o Zapewniają statecznośd konstrukcji (w trakcie montażu i eksploatacji),
o Zmniejszają długośd wyboczeniową prętów ściskanych,
o Zmieniają układ przesuwny w nieprzesuwny,
o Przejmują obciążenia poziome,
o Stanowią podparcie dla słupów pośrednich.

Rodzaje stężeo:

o Połaciowe poprzeczne w poziomie pasa górnego,
o Połaciowe poprzeczne w poziomie pasa dolnego,
o Połaciowe podłużne,
o Pionowe podłużne,
o Pionowe podłużne w linii podpór wiązarów (wiązary niesamostateczne),
o Pionowe ścienne (między słupami),
o Poziome ścienne (wiatrowe),
o Inne (np. Podsuwnicowe)

T1 - Połaciowe poprzeczne
T2 - Pionowe podłużne
T3 - Połaciowe podłużne
T4 - Pionowe podłużne słupów
T5 - Wiatrowe ściany czołowej
T6 - Wiatrowe ściany podłużnej
T7 – Pionowe ściany szczytowej

Stężenia połaciowe poprzeczne:

o zmniejszają długośd wyboczeniową ściskanych pasów

wiązarów kratowych,

o zmniejszają długośd wyboczeniową ściskanych pasów

wiązarów kratowych,

o stanowią górne podpory słupów ściany szczytowej,
o przejmują obciążenia poziome działające na ścianę

szczytową,

o zapewniają podłużną statecznośd.

Stężenia połaciowe poprzeczne stosuje się:

o na całej szerokości dachu, co najmniej w dwóch skrajnych

lub przedskrajnych polach siatki podpór, a także w tych
polach, w których występują stężenia ścian podłużnych

o przy dylatacjach
o nie rzadziej niż co 8 pole.

Stężenia połaciowe podłużne:

o stanowią górne podpory słupów pośrednich ściany podłużnej,
o zmniejszają długośd wyboczeniową pasa dolnego wiązara sztywno

połączonego ze słupami

o umożliwiają redystrybucję obciążeo poziomych (np. od suwnic) na

większą liczbę słupów

Stężenia połaciowe podłużne stosuje się:

o w płaszczyźnie połaci dachowej lub w poziomie pasów dolnych,

gdy zachodzi koniecznośd przeniesienia sił poziomych
prostopadłych do ścian podłużnych

Stężenia połaciowe podłużne międzywiązarowe:

o zabezpieczają wiązary dachowe przed obrotem wokół

własnej osi,

o zapewniają statecznośd konstrukcji w trakcie montażu.
o mogą zmniejszad długośd wyboczeniową ściskanego pasa

dolnego wiązara.

Stężenia dachowe pionowe podłużne stosuje się:

o co najmniej w tych polach, w których występują poprzeczne

stężenia połaciowe, a w uzasadnionych przypadkach
(suwnice o Q>15 Mg) na całej długości dachu

o w środku rozpiętości wiązara lub gęściej, a w przypadku dźwigarów ze słupkami podporowymi - również w

linii podpór,

o tak aby odległośd najbliższego stężenia od linii podpór nie była większa niż 15 m

Stężenia ścienne pionowe podłużne

o stanowią podporę dla stężeo poprzecznych połaciowych,
o przekazują obciążenia poziome na fundament
o zmniejszają długośd wyboczeniową słupów ściany podłużnej.

Stężenia ścienne pionowe podłużne stosuje się:

o w polach w których znajduje się stężenie połaciowe poprzeczne,
o nie rzadziej niż co 8 pole.

Stężenia ścienne poziome (wiatrowe)

o stanowią pośrednią poziomą podporę słupów,
o zmniejszają długośd wyboczeniową słupów.

Stężenia ścienne poziome stosuje się:

o w halach wysokich

Na tężniki stosuje się:

o pręty sztywne - przenoszą ściskanie i rozciąganie,
o pręty wiotkie (λ > 200) - przenoszą tylko rozciąganie; wymagają zastosowania wstępnego naciągu (stosuje się

nakrętki napinające, rzymskie).

Z uwagi na sto

sowane gwinty przyjmuje się pręty ϕ16, ϕ20, ϕ24 itd.

WYKŁAD – Obudowa hal stalowych. Materiały i rozwiązania.

(A.Perlioski)

Materiały pokryciowe:

o zapewnienie szczelności (opady atmosferyczne, pyły),
o zapewnienie izolacyjności termicznej i akustycznej,
o zapewnieie izolacyjności ogniowej,
o przenoszenie obciążeo na podpory.

Blacha fałdowa:

Blacha trapezowa:

Zalety blach trapezowych:

o dobre parametry wytrzymałościowe w stosunku do ciężaru,
o rozpiętości konstrukcyjne do 15 m,
o łatwośd transportu i montażu,
o współpraca z konstrukcją nośną przy przenoszeniu obciążeo,
o trwałośd,
o duży wybór profilów,
o bogata gama kolorów.

a) I generacja - wysokośd do ok. 70 mm, rozstaw podpór do 3500 mm
b) II generacja - wysokośd do ok. 150 mm, rozstaw podpór do 10000 mm
c) III generacja - rozstaw podpór do 15000 mm

Zabezpieczenia antykorozyjne:

o cynk,
o cynk + powlekanie (lakiery poliestrowe lub epoksydowe)

Wytwarzanie blach trapezowych metodą gięcia na zimno na giętarkach rolkowych

Łączniki:

Mocowanie –

negatyw/pozytyw:

Kasety ścienne:
Łączą się ze sobą na krawędziach, przez nałożenie jedną na drugą.
Tworzy się coś w rodzaju rygla ściennego usztywniającego ścianę.
Numerem osiem na rysunkach oznaczono przekładki ograniczające wpływ mostków
termicznych.

Płyty warstwowe:
Warstwa zewnętrzna i wewnętrzna:

o blacha stalowa ocynkowana i

powlekana

o blacha aluminiowa
o płyty laminatowe

Izolacja termiczna:

o styropian
o wełna mineralna
o pianka poliuretanowa (twarda)

Zalety płyt warstwowych

o dobre parametry izolacyjne (termiczne i akustyczne), Łączniki:
o łatwośd transportu i montażu,
o izolacyjnośd ogniowa (F 0,5),
o duży wybór płyt,
o trwałośd,
o konkurencyjna cena,
o bogata gama kolorów.

Materiały pokryciowe należy przechowywad w miejscach suchych i przewiewnych (odbarwienia).
Nie należy ciąd blach powlekanych szlifierkami kątowymi (spalenie powłok antykorozyjnych).
Po montażu należy usunąd opiłki i skrawki blach (korozja).
Miejsca, w których uszkodzona jest powłoka antykorozyjna, należy zabezpieczyd przez malowanie.
Powierzchnie narażone na uszkodzenia mechaniczne w trakcie montażu zaleca się zabezpieczad np. przez foliowanie.

WYKŁAD – Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe.

(A.Perlioski)

Przykłady:

o konstrukcje mostowe
o budynki szkieletowe (biurowe, hotele)
o obiekty przemysłowe
o konstrukcje off-shore

KONSTRUKCJE STALOWE

KONSTRUKCJE BETONOWE

ZA

LETY

mały ciężar własny konstrukcji

duża odpornośd ogniowa

duża wytrzymałośd stali (ściskanie i rozciąganie)

duża wytrzymałośd na ściskanie

łatwośd wykonania (prefabrykacja)

odpornośd na korozje

łatwośd transportu

niskie koszty materiałowe

szybki montaż (także w trudnych warunkach)

możliwośd dowolnego kształtowania

W

A

D

Y

korozja

małą wytrzymałośd na rozciąganie (zarysowanie)

wysoki koszt materiału

duży ciężar własny konstrukcji

mała odpornośd ogniowa

pracochłonnośd (deskowania)

wysokie kwalifikacje montażystów

montaż uwarunkowany czasem wiązania betonu

statecznośd

betonowanie uwarunkowane czynnikami atmosferycznymi

Materiały do konstrukcji zespolonych:

o STAL KONSTRUKCYJNA

Granica plastyczności Re < 460 MPa.

o BETON

Klasa betonu co najmniej C20/25, lecz nie więcej niż C50/60.

o STAL ZBROJENIOWA

Stosuje się stal zbrojeniową klas A-0, A-I, A-II, A-III, i A-III N.

o STAL NA ŁĄCZNIKI ŚCINANE

Wykonane ze stali spawalnej.
Stosunek fu / fy nie mniejszy niż 1,2.
Wydłużalnośd przy zerwaniu min. 12%.

PŁYTY ZESPOLONE NA BLACHACH PROFILOWANYCH
Sposoby zespolenia:

o Zespolenie mechaniczne

o Zespolenie cierne

o Zakotwienie kooców żeber

Wymagania:

o Całkowita grubośd płyty zespolonej: h=min. 80 mm
o Grubośd warstwy betonu ponad górną płaszczyzną żeber: hc=min. 40 mm
o Jeżeli płyta jest zespolona z belką lub pracuje jako tarcza: h = min. 90 mm, hc = min. 50 mm
o Minimalny stopieo zbrojenia płyty w odniesieniu do hc wynosi 0,2%.
o Rozstaw prętów nie większy niż 2 h oraz 350 mm.
o Rozmiar kruszywa: dg< min(0, 40⋅hc; b0 / 3; 31,5 mm)

Głębokośd oparcia blachy profilowanej i płyt zespolonych:

Przy oparciu na stali lub betonie:
l

bc

>75mm, l

bs

>50mm

Przy oparciu na innym podłożu:
l

bc

>100mm, l

bs

>70mm

Obliczenia płyt zespolonych:

a) w stadium realizacji – sprawdzenie nośności

i ugięd blachy profilowej biorąc pod uwagę:

o ciężar własny blachy i mieszanki

betonowej,

o obciążenie montażowe, łącznie z miejscowym nagromadzeniem mieszanki betonowej podczas jej

układania na konstrukcji,

o zwiększenie grubości warstwy betonu na skutek ugięcia blachy.

b) w stadium użytkowania – sprawdzenie stanów granicznych nośności i użytkowania płyty zespolonej w

przekrojach krytycznych

Przekroje krytyczne w płycie zespolonej:
Nośnośd płyt zespolonych sprawdza się z uwagi na:

o przekrój I - zginanie,
o przekrój II - ścinanie podłużne (rozwarstwienie),
o przekrój III - ścinanie poprzeczne przy podporze lub

przebicie w otoczeniu obciążeo skupionych.

Szerokośd efektywna płyty zespolonej:

Nośnośd płyty zespolonej na zginanie (pełne zespolenie)

Oś obojętna mieści się powyżej blachy profilowanej

Oś obojętna mieści się w blasze profilowanej

Nośnośd płyty zespolonej na zginanie w przekroju podporowym można obliczyd przyjmując rozkład naprężeo jak na
rysunku:

Ponadto nośnośd płyt zespolonych sprawdza się z uwagi na:

o rozwarstwienie -badanie przyczepności stali i betonu w płytach zespolonych bada się na drodze

doświadczalnej.

o metodą „m-k”
o metodą częściowego zespolenia dla płyt bez skrajnych zakotwieo
o metodą częściowego zespolenia dla płyt z zakotwieniami skrajnymi
o ścinanie
o przebicie

Stan graniczny użytkowalności sprawdza się z uwagi na:

o zarysowanie betonu
o ugięcia

BELKI

Nośnośd belek zespolonych sprawdza się z uwagi na:

o Przekrój I - zginanie w przęśle,
o Przekrój II - ścinanie (belki wolnopodparte) lub zginanie ze

ścinaniem (belki ciągłe),

o Przekrój III - rozwarstwienie.

Nośnośd belki zespolonej na zginanie - pełne zespolenie (model sztywno-plastyczny)

Oś obojętna mieści się w płycie betonowej

Oś obojętna mieści się w półce belki stalowej
Oś obojętna mieści się w środniku belki stalowej

Łączniki:
Łączniki sworzniowe

WYKŁAD - Wytwarzanie konstrukcji metalowych

(E. Superniak)

Proces realizacji budowy
Biuro projektów – huta – wytwórnia – transport – plac budowy - montaż

Transport zewnętrzny

o Bramowice

Transport wewnętrzny

o Suwnice
o Stoły rolkowe

OBRÓBKA WSTĘPNA - prostowanie wyrobów hutniczych
Prostowanie na zimno, na tzw. płycie prostowniczej, za pomocą prostowarek (głowna częśd - walce)

PRZYGOTOWANIE PÓŁFABRYKATÓW:
TRASOWANIE - przeniesienie kształtów i wymiarów poszczególnych części konstrukcji z rysunków konstrukcyjnych
na materiał, z którego będą wykonane
CIECIE STALI:

o mechaniczne (nożyce do cięcia stali, piła tarczowa, szlifierka, piła taśmowa, piła ramowa),
o gazowe (palnik acetyleno-tlenowy),
o plazmowe - Plazmotwórczy gaz, przepływając przez łuk elektryczny jarzący się między elektrodami, ulega

jonizacji i dzięki dużemu zagęszczeniu mocy wytwarza strumieo plazmy (zjonizowanego gazu). Dysza
zamontowana w palniku skupia łuk plazmowy. Chłodzone ścianki dyszy powodują zawężanie kolumny łuku.
Wysoka temperatura w jądrze łuku plazmowego i bardzo duża prędkośd strumienia plazmy (energia
kinetyczna) to zjawiska powodujące, że materiał jest stopiony i wydmuchany ze szczeliny. Operacje cięcia
można wykonad pod warstwą wody, co powoduje znaczne obniżenie poziomu hałasu. Wykorzystanie argonu,
wodór, tlenu, azotu.

o Laserowe

WYKONYWANIE OTWORÓW – PRZEBIJANIE - następuje zmiana struktury metalu na krawędziach, ścinanie stali
wokół obwodu przebijania

o Wiercenie (wiertarki, większe otwory wytaczarki)
o Strugowanie i frezowanie - ukosowanie brzegów w celu uzyskania rowka dla spoiny, struganie płaszczyzn i

brzegów elementów, wykonywanie otworów na śruby i nity, frezowanie płaszczyzn przenoszących naciski

OBRÓBKA PLASTYCZNA:
GIĘCIE

o giętarka do kształtowników i blach
o giętarka walcowa

Wykaoczanie powierzchni

o szlifowanie,
o piaskowanie,
o śrutowanie

WYDZIAŁ SKŁADANIA I SPAWANIA
Składanie luźnych części w podzespoły o prostych formach, spawanie

WYDZIAŁ KONTROLI WSTĘPNEJ
Sprawdzenie czy konstrukcja wykonana zgodnie z projektem i czy z właściwego materiału

PRÓBNY MONTAŻ – w przypadku dużych zespołów konstrukcji

WYDZIAŁ ZABEZPIECZENIA ANTYKOROZYJNEGO
WYDZIAŁ ODBIORY KONSTRUKCJI
WYDZIAŁ SORTOWANIA I ZNAKOWANIA
TRANSPORT

WYKŁAD – Korozja i zabezpieczenie antykorozyjne konstrukcji stalowych

(E. Superniak)

Korozja polega na utlenianiu się warstw powierzchni stalowej, przy czym warstwa tlenku żelaza (dla stali
niskowęglowych/niskostopowych) nie stanowi zabezpieczenia (w przeciwieostwie do miedzi).
Następuje więc korozja wgłębna aż do likwidacji materiału.

Proces korozyjny i jego szybkośd w warunkach atmosferycznych zależy od kilku czynników

o warunków eksploatacyjnych
o stopnia zanieczyszczenia atmosfery
o czasu oddziaływania zanieczyszczonej atmosfery na metal
o temperatury powietrza i dobowe jej wahania powodujące skraplanie wilgoci na powierzchniach metalu, jeśli

ich temperatura jest niższa od temperatury otoczenia.

o stanu powierzchni konstrukcji
o składu chemicznego stali (zawartośd węgla, pierwiastków stopowych np. miedź zabezpiecza, siarka

przyspiesza korozję)

o wilgotności powietrza (wartośd krytyczna wilgotności powietrza, (początek skraplania wilgotności) z którą

wiąże się rozpoczęcie procesu korozji atmosferycznej, zawiera się w granicach 50-70%

o wielkości naprężeo od obciążeo mechanicznych

Szybkośd korozji metali wzrasta wraz ze wzrostem w atmosferze pyłów i zanieczyszczeo stałych, które dzielimy na:

o ciała stałe chemicznie obojętne np. krzemionka
o substancje szczególnie szkodliwe, dobrze rozpuszczalne, np. chlorki, siarczay, azotyny, azotany, fosforany,

tlenki i wodorotlenki

o substancje pośrednio korozyjne np. sadza

Struktura i rola produktów korozji
Zależnie od warunków korozji:

o łuski
o ziarna
o szczelna, przywarta warstwa

Objętośd produktów korozji żelaza jest o około 60% większa od objętości metalu

, z którego powstały

Na ogół warstwy te są porowate, źle przyczepne do podłoża, dzięki rozwiniętej powierzchni i przestrzeni kapilarnych
rdza absorbuje wilgod która kondensuje wewnątrz kapilar i wraz z solami powoduje wzmożoną korozję, szczególnie
groźna jest rdza podpowłokowa. Ze względu na wzrost objętości powoduje ona rozsadzenie materiału powłoki
ochronnej, odrywanie od podłoża, powstają pęcherze itp.

Aby nie dopuścid do takich ognisk korozyjnych potrzebne są specjalne rozwiązania konstrukcyjne
W przypadku kratowych mostów spawanych istotne jest zabezpieczenie węzłów, zapewnienie swobodnego spływu
wody

Rodzaje korozji

o Korozja kontaktowa

Zależy do stosunku powierzchni łączonych. Powierzchnia metalu mniej szlachetnego (anody) winna byd
większa niż powierzchnia metalu bardziej szlachetneego (katody). Mniej szlachetny metal będzie ulegad
rozpuszczeniu, a katoda nie będzie korodowad. Tworzy się mikoogniwo. Np. połączenie aluminium ze stalą,
gdzie aluminium będzie korodowad bardziej niz przed połączeniem. W zbiornikach stosuje się bolce z
aluminium lub cynku, aby przejęły one proces korozyjny. Stal z miedzią powoduje korozje stali. Odpowiadają
za nią czasem prądy błądzące w puszkach z kablami elektrycznymi (?) Korozja pojawia się też ze względu na
wpływ temperatury w miejscach naprężeo spawalniczych. W kominach newralgiczne jest też naprzeciw
czopucha.

o Korozja szczelinowa

Powstaje między łącznikami, gdy nie ma dobrego docisku, w spoinach odcinkowych na odcinkach gdzie nie
ma bezpośredniego połączenia materiału. Dlatego wolimy nie stosowad spoin odcinkowych

Zapobieganie korozji na etapie projektowania i podczas eksploatacji
Przed przystąpieniem do projektowania rozpatrujemy:

o warunki makro i mikroklimatyczne
o proces technologiczny przewidywany w projektowanym obiekcie i wynikające z niego zagrożenia korozyjne z

uwzględnieniem wydzielania się gazów, pyłów, przecieków mediów technologicznych.

o warunki wodno gruntowe, fizjografię terenu, różę wiatrów w miejscu lokalizacji obiektu.
o sąsiedztwo innych zakładów mogących powodowad zagrożenie korozyjne obiektu

Klasyfikacja makroklimatów wg PN-68/H-04650
N - stefa o klimacie umiarkowanym na lądzie
F - strefa o klimacie zimnym na lądzie
TH - strefa o klimacie tropikalnym wilgotnym na lądzie
TA - strefa o klimacie tropikalnym suchym na lądzie
M - strefa o klimacie morskim umiarkowanym

Klasyfikacja mikroklimatów
1 – przestrzeo otwarta
2 – otwarte pomieszczenie zadaszone
3 – pomieszczenie zamknięte
4 – pomieszczenie klimatyzowane

Suma działania makro i mikroklimatu i dodatkowych czynników agresywnych określa stopieo agresywności
korozyjnej środowiska.
Rozróżnia się 5 stopnia takiej agresywności, której miarą jest też szybkośd korozji liniowej stali węglowej
niezabezpieczonej korozyjnie: B, L, U, C i W

B - środowisko o bardzo łagodnym działaniu korozyjnym, odpowiadające najlżejszym warunkom użytkowania
(do 0,025mm/rok)
L - środowisko o lekkim działaniu korozyjnym, odpowiadające lekkim warunkom użytkowania
(od 0,025 do 0,08 mm/rok)
U - środowisko o umiarkowanym działaniu korozyjnym, odpowiadające średnim warunkom użytkowania
(od 0,08 do 0,2mm/rok)
C - środowisko o silnym działaniu korozyjnym (od 0,2 do 2,0 mm/rok)

W - środowisko o bardzo silnym działaniu korozyjnym, odpowiadające wyjątkowo ciężkim warunkom użytkowania
(powyżej 2,0mm/rok)

Obniżenie zagrożenia korozyjnego można uzyskad poprzez

a) rozwiązania technologiczne, czyli zastosowanie odpowiednich zabezpieczeo i urządzeo w procesach

technologicznych

o hemetyzacja aparatury produkcyjnej
o zapewnienie odpływu cieczy agresywnych i unikanie ich rozbryzgiwania
o stosowanie oczyszczania gazów odlotowych ze składników agresywnych
o unikanie zapylania, stosowanie miejscowej wentylacji

b) rozwiązania architektoniczne, dotyczące właściwej lokalizacji procesów technologicznych np.

o stosowania wydzielonych pomieszczeo w przypadku szczególnych zagrożeo (eliminiowanie

oddziaływania obiektów sąsiednich

o stosowania rozwiązao umożliwiających kontrolę i konserwacje instalacji

Unikamy dużej ilości małych przekrojów – powodują one znaczne zwiększenie kosztów zabezpieczeo
antykorozyjnych

c) rozwiązania konstrukcyjne, które winny uwzględniad

o możliwie najprostsze kształty z eliminacją miejsc gdzie mogłyby się gromadzid agresywne pyły, ciecze

lub opary

o rozwiązania przy których ewentualne uszkodzenia korozyjne pewnych elementów nie powodują

zniszczenia całego obiektu

Podczas malowania należy zadbad by krawędzie były sfazowane lub zaokrąglane, by warstwa powłoki antykorozyjnej
nie była cieosza w narożach

W ISO 8501-3 są wymagania dot. przygotowania powierzchni spoin.
Wyróżniamy 3 stopnie przygotowania powierzchni: P1, P2, P3.
Spoiny nie powinny mied nierówności, odprysków spawalniczych, nie powinny byd porowate, zbyt grube, ew.
kratery, wżery oraz pęcherze muszą byd odpowiednio wyczyszczone i na tyle dostępne, aby wykonad zabezpieczenie
Powierzchnie krawędzi termicznego cięcia powinny byd luźne od żużlu i luźnej zgorzeliny

WYKŁAD – Montaż hal stalowych

(E. Superniak)

Montaż konstrukcji jest zagadnieniem wieloaspektowym:

o statyka montażu
o organizacja i efektywnośd ekonomiczna robót
o zaangażowanie sprzętu montażowego

Stosuje się belki pomocnicze, tzw. trawersy.

Montaż w zależności od rodzaju konstrukcji - w inny sposób montuje się

o hale przemysłowe, widowiskowe, sportowych
o hangary
o maszty, wieże, kominy, słupy wsporcze lini wysokiego napięcia
o montaż budynków wysokich
o zbiorników kulistych
o rurociągów magistralnych
o montaż konstrukcji wsporczych urządzeo transportowych w zakładach przemysłowych
o montaż konstrukcji wsporczych rurociągów technologicznych

Montaż hal widowiskowych, przemysłowych i sportowych – metody

1. Montaż z pojedynczych elementów

o Pojedynczym elementem nazywamy np. belkę, słup, wiązar, łuk lub inny element nośny.
o Wykorzystuje się sprzęt lekki, np. dźwigi samochodowego. W ten sposób montuje się np.

supermarkety.

o W halach z transportem należy stosowad stężenia połaciowe podłużne. Niekiedy projektanci

usztywniają poład blachą trapezową, która ma stanowid sztywną płytę, bez obliczeo. Takie
katowickie rozwiązanie. Nie polecamy - 65 osób zginęło!

o Budowę można w zasadzie zacząd od dowolnego miejsca w konstrukcji w tej technologii.
o Elementy przychodzą już zabezpieczone antykorozyjnie.
o Należy uważad na ludzi pracujących na wysokościach. Nie mają wyobraźni do pasów bezpieczeostwa

(3 punktowych, 1 punktowe miały przykry zwyczaj łamad kręgosłupy) i szczególnie ich przypinania.

o Najwięcej wypadków jest w konstrukcjach niewysokich, dają złudne poczucie bezpieczeostwa.
o Dobrze by było rozpiąd siatkę bezpieczeostwa dla ochrony przed młotkami.
o Przy montowaniu elementów obciążonych wiatrem należy pamiętad o obowiązkowym

zamontowaniu pary: nakrętka i przeciwnakrętka, co zapobiega odkręcaniu się śrubek.

2. Montaż metodą blokową

o Scalonych jest kilka niezależnych zestawów konstrukcyjnych w sztywny, przestrzenny blok

montażowy, podnoszony i montowany w całości, dotyczy to szczególnie struktur przestrzennych

o Blok montażowy może stanowid

 konstrukcja dachowa scalona z dwóch wiązarów, płatwi, stężeo i pokrycia
 ściana osłonowa scalona z rygli, słupów i obudowy
 dwa słupy hali połączone ryglem, belką stropową lub stężeniem podłużnym

Pozwala to uniknąd znacznej części prac montażowych na wysokości, angażowania wysokich
dźwigów. Czasem należy rozważyd kilka schematów podparcia dla etapów tymczasowych podczas
montażu.

o W PG zastosowano chytry nadmuch powietrza pozwalajacy na roztapianie się śniegu. Są też ruchome

podesty pozwalające na konserwacje tych obiektów.

3. Montaż metodą nasuwania

o Polega na scaleniu elementu nośnego przekrycia poza miejscem wbudowania i nasunięciu go w

przewidziane miejsce po specjalnie przygotowanym torowisku.

o Nasuwane mogą byd:

 Pojedyncze elementy konstrukcyjne, np. jeden dźwigar dachowy
 Bloki montażowe scalone i powiązane stężeniami

o Przykładem jest Hala Oliwia, konstrukcja dachowa była przesuwana wzdłuż dachu, po dwa elementy
o Metoda ta stosowana jest najczęściej w przypadku placu budowy ograniczonej wielkości.
o Ograniczenie może byd spowodowane: brakiem dostępu do wnętrza hali
o Ograniczenie może mied miejsce podczas budowy dworców kolejowych, krytych lodowisk, pływalni i

innych obiektów, których realizacja wymaga równoległego prowadzenia montażu konstrukcji nośnej
oraz montażu urządzeo i instalacji wewnątrz obiektu.

o Nasuwanie przekryd jest również stosowane w przypadku sprężania na poziomie terenu elementów

nośnych przekrycia lub wymiany starej konstrukcji dachowej.

o Nasuwa się stosując dźwigniki hydrauliczne.

4. Montaż metodą potokową

o Metoda ta jest odpowiednia przy budowie hal wielonawowych o powierzchni zabudowy pow.

30000m

2

.

o Upodabnia ona procesy wytwórcze przy wznoszeniu hal do wielkoprzemysłowych metod

wytwarzania na linii montażowej.

o Istotą metodu jest zorganizowanie linii, na której stacjonarnie ustawionym sprzętem i brygadami

przesuwają się w określonym cyklu wózki ze zblokowanymi segmentami np. konstrukcji dachowej.

o Kompletnie wykooczone segmenty dachowe przeładowywane są następnie na wieże transportową,

która ustawia segment na uprzednio wzniesionych słupach -

o Metoda nie jest obecnie stosowana, bo wymaga dużego zgrania zespołów

Montaż hangarów
Są to hale o znacznej wysokości (20-30m) i bezsłupowych przekryciach powierzchni rzędu 8000-10000m

2

.

Konstrukcje dachową scala się zwykle na poziomie terenu, zaczem podnosi się ją dźwignikiem hydraulicznym na
zaprojektowaną wysokośd.
Montaż masztów, wież, kominów, słupów wsporczych linii wys. napięcia i zbiorników wieżowych.

Montaż słupów dla linii napięcia:

1. Przez obrót przy fundamencie

Podpora zamocowana jest przegubowo, po obrocie przy fundamencie uzyskuje właściwy schemat statyczny.
Problemem może byd uszkodzenie węzłów konstrukcji, aby temu zapobiec stosujemy trawersy
usztywniające.

2. Przez nadbudowę z segmentów wykonanych na poziomie terenu

Montaż może się odbywad przy pomocy żurawi, ale także znacznie fajnieszych śmigłowców w przypadku
trudno dostępnych terenów.

3. Opracowany indywidualnie dla danego obiektu (specjalna metoda montażu)

Wykorzystuje się:

o Żurawie
o maszty padające
o śmigłowce

Montaż słupów
W stopniach schodków metalowych robid otworki żeby woda nie stała.
W konstrukcjach o zmiennym znaku obciążeo istnieje zagrożenie odkręcaniem się śrub z nakładką pojedynczą, więc
stosujemy nakładki podwójne.

Rodzaje linii napowietrznych

o ze względu na stosowane napięcie

niskiego napięcia do 1kV
średniego napięcia od 1kV do 30kV
najwyższego napięcia 110kV i wyższe

o ze względu na skale przesyłu

przesyłowe – przesyłanie energii w skali krajowej – sieci wysokiego napięcia
rozdzielcze – doprowadzenie energii do zakładów

Przewody wielodrutowe: stolowo-aluminiowe, stalowy rdzeo przenosi siły naciągu, prąd przewodzi
zewnętrzny aluminiowy oplot.

Izolatory, wykonane ze szkła lub porcelany, w liniach wn stosowane są izolatory wiszące.

Wieszaki: elementy służące do zawieszania izolatorów na poprzecznikach
Izolatory mogą byd zamocowane przelotowo lub odciągowo.

Konstrukcje wsporcze
Rodzaj konstrukcji wsporczej zależy od:

o napięcia linii
o układu przewodów – naprzemianległy (dla nn) i płaski
o liczby prowadzonych przewodów roboczych: 3 dla linii jednotorowych, 6 dla linii dwutorowych.

Przewody można umieszczad symetrycznie bądź nie – oczywiście asymetryczne trudniej się liczy.
nn – betonowe, drewniane, stalowe
wn – wyłącznie stalowe słupy

Zakłada się, że słupy nie są konserwowane. Robi się je z profili ocynkowanych. Projektowane na 25 lat eksploatacji.

Rodzaje słupów:
Przelotowe – utrzymują wyłącznie przewody, bez przewodów się złamią, nie są liczona na zerwanie przewodów. Nie
przejmuje naciągu przewodów i innych sił podłużnych. Przejmuje oddziaływanie od obciążeo pionowych oraz
poziomych poprzecznych do kierunku linii.

o Przelotowe (P)
o Skrzyżowaniowe (PS)
o narożne (N)– do podtrzymywania przewodów na załomach linii o kątach załomu większych niż 5 stopni.

Mocne - liczy się je na zerwanie słupa

o odporowe (O)– wzmocniony typ przelotowego, oprócz obciążeo poziomych i pionowych przejmuje

jednostronny naciąg przewodów w celu zlokalizowania zakłóceo, gdy po jednej stronie słupy przelotowe
przewróciły się

o odporowo-narożne (ON)– wzmacniają typ słupa narożnego, oprócz funkcji słupa narożnego, spełnia funkcje

odporową, czyli stabilizuje linię przy montażu i przy zakłóceniach mechanicznych

o kraocowe (K) – stawiony na początku i koocu linii przewody napowietrzne dochodzą do słupa z jednej strony

a z drugiej są doprowadzone przewody zawieszone luźno bez naciągu. Słup przejmuje jednostronny naciąg
wszystkich przewodów linii.

Przy projektowaniu uwzględnia się warunki montażowe:

o zerwanie najbardziej niekorzystnie położonego przewodu po jednej stronie słupa
o siła naciągu obliczana przy założeniu temp. -15C bez wiatru i sadzi
o poprzeczniki oblicza się na dodatkowe obciążenie montażowe w miejscu zawieszenia skrajnego przewodu

siłą pionową.

Itd.. za dużo tego :P

Ochrona antykorozyjna – ocynowanie na gorąco metodą zanurzeniową
Połączenia śrubowe wyłącznie! - Spawanie odrzucono ze względu na korozję
Każde łączenie min. na dwie śruby

Skratowania:

o pojedyncze – lekkie konstrukcje
o podwójne – konstrukcje zwarte, bardziej obciążone
o potrójne i rybkowo proste – szerokoprzestrzenne
o skratowanie rybkowe z kratą wewnętrzną

Specjalne rzeczy zapobiegające skręcaniu
Sadź – osad śniegu na przewodach

Główny problem podczas budowy linii

o brak dobrych dróg dojazdowych
o przeszkody na trasie – kompleksy leśne itp.
o Stosowanie sprzętu ciężkiego, gąsienicowego

Montaż poprzez obrót przy fundamencie:

o Roboty na poziomie terenu
o Ograniczenie potrzebnego sprzętu do masztu, wyciągarki ręcznej i elektrycznej
o Koniecznośd wydzielenia dużego placu budowy

Montaż poprzez nadbudowę:

o Możliwośd ustawienia słupa w terenie gęsto zabudowanym
o Praca ludzi na wysokości
o Montaż wolniejszy niż w metodzie obrotowej

Zbiorniki stalowe
Są to konstrukcje powłokowe i trzeba je wymiarowad według odpowiednich norm.
Dzielimy je na:

o Wodne – wieżowe, podziemne
o Gazowe – dzwonowe, kuliste, poziome walcowe
o Paliwa płynne – naziemne, podziemne (także na melasę)

 Walcowe o osi pionowej: z dachem stałym (na melasę, spirytus) lub z dachem pływającym
 Walcowe o osi poziomej

Grubośd ścianki jest zawyżana w przypadku przechowywania materiałów korozyjnych. Używa się stali antykorozyjnej.
Zbiorniki projektuje się na 10 lat. Używa dłużej.

Zbiorniki wieżowe na wodę (wieże wodne są na kolei)
Niekontrolowane różnice ciśnieo rozsadzają stare rury. Wieże ciśnieo pełnią funkcję regulacyjną

Zbiorniki staramy się projektowad tak by nie powstały rozpory.
Dążymy do uzyskania wyłącznie sił pionowych.

Okrągłe zbiorniki - Istotne jest ich podparcia. Żelbetowe podpory stosuje się na spodzie zbiorników. Podpory stalowe
są wyżej (pośrodku)

Niekiedy stosuje się instalacje tryskaczowe, uruchamiane w okresie wyższych temperatur. W ten sposób unika się
problemów z różnicami temperatur.

Dachy mogą mied kształt kopuły, stożka.
Kopuły wykonane są z kształtowników, do stożków stosuje się kratownice.

Dachy pływające.
Specjalny ponton nie dopuszcza do zatopienia gazu. Produkt dostarczany jest do zbiornika od spodu, co prowadzi do
wypierania dachu. Na obrzeżach stosuje się uszczelnienie, które nie dopuszcza do tarcia blachy o blachę.
Dach pływający nigdy nie jest opuszczany do poziomu 0. Na dnie zbiorników z ropą wytrącają się osady o znacznej
wysokości, mimo, że rozbijane są one przez mieszadła. Zbiorniki opróżnia się do rewizji. Dlatego najniższa wysokośd
takiego dachu to 1,8m. Dach opiera się wówczas na podpierakach w formie rurek teleskopowych. Gdy dach pływa
podpieraki mocuje się zawleczkami. Istotne jest odprowadzanie wody specjalną instalacją. Stosuje się schody
samonastawne, dopasowujące sie do aktualnego poziomu dachu. Schody te przesuwają się na szynach na
powierzchni dachu. Stopnie mogą dopasowywad się do poziomu, obracają się na bolcach. Dach może byd
dwupowłokowy. Wówczas konstrukcja jest sztywniejsza. Dach sam jest pontonem. Dach może byd pontonowo-
membranowy. Niestety wówczas powstają zagłębienia w powierzchni dachów, gromadzi się woda. Rozwiązanie to
jest taosze, ale wymaga większej obsługi

Ewolucja zbiorników przemysłowych:
Zbiorniki z dachem stałym - jeżeli nie ma pełnego wypełnienia zbiornika, to nad produktem tworzą się pary. Pary
wydostają się na zewnątrz przez kominek wydechowy. Używa się też specjalne hermetyzacyjne systemy wyłapujące
te pary Nasłonecznienie zbiorników jest niezwykle istotnym czynnikiem – zbiorniki maluje się na biało i zrasza,
inaczej wszystko diabli wezmą. Groźne są uderzenia piorunów, stosowane są urządzenia odgromowe. Średnice do
40metrów

W latach 70-tych zaczęto budowad zbiorniki dachem pływającym. Istotnie ograniczają one ilośd par. Objętośd, na
której mogą się tworzyd pary jest nieistotna. Są mniej podatne na nasłonecznienie i świśnięcie pioruna. Średnice
ponad 100 metrów. Konstrukcja zbiornika z dachem stałym - płaskie dno. Walcowa pobocznica z blach wys. 1,5-

2,5m. Lepiej większe blachy, aby ograniczyd liczbę wykonywanych spoin obwodowych. Wraz ze wzrostem wysokości
różnicuje się grubośd blach. Nie mniejsza grubośd blach niż 5mm. Górna krawędź płaszcza usztywniana jest
kątownikiem. Po stronie zewnętrznej montuje się na dachu balustradę oraz pozostały osprzęt. Stosuje się dodatkowe
wewnętrzne dno – przepisy regulują koniecznośd stosowania więcej niż 1 dna, ze względu n ochronę środowiska. W
przestrzeni międzydennej jest monitoring kontrolujący szczelnośd. Te całe kominki oddechowe to całkiem sprytne
urządzenia

Obwałowanie – kubatura obwałowania ma za zadanie przejąd całą objętośd
zbiornika w razie awarii. Tylko, że ziemia niestety jest porowata i tak znowu
dokładnie to nie zapobiegało wydostaniu się substancji. Obecnie
obwałowanie układa się folią obowiązkowo, a do tego jeszcze czasem
betonuje betonem hydrofobowym.

Obecnie sugeruje się podwójne płaszcze. Płaszcz zewnętrzny niższy, ale o nie
mniejszej kubaturze.
Można by wówczas zrezygnowad z obwałowao – oszczędnośd terenu

WYKŁAD – Zabezpieczenie przeciwpożarowe

(A. Perlioski)

Źródła wysokich temperatur działających na konstrukcje:



procesy technologiczne (kominy, zbiorniki, instalacje itp.)



pożary

Inżynieria bezpieczeostwa pożarowego musi uwzględniad reakcje ludzi na pożar – odpowiednie techniki prowadzenia
dróg ewakuacyjnych i ich oznakowania.

Pod wpływem ogrzewania pożarem, a potem chłodzeniu wodą gaśniczą następuje hartowanie stali – zmieniają się
właściwości plastyczne, następuje hartowanie stali – stal staje się krucha

Budynek i urządzenia z nim związane powinny byd zaprojektowane i wykonane w sposób zapewniający w razie
pożaru:



nośnośd konstrukcji przez założony czas,



ewakuację ludzi,



przeprowadzenie akcji ratowniczej oraz ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru w obiekcie i na sąsiednie
obiekty

Stan graniczny nośności ogniowej R – stan, w którym obciążony element konstrukcyjny, poddany dodatkowo
działaniu ognia przestaje spełniad swoją funkcję nośną

Stan graniczny izolacyjności ogniowej I – stan, w którym element przestaje spełniad funkcje oddzielające na skutek
przekroczenia granicznej wartości temperatury jego powierzchni nienagrzewanej.

Stan graniczny szczelności ogniowej E – stan, w którym element przestaje spełniad funkcje oddzielające na skutek
pojawienia się na jego powierzchni nienagrzewanej płomieni lub wystąpienia szczelin przekraczających graniczne
wartości rozwartości lub długości

Odpornośd ogniowa (t) - określa czas liczony od początku nagrzewania się przekroju w szkielecie podczas pożaru do
chwili utraty nośności lub niestateczności sprężysto-plastycznej.

Temperatura krytyczna (Tk) - temperatura, przy której element traci swą nośnośd (osiąga stan graniczny nośności);
zależy od jakości stali, stanu naprężeo w elemencie i rodzaju elementu; bez specjalnych obliczeo można z góry
przyjąd temperaturę krytyczną 400°C dla podpór i 350°C dla dźwigarów (podczas pożaru temperatura przekracza
1000°D)

Obciążenie ogniowe - przedstawia ilośd materiału palnego, jaki jest zgromadzony na danej powierzchni. Dla
ujednolicenia zasad określania wielkości obciążenia przyjęto wyrażenie *MJ/m2+, które oznacza energię cieplną,
wyrażoną w *MJ+, która może powstad przy spaleniu materiałów palnych znajdujących się w pomieszczeniu, strefie
pożarowej lub składowisku materiałów przypadająca na jednostkę powierzchni tego obiektu, wyrażona w *m2+.
Dawniej definiowano ją w kg/m2, co oznaczało kilogramy drewna.

Budynki dzielimy na klasy A -E, gdzie najwyższa jest klasa A.

Klasę obiektu określamy ze względu na liczbę kondygnacji, przeznaczenie obiektu, ludzi, którzy go użytkują (np.
niepełnosprawni intelektualnie)

Im wyższy obiekt tym wyższa klasa.

Wpływ temperatury na zmianę granicy plastyczności

Stale o wyższej zawartości węgla (stal zbrojeniowa) wolniej tracą wartośd granicy plastyczności ze wzrostem
temperatury.
Temperatury do 100°C powodują spadek granicy plastyczności względem temperatury 20°C na poziomie paru
procent.
W temperaturze 450°C stale konstrukcyjne mają już tylko połowę granicy plastyczności

Wpływ temperatury na zmianę modułu sprężystości

Moduł Younga zaczyna gwałtownie maled w temperaturze 200C, zmniejszenie modułu Younga przekłada się na
spadek sztywności.

Współczynniki redukcyjne właściwości mechanicznych stali:

Krzywa zmian temperatury w funkcji czasu wg ISO 834 - Dolna linia na rys nie do kooca pokrywa się z rzeczywistą
temperaturą – górna linia

Fazy rozwoju pożaru zgodnie z rysunkiem ze slajdu

1.

Zapłon

2.Rozgorzenie

– promieniowanie cieplne jest

tak duże, że zapalają się elementy, które nie
stykają się bezpośrednio z promieniami,
gwałtownie rośnie wówczas temperatura,
pożar ogarnia całą strefę, którą tylko
może objąć. Temperatura dochodzi do
1000

°C.

Badanie odporności ogniowej:



badania doświadczalne



elementów (belki, słupy itp.)



budowli (w skali naturalnej)



symulacje komputerowe (CFD)

Rodzaje zabezpieczeo przeciwpożarowych
CZYNNE - aktywnie prowadzą akcję gaśniczą ograniczając rozwój pożaru



Tryskacze



Zraszacze



inne

BIERNE - przeciwdziałają skutkom pożaru, ograniczają szybkośd nagrzewania



systemy oddymiania



powłoki malarskie z farb pęczniejących



powłoki mineralne natryskowe



okładziny z materiałów płytowych



konstrukcje zespolone (stalowo-betonowe)

Trzy czynniki decydujące o istnieniu pożaru. Najłatwiej ograniczyd pożar poprzez usunięcie powietrza. Bez żadnego
z tych trzech czynników pożar nie wystąpi.

ZRASZACZE - woda rozproszona kierowana jest na cały obszar chroniony (także nieobjęty pożarem)
TRYSKACZE - woda rozproszona kierowana jest tylko na obszar objęty pożarem

Sposób działania tryskacza

1. Tryskacz w stanie „czuwania”.
2. Wzrost temperatury w pomieszczeniu powoduje pękniecie ampułki z rozszerzalną termicznie cieczą,

zamykającej zawór.

3. Otwarcie zaworu.
4. Działanie tryskacza.

Instalacja pianowa ma za zadanie wypełnid przestrzeo dachu pianą, aby odciąd dopływ powietrza i zgasid płomieo.
Systemy oddymiania – klapy dymowe umieszczone są na dachu, mają za zadanie odprowadzid produkty spalania
(toksyczne gazy, które są najgroźniejsze)

Podstawowym parametrem charakteryzującym szybkośd nagrzewania elementu konstrukcji jest jego stosunek
powierzchni nagrzewanej do masy, często charakteryzowany przez stosunek obwodu (U) do jego
pola przekroju (A) - U / A [m

-1

].

Obwód powinny byd jak najmniejszy. Kształtowniki kręte i zamknięte mają stosunkowo korzystny ten stosunek.
Parametr ten wpływa na krzywe nagrzewania się kształtowników.

Farby pęczniejące
Cechy:

o pod wpływem temperatury farba pęcznieje tworząc warstwę

izolacyjną chroniącą element konstrukcji przed wpływem
temperatury

o zapewniają ochronę R15 - R30 (R60)
o wymagają oczyszczenia powierzchni elementu do minimum Sa2

przed aplikacją

o nakłada się 4 warstwy: podkład antykorozyjny, 2 warstwy farby

pęczniejącej i warstwę nawierzchniowa (zapewniającą
szczelnośd powłoki)

o mogą byd nanoszone pędzlem lub natryskowo

Zalety:

o stanowią jednocześnie zabezpieczenie antykorozyjne konstrukcji (w pomieszczeniach o wilgotności <70%)
o prosta aplikacja

Wady:

o ograniczona, często niewystarczająca ochrona
o koniecznośd konserwacji i okresowej odnowy powłoki

Natryskowe powłoki mineralne
Cechy:

o nałożona warstwa izolacyjna ochrania konstrukcję przed wpływem

temperatury

o odpornośd ogniowa R15 - R240 (zależy od grubości warstwy

natrysku)

o wykonuje się z rozdrobnionego materiału włóknistego (wełna

mineralna, dawniej azbest) wymieszanego ze spoiwem (zaczyn
cementowy, szkło wodne) lub specjalnej zaprawy

o aplikacja przez natrysk lub „ręcznie”
o ciężar materiału izolacyjnego po stwardnieniu 2,5 - 6 [kN/m3]
o celem zwiększenia przyczepności do podłoża stalowego stosuje się

siatki tynkarskie lub środki chemiczne

Zalety:

o duża odpornośd ogniowa
o prosta aplikacja

Wady:

o nie stanowi zabezpieczenia antykorozyjnego konstrukcji stalowej
o z uwagi na metodę aplikacji mało wydajne do konstrukcji kratowych
o wrażliwośd na uszkodzenia mechaniczne
o mało estetyczne

Okładziny z materiałów płytowych
Cechy:

o okładziny z płytowych materiałów izolacyjnych ochronią konstrukcję przed wpływem

temperatury

o odpornośd ogniowa R15 - R240 (zależy od grubości warstwy stosowanych materiałów)
o wykonuje się z materiałów odpornych na wysoką temperaturę (płyty z wełny mineralnej,

gipsowo-kartonowe itp.)

o montaż ręczny na sucho (obudowa konstrukcji przy zastosowaniu dodatkowych

kształtowników i wkrętów samogwintujących)

Zalety:

o duża odpornośd ogniowa
o odpornośd na uszkodzenia mechaniczne
o często wysoka estetyka wykooczenia

Wady:

o brak możliwości odnowienia powłoki antykorozyjnej konstrukcji
o pracochłonne wykonanie

Temperatura krytyczna – przy której element traci nośnośd. Temperatury są w tablicy 5, slajd 39

Opracowała: Alicja Kupryciuk