16 Zagadnienia konstrukcyjne i obliczeniowe stalowych budyn


16. Zagadnienia konstrukcyjne i obliczeniowe stalowych budynków halowych/szkieletowych

II/11. Projektowanie kratownic dachowych i ich stężeń

Kratownice spełniają rolę dźwigara dachowego, czyli elementu nośnego zazwyczaj ustawionego poprzecznie do osi podłużnej hali.

Mogą stanowić one:

Ukształtowanie

0x08 graphic

Smukłość pręta ściskanego: λ<250

Gdy rzut poziomy pręta ≤ 6,0 m nie trzeba uwzględniać zginania pręta wywołanego ciężarem własnym

Długości wyboczeniowe prętów /lw/

  1. przy wyboczeniu w płaszczyźnie kraty

- dla pasów oraz słupki i krzyżulce podporowe lw=lt (lt-długość teoretyczna)

- krzyżulce i słupki pośrednie lw=lt

  1. przy wyboczeniu z płaszczyzny kraty

- pasy, krzyżulce, słupki lw=lt

Za ogólne wymiary przyjmuje się wysokość kratownicy i rozpiętość

Optymalna wysokość kratownicy h=(1/6-1/12)l

Dobrze jest stosować poziomy moduł = 3,0 m

SGU

0x08 graphic
Ugięcie

musi być mniejsze niż

0x08 graphic
gdzie:

Ni-siłą charakterystyczna w pręcie

N1i-siła w pręcie od obciążenia siłą jednostkową P=1

0x08 graphic
Ag-pole przekroju pasa górnego

Ad-pole przekroju pasa dolnego

e- odległość pasa górnego i dolnego

Przy dużych rozpiętościach można zastosować odwrotną strzałkę ugięcia

SGN

Wymiarowanie obejmuje poszczególne pręty (rozciąganie lub ściskanie) oraz połączenia (śrubowe, spawane)

STĘŻENIA

Zadanie: mają zapewnić stateczność płaskim niestatecznym wiązarom

Rozróżniamy tężniki:

Tężniki połaciowe

Tężniki pionowe

Tężniki podłużne w poziomie pasów górnych

Tężniki podłużne w poziomie pasów dolnych

Obowiązkowe są stężenia połaciowe i pionowe.

II/12. Układy konstrukcyjne parterowych hal przemysłowych i ich stężenia, słupy w halach z transportem podpartym.

Hale jednonawowe

Układ poprzeczny

0x08 graphic

  1. słupy utwierdzone i przegubowo połączone z ryglem

  1. sztywne połączenie słupa z fundamentem i ryglem

  1. układ ramowy, słupy przegubowo połączone z fundamentem

HALE WIELONAWOWE

  1. układy poprzeczne

najczęściej o jednakowej wysokości i rozpiętości

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

  1. układy podłużne

0x08 graphic

Stężenia - tworzą geometrycznie niezmienną konstrukcję.

Stężenia stosuje się we wszystkich płaszczyznach zamykających przestrzeń hali

Stężenia ścienne pionowe poprzeczne i ścienne poziome stosuje się rzadko.

Tężniki ścienne pionowe podłużne

0x08 graphic

Stateczność ogólną konstrukcji hali w pewnych przypadkach można zapewnić przez zaprojektowanie sztywnych tarcz z żelbetu, betonu, muru oraz blachy falistej lub fałdowej.

Słupy w halach z transportem podpartym

W halach przemysłowych stosuje się zarówno słupy pełnościenne jak i kratowe. Przekrój słupa może być stały na całej wysokości lub zmienny w sposób schodkowy. Słupy o stałym przekroju stosuje się w halach wyposażonych w suwnice o małym udźwigu lub w halach z transportem podwieszonym do konstrukcji dachu.

Przy większych suwnicach stosuje się najczęściej słupy o zmiennym przekroju. Mogą to być konstrukcje blachownicowe (pełnościenne), jak i kratowe. Można stosować również konstrukcje, w których górna część słupa jest pełnościenna a dolna kratowa.

W słupach dwudzielnych w płaszczyznach równoległych do płaszczyzn działania momentu zginającego poszczególne gałęzie łączy się skratowaniem, natomiast w pozostałych płaszczyznach, w których momenty nie występują stosuje się zwykłe przewiązki.

Schematy statyczne słupów zależne są od schematów obliczeniowych głównych układów poprzecznych i podłużnych hali. W halach jednonawowych najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest słup utwierdzony w fundamencie dla płaszczyzn układu poprzecznego i utwierdzony lub przegubowy dla płaszczyzny układu podłużnego. w halach wielonawowych można też spotkać słupy wahliwe, połączone przegubowo z wiązarem i fundamentem.

Słupy hal

II/13. Obciążenia i obliczenia belek podsuwnicowych

Obecnie dominują belki podsuwnicowe pełnościenne jednoprzęsłowe, swobodnie podparte o rozpiętościach takich jak rozstaw słupów hal (6-24m).

Rozbudowuje się górny pas belki lub wzmacnia się go poziomym tężnikiem (z/w na poziome prostopadłe oddziaływanie suwnicy), dodatkowo korzystne jest to też ze względu że pas górny jest ściskany (stateczność)

Tory jezdne suwnic to najczęściej szyny dźwigowe, które przy odpowiednim połączeniu z belką można włączyć w projektowaniu do współpracy z belką.

OBCIĄŻENIA

Belki podsuwnicowe przejmują obciążenia:

  1. pionowe

  1. poziome

  1. dodatkowe typowe obciążenia środowiskowe (gdy brak hali np. wiatr)

Rozróżnia się 6 grup natężenia pracy belek podsuwnicowych (U1-U6) na podstawie

Grupy natężenia pracy belki podwyższa się o jeden stopień gdy założono stałą współpracę dwóch suwnic.

Schematy (geometria + wartość) obciążeń po wybraniu suwnicy ustala się na podstawie aktualnych katalogów suwnic.

Do wymiarowania belek podsuwnicowych w zasadzie stosuje się postanowienia PN-90/B-03200 (główna norma do konstrukcji stalowych), za wyjątkiem wytrzymałości zmęczeniowej i teorii uplastycznienia.

Muszą być spełnione warunki sztywności (SGU), wytrzymałości (SGN) i wytrzymałości zmęczeniowej.

SGU

wymaga sprawdzenia ugięć z uwzględnieniem długotrwałej części obciążenia zmiennego.

ugięcie pionowe a<agr agr=l/400 - l/600 (zależy od rodzaju suwnicy)

ugięcie poziome agr=l/1000 agr≤10mm

SGN

Projektuje się metodą stanów granicznych jak typowe belki walcowane lub blachownice

Sprawdzenie naprężeń normalnych w poszczególnych najbardziej wytężonych przekrojach

Zakładamy że:

Sprawdzenie naprężeń stycznych (ścinanie)

Sprawdzenie naprężeń zastępczych

0x08 graphic

0x08 graphic

Sprawdzenie naprężeń w spoinach pachwinowych lub czołowych

Wytrzymałość zmęczeniowa

Można nie uwzględniać zmęczenia materiału dla belek obciążonych suwnicami U1, U2, U3 i jeśli Ra≤355MPa i brak niebezpiecznych karbów (wg wytycznych). Zwykle sprawdza się wytrzymałość zmęczeniową w miejscach maksymalnych naprężeń rozciągających i ściskających. Przyjmuje się wartości charakterystyczne obciążeń z uwzględnieniem współczynnika dynamicznego. Sprawdza się wytrzymałość zmęczeniową stali i spoin.

II/14. Układy konstrukcyjne szkieletów budynków wielokondygnacyjnych

W budynkach szkieletowych wszystkie występujące obciążenia, łącznie z ciężarem ścian i stropów, są przenoszone na fundament i podłoże przez konstrukcję nośną tzw. szkielet, który składa się ze słupów, podciągów belek i tężników, natomiast ściany budynku służą głównie jako przegrody chroniące przed wpływami atmosferycznymi, hałasem itp. oraz pracują zazwyczaj na wysokości jednej kondygnacji.

  1. Układ przegubowy z tężnikami pionowymi w postaci ścian.

W budynkach o wysokości do 6 kondygnacji funkcję pionowych stężeń poprzecznych mogą spełniać ściany szczytowe - murowane, betonowe lub ryglowe, wypełnione cegłą lub betonem o gr. Co najmniej 25cm, z warunkiem że nie mają dużych otworów.

  1. Układ ram płaskich

Ramy mogą mieć: wszystkie węzły sztywne, wewnętrzne słupy ram mogą być połączone przegubowo(rygle ciągłe, oparte swobodnie na wewnętrznych słupach lub też słupy zewnętrzne mogą być przegubowe a wewnętrzne węzły sztywne. Istotnym problemem w stalowym szkielecie ramowym są sztywne połączenia rygli ze słupami przenoszącymi duże momenty zginające oraz siły poprzeczne. Montaż takich węzłów jest dość kłopotliwy, a szkielet taki wykazuje stosunkowo małą sztywność na obciążenia poziome. Do zalet systemu ramowego należy brak dodatkowych elementów usztywniających. Umożliwia to swobodne zagospodarowanie wnętrz budynku.

  1. Układ ram z płaskimi tężnikami pionowymi

Przy stosowaniu ram płaskich w budynkach wyższych 10-12 kondygnacji należy, ze względów ekonomicznych, wprowadzić dodatkowe pionowe tężniki. Ramowe układy pozwalają na wykorzystanie całej przestrzeni między słupami, dlatego stosuje się je tam, gdzie jest to niezbędne, jednocześnie stosując na innych piętrach układy kratowe. Otrzymuje się wówczas mieszany układ kratowo-ramowy. W takim układzie większość sił poziomych przejmuje w części górnej rama, natomiast w części dolnej kratownica.

  1. Układ przegubowy z płaskimi tężnikami pionowymi.

Układ szkieletu pionowego składa się z dwóch układów:

Zaletą tego układu jest prostota, zwłaszcza przegubowych połączeń belek ze słupami, umożliwiających szybki montaż. Wada natomiast są tężniki pionowe ograniczające swobodę rozwiązań funkcjonalnych wnętrz budynku. Układ ten jest właściwy dla budynków do wysokości 30 kondygnacji.

  1. Ustroje trzonowe.

Dźwigi i klatki schodowe są ze względów przeciwpożarowych obudowane ścianami, najczęściej żelbetowymi. Powstaje w ten sposób trzon, który można wykorzystać jako przestrzenny tężnik pionowy. Do zalet takich rozwiązań należy brak oddzielnych tężników pionowych, które utrudniają montaż szkieletu i przeszkadzają w zagospodarowaniu wnętrza budynku. Można w nich stosować na szerszą skalę małą liczbę stypizowanych elementów. Oba te czynniki obniżają koszt konstrukcji i upraszczają montaż, który jest ponadto ułatwiony przez wcześniejsze wznoszenie trzonu żelbetowego.

Możliwe są następujące rozwiązania:

  1. Stropy wspornikowo zamocowane w trzonie. Przy znacznej rozpiętości stropów ten rodzaj podparcia jest na ogół nieekonomiczny i daje stosunkowo duże ugięcia na końcach wsporników.

  2. Główny wspornik zamocowany w górnej części trzonu, podtrzymujący system słupów z opartymi na nich stropami. Rozwiązanie to wymaga kosztownej konstrukcji wspornika, obciążonego co najmniej połową ciężaru budynku, z zachowaniem układu słupów.

  3. Główny wspornik zamocowany w górnej części trzonu, podtrzymujący system stropów za pomocą wieszaków. System ten eliminuje układ słupów i zastępuje je elementami pracującymi na rozciąganie. Mankamentem jest tu nieekonomiczny, zginany główny wspornik, z trudnym jego zamocowaniem w trzonie.

  4. Stropy swobodnie oparte na jednym końcu na centralnym trzonie i w drogim na linach. Liny przewieszone są w połowie swej długości przez wieszak trzonu i po przejściu przez łożyska ślizgowe na zewnętrznych krawędziach stropu dachowego zwisają pionowo w dół. Rozwiązanie to eliminuje główne elementy pracujące na zginanie (wsporniki) oraz kosztowne zakotwienia wieszaków w trzonie lub na końcach głównych wsporników. Układ ten jest szczególnie korzystny w warunkach posadowienia na terenach szkód górniczych.

  5. Ustroje powłokowe. Największą sztywność przestrzenną budynku można uzyskać dzięki zastosowaniu nośnych ustrojów powłokowych. W systemie tym układ słupów i rygli jest połączony sztywnymi węzłami, tak że cały układ może być traktowany jak perforowana rura zamocowana w fundamencie.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
14 Zagadnienia konstrukcyjne i obliczeniowe stalowych eleme
Zagadnienia konstrukcyjne i obliczeniowe przykładowych stalowych konstrukcji z
16 Dziedziczenie przeciwtestamentowe i obliczanie zachowkuid 16754 ppt
Konstrukcje obliczenia(1), budownictwo pk, sem4, mury
ED Zagadnienia konstrukcje male moce(2)
OGÓLNE ZASADY KONSTRUOWANIA DACHÓW STALOWYCH I ŻELBETOWYCH, budownictwo
Zagadnienia konstrukcje
16. Omówić tok obliczeń i sposób prezentacji wyników w MSC.Patran, Studia, ZMB
7. stopnie-odporn-stali, Studia, Projekt - materialy konstrukcyjne, 4. Obliczenia, 1. Wytyczne i nor
Zagadnienia z konstrukcji betonowych, Technologiczne
2 Zagadnienia konstrukcyjno technologiczneid 19754
2 Zagadnienia konstrukcyjno techniczne
Konstrukcje zespolone stalowo betonowe
ED Zagadnienia konstrukcje KotlyITurbiny(1)
ED Zagadnienia konstrukcje Reaktory(1)
ED Zagadnienia konstrukcje Reaktory

więcej podobnych podstron