Zagadnienia konstrukcyjne

i obliczeniowe

przykładowych stalowych

konstrukcji z blach

Opracowała: Natalia Motak

Konstrukcjami z blach nazywa się

konstrukcje, w których blachy stanowią
główną, nośną część budowli i które tworzą
jednocześnie szczelną powłokę.
W Polsce konstrukcje z blach to poważna
grupa budowli obejmująca ok.15% wszystkich
obiektów budownictwa metalowego.

Obiekty tego typu służą najczęściej do

przechowywania lub transportowania cieczy,
gazów lub materiałów sypkich.
Są również wykorzystywane w różnego
rodzaju urządzeniach przemysłowych.



zbiorniki na ciecze lub gazy



zasobniki i silosy do przechowywania
materiałów sypkich



rurociągi o dużej długości i średnicy do
transportu cieczy i gazów



konstrukcje i urządzenia przemysłowe
(kominy, wielkie piece, nagrzewnice,
instalacje odpylania, galerie transportowe)

W zależności od przeznaczenia konstrukcje z blach

możemy podzielić w sposób następujący:



w których blacha stalowa pracuje wyłącznie na
rozciąganie (zbiorniki o kształcie powierzchni
obrotowych)



które pracują na rozciąganie oraz w szczególnych
przypadkach obciążenia na zginanie



które pracują jako całość na zginanie (rurociągi
nadziemne, galerie transportowe)



w których blacha nie jest samonośnym ustrojem, lecz
stanowi poszycie przekazujące obciążenie na belki i
żebra (zbiorniki z zasobniki o ścianach płaskich)



w których tylko część elementów z blach pracuje jak
powłoki (zasobniki z dolnymi częściami parabolicznymi)

Z punktu widzenia pracy statycznej wśród

konstrukcji z blach można wyróżnić takie:

W większości przypadków podstawowe

znaczenie ma bezmomentowy stan
naprężeń, czyli taki w którym naprężenia
są równomiernie rozłożone na grubości
blachy.

Może to mieć znaczenie w przypadku

zbiorników cylindrycznych pracujących pod
obciążeniem hydrostatycznym, silosów
pod obciążeniem wiatrem.

Istotną rolę odgrywają również

naprężenia lokalne (krawędziowe).
Należy je uwzględniać przy projektowaniu.
Zanikają one szybko w miarę oddalania się
od miejsca występowania.
Występują one najczęściej w miejscach
łączenia różnych powłok, przy zmianie
grubości blach, w pobliżu sztywnych
pierścieni, podpór itp.

Większość zbiorników, zwłaszcza na paliwa

płynne narażona jest na działanie niskich
temperatur.
Niska temperatura łącznie z występującą w
niektórych węzłach koncentracją naprężeń
spawalniczych, zwiększa niebezpieczeństwo
zniszczenia zbiornika wskutek kruchego
pęknięcia.
Z tego powodu wymaga się stosowania stali z
grupy St3 o odpowiedniej odmianie
plastyczności.

Uwzględniając trudne warunki pracy,

główne elementy nośne (blachy) należy
wykonywać ze stali uspokojonej lub
półuspokojonej wg PN-88/B-84020 oraz ze
stali niskostopowej o podwyższonej
wytrzymałości wg 88/B-84018.

Stal nieuspokojoną można stosować jedynie

na elementy drugorzędne.

W przypadku konstrukcji pracujących

w temperaturach powyżej 70°C, należy
stosować stal uspokojoną, drobnoziarnistą,
wykazującą dużą odporność na działanie
karbu
np. stal gatunku St41K.
Wytrzymałość obliczeniową stali w
podwyższonej temperaturze (> 70°C)
należy obliczać ze wzoru:
f

dT

=f

d

(1,022-0,197

*

10

-3

T-1,590

*

10

-6

T

2

)

Wzór obowiązuje dla temperatury T< 600°C

Obecnie wykonuje się je wyłącznie jako

spawane.
Oprócz odpowiedniej wytrzymałości musi
być zapewniona również ich duża
szczelność.
Z tego względu wskazane jest, aby spoiny
poziome i pionowe płaszcza zbiornika były
wykonane automatycznie.

Połączenia w konstrukcjach z

blach

Bezciśnieniowe (pracujące na parcie
hydrostatyczne)
Ciśnieniowe ( pracujące przy nadciśnieniu
>0,07<Pa)

Podział pod względem konstrukcyjnym:

-

Cylindryczne pionowe (oś cylindra ustawiona
pionowo) ze stałym dachem

-

Cylindryczne pionowe z dachem pływającym

-

Cylindryczne pionowe podziemne

-

Cylindryczne poziome

-

Kuliste

Rodzaje zbiorników na ciecze:

Obliczenia statyczne przeprowadza się
uwzględniając obciążenia:



Zasadnicze (ciężar własny wraz z osprzętem,
ciężar cieczy, śniegu, parcie hydrostatyczne
lub ciśnienie gazu, ciężar materiałów
izolacyjnych, nadciśnienie lub podciśnienie w
zbiorniku)



Dodatkowe (parcie i ssanie wiatru, wpływ
temperatury)



Wyjątkowe

Obliczanie zbiorników

Niskociśnieniowe (pracujące przy nadciśnieniu <0,07MPa)

Podział pod względem konstrukcyjnym:



Dzwonowe (mokre)



Tłokowe (suche)



Zbiorniki wysokiego ciśnienia (cylindryczne i kuliste)

Zbiorniki dzwonowe i tłokowe nie są obecnie budowane

Wysokociśnieniowe ( pracujące przy nadciśnieniu
>0,07<Pa)

Podział pod względem konstrukcyjnym:



Cylindryczne



kuliste

Rodzaje zbiorników na gazy:

Służą do magazynowania materiałów

sypkich o małej ilości ziaren.
Wielkość silosów może być różna choć zwykle
ich średnica nie przekracza 10 m, a wysokość
30m.
Silos składa się z powłoki cylindrycznej i
stożkowego dna i opiera się na 4 lub 8
słupach.
Często silosy opierają się na ramowej
konstrukcji wsporczej.

Silosy

Przy obliczaniu silosów należy uwzględnić tarcie
ich zawartości o ściany.
Poziome siły ściskające ,powstające w miejscu
połączenia powłoki cylindrycznej ze stożkową, są
przejmowane przez pierścień usztywniający.
Całkowite obciążenia pionowe (ciężar silosu wraz z
zawartością) jest przekazywane na słupy przez
powłokę cylindryczną.
Sztywność górnej krawędzi powłoki cylindrycznej jest
zwykle zapewniona dzięki konstrukcji galerii
nadsilosowej.
W przeciętnych warunkach klimatycznych można nie
sprawdzać powłoki na parcie wiatru.

Projektowanie

Ze względu na charakter pracy rurociągi
można podzielić na:



Wysokociśnieniowe



Niskociśnieniowe



Niskoprężne

Rurociągi

Podział ze względu na położenie w
stosunku do terenu:



Podziemne (podwodne), gdy rurociąg
zasypany jest warstwa ziemi lub pokryty wodą



Zagłębione, gdy leży poniżej poziomu terenu,
ale nie jest zasypany



Nadziemne, gdy leży nad powierzchnią
terenu, ale nie projektuje się ciągów
komunikacyjnych pod nim



Nadziemne, gdy pod rurociągiem projektuje
się ciągi komunikacyjne

Dziękuję za uwagę