Projektowanie hal «
        

Ogólne zasady projektowania konstrukcji hal

Rozstawy słupów oraz wysokość hal systemowych przyjmowano według zasad koordynacji modularnej [1].

W systemach hal przemysłowych przyjęto moduł poziomy konstrukcji równy 3 m i jego parzystą wielokrotność oraz moduł pionowy równy 1,2 m. Zasady usytuowania elementów konstrukcji względem osi modularnych w Zintegrowanym Systemie Hal przedstawiono na rys. 1.

Słupy ścian podłużnych i szczytowych usytuowano w tym systemie stycznie do osi siatki modularnej, a wysokość modularną hali przyjęto jako równą wysokości ścian. Umożliwiło to maksymalną unifikację elementów konstrukcji dachu oraz obudowy dachu i ścian zaprojektowanych w postaci powtarzalnych segmentów. W pozostałych systemach słupy usytuowano na siatce modularnej osiowo w obu kierunkach, a jako wysokość modularną hali przyjmowano jej wysokość w świetle.

W systemie ZLS wobec większego zróżnicowania i rozdrobnienia funkcji w budownictwie ogólnym przyjęto mniejsze moduły projektowe:

– moduł funkcjonalny poziomy równy 600 mm, określający położenie elementów obudowy,

– moduł wysokościowy równy 300 mm

 

Moduł konstrukcyjny, określający położenie osi elementów konstrukcyjnych w planie, przyjęto jako wielokrotność modułu funkcjonalnego.

W obiektach o konstrukcji i obudowie projektowanych indywidualnie stosowanie wymiarów modułowych jest zalecane, lecz nieobowiązujące.

W obliczeniach statycznych hal przyjmuje się następujące obciążenia:

– obciążenia stałe wg PN-82/B – 02001;

– obciążenie śniegiem wg PN-80/B – 02010/Az1: 2006;

stosunku do PN-80/B – 02010 wprowadzono nową mapę

podziału Polski na strefy obciążenia śniegiem gruntu, nowe wartości charakterystyczne obciążenia śniegiem i nowy (zwiększony) współczynnik obciążenia;

– obciążenie wiatrem wg PN-77/B – 02011;

– obciążenia suwnicami wg PN-86/B – 02005;

– obciążenia instalacjami, które należy ustalać indywidualnie

w zależności od przewidywanego wyposażenia instalacyjnego hali.

 

W szczególnych przypadkach konieczne może być uwzględnienie dodatkowych obciążeń związanych z technologią produkcji, np. obciążenie pyłem.

Zasady ustalania wartości obciążeń są podane w PN- 82/B-02000. W obliczeniach należy uwzględnić obciążenia występujące w stadiach eksploatacji i montażu, a w szczególnych przypadkach także w stadiach wykonania, transportu, magazynowania i naprawy elementów konstrukcji. Obliczenia należy wykonywać z uwzględnieniem najbardziej niekorzystnych kombinacji obciążeń. Kombinacje obciążeń ustala się w zależności od rozpatrywanego stanu granicznego wg PN-76/B – 03001.

Konstrukcje hal w budownictwie ogólnym i przemysłowym są wykonane głównie ze stali niestopowych konstrukcyjnych wg PN-EN10025-2: 2005/U/.

  

Podstawowe układy konstrukcyjne hal

Elementy ustroju nośnego

W układzie konstrukcyjnym każdej hali można wyodrębnić główny ustrój nośny oraz konstrukcje wsporcze obudowy ścian i dachu (rys. 2). W halach przemysłowych mogą występować dodatkowo elementy związane z transportem wewnętrznym, takie jak belki suwnic podwieszonych lub natorowych, oraz konstrukcje pomocnicze, takie jak antresole, pomosty itp.

Głównymi ustrojami nośnymi są te, które przenoszą na fundamenty większość obciążeń hali. Mogą nimi być:

– ustroje poprzeczne płaskie stężone w kierunku podłużnym,

– ustroje przestrzenne.

Układy poprzeczne płaskie

Hale o płaskich ustrojach nośnych są najbardziej rozpowszechnione ze względu na łatwość wytwarzania, transportu i montażu. Do ustrojów płaskich zalicza się: ramy z ryglem kratowym i ramy kratowe oraz ramy pełnościenne. Stosuje się je zarówno w halach jedno-, jak i wielonawowych.

Ustroje poprzeczne zapewniają geometryczną niezmienność układu w jednym kierunku, natomiast w kierunku prostopadłym zapewnia się ją za pomocą stężeń.

 

Układy ram z ryglami kratowymi i ramy kratowe

Układy, w których wiązary dachowe są oparte przegubowo na słupach, noszą nazwę układów słupowo-wiązarowych. Podstawowe schematy konstrukcyjne głównego ustroju nośnego hal słupowo-wiązarowych systemu przedstawion na rys. 3.

Główne zalety układów słupowo-wiązarowych to:

– stosunkowo duża sztywność w kierunku poprzecznym zapewniająca dobrą eksploatację suwnic,

– łatwość montażu wynikająca (przy poprawnym projekcie) ze samostateczności dużych, scalonych elementów

dachu,

– łatwość adaptacji hali w przypadku zmiany jej przeznaczenia.

 

Wady tych układów są następujące:

– przekazywanie na grunt dużych momentów zginających w związku z utwierdzeniem słupów w fundamentach,

– powstawanie dysproporcji w ciężarze słupów, belek podsuwnicowych i wiązarów w halach o małych lub średnich rozpiętościach naw.

Na rys. 4 przedstawiono ustroje trójprzegubowe złożone z wiązara i słupów, z których jeden jest utwierdzony w fundamencie. Tego typu statycznie wyznaczalne układy hal stosuje się wszędzie tam, gdzie można spodziewać się znacznej podatności podłoża spowodowanej na przykład eksploatacją górniczą. Inne schematy ram z elementami kratowymi przedstawiono na rys. 5.

Na rys. wiązar jest połączony sztywno ze słupami utwierdzonymi w fundamentach, co jest zalecane w halach wysokich (szczególnie gdy H/L>1) w celu zmniejszenia przemieszczeń poziomych.

Główne zalety ustroju ramowego z ryglem kratowym to:

– duża sztywność umożliwiająca stosowanie ciężkich suwnic,

– wyrównanie momentów zginających w całym przekroju poprzecznym, pozwalające na racjonalne rozmieszczenie materiału.

 

Wady tego ustroju są następujące:

– duża wrażliwość na nierównomierne osiadanie słupów, eliminująca stosowanie tego typu hal na terenach górniczych,

– trudniejszy montaż (konieczność stosowania dodatkowych stężeń poziomych w strefi e przypodporowej wiązara).

Ramy kratowe (rys. 5b) mają zastosowanie w halach przemysłowych o dużych rozpiętościach oraz w hangarach. W budynkach nieprzemysłowych kształt ram jest dostosowany do formy architektonicznej budynku. Zazwyczaj są one przegubowo połączone z fundamentami.

Wybór układu konstrukcyjnego hali zależy od jej rozpiętości i wysokości, rodzaju transportu wewnętrznego oraz warunków gruntowych. W halach bez suwnic, posadowionych na podłożu jednorodnym korzystne może być zastosowanie ciągłego układu ramowego.

Przykład indywidualnego rozwiązania konstrukcyjnego takiej hali przedstawiono na rys. 6. Siatka słupów hali wynosi14,1 m x 14 m, a jej wysokość użytkowa – 8 m. Głównym ustrojem nośnym hali są sześcioprzęsłowe ramy poprzeczne o rozpiętości przęseł 14,1 m. Słupy ram są utwierdzone w fundamentach i połączone sztywno z kratowym ryglem. Na ramach są oparte jednoprzęsłowe płatwie kratowe, których pasy dolne połączono cięgnami o regulowanej długości z pasami dolnymi rygli i słupami ram w celu zapewnienia im bocznego podparcia. Konstrukcja przekrycia hali została zaprojektowana z uwzględnieniem współpracy z blachą fałdową obudowy dachu, która jako tarcza przenosi obciążenia poziome prostopadłe do ram na stężenia pionowe usytuowane w ścianach podłużnych. Dzięki temu wnętrze hali jest wolne od stężeń. Zużycie stali wynosi 20,5 kg na metr kwadratowy i jest o około 15% mniejsze w porównaniu z konstrukcją analogicznej hali o układzie słupowo-wiązarowym.

W przypadku gdy wymogi technologii narzucają duży rozstaw słupów w obu kierunkach oraz dwukierunkowe podwieszenie ciągów transportowych i instalacyjnych, dachy hal kształtuje się w postaci segmentów opartych na słupach utwierdzonych w fundamentach.

Przykładem takich rozwiązań są hale o przykryciach strukturalnych [5, 6] oraz pilastych (szedowych) [7]. 

 



        
        
        



Omówienie konstrukcji stalowych - elementy - łączenie - produkcja - montaż © 2016 darmowo strony www