Obudowa ścian i dachów hal

Blachy fałdowe- dźwigary powierzchniowe, wykonane z blach metalowych przez ich ukształtowanie w taki sposób, aby zwielokrotnić moment bezwładności przekroju (sztywność) w stosunku do blach płaskich. Przenosi obciążenia poprzeczne do obciążeń stałych oraz zmiennych (ciężar własny i izolacji, obciążenie śniegiem oraz wiatrem) wtedy jest zginana i ścinana poprzecznie. Może stanowić tarczę usztywniającą cały ustrój.

• Wykonane z cienkich blach stalowych lub aluminiowych gr. 0,4 – 1,25 mm.

• Obustronnie ocynkowane

• Powlekane lakierami poliestrowymi, silikonem, lakierami epoksydowymi

3 generacje płyt metalowych profilowanych jednokierunkowo:

1. Dźwigary profilowane jednokierunkowo pierwszej generacji- blachy fałdowe bez usztywnień poprzecznych i podłużnych ścianek, mała wysokość konstrukcyjna (do 70 mm.), najczęściej stosowane jako osłonowe płyty ścienne i dachowe przy rozstawie podpór co 3,5m.

2. Dźwigary drugiej generacji- blachy fałdowe, których ścianki są usztywnione podłużnie, dodatkowe przetłoczenia tworzą qasi-żebra środników i półek co zwiększa nośność ścianek. Środniki są wyższe (do 150mm.) zyskując przy tym na nośności, dodatkowo stosując stal o wyższej wytrzymałości można taką blachę stosować nawet przy rozstawie podpór co 10m.Najczęściej stosowane jako osłonowe ustroje nośnie dachów(również bezpłatwiowych)

3. Dźwigary trzeciej generacji- są usztywnione podłużnie i poprzecznie zarówno środniki jak i półki, przetłoczenia zwiększają stateczność lokalną ścianek więc nośność całego elementu jest większa, są stosowane przy dużych rozpiętościach do 15m.(dachy bezpłatwiowe).

Kasety ścienne- zbudowana z półki szer.400-700mm. I dwóch środników (żeber).Są mocowane pionowymi półkami bezpośrednio do słupów co wyklucza rygle ścienne, a do żeber montuje się płyty elewacyjne. Przestrzeń między kasetą a płytą elewacyjną (blacha fałdowa) wypełnia się izolacją termiczną (wełną mineralną). W celu zapobiegania powstania mostków termicznych na połączeniu kasety z blachą elewacyjną stosuje się taśmę termoizolacyjną.

Płyty warstwowe- to kompletnie wykończone prefabrykaty, stosowane do pokryć dachowych oraz ściennych. Spełniają rolę osłonową oraz konstrukcyjną (przenoszenie obc. od śniegu i wiatru). Okładziny zewnętrzne i wewnętrzne to blacha stalowa, aluminiowa anodowana lub włókno szklane z żywicą poliestrową, najczęściej o powierzchni gładkiej lub z płytkimi przetłoczeniami podłużnymi (zwiększającymi stateczność lokalną i nośność ustroju). Na rdzeń stosuje się samo gasnący styropian, niepalną, laminowaną wełnę mineralną lub samo gasnący spieniony poliuretan o gr. 50-250mm.Szerokość blach warstwowych to 800-1200mm. A długość nawet 16m. Przy zastosowaniu płyt wyeliminowane są mostki termiczne, jest duża odporność ogniowa. Mocuje się je bezpośrednio do rygli ściennych lub płatwi śrubami samogwintującymi, samo wiercącymi, połączonymi z blachą stykową nasuwaną na stopkę płatwi lub zaczepami z blachy i łącznikami rozprężnymi.

Konstrukcje wsporcze ścian i dachów hal

Płatwie- elementy konstrukcji dachu przejmujące obciążenia od ciężaru pokrycia i obc. klimatyczne przekazując je na rygle dachowe. Usytuowane w węzłach pasa górnego wiązara, połączone z elementami podporowymi prostopadle do połaci dachu najczęściej na śruby. Przekroje poprzeczne pełnościennych płatwi belkowych to:

• Dwuteowniki (IPE) walcowane na gorąco

• Ceowniki walcowane na gorąco

• Kształtowniki profilowane z blach giętych na zimno gr. 2-5mm.

  • Ceowe

  • Zetowe

  • Sigma

Na kształtowniki gięte na zimno stosuje się stal o podwyższonej odporności na korozję S235, S355, zużycie stali jest mniejsze niż w przypadku kształtowników walcowanych na gorąco o 30-50%.

Płatwie prętowe łączy się do pasów rygli za pomocą kątowników walcowanych, kątowników giętych, blach giętych lub elementów pośrednich. Do takich połączeń stosuje się dwie śruby M16 powyżej połowy wysokości kształtownika.

• Stosuje się również płatwie ażurowe- mają podwyższony ażurowy środnik i wykonane są z dwuteowych kształtowników walcowanych, mają większą nośność i sztywność. Zużywa się na nie o 40% mniej stali niż na pełnościenne.

• Jednoprzęsłowe dźwigary kratowe swobodnie podparte jako płatwie stosuje się gdy ich rozpiętość to 10-18m. Zużywa się o 35-60% mniej materiału niż na kształtowniki pełnościenne.

Rygle ścienne

• Podwalinowe

• Pośrednie

• Oczepowe (mogą być równocześnie okapowymi)

Opierają się na słupach głównych i pośrednich, są to belki jednoprzęsłowe swobodnie podparte(zginane ukośnie, skręcane, ściskane).

Przekroje poprzeczne rygli ściennych:

• Walcowane na gorąco dwuteowniki, ceowniki i przekr. skrzynkowe z ceowników

• Kształtowniki gięte z cienkich blach: ceowe, zetowe i sigma

Słupy pośrednie- opierają się dołem przegubowo na fundamencie a górą na ryglu oczepowym lub płatwi okapowej (ściskane, zginane obc. poziomymi przekazywanymi poprzez rygle ścienne).

Przekroje poprzeczne:

• Dwuteowniki walcowane na gorąco

• Spawane z blach

• Spawane z zestawionych ceowników giętych z cienkich blach

• Kształtowniki profilowane na zimno ze stopkami usztywnionymi przez odgięcie ich brzegów o przekrojach ceowych, zetowych i sigma.

Słupy główne- obciążone są siłą ściskającą (na głowice przekazywane jest obciążenie z dachu hali, na długości obciążenie ścianą podłużną i oddziaływaniami pionowymi od suwnicy) i momentem zginającym (od obciążeń poprzecznych wiatrem i poziomych oddziaływań suwnicy). Słupy ram o węzłach przesuwnych charakteryzują większe wartości wyboczeniowe niż ustrojów o węzłach nieprzesuwnych.

Trzony słupów mogą mieć przekroje pełnościenne (gdy mimośród jest mały lub nie występuje) najczęściej w halach bez suwnic:

• Rurowe

• Dwuteowniki HEB, HEA,

• Dwuteowniki IPE- przy mniejszych obciążeniach i gdy istnieje możliwość usztywnienia na wyboczenie w płaszczyźnie mniejszej sztywności

• Skrzynkowe spawane z dwóch ceowników (zalety to: mały przekrój, dobre zabezpieczenie przed korozją, estetyka, można je wypełniać betonem, ale są pracochłonne i trudno je łączyć z innymi elementami).

• Złożone z kształtowników walcowanych (gdy moment zginający i mimośród jest duży)

Przekroje wielogałęziowe ze skratowaniem (słupy takie mogą przenosić duże momenty zginające):

• Trzony słupów połączone wiązaniami (skratowaniem lub przewiązką) zapewniającymi współpracę wszystkich elementów słupa podczas deformacji gięntej osi podłużnej trzonu od sił osiowych i poprzecznych.

• Skratowanie składa się z:

  • Krzyżulców

  • Słupków i krzyżulców

  • Może być usytuowane w:

    • Jednej

    • Dwóch

    • Trzech płaszczyznach

  • Jest zbudowane z:

    • Kątowników

    • Ceowników

    • rur

Konstrukcja słupa

Głowica- połączenie z ryglem dachowym może być sztywne, przegubowe lub podatne.

Przy połączeniu przegubowym elementem zamykającym trzon jest:

• blacha pozioma (może być usztywniona skrajnymi przewiązkami, przeponami, żeberkami usztywniającymi) o grubości nie mniejszej niż 10mm.

• element centrujący (zapewnia osiowe przenoszenie obciążeń pionowych) o gr.od 20mm. I małej szerokości.

Do łączenia blachy poziomej z ryglem dachowym stosuje się dwie śruby możliwie jak najbliżej osi słupa.

Wsporniki podsuwnicowe (np.siodełkowe)- stosuje się w słupach o stałym przekroju. Nie stosuje się ich w słupach podsuwnicowych o przekroju zmiennym skokowo, w nich belka opiera się na osi gałęzi lub poza trzonem części podsuwnicowej.

Podstawa słupa (stopa)- przekazuje obciążenia z trzonu na fundament.

Połączenia:

• sztywny w obu kierunkach (N,M_x,M_y)

• sztywny w płaszczyźnie układu poprzecznego (N,M_x,M_y=0)

• przegubowy w obu kierunkach (N,M_x=0,M_y=0)

Główny elementem zamykającym podstawę słupa jest blacha pozioma, zwiększająca docisk do betonu. Kształt blachy przy słupach ściskanych osiowo (połączenie przegubowe) to kwadrat a przy ściskanych mimośrodowo (połączenie sztywne)-prostokąt.

Zakotwienie słupów- stosuje się śruby kotwiące ze stalowych prętów okrągłych. Zapewniają prawidłowe ustawienie słupa w fundamencie, zapobiegają przemieszczeniu, przekazują obciążenia. Śruby (śr.16-30mm. Głębokość kotwienia 20 średnic):

• z rozciętym końcem,

• z odgiętym końcem

• zgrubne z krótkim gwintem

• fajkowe

• płytkowe

• młotkowe

• rozporowe

• wklejane

Mogą być zabetonowane w fundamencie lub osadzone w wywierconych kanałach kotwiących.

Stężenia

Stosuje się w celu zapewnienia geometrycznej niezmienności i sztywności ustroju nośnego.Są to systemy prętów połączone przegubowo.

Są to kształtowniki walcowane, gięte na zimno, pojedyncze lub wielogałęziowe, przekroje bisymetryczne lub monosymetryczne.

Stężenia dachowe:

• połaciowe poprzeczne (poziome poprzeczne)- pomiędzy ryglami na polach skrajnych, przenoszą obciążenia od wiatru i hamowania suwnic podwieszonych, można wykorzystać blachę fałdową.

• połaciowe podłużne (poziome podłużne)- umieszcza się przy okapie dachu, przenoszą obciążenia od podsuwnicy na sąsiednie słupy, zmniejszają długość wyboczeniową pasa górnego podciągu między słupami głównymi, przenoszą obciążenie wiatrem słupa pośredniego na słupy główne

• międzywiązarowe (pionowe podłużne)- zabezpieczają dźwigary kratowe przed skręceniem, pochyleniem, wywróceniem.

Stężenia ścienne:

• międzysłupowe (pionowe podłużne słupów)- zapewniają stateczność podłużną i ogólną

• pionowe poprzeczne ściany szczytowej

• poziome podłużne ściany bocznej (wiatrowe)

• poziome poprzeczne ściany szczytowej (wiatrowe)- wykonane z dwuteowników walcowanych podpartych przez cięgno, spawanych podpartych na zastrzale lub ustroje kratowe podparte wieszakiem.

Kratownice

Przekroje poprzeczne prętów:

• jednogałęziowe

• dwugałęziowe

• jednogałęziowe spawane z kształtowników lub blach

Na pasy górne stosuje się przekroje zamknięte lub połówki dwuteowników IPE, HEA, HEB.

Na pasy dolne podobnie jak na pasy górne tylko o mniejszych wymiarach.

Na krzyżulce i słupki stosuje się pręty rurowe, połówki dwuteowników, pojedyncze ceowniki i kątowniki, pręty dwugałęziowe.

Węzły i styki kratownic

• środki ciężkości powinny pokrywać się z osiami kratownicy i przecinać się w punktach węzłowych

• połączenia prętów w węźle powinny być symetryczne względem ich osi

• pręty powinny dochodzić jak najbliżej do środka węzła(pręty ściskane)

• pręty ściskane w węźle podporowym należy doprowadzić do osi podpory a pręty rozciągane mogą być łączone do nich

• wymiary węzła muszą być jak najmniejsze aby ograniczyć jego sztywność i wpływ momentów zginających wynikających z tej sztywności

• należy zachować odstępy pomiędzy spoinami aby nie nakładały się ich strefy przegrzania

• blachy węzłowe powinny być płaskie a ich grubość to 8-12mm.

• kształt blach węzłowych powinien być prosty

• unikać blach z kątem rozwartym lub ostrym(są to miejsca koncentracji naprężeń)

Połączenia śrubowe

Połączenia zakładkowe- siła obciążająca jest skierowana prostopadle do osi łącznika

Kategoria A- połączenie dociskowe sprawdzane w SGN na ścięcie śruby: F_V,Ed≤F_V,Rd i na docisk: F_v,Ed≤F_b,Rd (stosuje się śruby klas 4.6-10.9)

Kategoria B- połączenie cierne w SGU, sprawdzane w SGN na ścięcie i docisk śruby: F_v,Ed≤F_V,Rd

w SGU na poślizg: F_v,Ed,ser≤F_s,Rd,ser (śruby sprężane klas 8.8 i 10.9)

Kategoria C- połączenie cierne w SGN, sprawdzane w SGN na poślizg: F_V,Ed≤F_S,Rd

oraz na docisk: F_v,Ed≤F_b,Rd , przypadku połączeń rozciąganych warunek nośności

plastycznej na rozciąganie przekroju netto blachy osłabionej otworami:

ΣF_v,Ed≤N_net,Rd (śruby 8.8 i 10.9)

Połączenia doczołowe- siła obciążająca działa równolegle do osi śruby

Kategoria D- połączenie niesprężane, sprawdzane na zerwanie śruby: F_t,Ed≤F_t,Rd oraz na przeciągnięcie łba śruby przez blachę: F_t,Ed≤B_p,Rd

(stosuje się śruby 4.6-10.9)-nie są zalecane przy obciążeniach wielokrotnie zmiennych

Kategoria E- połączenie sprężane, sprawdzane z warunków kategorii D (śruby 8.8 i 10.9 z kontrolowanym dokręceniem)

Połączenia spawane

Rodzaje spoin:

• czołowe- łączenia stykowe

• pachwinowe- łączenia zakładkowe lub pod kątem (płaskie, wypukłe, wklęsłe)

• brzeżne- łączenie cienkich blach (grzbietowa, krawędziowa)

• otworowe i punktowe- wzmocnienie spoin pachwinowych

• krawędziowe (nośne, szczelne, łączne)

Rodzaje złącz:

• doczołowe

• kątowe jednostronne i dwustronne

• teowe

• narożne

• krzyżowe

• zakładkowe

• nakładkowe

• przylgowe