8.BUDYNKI Z CEGŁY ŻERAŃSKIEJ ZE SZKIELETEM STALOWYM

8.1.WIADOMOŚCI WSTĘPNE

Prefabrykowane, wielokanałowe płyty stropowe i bloki ścienne zwane „cegłą żerańską", są w Polsce bardzo popular­ne i szeroko stosowane w budownictwie ogólnym i przemys­łowym. Zróżnicowanie rozpiętości stropów co 0,6 m w grani­cach 2,4 — 6,0 m oraz szerokości elementów co 0,3 m zapewnia dużą elastyczność rozwiązań projektowych. Dalsze zwiększenie swobody projektowania można uzyskać wprowadzając szkielet stalowy i lekką obudowę budynków

Głównym ustrojem nośnym budynków jest szkielet słupowo-ryglowy o węzłach przegubowych. Stropy z płyt wielo­kanałowych są połączone monolitycznie z ryglami i wraz z nimi stanowią sztywne tarcze. Sztywność przestrzenną budynków zapewniają tarcze stropów oraz usztywnienia pionowe w postaci ścian, trzonów lub stężeń stalowych. Z reguły w tym celu wykorzystywane są ściany klatek schodowych oraz obudowy szybów dźwigowych i instalacyj­nych.

Wybór konstrukcji ścian zewnętrznych zależy od wymagań architektonicznych, warunków cieplno-wilgotnościowych w budynku i wymaganej odporności ogniowej.

W dotychczasowych realizacjach stosowano głównie lekkie ściany osłonowe:

— wentylowane, z blach fałdowych, ocieplane na budowie wełną mineralną i wykończone od wewnątrz wykładziną z płyt STG,

— z płyt PW8.

Wybrane fragmenty ścian wykonano jako murowane z tyn­kiem lub okładziną. W budynkach przemysłowych mogą być stosowane ściany z kaset i blach fałdowych, a w budownict­wie o charakterze reprezentacyjnym — ściany aluminiowe. Oprócz lekkich ścian osłonowych można również stosować ściany z płyt „Kolbet". Są one szczególnie przydatne w bu­dynkach, w których wymagana jest wyższa odporność ogniowa. W zależności od konstrukcji mocuje się je do słupów lub rygli szkieletu.

Podstawowym rozwiązaniem jest stropodach wentylowany, z typowych prefabrykowanych płytek korytkowych, układanych na murkach ażurowych z cegły, na stropie ostatniej kondygnacji. Umożliwia on uzyskanie jednakowego rozwią­zania konstrukcyjnego stropów i wyglądu sufitu na wszystkich kondygnacjach budynku.

Istotą rozwiązania konstrukcyjnego szkieletu jest celowo niesymetryczny kształt przekroju poprzecznego rygli stropowych, złożony z ceownika i jednego lub dwóch kątowników rys.64). Niesymetryczny przekrój umożliwia wprowadzenie płyt stropowych pomiędzy rygle i zmniejszenie wysokości konstrukcyjnej stropu. Dodatkową korzyścią jest zabezpieczenie podstawowej części rygla przed korozją i ogniem.

Rys.64. Kształt przekroju poprzecznego rygli stropowych: a, b) obciążonych płytami z jednej strony, c, d) obciążonych płytatni z obu stron

Przekrój słupów szkieletu złożony jest z dwóch kątowników równoramiennych, zestawionych krzyżowo. Umożliwia to dogodne połączenie rygli ze słupami na śruby (rys.65). Wymagany rozstaw rygli zapewniają tężniki stropowe z rur połączone ze słupami również na śruby.

Rys.65.Połączenie rygli i tężników stropowych ze słupami: 1.rygiel , 2.tężnik stropowy , 3.słup , 4.śruby M20

Kształt przekroju rygli i słupów oraz sposób ich łączenia „na zakładkę" w węzłach zapewnia swobodę kształtowania układu konstrukcyjnego budynku. Przykładowe układy konstrukcyjne stropów przedstawiono na rysunku 66. Rygle środkowe w budynkach dwutraktowych o podłużnym ukła­dzie szkieletu (rys.66c) mogą być wykonane z dwuteowników.

Rys.66.Przykładowe układy konstrukcyjne stropów

Wzrost nośności i sztywności rygli oraz słupów szkieletu można uzyskać przez obetonowanie ich (rys.67). Nośność elementów należy wtedy sprawdzić w dwóch stadiach pracy konstrukcji, tzn.:

-realizacji, jako stalowe,

-eksploatacji jako zespolone stalowo-betonowe.

Rys.67.Wzmocnienie elementów szkieletu przez obetonowanie: a.rygli stropowych , b.słupów

Szczególnie korzystne jest obetonowanie słupów, gdyż umo­żliwia to znaczne zwiększenie ich nośności (ok.l00%) i od­porności ogniowej.

Szkielet stalowy i stalowo-betonowy może być stosowany wszędzie tam gdzie dotychczas stosowano konstrukcję nośną budynku z cegły żerańskiej

8.2.PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ SZKIELETU

8.2.1 BUDYNEK ADMINISTRACYJNO-SOCJALNY

Marki koło Warszawy. Budowa:

1988/89.

Podstawowe dane:

-wymiary modułowe rzutu budynku:—120 x 36,0 m,

-siatka słupów — 6,0 x 6,0 m,

- liczba kondygnacji — 2,

- wysokość kondygnacji — 3,3 m,

-obudowa ścian i dachu — płyty warstwowe

Przyjęto podłużny układ rygli stropowych. Rzut i przekrój powtarzalnego segmentu stropu przedstawiono na rysun­ku 68. Słupy zaprojektowano jako 2-kondygnacyjne, o stałym przekroju, złożonym z dwóch kątowników 100 x 8 mm (skrajne) i 100 x 12 mm (środkowe) a połączenia rygli ze słupami na śruby M20 klasy 4,8.

Rys.68.Powtarzalny segment stropu budynku administracyjno-socjalnego

Sztywność przestrzenną budynku zapewniają tarcze stropu i stropodachu oraz ściany usztywniające z cegły (wykorzys­tano ściany klatki schodowej). W stadium montażu stosowa­no poprzeczne stężenia montażowe z prętów Ø 16 mm. Montaż konstrukcji nie sprawiał trudności. Masa konstruk­cji stalowej wynosi 17 346 kg, wskaźnik zużycia stali — 5,5 kg/m³.

8.2.2. HOTEL PRACOWNICZY

Elektrociepłownia „Siekierki" w Warszawie. Bu­dowa rozpoczęta w 1991 r.

Podstawowe dane:

-wymiary rzutu budynku — 79,2 x 15,0 m,

-siatka słupów — (6,0 + 3,0 4- 6,0) x 3,6 m,

-liczba kondygnacji — 5,

-wysokość kondygnacji:

-przyziemie - 2,7 m,

-kondygnacje nadziemne — 3,0 m,

-obudowa ścian - - lekka z blach fałdowych,

-stropodach — wentylowany z typowych płytek koryt­kowych.

Budynek ma układ korytarzowy. Rzut i przekrój powtarzal­nego segmentu stropu przedstawiono na rysunku 69.

Rys.69.Powtarzalny segment stropu hotelu pracowniczego: 1.płyty prefabrykowane , 2.podłoga

Słupy o przekroju z dwóch kątowników składają się z dwóch części: dolnej 3-kondygnacyjnej i górnej 2-kondygnacyjnej, połą­czonych doczołowe na śruby. Na ich wykonanie, w zależno­ści od usytuowania słupa w konstrukcji szkieletu użyto kątownik 100 x 10,100 x 8 i 90 x 6 mm. Stal St3SX i wszyst­kie elementy połączono śrubami średniodokładnymi M20 klasy 4,8.

Sztywność przestrzenną budynku zapewniają tarcze stropów i ściany klatek schodowych. Podczas montażu stosowano poprzeczne i podłużne stężenia z kątowników, mocowane do ramion słupów. Montaż konstrukcji nie sprawiał trudności. Masa konstrukcji stalowej wynosi 71 093 kg, wskaźnik zużycia stali — 5,4 kg/m³.

8.2.3. BUDYNEK BIUROWY

ZUS w Opatowie. Budowa: 1989-91. Budynek o zróżnicowanej bryle .

Podstawowe dane:

-wymiary modułowe rzutu:

- parter (l kondygnacja) — 33,0 x 33,0 m,

-2 kondygnacja — 30,0 x 30,0 m,

- kondygnacja 3-6 — 18,0 x 18,0 m,

-siatka słupów — 6,0 x 6,0 m (podstawowa) oraz 6,0 x 3,0 m,

-liczba kondygnacji — 6,

-budynek podpiwniczony - ściany piwnic żelbetowe,

- wysokość kondygnacji:

-piwnice — 3,0 m,

-parter — 4,2 m,

-kondygnacja 2 - 6 (3,3 m),

- obudowa ścian:

-parter - ściany murowane,

-kondygnacja 2-6 lekka obudowa z blach fał­dowych,

-stropodach:

-wentylowany z typowych płytek korytkowych.

Schemat ustroju nośnego budynku przedstawiono na rysun­ku 70. Sztywność przestrzenną konstrukcji zapewniają tarcze stropów oraz ściany usztywniające poprzeczne i podłużne. Ściany w części 6-kondygnacyjnej wyodrębniono w postaci trzonu komunikacyjno-instalacyjnego. Sztywność konstruk­cji w stadium montażu zapewniały stalowe stężenia kratowe usytuowane w osiach ścian zewnętrznych trzonu.

Rys.70.Schemat ustroju nośnego budynku

W budynkach występuje zróżnicowany układ stropów:

- podłużny i krzyżowy w-traktach 6-metrowych,

-poprzeczny w traktach 3-metrowych.

Wszystkie rygle stropowe wykonano z ceowników 300 E oraz kątowników 100 x 50 x 8 mm ze stali St3SX. Wymagany rozstaw rygli zapewniały tężniki z rur Ø 101,6 x 3,6 mm ze stali R35.

Zaprojektowano słupy o przekroju krzyżowym z dwóch kątowników. W zależności od usytuowania słupa zastosowa­no kątowniki równoramienne: 100 x 8 mm, 100 x 12 mm, 120 x 12 mm ze stali St3SX. Składają się one z elementów montażowych o wysokości dwóch kondygnacji łączonych doczołowe. Wszystkie połączenia elementów szkieletu wy­konano na śruby średniodokładne M20 klasy 4,8.

Po zmontowaniu wszystkie elementy szkieletu obetonowano. Betonowano z poziomu stropu każdej kondygnacji przy użyciu deskowań przestawnych. Okazało się to najpros­tszym i najtańszym sposobem zabezpieczenia konstrukcji przed korozją i ogniem. Montaż konstrukcji nie sprawiał trudności. Masa konstrukcji stalowej budynku wynosi 95 850 kg, wskaźnik zużycia stali 5,5 kg/m³.

---