Pytanie 1. „Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne pokryć płatwiowych”

• Płatwie dachowe przekazują obciążenia z pokrycia na wiązary lub rygle ram, usytuowane są równolegle do kalenicy i ustawione najczęściej prostopadle do połaci dachu, rzadziej pionowo, pokrycia w dachach mogą być ciężkie lub lekkie.\

• Płatwie zbierają obciążenie z pasa rozstawu płatwi, mogą być jedno przęsłowe lub jako belki ciągłe, swobodnie podparte, z kształtowników giętych na zimno, kształtowników walcowanych pełnych lub ażurowych, z lekkich kratownic.

• Ze względów ekonomicznych do rozpiętości 6m i przy małych obciążeniach stosuje się płatwie ciągłe z kształtowników giętych na zimno lub dwuteowników IPE. O rozpiętości od 6 do 12 metrów płatwie ciągłe z kształtowników giętych na zimno, a powyżej 12 metrów płatwie kratowe.

Pytanie 2. „Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne pokryć bezpłatwiowych”

• Elementy pokrycia dachowego spoczywają bezpośrednio na konstrukcji nośnej dachu. Wyróżniamy dwa rodzaje pokryć dachowych ciężkie i lekkie.

• Pokrycia ciężkie - płyty z betonów komórkowych lub żelbetowe o rozpiętości 6m, spoczywają one bezpośrednio na pasie górnym dźwigarów i połączone są spoinami układanymi podczas montażu po jednej stronie płyty.

• Jeżeli rolę dźwigara pełni wiązar kratowy to obciążenie pasa górnego wywołuje w nim zginanie między węzłowe, możemy to wyeleminowac poprzez umieszczenie dodatkowego skratowania w górnej części wiązara

• W celu prawidłowego ułożenia płyt zalecane jest stosowanie ograniczników z płaskowników przyspawanych do pasa górnego wiązara, sztywność tarczy zapewniają wbetonowane marki na końcach płyt które są przyspawywane do wiązara, natomiast w wypadku odzienie mamy marek, sztywność tarczy zapewniamy przez umieszczenie pręta w spoinie łączącej. Spoiny płyt powinny być starannie wypełnione betonem , a okap zakończony powinien być belką gzymsową.

• Pokrycie lekkie - warstwą nośną jest blacha fałdowa , rodzaj blachy dobieramy z warunku nożności i SGU. Blachę fałową stosuje się w układzie jedno lub dwu przęsłowym.

• W układzie dwuprzęsłowym mniejsze jest ugięcie blachy, lecz zwiększa się reakcja na podporę środkowa, w celu wyrównania obciążeń arkusze blachy układa się mijankowa, w przęsłach skrajnych występują wtedy na zmianę blacha dwuprzęsłowa i jedno przęsłowa o zwiększonej grubości

Pytanie 3. „ Rodzaje płatwi dachowych”

• Płatwie walcowane na gorąco

• Płatwie gięte na zimno

• Płatwie ażurowe

• Płatwie kratowe

Pytanie 4. „Płatwie z kształtowników walcowanych na gorąco - zakres stosowania, schematy statyczne”

• Stosowanie płatwi z kształtowników walcowanych jest wygodne ze względu na małe trudności wykonawcze.

• Kształtowniki walcowane - dwuteowniki równoległościenne, ceowniki, które cechują się większą sztywności i prostsza możliwością montażu płatwo i dwuteowników.

• Najczęściej spotykane sposoby montażu płatwi : mocowanie za pośrednictwem odpowiedniego ukształtowanego łącznika z blachy przykręcanego śrubami do pasa górnego dźwigara, mocowanie za pośrednictwem kątownika, z podkładką umozliwjającą minięcie dolnej półki płatwi, oraz bezpośrednio na śruby do pasa dźwigaru.

• Połączenia należy sprawdzić na określone warunki wytrzymałości, szczególnie tych przypadków gdy połać dachowa jest pochylona pod kątem większym niż 20 stopni

• Płatwie opiera się zwykle prostopadle do połaci dachowej, przy czym ich stateczność w płaszczyźnie dachu zapewniają odpowiednie uchwyty u elementy pokrycia, niekiedy ustawiane w pozycji pionowej za pomocą siodełka

• Płatwie pełnościenna jest zginana w dwóch płaszczyznach, lecz ma małą sztywność w płaszczyźnie połaci dachowej, w tym celu stosuje się ściągi w postaci prętów.

Pytanie 5. „ Płatwie ażurowe stosowania, schematy statyczne, rozwiązania konstrukcyjne”

Dla rozpiętości powyżej 8 m można stosowa płatwie azurowe- większa nośnośc i sztywność (wyższy przekrój) przy zachowaniu takiego samego ciężaru belki- dwuteowniki sa rozcinane po linii łamanej. Oszczędności wynikające z zastosowania takich belek siegaja do 40% w stosunku do belek pełnościennych.Płatwie azurowe wykonuje się jako wolnopodparte, a oblicza się je tak jak ramy bezprzekątniowe typu Vierendeeka. Stan wyteżenia belki sprawdza się w przekroju nieosłabionym i osłabionym otworem.

Pytanie 6. „Płatwie kratowe - zakres stosowania, schematy statyczne, rozwiązania konstrukcyjne”

• Płatwie kratowe są stosowane przy rozpiętościach większych niż 12 m, dla mniejszych rozpiętości są one nie ekonomiczne, charakteryzują się duża czasochłonnością prac warsztatowych co powoduje wyższe koszty wykonania

• Płatwie kratowe charakteryzują się większą sztywnością niż płatwie z kształtowników, projektowane są najczęściej o skratowaniu typu V i wysokości h od (1/15 do 1/20) rozpiętości, na skartowanie są stosowane zwykle kątowniki lub ceowniki.

• Płatwie kratowe sytuuje się zazwyczaj pionowo, a jedynie przy małych pochyleniach połaci rzędu l/10 umieszczane są ukośnie

Pytanie 7. „Zasady zbierania obciążeń na płatwie, obliczenia statyczne i wymiarowanie”

• W obliczeniach nośności płatwi należy uwzględnić następujące obciążenia : ciężar obliczeniowy pokrycia dachowego oraz płatwi w przeliczeniu na 1 m² połaci dachowej q₀, obliczeniowy ciężar śniegu na 1 m² rzutu poziomego s₀, obliczeniowe działanie wiatru na 1 m² połaci dachu w₀, obliczeniowy ciężar instalacji podwieszonych p₀

• Na 1 m długości płatwi przypadają następujące obciążenia: składowe prostopadłe głównych osi wynoszą q_x = q cosα + w, q_y = q sinα i wywołują momenty M_x i M_y.

• Płatwie ustawione prostopadle do pochyłej połaci dachowej podlegają dwukierunkowemu zginaniu w przypadku wiotkiego pokrycia lub przesuwnego połączenia pokrycia z płątwiami, w innych przypadkach można traktować je jako zginanie jednopłaszczyznowo

• Wartości sił wewnętrznych płatwi ciągłych oraz jednoprzęsłowych są wyznaczane metodami mechaniki budowli.. płatwie ciągłe o bisymetrycznym przekroju klasy 1, zabezpieczone przed zwichrzeniem można projektować z uwzględnieniem plastyczne redystrybucji momentów .

• Stan graniczny nośności sprawdza się przyjmując obliczenia o wartościach obliczeniowych. Jednym z warunków zwolnienia płatwi z e sprawdzania wystąpienia zwichrzenia jest stężenie pasa ściskanego sztywną tarczą

• Ugięcie płatwi nie powinno przekraczać stanu granicznego ugięcia który wynosi l/200, w przypadku stosowania obudowy z blachy fałdowej rozpiętości l mniejsze od 6 m można przyjmować graniczne ugięcie l/150

Pytanie 8. „ Styki montażowe płatwi ciągłych - zasady konstruowania i obliczeń połączeń”

• Styki w płątwiach ciągłych wykonuje się w pobliżu miejsc zerowych momentów zginających a wieć w odległości (1/4 - 1/6) rozpiętości między podporami.

• Poprawne rozmieszczenie styków powinno zapewnić łatwy montaż płatwi, tak aby najdłuższe elementy składowe były oparte na dwóch podporach.

• Styki wykonuje się w postaci połączeń doczołowych z użyciem śrub zwykłych

Pytanie 9. „Ściągi śrubowe płatwi - cele stosowania, konstrukcje, zasady obliczeń”

• Stosowanie ściągów śrubowych uzasadnione jest w przypadkach, gdy płatwie podlegają dwukierunkowemu zginaniu, wskutek czego obniża się ich nośność.

• W większości rozwiązań dachów podwieszanie płątwi za pomocą ściągów jest zbędne, gdyż składową q_y, równoległa do połaci przejmuje tarcza dachowa. Składową ta ma tym większą wartość im większe jest nachylenie połaci . w celu zmniejszenia wpływu składowej q_y na nośność płatwi podwiesza się ją za pomocą wieszaków, w tym przypadku pręty stalowe zakończone śrubami.

• Podwieszenie w płaszczyźnie połaci dachowej pełnią rolę dodatkowych podpór płątwi, reakcje tych podpór są przenoszone za pośrednictwem podwieszenia równoległego i skonanego na dźwigary dachowe.

Pytanie 11 „Wiązary kratowe - kształtowanie, rozwiązania konstrukcyjne”

• Wiązary kratowe mogą być elementem samodzielnym, opartym przegubowo na słupach lub ryglem ramy, sztywno połączonym ze słupami. Najłatwiejsze do montażu i wykonania są wiązary swobodnie podparte.

• Ze względu na kształt połaci dachowej rozróżniamy wiązary jedno lub dwuspadowe. Jedno spadowe są stosowane zarówno w nawach bocznych i przybudówkach jak iw całym przekroju poprzecznym hali.

• Wiązary o pasach równoległych SA stosowane w elementach swobodnie podpartych o rozpiętości do 15m oraz w ustrojach ramowych , wiązary o załamanym pasie dolnym odznaczają się mniejszym zużyciem stali, lecz większą pracochłonnością wykonania

• Wiązary dwutrapezowe stosuje się przy rozpiętościach od 18 do 36 m, a wiązary ze ściągiem i łukowe od 36 do 60 m i 90 m.

• Skratowania wiązarów wyróżniamy typu N i V, skartowanie typu N jest korzystne ze względu na niskie zużycie stali oraz łatwość wykonania węzłów, natomiast Skratowania typu V z dodatkowymi słupkami ma estetyczny wygląd, cechuje je łatwość wykonania węzłów i większa swoboda prowadzenia instalacji niż w N,

• Wiązary są opierane przegubowo lub stale na słupach, ze względu na łatwość montażu korzystniejsze jest usytuowanie węzłów podporowych na poziomie pasa górnego.

• Wiązary są zwykle ustrojami płaskimi o niewielkiej sztywności bocznej, mała sztywność boczna może utrudniać montaż dźwigarów o z powodu konieczności usztywnienia pasów ściskanych,

• Kształtowanie konstrukcji powinno być podporządkowane minimalizacji kosztów , które zależą od zużycia stali transportu, montażu.. Wysokość kratownic swobodnie podpartych o pasach równoległych lub kształcie dwutrapezowym należy przyjmować w granicach h = (1/12 - 1/10) L, a wysokość kratownic ciągłych (1/12 - 1/16), wysokość optymalna zależy od obciążeń i rodzaju Skratowania.

• Skratowania między pasam projektuje się tak aby pręty ściskane miały możliwie najmniejszą długość wyboczeniową, a kąty nachylenia krzyżulców pasa dolnego nie były mniejsze jak 30 stopni.

• Skratowania powinny dochodzić jak najbliżej środka węzła , w węzłach podporowych pręty ściskane należy doprowadzić do podpór a pręty rozciągane do prętów ściskanych

• Liczba zastosowanych kształtowników powinna być jak najmniejsza maksymalnie 6

• Połączenie pręta w węźle powinno odpowiadać sile, którą on przenosi i powinno być symetryczne względem osi pręta, należy dążyć do symetrycznego łączenia prętów kratowych z pasami a w przypadku gdy jest koniecznie zastosowania blach węzłowych należy je projektować jak najmniejsze w celu ograniczenia sztywności węzłów

• Pręty o przekrojach rurowych i skrzynkowych powinny być szczelnie zamknięte to od czoła

• Połączenie warsztatowe prętów wykonuje się głównie przez spawanie, styki warsztatowe pasów, koniecznie ze względu na długości handlowe kształtowników lub stopniowanie przekroju poprzecznego elementów powinny być projektowane na spoiny czołowe, połączenie takie zapewnia ciągłość przekroju i równomierny rozkład naprężeń

Pytanie 12. „Obciążenia wiązarów kratowych i zasady obliczeń statycznych i wymiarowanie przy pokryciach płatwiowych i bezpłatwiowych”

Rodzaje obciążeń :

• Obciążenia stałe : ciężar pokrycia dachowego, ciężar płątwi i stężeń połaciowych, ciężar rynny wraz z wypełnieniem wodą, ciężar świetlików

• Obciążenia instalacjami

• Obciążenia śniegiem, obciążenie charakterystyczne śniegiem dachu odniesione do rzutu dachu na powierzchnie poziomą,

• Obciążenie wiatrem, należy ustalić przy założeniu, że wiatr wieje poziomo z kierunku dającego najbardziej niekorzystne obciążenie oraz że wszystkie powierzchnie nawietrzne i zawietrzne poddane są prostopadle do nich skierowanemu parciu lub ssaniu wiatru.

Założenia podczas projektowania :

• Pręty połączone są w węzłach przegubowo

• Pręty są wyłącznie proste

• Osie prętów pokrywają się z siatka geometryczna wiązara

• Pręty przecinają się w węzłach współśrodkowo

• Pręty wiązara leża w jednej płaszczyźnie

• Pręty przymocowane są w węzłach symetrycznie względem swojej osi

• Obciążenia wiązara są przekazywane w węzłach

Obliczenia :

• Ciężar własny wiązarów dachowych o rozpiętościach osiowych do 24 m można przyjmować na podstawie normy jako obciążenie zastępcze rozłożone na m²

• Siły osiowe w prętach oblicza się od sił przyłożonych w węzłach wiązara, nawet jeśli obciążenie zewnętrzne jest w inny sposób, w obliczeniach przekroju pasa należy uwzględnić jego zginanie.

• Pas górny dźwigara jest belką ciągła na spręzstych podporach, jednak w celu uniknięcia żmudnych obliczeń przyjmuje się wartości momentów w sposób uproszczony

Pytanie 13 „Schematy statyczne układów płaskich hal przemysłowych z wiązarami kratowymi”

Układy płaskie hal przemysłowych są najbardziej rozpowszechnione ze względu na łatwość wykonania, montażu, transportu, a także ze względu na walory eksploatacyjne.

Układy statyczno-konstrukcyjne można podzielić na:

1. Hale o słupach utwierdzonych w fundamencie i przegubowo połączonych z wiązarem

Hale te mają szerokie zastosowanie, są najczęściej spotykanym układem konstrukcyjnym.

Zalety:

• Duża sztywność w kierunku poprzecznym zapewniająca prawidłową eksploatacje suwnic

• Łatwość montażu ponieważ większość elem. jest samostateczna

• Łatwość adaptacji hali do nowych procesów technologicznych, można dowolnie przedłużać halę

• Niski wskaźnik zużycia stali

• Prosty schemat statyczny ułatwiający projektowanie

Wady:

• Wymagana odpowiednia sztywność wiązara, a w szczególności pasa dolnego. Pas dolny nie może być załamany w planie bo powoduje to komplikacje konstrukcyjne

• Utwierdzenie słupa powoduje dość duże momenty co na słabych gruntach może prowadzić do konieczności stosowania dużych bloków fundamentowych lub nawet pali

• Przy małych i średnich rozpiętościach hali mogą powstać pewne dysproporcje w ciężarze elementów składowych hali.

2. Hale o słupach utwierdzonych w fundamencie i sztywno połączonych z wiązarem

Zalety:

• Duża sztywność w kierunku poprzecznym umożliwiająca stosowanie suwnic o dużym udźwigu

• Możliwość wzmocnienia konstrukcji przy zmianach technologicznych

Wady:

• Układ niekorzystny przy posadowieniu na gruntach o niejednolitej strukturze

• Odpowiedni dobór sztywności poszczególnych elementów, zbyt wiotka część nadsuwnicowa może spowodować wytworzenie przegubu w górnym węźle

• Nie należy stosować w halach o bardzo dużym stosunku rozpiętości do wysokości

3. Hale o słupach połączonych przegubowo z fundamentem i sztywno połączonych z wiązarem kra

Wady:

• Trudności związane z montażem, zwłaszcza ram o dużych wymiarach

Pytanie 14 „Hale przemysłowe pracujące w układach przestrzennych”

Hale o układach przestrzennych w których kilka układów poprzecznych współpracuje ze sobą dzięki zastosowaniu specjalnych tężników

Hale te dzielimy na:

• Hale złożone z układów płaskich powiązanych ze sobą w taki sposób, że tworzą układy przestrzenne

• Hale o słupach wahadłowych dostosowane do posadowienia na słabych gruntach

Pytanie 15 „Hale o słupach obustronnie przegubowych - zakres stosowania, konstrukcja”

Hale o słupach obustronnie przegubowych (tzw. słupy wahadłowe) są to hale o słupach połączonych z wiązarem i fundamentem w sposób przegubowy. Hale takie stosuje się gdy istnieje ewentualność nierównomiernego osiadania fundamentów. Geometryczną niezmienność uzyskuje się przez zastosowanie kratownicy poziomej K w płaszczyźnie dachu, oraz przepon w płaszczyźnie ściany szczytowej. Są to hale na ogół krótkie, jedno lub wielonawowe. Zaleca się aby w takich halach nie stosować zbyt ciężkich suwnic, do 60m można stosowac suwnice do 50 kN, a w dłuższych należy stosować suwnice o mniejszym udźwigu. Ograniczenia te wynikają z dużych odkształcalności kratownic typu K i przepon w ścianach szczytowych. Konstrukcja dachu może być płatwiowa lub bezpłatwiowa, w obu przypadkach trzeba starannie skonstruować podparcie pokrycia dachowego, aby przy ruchach hali spowodowanych nierównomiernym osiadaniem nie mogło się zsunąć. Kratownice typu K są usytuowane w płaszczyźnie pasa dolnego dźwigara gdy połacie są mocno nachylone, a długość hali dochodzi do 80m. W halach krótkich i o małym nachyleniu połaci, kratownica typu K jest umieszczona w poziomie pasa górnego dźwigara.

Słupy obustronnie przegubowe mają schemat belki swobodnie podpartej obciążonej siłami ściskającymi.

Wady hali o słupach obustronnie przegubowych:

• Ograniczenie długości do 60m (max 80)

• Ograniczony udźwig suwnicy do 30kN (max do 50 przy krótkich halach)

• Brak możliwości przedłużenia hali, ewentualna rozbiórka przepon

• Dość trudny montaż (geometryczną niezmienność osiąga się dopiero po całkowitym wykonaniu hali)

Pytanie 28 „Tężniki pionowe: zabezpieczenie dźwigarów dachowych od skręcania się, pochylania, lub wywrócenia ; w czasie użytkowania i montażu.”

Tężniki w poziomie pasów dolnych wiązarów mogą służyć jako podpory słupków ścian ryglowych przy ich obciążeniu wiatrem. Zmniejszają długość wyboczeniową pasów w przypadku występowania w nich naprężeń ściskających w skutek sztywnego połączenia wiązarów ze słupami w przypadku przestrzennej pracy szkieletu hali przy działaniu dużych sił skupionych poziomych, rozkładają to obciążenie na główne układy nośne. Obliczanie tężników Smukłość prętów przyjmować jak dla prętów ściskanych (λ≤250).Przy wiekszych rozstawach lub jeżeli działają znaczne siły poziome sprawdzamy naprężenia w prętach. W górnych pasach wiązarów powstaje dodatkowa siła którą należy uwzględnić przy wymiarowaniu prętów . Pręty stężeń wymiarujemy jak kratownice. Połączenia montażowe stężeń z reguły śrubowe.

Pytanie 29 „Tężniki ścienne pionowe poprzeczne, tęzniki ścienne poziome tylko w halach o specyficznych kształtach.”

Tężniki ścienne pionowe podłużne występują we wszystkich typach hal przemysłowych. Usytuowane są wzdłuż ścian zewnętrznych również wzdłuż linii słupów oddzielających poszczególne nawy. Zapewniają stateczność płaskich układów głównych wzdłuż budynku. Tężniki ścienne pionowe przeważnie kratowe lub ramowo kratowe. W halach z suwnicami tężnik składa się z części górnej(stężenie pionowe wiązarów), z części nad belką podsuwnicową oraz części dolnej. Stężenia dolne stosuje się w środkowym polu między sąsiednimi słupami lub przy środkowym słupie. Umożliwia to swobodne ruchy części budynku(zmiana temperatur). W przypadku długich hal z suwnicami o dużym udźwigu tężniki w polach skrajnych lub w kilku pośrednich. Tężniki dolne usytuowane w płaszczyźnie belki podsuwnicowej rzadziej w przyściennej płaszczyźnie gałęzi słupów. Tężnik pionowy podłużny oblicza się na działanie wiatru na ścianę szczytową oraz poziome oddziaływanie suwnicy pochodzące od hamowania mostu. Na górny tężnik przenosi się siła R1 wywołana parciem wiatru na ścianę szczytową. Siła ta równa reakcji poprzecznego tężnika połaciowego. Tężnik pionowy w ścianie podłużnej stanowi podporę połaciowego tęznika poprzecznego. Tężnik ścienny znajdujący się poniżej obliczamy na siłę R1 i R2 (reakcja poprzecznego tężnika umieszczonego w poziomie dolnych pasów wiązarów). W polu skrajnym nie ma tężnika pod belką podsuwnicową, siły R1 i R2 przenoszone przez belkę na pionowy tężnik w środkowym polu. Na tężnik ten działa też siła od hamowania suwnicy Hr, obliczany on musi być na siłę R1+ R2+Hr. Tężnik przekazuje obciążenie od tężników poprzecznych i belki podsuwnicowej na fundament. Po określeniu siły poziomej na dolną część tężnika siły wewnętrzne w tężniku znajduje się w zależności od schematu statycznego. Krzyżulce tężników projektuje się z pojedynczych lub podwójnych kątowników, ceowników, dwuteowników lub przekroje rurowe . przy tężnikach ramowych słupy główne stanowią ich elementy

Pytanie 30 „Budynki wielokondygnacyjne kryteria podziału:”

1. Podział budynków wielo-kondygnacyjnych.

1. niskie - do 12m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości do czterech kondygnacji włącznie.

2. Średnio wysokie - od 12 do 25m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości do 9 kondygnacji włącznie.

3. Wysokie -od 25 do 55m włącznie nad poziomem terenu

4. Wysokościowe - powyżej 55m n.p.t.

Pytanie 31 „Systemy statyczno-konstrukcyjne budynków wysokich”

- przegubowe z tężnikami pionowymi w postaci ścian

- system ram płaskich o węzłach sztywnych

- system ram z płaskimi tężnikami pionowymi

- przegubowe z płaskimi tężnikami pionowymi

- przegubowe z trzonem żelbetowym lub stalowym

- systemy przegubowe z usztywnieniem w postaci złożonych układów kratowych

- powłokowe (ramowo-powłokowe, dwupowłokowe)

Pytanie 32 „Rodzaje tężników pionowych i poziomych w budynkach wysokich”

Poziome: płyty stropowe monolityczne żelbetowe, ceramiczne, belki stropowe, sztywne tarcze stropowe

Pionowe: W budynkach do 6 kondygnacji ściany szczytowe (murowane,żelbetowe, ryglowe), tężniki kratowe (mogą być zastąpione ściankami żelbetowymi lub ścianką pełną stalową) ramowe, płaskie tężniki pionowe w postaci wsporników kratowych lub pełnych, krata X, krata K(z kształtowników walcowanych lub blach spawanych), klatki schodowe i dźwigi obudowane ścianami żelbetowymi pełniące role trzonów (żelbetowych jak i stalowych), złożone (układy słupów i rygli połączonych sztywnymi węzłami).

Pytanie 33 „Budynki wysokie z płaskimi tężnikami pionowymi

-System ram z płaskimi tężnikami pionowymi”

W ramach stalowych budynków wyższych niż 10 kondygnacji w celu ograniczenia zużycia stali na słupy zdolne do przeniesienia obciążenia od wiatru wprowadza się tężniki pionowe najczęściej kratowe rzadziej w postaci ścian żelbetowych. Ramy płaskie z węzłami sztywnymi stają się wtedy ramami nie przechyłowymi wtedy można stosować w budynkach o wysokości 20 do 40 kondygnacji. Jeżeli przeznaczenie budynków pozwala na wykonanie pełnych ścian poprzecznych to zamiast tężników kratowych wykonuje się ściany betonowe lub żelbetowe o gr 8-15 cm połączone ze słupami ramy

-System przegubowy z płaskimi tężnikami pionowymi.

Stosowane są w budynkach do 30 kondygnacji. Konstrukcją przenoszącą obciążenia poziome jest układ sztywnych tarcz stropowych przekazujących te obciążenia na płaskie tężniki pionowe w postaci wsporników kratowych. Tężniki pionowe muszą zapewnić przeniesienie obciążeń od wiatru z każdego kierunku. Zatem budynek musi mieć co najmniej dwa tężniki poprzeczne i jeden podłużny. W budynkach powyżej 10 kondyg. nie stosuje się tężników z pojedynczych kratownic, tylko znacznie sztywniejsze tężniki złożone z kratownic pionowych połączonych skratowaniem poziomym na jednym lub kilku poziomach. Stężenia muszą zapewniać taką sztywnośc budynku, aby największe przemieszczenie poziome nie przekroczyło 1/500 wysokości konstrukcji.

34 Zasady konstruowania i rozmieszczania tężników pionowych

Przy projektowaniu stężeń w budynkach szkieletowych należy kierować sie następującymi zasadami:

• Stężenia powinny możliwie nieprzerwanie przechodzić od góry budynku Az do fundamentów w jednej płaszczyźnie i w tych samych przedziałach,

• Stężenia musza zabezpieczać stateczność całego budynku w czasie eksploatacji, jak również w każdej fazie jego montażu; w przypadku , gdy zaprojektowanie stałych tężników, koniecznych tylko w czasie montażu, byłoby niekorzystne (za względów architektonicznych lub ekonomicznych), należy przewidzeń tężniki montażowe,

• te stężenia i w razie potrzeby stropy należy wzmocnić lub zagęścić stężenie pionowe Po zaprojektowaniu rozmieszczenia stężeń należy sprawdzić, czy stropy będą mogły przenieść siły poziome na

• Stężenia powinny być zaprojektowane, aby pod wpływem działania wiatru ugięcie poziome budynku było nie większe niż 1/500 jego wysokości.

Rozmieszczenie stężeń pionowych i poziomych

Stężenia pionowe muszą być rozmieszczane w sposób zapewniający stateczność budynku zarówno w czasie montażu, jak i po jego wybudowaniu. W układzie na rys.a szkielet w przekroju poprzecznym jest usztywniony na końcach budynku czterema stężeniami ramowymi lub kratowymi. Takie rozwiązanie daje duża powtarzalność elementów konstrukcji. Układ na rys.b ma na końcach budynku stężenia ramowe lub kratowe w kierunku poprzecznym i podłużnym, a pośrodku budynku poprzeczne stężenia kratowe, zazwyczaj w ścianach klatki schodowej. W budynkach dłuższych daje się w kierunku poprzecznym kilka stężeń ramowych lub kratowych, a w kierunku podłużnym stężenia najczęściej ramowe. Przy większej szerokości budynku oprócz stężeń podłużnych w ścianach zewnętrznych daje się również stężenia w środkowych rzędach słupów.

35 Budynki wysokie z przestrzennymi układami tężników kratowych

System płaskich ram z pionowymi tężnikami jest ekonomiczny dla budynków o wysokości do 40 kondygnacji. W obiektach wyższych należy stosować inne systemy, w których możliwie największa liczba słupów jest wciągana do współpracy .Kratownice poziome umieszcza się w górnej kondygnacji budynku i przynajmniej w połowie jego wysokości. Wprowadza się je ogół w poziomach kondygnacji technicznych. Kratownice mogą być pojedyncze lub tworzyć ruszt kratowy. Stosując ruszty kratowe do współpracy włącza się wszystkie słupy (zwiększa się sztywność całej konstrukcji).

Pytanie 37 „Ustroje powłokowe”

Konstrukcja ścian zewnętrznych, składająca się z gęsto rozstawionych słupów i sztywno z nimi połączonych rygli, usztywniona poprzecznie przeponami stropów, stanowi bardzo sztywny wspornik skrzynkowy utwierdzony w fundamencie. Konstrukcja ta przenosi wszystkie obciążenia poziome, zatem wewnętrzna konstrukcja szkieletu może być przegubowa i obciążona tylko pionowo. Zwiększenie sztywności układu powłokowego można uzyskać stosując konstrukcje dwu-powłokową. Funkcję powłoki wewnętrznej może pełnić trzon żelbetowy mieszczący ciągi komunikacyjne i instalacyjne. Współpraca powłoki zewnętrznej i wewnętrznej pozwala ograniczyć przemieszczenia poziome budynków wysokich.

Pytanie 38 „Ustroje trzonowe - megakolumny”

Żelbetowy trzon stężający budynek jest na ogół wykorzystywany jako ognioochronna obudowa pionowych ciągów komunikacyjnych (szybów dźwigowych i klatek schod.) Szkielet stalowy otaczający trzon jest poddany tylko działaniu obciążeń pionowych i może mieć połączenia przegubowe. Stropy oparte z jednej strony na trzonie służą jako tarcze przekazujące obciążenia poziome ze ścian zewnętrznych na konstrukcje trzonu. Pewną odmianą układu przegubowego z trzonem żelbetowym jest układ trzonolinowy. Tężnikiem pionowym jest również trzon żelbetowy ale stropy od strony zewnętrznej są podwieszone na linach do głowicy trzona.

Pytanie 41 „ Zbiorniki na paliwa płynne - podział i konstrukcje”

Zbiorniki cylindryczne o pionowej osi przeznaczone są najczęściej do magazynowania ropy naftowej i produktów z niej otrzymywanych. Produkty te charakteryzują się dużą różnorodnością cech fizycznych mających wpływ na konstrukcję, osprzęt i użytkowanie. Przy projektowaniu zbiorników na paliwa płynne należy mieć na uwadze następujące czynniki:

• zagrożenie pożarowe i tworzenie się mieszanek wybuchowych,

• elektryzacja ścianek konstrukcji przy przepływach cieczy,

• działanie toksyczne,

straty magazynowe, powstające przy przechowywaniu.

Najczęściej spotykane zbiorniki cylindryczne na ciecze, to:

• naziemne zbiorniki cylindryczne pionowe ze stałymi dachami i płaskimi dnami,

• zbiorniki cylindryczne pionowe z płaskimi dnami i dachami pływającymi,

• podziemne zbiorniki cylindryczne pionowe ze stałymi dachami,

• zbiorniki cylindryczne poziome.

Pionowe nadziemne zbiorniki cylindryczne ze stałymi dachami.

Składają się z dna, płaszcza, i dachu a tak że z elementów usztywniających tj. pierścienia wieńczącego u góry, ewentualnie pierścieni pośrednich oraz wzmocnień płaszcza przy otworach technologicznych. Dachy stałe mają najczęściej kształt kopuły lub stożka a ich konstrukcja opiera się na płaszczu dachy stożkowe mogą być oparte na obwodzie płaszcza i na słupie środkowym ale trzeba zaprojektować fundamenty zapewniające jednakowe osiadanie płaszcza i słupa. Płaszcz zbiornika powinien mieć stałą średnicę wewnętrzną mimo zmieniających się grubości blach.

Pionowe nadziemne zbiorniki cylindryczne z pływającymi dachami.

Dachy pływające stosuje się najczęściej dwóch typów:

• Dwupłytowe

Dachy dwupłytowe charakteryzują się większym zużyciem stali niż dachy pontonowo membranowe (stosowane są rzadko) Konstrukcja ich polega na złożeniu dwóch płyt blaszanych (najczęściej 5 mm) połączonych radialnymi i pierścieniowymi żebrami oraz hermetycznymi grodziami jest ona sztywna dzięki czemu dachy te nadają się dla zbiorników zlokalizowanych w strefie silnych wiatrów

• pontonowo membranowe

W dachu pontonowo membranowym pierścieniowy ponton należy podzielić na szczelne komory. Część środkową dachu stanowi membrana. Wysokość przymocowania membrany do pontonu

określa się zakładając że membrana nie może być obciążona wyporem cieczy w normalnych warunkach eksploatacji zbiornika a więc wówczas gdy dach nie jest obciążony śniegiem.

Dachy pontonowe należy projektować przy następujących założeniach

• wymiary pontonu powinny zapewniać pływanie dachu, przy nieszczelnych dwóch komorach

• pontony powinny zapewniać pływanie dachu na produkcie o odpowiedniej gęstości właściwej

• dach powinien mieć taką konstrukcję aby przy pustym zbiorniku mógł przenieść obciążenie zgromadzone na membranie (woda opadowa, z jednego miesiąca nie więcej niż 200 mm słupa wody.

Pionowe podziemne zbiorniki cylindryczne.

Do długotrwałego magazynowania benzyn likwidują straty od małego oddechu. Objętość 250-5000m³. Dach z regoly jest podpary w środku słupem. Wykonanae w żelbetowych obudowach, które przenoszą obciążenia od parcia gruntu. Pokrycie zbiornika podziemnego stanowi przeważnie blacha oparta na ruszcie z belek i pracująca jak membrana. Dno jak w zbiornikach naziemnych.

Zbiorniki cylindryczne poziome.

Pojemność 3-150m³. Stosuje się nadziemne i podziemne. Nadziemne opiera się na dwóch podporach betonowych lub ceglanych za pośrednictwem stalowych podpór siodłowych. Zbiorniki podziemne układa się w gruncie w zależności od poziomu wody gruntowej. W zbiornikach nadziemnych nie stosuje się wewnętrznych żeber lub przepon, w zbiornikach podziemnych narażonych na utratę stateczności płaszcza w skutek parcia gruntu stosuje się przepony trójkątne lub użebrowanie bez przepon.

Zbiorniki kroplokształtne.

Charakteryzują się tym że w stanie napełnionym naprężenia w powłoce we wszystkich punktach i kierunkach są jednakowe. Dodatkową komplikacją konstrukcyjną jest konieczność stosowania konstrukcji wewnętrznej, pracującej gdy zbiornik jest opróżniony lub wypełniony tylko częściowo. Innym sposobem rozwiązania tego zbiornika jest tzw. zbiornik wielotorusowy, a więc składający się z kilku powłok kroplokształtnych. Zbioniki te wykonywane są o poj. do 8000m³, a wielotorusowe do 20000³ i mogą one pracować przy nadciśnieniu do 15MPa

Pytanie 42 „Straty przechowywanych produktów naftopochodnych - „mały i duży oddech zbiornika”, od czego zależą i sposoby zmniejszania tych strat”

Straty przy magazynowaniu wywołane są parowaniem cieczy, przede wszystkim benzyny. Straty te powstają:

- w skutek dobowych wahań temp. i ciśnienia w czasie magazynowania produktu (tzw. straty „małego oddechu” ) Jest istotne dla zbiorników o stałej objętości (stałe dachy) i występuje ono przy niesprawności zaworów oddechowych. Obciążenie podciśnieniem występuje podczas opróżniania zbiornika ze stałym dachem.

• w skutek parowania cieczy w czasie napełniania zbiornika i wypychania par poprzez zawory bezpieczeństwa lub podczas jego opróżniania (tzw. straty „dużego oddechu”). Występuje w zbiornikach w przypadku napełnienia zbiornika ze stałym dachem oraz w wyniku parowania materiału magazynowanego z dachem stałym, i pływającym. Wartość nadciśnienia zależy od temperatury nagrzania blach. W Polsce ok. 60°C.

Zbiorniki z dachem pływającym zabezpieczają przed parowaniem, podziemne cylindryczne zbiorniki pionowe likwidują skutki małego oddechu, kroplo kształtne zbiorniki charakteryzują się niskimi stratami parowania.

Każde z omówionych powyżej zjawisk stanowi oprócz strat ekonomicznych, równocześnie źródło emisji par węglowodorów do atmosfery, co jest bardzo istotne z ekologicznego punktu widzenia.
Efekt "małego oddechu" zbiornika powoduje dodatkowe niepożądane zjawisko w postaci kondensacji pary wodnej z powietrza atmosferycznego wprowadzanego do pustej przestrzeni zbiornika. W skutek wysokiej prężności par organicznych wilgotność powietrza zassanego spada prawie do zera a cała zawarta w nim woda kondensuje na elementach zbiornika lub granicy faz. Ilość wody wykroplonej z 1m³ zassanego powietrza jest zwykle rzędu gramów co nie wydaje się być dużym problemem. W skali roku są to jednak ilości znaczące.
Ograniczenie ilości kondensującej wody można osiągnąć przez:

osuszanie wprowadzanego powietrza,
natomiast zminimalizowanie emisji węglowodorów możliwe jest przy zastosowaniu:

układu "wahadła gazowego". Istota działania tego układu sprowadza się do przemieszczania mieszaniny parowo-powietrznej z przestrzeni gazowej napełnianej do przestrzeni opróżnianej przy założeniu stałej temperatury w obu przestrzeniach. Nie zapewnia pełnego ograniczenia emisji lotnych związków organicznych

adsorpcji na stałych adsorbentach. Istota działania tego układu sprowadza się do przemieszczania mieszaniny gazów przez złoże sorbentu w wyniku czego węglowodory zostają w sorbencie, a czysty gaz uchodzi na zewnątrz.

układu "wahadła gazowego" + adsorpcja na stałych adsorbentach. Rozwiązanie najlepsze , zapewniające spełnienie wszelkich rygorów ograniczenia emisji lotnych par organicznych zgodnie z Dyrektywą 94/63/EC.

Pytanie 46 „Zasady obliczeń zbiorników pionowych z dachami stałymi”

Przy projektowaniu zbiorników na paliwa płynne należy brać pod uwagę, że mogą wystąpić:

-zagrożenia pożarowe i tworzenie się mieszanek wybuchowych,

-elektryzacja ścianek konstrukcji przy przepływach cieczy,

-działania toksyczne

-straty magazynowe, powstające przy przechowywaniu

Straty magazynowe są wywołane parowaniem cieczy, przede wszystkim benzyny, i powstają w skutek:

-parowania cieczy w czasie napełniania zbiornika i wypychania par przez zawory bezpieczeństwa lub podczas opróżniania (tzw. Straty dużego oddechu),

-dobowych wahań temp i ciśnienia w czasie magazynowania produktu (tzw. Straty małego oddechu).

Obliczenia statyczne zbiorników (wszystkich) przeprowadza się, uwzględniając następujące obciążenia:

-obciążenia zasadnicze, a w nich:

-ciężar własny zbiornika z osprzętem

-ciężar cieczy przechowywanej w zbiorniku,

-ciężar śniegu,

-parcie hydrostatyczne cieczy w zbiorniku, lub ciśnienie gazu,

-ciężar materiałów izolacyjnych,

-nadciśnienie w zbiorniku,

-obciążenia dodatkowe:

-parcie i ssanie wiatru,

-wpływ temperatury

-obciążenia wyjątkowe (np. montażowe)

Specyficznymi obciążeniami zbiorników cylindrycznych są obciążenia nadciśnieniem i podciśnieniem.

Obciążenie nadciśnieniem występuje w przypadku napełniania zbiornika ze stałym dachem oraz w wyniku parowania magazynowanego produktu. Wartość nadciśnienie jest zależna od temperatury, do jakiej może nagrzać się zbiornik. W Polskich warunkach klimatycznych jest to ok. 60C. W zbiornikach z dachami stałymi konstrukcję nośną dachu projektuje się na ogół na nadciśnienie 2,5kPa. W zbiornikach z dachami pływającymi działanie nadciśnienia objawia się wybrzuszaniem membrany dachu. Częste powtarzanie się wybrzuszeń dachu ma istotny wpływ na bezpieczeństwo konstrukcji, dlatego też należy stosować odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne, zabezpieczające membranę przed deformacjami.

Obciążenie podciśnieniem jest istotne w przypadku zbiorników o stałej objętości (ze stałymi dachami) i występuje ono przy niesprawności zaworów oddechowych. Przy projektowaniu zbiorników z dachami stałymi przyjmuje się najczęściej podciśnienie obliczeniowe 0,5 kPa.

Obciążenie wiatrem ma bardzo istotne znaczenie w przypadku zbiorników z dachami pływającymi, gdyż po stronie nawietrznej występuje niekorzystne sumowanie się parcia i ssania.

Projektowanie zbiorników cylindrycznych pionowych jest objęte PN-B-03210:1997.

Według tej normy wartości współczynników obciążenia (nie ujętych w normach obciążeń) należy przyjmować:

-przy nadciśnieniu γ_fn =1,2

-przy podciśnieniu γ_fp =1,3

Współczynnik konsekwencji zniszczenia przyjmowany w zależności od rodzaju cieczy:

-dla cieczy palnych i szkodliwych dla środowiska naturalnego γ_n =1,15

-dla wody γ_n =1,05

Pytanie 47 „ Zbiorniki z dachami pływającymi - cele stosowania, wielkości, obciążenia”

Cele stosowania: zbiorniki tego typu są najbardziej przydatne do magazynowania paliw płynnych, gdyż eliminują straty zarówno „dużego”, jak i „małego oddechu”.

Wielkości: Obserwuje się obecnie tendencję zwiększania pojemności takich zbiorników.

W Polsce największe zbiorniki z dachami pływającymi są projektowane do objętości 100000m3, ale jest znane rozwiązanie zbiornika o objętości 125000m3 (proj. J Ziółko). Za granicą są zbiorniki o objętości 200000m3. Wadą tego typu zbiorników jest mała sztywność membrany dachu i jej tendencja do wybrzuszania się przy podwyższonej temp. otoczenia.

Obciążenia: patrz pkt. 46

Pytanie 48 „Rodzaje dachów pływających - konstrukcje, zalety i wady”

Schemat konstrukcji z dachem pływającym1-płaszcz, 2 - ponton, 3-membrana dachu, 4- drabina

ruchoma, 5- tor drabiny, 6-odwodnienie dachu, 7-pomost, 8-uszczelnienei dachu pływającego

Dachy pływające stosuje się najczęściej dwóch typów:

• Dwupłytowe

Dachy dwupłytowe charakteryzują się większym zużyciem stali niż dachy pontonowo membranowe (stosowane są rzadko) Konstrukcja ich polega na złożeniu dwóch płyt blaszanych (najczęściej 5 mm, jest to wartość min) połączonych radialnymi i pierścieniowymi żebrami oraz hermetycznymi grodziami jest ona sztywna dzięki czemu dachy te nadają się dla zbiorników zlokalizowanych w strefie silnych wiatrów

• pontonowo membranowe

W dachu pontonowo membranowym pierścieniowy ponton należy podzielić na szczelne komory. Część środkową dachu stanowi membrana. Wysokość przymocowania membrany do pontonu określa się zakładając że membrana nie może być obciążona wyporem cieczy w normalnych warunkach eksploatacji zbiornika a więc wówczas gdy dach nie jest obciążony śniegiem.

Dachy pontonowe należy projektować przy następujących założeniach

• wymiary pontonu powinny zapewniać pływanie dachu, przy nieszczelnych dwóch komorach

• pontony powinny zapewniać pływanie dachu na produkcie o odpowiedniej gęstości właściwej

• dach powinien mieć taką konstrukcję aby przy pustym zbiorniku mógł przenieść obciążenie zgromadzone na membranie (woda opadowa, z jednego miesiąca nie więcej niż 200 mm słupa wody.

Pytanie 48 „ Zbiorniki na gazy - na gazy skroplone, zbiorniki nisko i wysoko ciśnieniowe„

Niskociśnieniowe o nadciśnieniu < 0.07MPa i ciśnieniowe o ciśnieniu > 0.07MPa

Zbiorniki niskociśnieniowe zapewniają stałe ciśnienie więc muszą być o zmiennej objętości. Dwa rodzaje zbiorników niskociśnieniowych: dzwonowe tzw. mokre i tłokowe tzw. Suche

Zb. dzwonowe - poj. do 40000m³, maja na dole basen wypełniony wodą, z którego są wypychane ciśnieniem gazu tłoczonego od dołu ruchome człony zbiornika tj. dzwon (człon górny) i teleskopy (walcowe człony pośrednie). Każdy ruchomy człon ma tzw. tacę czyli pierścieniową rynnę wypełnioną wodą. Zazębione tace wszystkich członów ruchomych wraz z wodą znajdującą się w nich tworzą hydrauliczne zamknięcie gazu znajdującego się w zbiorniku.

Zb. tłokowe poj. 100 -350 tys. m³. Płaszcz zbiornika w kształcie walca lub graniastosłupa foremnego jest od dołu zamknięty płaskim dnem, a od góry dachem stożkowym o kratowej konstrukcji nośnej. Płaszcz może być mocowany do słupów znajdujących się w narożach wieloboku podstawy. Tłoczony od dołu gaz podnosi ruchomy tłok. Uszczelnienie między tłokiem a płaszczem może zapewniać olej znajdujący się w rynnie tłoka (uszczelnienie olejowe) lub przepona ze specjalnej tkaniny (uszczelnienie przeponowe).

Zb. ciśnieniowe głównie kuliste o poj. 100-50000m³.

Zb kuliste - różnią się rozwiązaniem konstrukcji nośnej. Zb na gazy opałowe ∅ pow. 40m i ciśnienie nie przekraczające 1MPa, zb. na gazy skroplone ∅ do 20m ciśnienie do 4MPa Płaszcz zb. wykonuje się z blach tłoczonych w kształcie wycinka kuli, łączonych wyłącznie spoinami czołowymi. Skroplenie uzyskuje się przez sprężenie lub obniżenie temperatury (zb. izotermiczne)

Pytanie 55 „ Przestrzenne konstrukcje prętowe - definicje , zakres stosowania , zalety i wady”

Przestrzenne konstrukcje prętowe polegają na stworzeniu kratowej konstrukcji prętowej rozbudowanej wzdłuż obu (wzajemnie prostopadłych) kierunków obiektu. W ten sposób powstaje kratowy ruszt , którego pierwotna forma konstrukcji kratownicowych przestrzennych (ze słupami tylko na obwodzie) przekształcono konstrukcyjnie w tak zwane materace kratowe , czyli przestrzenne , prętowe struktury kratowe. Struktura przestrzenna - trójwymiarowy zespół prętów zdolnych do przenoszenia obciążeń przyłożonych w dowolnym węźle , pod dowolnym kątem i dowolnym kierunku. Regulowany przestrzennym ustrojem prętowym , minimalny wymiar to wysokość lub grubość konstrukcji i różni się przynajmniej o jeden rząd wielkości od pozostałych wymiarów. Dzięki walorom architektonicznym , konstrukcyjnym , technologicznym i eksploatacyjnym są one powszechnie stosowane na świecie. Ustroje te wykazują dużą sztywność przy efektywnym zużyciu materiału, co pozwala na realizację konstrukcji o dużych rozpiętościach (400m). Dzięki tendencji do uprzemysłowienia należy podkreślić bardzo duży stopień unifikacji konstrukcji strukturalnych. Konstrukcje te są produkowane seryjnie na skalę przemysłową . Są stosowane w rozwiązaniach dachów i stropów , kopuł , przekryć wielopowierzchniowych lub wielopłaszczyznowych jak np. powłoki o kształcie paraboloid hiperbolicznych , tarczownic , układów namiotowych lub piramidowych.

Pytanie 56 „Kryteria podziału struktur”

Przekrycie strukturalne jest układem dyskretnym, w którym osie prętów tworzą przestrzenną siatkę geometryczną. Węzły siatki są regularnie rozmieszczone na powierzchniach obejmujących pręty warstwowe. Pręty skratowania są położone między warstwami i mają zazwyczaj stałą długość , a przekrycie ma stałą wysokość. Kryteria podziału struktur , ze względu na kształt rozróżnia się następujące typy przekryć strukturalnych: płaskie, jednokrzywiznowe (walcowe) , dwukrzywiznowe (np. kopuły geodezyjne), ze względu na budowę dzieli się te konstrukcje na : jedno-, dwu- i trójwarstwowe. Ze względu na sposób prefabrykacji można wyróżnić systemy z oddzielnych prętów i węzłów , ruszty kratowe z elementów płaskich , układy mieszane, w których występują różne typy prefabrykatów.

W przekryciach strukturalnych dwu- lub trójkierunkowych można wyróżnić dwie zasadnicze grupy elementów pręty warstw i pręty międzywarstwowe. W konfiguracji dwukierunkowej występują dwie podstawowe siatki ortogonalna (O)rys1 i diagonalna (D). Krzyżujące się prostopadle osie pasów tworzą najczęściej siatkę o bokach w postaci kwadratów.

Rys1.

W układach trójkierunkowych spotyka się siatki: trójkątne (T) heksagonalne (H) i złożone (TH). W przekryciach strukturalnych występują więc w zasadzie dwa rodzaje siatek : siatki prostokątne (najczęściej kwadratowe)oraz siatki trójkątne. Istotnym problem jest ustalenie racjonalnych propozycji przekrycia , korzystna rozpiętość jest określana przez zależność 18m <l<60 Poniżej rozpiętości 18 m zalety przekryć strukturalnych nie mogą być w pełni ujawnione , górne ograniczenie może być przekroczone w przypadku zastosowania przekryć trójwarstwowych. Najkorzystniejszy jest przedział rozpiętości 30-60m. Smukłość przekrycia tzn. stosunek rozpiętości di wysokości konstrukcyjnej 10=<1/h =<25 przy średnich rozpiętościach nie należy stosować przekryć dachowych o smukłości większej niż 20 .

Pytanie 57 „Modele obliczeń statycznych struktur”

Przy obliczaniu przekryć strukturalnych przyjmuje się zazwyczaj model kratownicy przestrzennej , w której układ sztywnych prętów jest połączony przegubowo. W takim modelu do pierwszych czynności należy sprawdzenie , czy nie może wystąpić ogólny lub lokalny mechanizm ruchu. Warunkiem koniecznym (lecz niewystarczającym) jest , aby była spełniona zależność n>=3m-p gdzie , n- liczba prętów , m- liczba węzłów , p - liczba więzi podporowych. Pozytywną ocene geometrycznej niezmienności układu uzyskuje się po wykazaniu , ze wartość głównego wyznacznika układu jest różna od zera. Obliczenie przekryć strukturalnych przeprowadzone np. przy zastosowaniu metody przemieszczeń wymagają rozwiązania układu równan z bardzo dużą liczbą niewiadomych. W tych warunkach istotne znaczenie mają działania prowadzące do uproszczenia obliczeń, jak np. stosowanie uproszczonych metod analizy , wykorzystanie symetrii kosnst. Oraz symetrii i antysymetri obciążenia , uwzględnienie regularności układu prętów itp. Rys.1

Reasumując siły wewnętrzne i przemieszczenia w strukturach można obliczyć przy wykorzystaniu - dokładnych metod teoretycznych , uproszczonych i metod doświadczalnych. Przyjecie modelu zastępczego jest uzależnione od układu podpór przekrycia. Jeżeli przekrycia są podparte w narożach lub na obwodzie (rys2) jest uzasadnienie przyjęcie modele płyty zastępczej. Przekrycie podparte także w środku (rys3) wymaga modeli zastępczych belek ciągłych lub rusztu zastępczego. Model rusztu zastępczego stosuje się także gdy przekrycie ma kształt wieloboku foremnego lub figury nieregularnej a podpory są rozmieszczone na obwodzie.

Pytanie 58 „Wieże i maszty ogólna charakterystyka konstrukcji, podobieństwa i różnice, zalety i wady „

• Charakterystyczna cechą budowli typu wieżowego i masztowego jest bardzo duży stosunek wysokości do przekroju oraz występujące w nich małe siły pionowe. Budowle te mogą być projektowane w kształcie graniastosłupa, piramidy lub walca

• Obiekty o ustrojach przestrzennych , o konstrukcji kratowych lub walcowych powłokach z blach , niekiedy rozszerzają się w dolnej części. Budowle wieżowe są z reguły wolno stojące bez dodatkowych podparć trzonu, natomiast budowle masztowe są utrzymywane w pozycji pionowej za pomocą układu odciągów.

• Najważniejsze typy konstrukcji o charakterze wieżowym i masztowym to: wieże różnego przeznaczenia, najczęściej do anten i innych urządzeń radiowych, telewizyjnych i telekomunikacyjnych, konstrukcje wsporcze (słupy) napowietrznych linii elektroenergetycznych, kominy, podpory kolejek linowych i wyciągów narciarskich

• Projektowanie i wykonanie powyższych konstrukcji jest objęte normalizacją państwową, a w odniesieniu do wież oświetleniowych do 20 m jest zalecana w kraju norma europejska

Pytanie 59 „Wieże - konstrukcja, dobór charakterystycznych wymiarów, sposób przenoszenia obciążeń

• Konstrukcje smukłe utwierdzone w fundamencie, pracujące jako wsporniki obciążone poziomym działaniem wiatru i siłami skupionymi pochodzącymi od sieci anten.

• Wieże są znacznie cięższe od spełniających podobną funkcje masztów, są jednak bardziej sztywne, i zajmują dużo mniejszą powierzchnie.

• Konstrukcje wizowe kratowe przestrzenne o przekroju poprzecznym w kształcie wielokąta foremnego, zwykle trójkąt lub kwadrat. Pryz dużych siłach poziomych stosuje się prostokątny przekrój

• Konstrukcje wieżowe pełnościenne stosuje się coraz częściej, zwłaszcza przy niskich wysokościach, najczęściej rury okrągłe

• Nadaję się zbieżności ku górze, zarys zbieżności może być prostoliniowy, paraboliczny lub hiperboliczny

• Szerokość podstawy wież b 1/12 do 1/17 wysokości h, przy szerokości wierzchołka w granicach 1,5 do 2 metrów i grubości iglicy od 0,3 do 1 m.

• Układy kraty typu X tak dobrany aby zabierał najmniejsza powierzchnie , wraz ze wzrostem wysokości wielkość przedziału kratownicy ulega zmianie, wskazane jest by był zachowany moduł podstawowy,

• Przestrzenne konstrukcje wież o przekroju wielokątnym należy stężać przeponami umieszczonymi zwykle w odległości nie większej niż 10 m, również w tych miejscach gdzie zaczepione jest obciążenie .

• Pręty krawężników projektuje się z kątowników , rur okrągłych, najkorzystniejsze rozwiązania są z zastosowaniem prętów okrągłych, zarówno ze względów wytrzymałościowych jak i zabezpieczania przed korozją,

• Pręty krzyżulców i rozpórek wykonuje się z jednego kątownika, rury lub pręta okrągłego pełnościennego. Wielkość naciągu powinna być ta dobrana aby siła osiowa w pręcie byłą zawsze rozciągająca .

• W układzie obliczeniowym statycznym wieża jest wspornikiem kratowym ściskanym i zginanym, a przypadku dźwigania sieci antenowej skręcanym. Ciężar własny oraz inne symetryczne obciążenia pionowe są w całości przenoszone przez krawężniki. Siły osiowe w krawężnikach wyznacza się sumując siły w pasach kratownic stanowiących sąsiadujące ze sobą ściany boczne wieży.

Pytanie 60 „Maszty - konstrukcja, dobór charakterystycznych wymiarów, sposób przenoszenia obciążeń

• Maszty są obciążone podobnie jak wieże , lecz opierają się na fundamencie przegubowo, a obciążenie poziome jest przenoszone przez odpowiednio rozmieszczone liny odciągowe. Trzon masztu pracuje więc jako belka ciągła, oparta na sprężystych podporach, ściskana i zginana .

• Maszty są konstrukcjami lżejszymi i tańszymi od wież, lecz potrzebują dużej powierzchni zabudowy i są droższe w utrzymaniu, podatne na wpływy sejsmiczne

• Składa się z trzonu, fundamentu głównego, lin odciągowych wraz z izolatorami i urządzeniami napinającymi oraz fundamentów odciągów . Zmienność przekroju masztu jest niekorzystna i należy jej unikać.

• Największa szerokość trzonu powinna wynosić około 1/120 jego wysokości, w trzonach o przekroju stałym stosunek szerokości do wysokości powinien być zawarty w granicach od 1/50 do 1/150.

• W ustrojach masztowych najczęściej stosuje się trzony kratowe o przekroju trójkątnym lub czterokątnym, w przypadku trzonów pełnościennych stosuje się przekrój rurowy, w zależności od przekroju trzonu masztu jest on podtrzymywany grupami złożonymi z trzech albo czterech odciągów.

• Na konstrukcje nośne masztów stosuje się stale grup St3S, 18G2, R35, R45. Wysokość trzonu masztu jest podyktowana względami technologicznymi, natomiast jego szerokość wynika zwykle z warunku stateczności. Maszty osadza się w łożyskach ukształtowanych jako kuliste, przegubowe,

• Schematem statycznym masztu jest pionowy pręt ciągły wsparty na podporach odpowiadających liczbie poziomow odciągów. Podpory masztu nie są sztywne, lecz sprężyście podatne. Przy doborze wstępnego naprężenia odciągów istotną rolę odgrywają zmiany temperatury, które powinny być uwzględnione w obliczeniach

Pytanie 62 „Kominy stalowe - rodzaje, podział zalety i wady ”

• Kominy stalowe są budowlami przemysłowymi służącymi do odprowadzania do atmosfery spali z kotłów grzewczych i innych urządzeń technologicznych lub szkodliwych gazów pozostałych po procesach produkcyjnych,

• Podział kominów ze względu na :

- odprowadzane substancje : kominy spalinowe (dymowe) , kominy wyciągowe (wentylacyjne)

- temperaturę odprowadzania gazów : kominy wentylacyjne zimne i ciepłe, kominy ciepłe o zmiennych warunkach (50 - 200°), kominy ciepłe (200 - 350°) (, kominy gorące(>350°), kominy bardzo gorące (>500°)

- wysokość : niskie (< 40 m), średniowysokie (40 - 100m), wysokie (100 - 250m), bardzo wysokie (<250m)

- sposób odprowadzania gazów : naturalny , sztuczny

- doprowadzanie gazów: z jednego źródła, z dwóch źródeł, z kilku źródeł

- przekrój poprzeczny : kołowy, owalny prostokątny, kwadratowy

- kształt : cylindryczny o stałej średnicy lub różnych skokowo średnicach, zbieżny - zmienna średnica

- rodzaj zastosowanego metalu : stal zwykła, uszlachetniona, stopowa, aluminium,

- ochronę termiczna : bez wykładziny, z wykładziną, bez okładziny, z okładziną

- ochronę przeciw korozji chemicznej L bez izolacji, z izolacją wewnątrz, z izolacja zewnątrz, bez specjalnej instalacji odprowadzającej skropliny, z instalacja ..

- sposób łączenia segmentów : spawane , łączone na śruby

- zainstalowane urządzenia zwykłe i dodatkowe : bez specjalnej głowicy, z oddzielnie ukształtowaną głowicą, bez galerii, z galeriami oświetleniowymi i spocznikowymi, bez dodatkowych urządzeń zewnętrznych

• Zalety kominów stalowych : łatwość i szybkość montażu, możliwość uzyskania kominów o bardzo dużych wysokościach dzięki zastosowaniu konstrukcji nośnej w postaci wieży kratowej, małym ciężarem na jednostkę wysokości, możliwością dokładnej ochrony przed korozją, łatwością konserwacji, odpornością na wpływy nierównomiernych osiadań, szkód górniczych oraz na wpływy sejsmiczne, małym tarciem spalin o powierzchnie przewodu, co zwiększ prędkość przepływu, łatwość rozbiórki i demontażu

• Wady kominów stalowych : zbyt mała trwałość eksploatacyjna w stosunku do konstrukcji stalowych o innym przeznaczeniu, zjawisko podatności wewnętrznych powierzchni przewodów na korozję, zmniejszenie okresu trwałości komina na skutek korozyjnego działania na stal pierwiastków w przepływających gazach, które powoduje szybkie zużywanie się grubości ścianki przewodu, podatność na dynamiczne działanie porywów wiatru w kierunku jego działania, co powoduje zmęczenie materiału, które spotęgowane korozją znacznie obniża okres trwałości , ograniczenie wielkości średnicy, konieczność stałej konserwacji.

Pytanie 63 „Części składowe komina stalowego”

W kominie stalowym można wyróżnic następujące elementy : trzon nośny, przewód dymowy w kominie spalinowym lub gazowy w kominie wentylacyjnym, okładzinę zewnętrzną jako izolację termiczną, okładzinę wewnętrzną jako izolację chemiczną i ewentualnie termiczną, czopuch, głowice, fundament, wyposażenie komina stanowią następujące elementy : drabiny wejściowe z pałąkami ochronnymi, pomosty i galerie kontrolne lub spoczynkowo oświetleniowe, instalacje elektryczne i odgromowe, znaki ostrzegawcze lotnicze, instalacje pomiarowo - kontrolne, urządzenia zapobiegające drganiom.

Pytanie 65 „Dobór podstawowych wymiarów komina ”

Wysokość komina ustala się w taki sposób, aby przyrost stężenia zanieczyszczenia każdego pierwiastka szkodliwego, zawartego w spalinach nie przekraczał stężenia dopuszczalnego, im wyższy komin tym mniejsze będzie stężenie szkodliwych pierwiastków.

Średnica wylotowa jest regulowana ilością gazów i prędkością wypływu.

Pytanie 66. „Obciążenie wiatrem kominów stalowych - zjawiska występujące od tego działania.”

Przy opływie wiatrów kominów cylindrycznych i zbliżonych do cylindrycznych mogą powstać różne zjawiska, które muszą być uwzględnione w analizie obliczeniowej. Do zjawisk tych zaliczamy wiry Karmana, drgania kominów w cieniu aerodynamicznym (tzw. BUFFETING) oraz drgania owalizyjące. Wiry Karmana - struga powietrza o prędkości „V” opływająca cylinder o średnicy „d” ma następujące charakterystyki dynamiczne.

- liczba Reynoldsa: Re=

-lepkość kinematyczna powietrza

- liczba Strouhala: Sn=

T - okres drgań własnych komina

n - częstotliwość drgań własnych (Hz)

d - średnica zewnętrzna kominów

Wiry Karmana powstają gdy :

V=Vkr=

Dla cylindrów Sn=0,2 . Wiry te powodują drgania kominów w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania wiatru. Powstaje wtedy tzw. Ścieżka wirów Karmana, która ma charakterystyczny stosunek szerokości ścieżki wirów do ich odstępu: h/l≈0,28 niezależnie od średnicy cylindra

działania wiatru oraz w kierunku prostopadłym do niego. Siły te oblicza się w sposób uproszczony, przy założeniu, że w określonym czasie działają w sposób harmonicznie zmienny. Ponieważ wpływ wirów Karmana jest dynamiczny należy uwzględnić wpływ zmęczenia materiału.

DRGANIA KOMINÓW W CIENIU AERODYNAMICZNYM (tzw. BUFFETING)

Przypadek taki może wystąpić, jeżeli przynajmniej dwa kominy mają podobne parametry wymiarowe (średnica, charakterystyka dynamiczna np. okres drgań własnych) oraz są rozmieszczone od siebie w niewielkich odległościach ≈6d i znajdują się w tej samej linii działania wiatru ( poprzedni zasłania następny).

Wiry Karmana z jednego komina dochodzą do następnego w tej chwili, w której odrywa się od niego własny wir. Komin wtedy drga z większą amplitudą.

DRGANIA OWALIZUJĄCE (OVALLING)

Drgania te mogą powstać przy dużych średnicach cylindrów i przy niewielkich grubościach blach. Spotykane są one szczególnie u wylotu kominów a ich przyczyną jest odrywanie wirów Karmana. Owalizowanie powstaje przy prędkościach krytycznych, a także przy prędkościach mniejszych

d- średnica komina u jego wylotu

r - liczba całkowita

Sn - liczba Straouhala ≈0,2

T_o - okres drgań własnych giętych pierścienia kołowego.

Pytanie 67 „ Naturalna środki wpływające na tłumienie drgań kominów”

Na tłumienie drgań kominów stalowych, podobnie jak w innych budowlach mają wpływ materiał i konstrukcja oraz w niektórych przypadkach opór ośrodka wyrażony liczbą Reynoldsa - Re

Zwiększeniu tłumieniu drgań sprzyjają takie czynniki jak: miękkie podłoże, większa liczba połączeń ( spoiny a zwłaszcza śrub- podatna), większa liczba elementów wystających poza kontur komina, większa masa izolacji, wykładziny, mniejsze naprężenia normalne w płaszczu, mniejsza gładkość powierzchni komiina.

Pytanie 68 „Środki techniczne zmniejszające drgania kominów”

Na ogół wszystkie kominy stalowe bez wykładziny wewnętrznej ( a także z wykładzina) oraz kominy z odciągami są podatne. Środkami konstrukcyjnymi stosowanymi w celu zmniejszenia drgań są:

1. Turbulizatory

2. Perforowane nakładki rurowe

3. Wahadłowe tłumiki zawieszone na trzonie

4. Hydrauliczne tłumiki lub systemy tłumiące

Dwa pierwsze rozwiązania nie dopuszczaja do powstania wirów Karmana, a pozostałe zmieniają charakterystyki dynamiczne konstrukcji.

Turbulizatory mogą być wykonane jako spiralne pręty lub płaskowników, jako skrzydełkowe i z nakładek pionowych. Stwierdzono, że turbulizatory a skoku spirali 5d daja, przy prędkości krytycznej około 6-krotną redukcję przemieszczeń poprzecznych w stosunku do kominów bez turbulizatorów. Turbulizatory spiralne rozpraszają strumień powietrza, zwiększają powierzchne naporu oraz zwiększają współczynnik opływu „C”.

Innymi konstrukcjami, które zapobiegaja nadmiernym drganim kominów stalowych są tłumiki:

1. W postaci wahadeł

2. Skrzynki z układem tłumiącym

Trzeba także pamiętać o tłumieniu wynikającym z rozwiązania konstrukcyjnego np. istniejące wykładziny i izolacje, mogą zwiększyć tłumienie przeciętnie 2-3 krotnie

1. „Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne pokryć płatwiowych”

2. „Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne pokryć bezpłatwiowych”

Pokrycia ciężkie

Pokrycie lekkie

3. „ Rodzaje płatwi dachowych”

4. „Płatwie z kształtowników walcowanych na gorąco - zakres stosowania, schematy statyczne”

5. „ Płatwie ażurowe stosowania, schematy statyczne, rozwiązania konstrukcyjne”

6. „Płatwie kratowe - zakres stosowania, schematy statyczne, rozwiązania konstrukcyjne”

7. „Zasady zbierania obciążeń na płatwie, obliczenia statyczne i wymiarowanie”

8. „ Styki montażowe płatwi ciągłych - zasady konstruowania i obliczeń połączeń”

9. „Ściągi śrubowe płatwi - cele stosowania, konstrukcje, zasady obliczeń”

11 „Wiązary kratowe - kształtowanie, rozwiązania konstrukcyjne”

12. „Obciążenia wiązarów kratowych i zasady obliczeń statycznych i wymiarowanie przy pokryciach płatwiowych i bezpłatwiowych”

Rodzaje obciążeń :

Założenia podczas projektowania :

Obliczenia :

13 „Schematy statyczne układów płaskich hal przemysłowych z wiązarami kratowymi”

4. Hale o słupach utwierdzonych w fundamencie i przegubowo połączonych z wiązarem

Zalety:

Wady:

5. Hale o słupach utwierdzonych w fundamencie i sztywno połączonych z wiązarem

Wady:

Wady:

14 „Hale przemysłowe pracujące w układach przestrzennych”

15 „Hale o słupach obustronnie przegubowych - zakres stosowania, konstrukcja”

Wady hali o słupach obustronnie przegubowych:

28 „Tężniki pionowe: zabezpieczenie dźwigarów dachowych od skręcania się, pochylania, lub wywrócenia ; w czasie użytkowania i montażu.”

29 „Tężniki ścienne pionowe poprzeczne, tęzniki ścienne poziome tylko w halach o specyficznych kształtach.”

30 „Budynki wielokondygnacyjne kryteria podziału:”

31 „Systemy statyczno-konstrukcyjne budynków wysokich”

32 „Rodzaje tężników pionowych i poziomych w budynkach wysokich”

Poziome:

Pionowe:

33 „Budynki wysokie z płaskimi tężnikami pionowymi

-System ram z płaskimi tężnikami pionowymi”

-System przegubowy z płaskimi tężnikami pionowymi.

34 Zasady konstruowania i rozmieszczania tężników pionowych

Rozmieszczenie stężeń pionowych i poziomych

35 Budynki wysokie z przestrzennymi układami tężników kratowych

37 „Ustroje powłokowe”

38 „Ustroje trzonowe - megakolumny”

41 „ Zbiorniki na paliwa płynne - podział i konstrukcje”

Zbiorniki cylindryczne o pionowej

Przy projektowaniu zbiorników na paliwa płynne należy mieć na uwadze następujące czynniki

Najczęściej spotykane zbiorniki cylindryczne na ciecze, to:

Pionowe nadziemne zbiorniki cylindryczne ze stałymi dachami.

Pionowe nadziemne zbiorniki cylindryczne z pływającymi dachami.

Pionowe podziemne zbiorniki cylindryczne

Zbiorniki cylindryczne poziome.

Zbiorniki kroplokształtne.

42 „Straty przechowywanych produktów naftopochodnych - „mały i duży oddech zbiornika”, od czego zależą i sposoby zmniejszania tych strat”

Efekt "małego oddechu" zbiornika powoduje

Ograniczenie ilości kondensującej wody można osiągnąć przez:

osuszanie wprowadzanego powietrza,

46 „Zasady obliczeń zbiorników pionowych z dachami stałymi”

Obliczenia statyczne zbiorników (wszystkich) przeprowadza się, uwzględniając następujące obciążenia:

Specyficznymi obciążeniami zbiorników cylindrycznych są obciążenia nadciśnieniem i podciśnieniem.

47 „ Zbiorniki z dachami pływającymi - cele stosowania, wielkości, obciążenia”

„ Zbiorniki na gazy - na gazy skroplone, zbiorniki nisko i wysoko ciśnieniowe„

55 „ Przestrzenne konstrukcje prętowe - definicje , zakres stosowania , zalety i wady”

56 „Kryteria podziału struktur”

57 „Modele obliczeń statycznych struktur”

58 „Wieże i maszty ogólna charakterystyka konstrukcji, podobieństwa i różnice, zalety i wady „

59 „Wieże - konstrukcja, dobór charakterystycznych wymiarów, sposób przenoszenia obciążeń

60 „Maszty - konstrukcja, dobór charakterystycznych wymiarów, sposób przenoszenia obciążeń

62 „Kominy stalowe - rodzaje, podział zalety i wady ”

Kominy stalowe

• Podział kominów ze względu na :

Zalety kominów stalowych

Wady kominów stalowych

63 „Części składowe komina stalowego”

65 „Dobór podstawowych wymiarów komina ”

66. „Obciążenie wiatrem kominów stalowych - zjawiska występujące od tego działania.”

DRGANIA KOMINÓW W CIENIU AERODYNAMICZNYM (tzw. BUFFETING)

DRGANIA OWALIZUJĄCE (OVALLING)

67 „ Naturalna środki wpływające na tłumienie drgań kominów”

68 „Środki techniczne zmniejszające drgania kominów”

innymi konstrukcjami, które zapobiegaja nadmiernym drganim kominów stalowych są tłumiki:

---