1. Charakterystyka konstrukcji powłokowych
Konstrukcje z blach są to cienkościenne powłoki, najczęściej obrotowe, o róznych kształtach. Powłoki te
charakteryzują się szczególnymi warunkami pracy stali. Naprężenia w powłokach są z reguły
dwukierunkowe i o wysokich wartościach. Ponadto występują również naprężenia miejscowe mające
charakter naprężeń własnych, spowodowane spawaniem arkuszy blach, tłoczeniem blach, jak też niektórymi
metodami montażu. W większości przypadków podstawowe znaczenie ma bezmomentowy stan naprężeń.
Momentowy stan naprężeń może mieć znaczenie w przypadku zbiorników cylindrycznych pracujących pod
obciążeniem hydrostatycznym, silosów pod obciążeniem wiatrem, itp. oraz w niektórych przypadkach
szczególnych. Istotną rolę odgrywają również naprężenia lokalne szybko zanikające w miarę oddalania sie
od miejsca występowania. Występują one najczęściej w miejscach łączenia różnych powłok, przy zmianie
grubości blach, w pobliżu sztywnych pierścieni, podpór, itp. Naprężenia te zwane często naprężeniami
krawędziowymi, należy uwzględnić przy projektowaniu. Większość zbiorników zwłaszcza na paliwa
płynne, jest narazona na działanie niskiej temp. atmosferycznej. Niska temp. łącznie z wystepującą w
niektórych węzłach koncentracją naprężeń spawalniczych, zwiększa niebezpieczeństwo zniszczenia
zbiornika wskutek krucjego pęknięcia. Charakteryzują się one też dużą szczelnością służą do
magazynowania lub transportu materiałów.
Błonowa teoria powłok osiosymetrycznych.
Powłoki osiowosymetryczne o małej równomiernej grubości zachowują się jak błona, czyli nie podlegają
zginaniu. Przenoszą one osiosymetryczne obiciążenia, najczęściej ciśnienie. W dowolnym punkcie powłoki
panuje płaski stan naprężenia określony dwoma naprężeniami głównymi σ1 w przekroju płaszczyzną
południkową oraz σ2 w przekroju powierzchnią stożkową o tworzącej normalnej do powierzchni środkowej.
Obydwa naprężenia są rozłożone równomiernie na grubości powłoki. Promienie krzywizny w
rozpatrywanym punkcie powłoki, w płaszczyźnie południkowej oraz płaszczyźnie do niej prostopadłej
wynoszą odpowiednio ξ2 i ξ1.
2.Transport wew.
służy do przemieszczania materiałów i wyrobów w różnych stadiach produkcji i jest ważną częścią procesu
produkcyjnego. Typy transportu wew.:
- suwnice mostowe o różnym udźwigu
- suwnice, których konstrukcja jest podwieszona do konstrukcji przekrycia
- przenośniki o ruchu ciągłym, podwieszone do konstrukcji przekrycia hali
- monorelsy - lekkie elektrowciągi
- suwnice portalowe z torem jezdnym wzdłuż osi nawy hali na jednym lub dwóch poziomach
- suwnice wspornikowe z torami na dwóch poziomach
- dźwigi wspornikowe z pionową osią zawieszenia, przemieszczane wzdłuż hali, z możliwością obrotu
wspornika wokół osi pionowej
3.Schematy statyczne hal.
Wyróżnia się dwa typy hal - lekkie i ciężkie.
W halach lekkich ciężar pokrycia dachowego wraz ze śniegiem wynosi 0,8 kN/m
2
, a zużycie stali 30-70
kg/m
2
.
Hale typu ciężkiego wyposażone są zazwyczaj w ciężkie suwnice mostowe, obciążenie od pokrycia
dachowego i ciężaru śniegu wynosi 3,3kN/m
2
, zużycie stali 100-170kg/m
2
.
Hale typu lekkiego - najczęściej nawy o jednakowej wysokości i rozpiętości, najczęściej stosuje się wiązary
jednoprzęsłowe.
Hale typu ciężkiego - słupy są utwierdzone w fundamentach, jedynie słupy skrajne są przegubowe, aby
uzyskać dużą sztywność. Głównym układem hali jest szkielet złożony z szeregu ram połączonych i
usztywnionych.Ramy nośne składają się z wiązarów i podpierających je słupów.Wyróżnia się układy
przegubowe i ramowe. Układy ramowe zaleca się stosować w halach wysokich, gdyż zwiększa to sztywność
słupów. W halach niskich o większej rozpiętości korzystniejsze są przegubowe połączenia rygla ze słupem.
Hale jednonawowe:
1a)Układ konstrukcyjny który ma sztywne połączenie rygla ze słupami i słupy sztywno zamocowane w
fundamencie. Układ ten jest bardziej sztywny od poprzedniego, lecz również niekorzystny dla posadowienia
na gruntach o niejednolitej strukturze. Zalety.
duża sztywność w kierunku poprzecznym, umożliwiająca stosowanie ciężkich suwnic
możliwość wzmacniania konstrukcji przy zmianach procesów technologicznych
1b,c)Układ w którym rygiel jest połączony sztywno ze słupem, natomiast słup z fundamentem połączony
jest przegubowo. Takie rozwiązanie stosuje się zazwyczaj w halach wysokich, zwłaszcza gdy stosunek
rozpiętości do wysokości jest <1. W przypadku dachów stromych często projektuje się dodatkowy przegub
w kalenicy, gdyż pozwala to na zmniejszenie wymiarów fundamentów oraz na posadowienie na gruntach
słabych. Ujemną stroną układów ramowych z przegubami są trudności montażowe zwłaszcza w przypadku
ram o dużych wymiarach.
1d)Układem konstrukcyjnym jest rama, w której słupy są utwierdzone w fundamentach i przegubowo
połączone z ryglem. zalety tego układu:
duża sztywność w kierunku poprzecznym, zapewniająca odpowiednią eksploatacje suwnic
możliwość łatwej adaptacji hali do nowych procesów technologicznych
możliwość stosowania nowoczesnych metod montażu
niski wskaźnik zużycia stali w porównaniu z innymi układami
Hale wielonawowe:
Układ konstrukcyjny hali wielonawowej jest z reguły połączeniem kilku układów jednonawowych. Zasady
stosowania słupów połączonych sztywno lub przegubowo z fundamentem i wiązarem pozostają takie same
jak dla hal jednonawowych. Natomiast charakterystycznymi elementami w układach wielonawowych są
słupy wahliwe, tzn. przegubowo połączone z fundamentem i ryglem. Są to słupy pośrednie lub skrajne,
usytuowane między nawami.Korzystnym ukształtowaniem układu wielonawowego jest usytuowanie nawy o
dużych wymiarach w środku, a naw mniejszych po jednej i drugiej stronie. Przy niewielkich rozpiętościach
stosuje się schemat 2a. Przy większych rozpiętościach naw bocznych , wyposażonych w suwnice,
korzystniejsze jest rozwiązanie 2b. Hale typu lekkiego są najczęściej o jednakowej wysokości i rozpiętości,
rys 2c.
4. Stężenia w halach stalowych(stateczność)
W celu zapewnienia stateczności i odpowiedniej sztywności hali jako całości oraz poszczególnym jej
częściom i elementom stosuje się stężenia. Wyróżnia się:
- stężenia dachowe połaciowe poprzeczne - przejmują siły wywołane parciem wiatru na ściany szczytowe i
ewentualnie świetliki. Ponadto tężniki te zapobiegają wyboczeniu górnego pasa dźwigara w płaszczyźnie
połaci dachowej, ograniczając jego długość wyboczeniową do odstępu pomiędzy płatwiami.
Tężniki te projektuje sie pomiędzy sąsiednimi wiązarami na całej szerokości nawy w skrajnych polach oraz
co 8 pole jeżeli jest więcej niż 7 pól pomiędzy skrajnymi stężeniami, a także po obu stronach dylatacji.
Rodzaje krat:
X, W ze słupkami, W ze słupkami i drugorzędnymi skratowaniami, K.
- stężenia połaciowe podłużne - przenoszą siły od parcia wiatru na ściany podłużne, łączą tężniki połaciowe
poprzeczne umieszcza się je przy okapach wzdłuż ścian zewnętrznych pomiędzy dwoma sąsiednimi polami.
- Tężniki dachowe pionowe - zabezpieczają wiązary przed skręceniem, wywróceniem, przechyleniem.
Spełniają tą rolę zarówno podczas montażu ja i póżniejszej pracy. Montowane są co najmniej w polach
gdzie występują skratowania połaciowe poprzeczne i w odstepach nie wiekszych niż 15m. Jeżeli w hali
wystepują suwnice o udziwgu >150kN stężenia te nalezy dać na całej szerokości hali.
- Stężenia ścienne pionowe - daje się je zawsze w scianach podłużnych zapewniają one stateczność
poprzecznych układów głównych hali. Zapewniają one statecznośc płaskich układów głównych wzdłuż
budynku, gdyż słupy w tym kierunku traktuje się zwykle jako przegubowo połączone z fundamentem.
Tężniki ścienne stosuje się przeważnie jako kratowe lub ramowo-kratowe. Umieszcza sie je w skrajnych
polach hali, co 7 pól, tam gdzie tężniki połaciowe poprzeczne.
5. Zasady projektowania kominów
Kominy projektuje się jako konstrukcje smukłe, głownym obciążeniem jest wiatr. Ważną cechą kominów
jest szczelność. Kominy podlegają bardzo restrykcyjnym wymaganiom dot. ochrony antykorozyjnej i
termicznej. Trzon komina wykonywany jest z gotowych rur lub blach walcowanych na gorąco, giętych i
spawanych. Min. grubośc blachy trzonu 6mm. Do łączenia blach stosuje połączenia czołowe spawane lub na
śruby. Obciążenia jakie działają na komin:
- dynamiczne działanie wiatru
- ciężar własny
- ciężar osprzętu
- ciężar pomostów i drabin
- oblodzenie ( nie dotyczy kominów dymowych)
- oddziaływania termiczne i korozyjne
Obc. dynamiczne spowodowane są:
- zmianami prędkości wiatru
- podatnością konstrukcji kominów na drgania
- właściwością aerodynamicznym kominów
Układy konstrukcyjne kominów można obliczac na 2 sposoby:
- jako układ ciągły o nieskończonej liczbie stopni swobody
- układ dyskretny jako wspornik o masie 0 i nieskończonej ilości znajdujących sie na nim mas skupionych
Przy projektowaniu wyróżnia się 2 sytuacje projektowe:
1. Komin jest już po czasie przeznaczonym na ekspolatację i musi przetrwać jeszcze 3 lata, wyznacza się tu
naddatki korozyjne.
2. Zakłada się że komin jest nowy i uwzględnia się wcześniej wyznaczone wartości do zaprojektowania
komina
6. Rodzaje stężeń w budynkach szkieletowych
- w budynkach do 6 kondygnacji funkcję pionowych stężeń poprzecznych mogą pełnić ściany szczytowe -
murowane, betonowe, lub ryglowe, wypełnione cegłą lub betonem o gr. >25cm., pod warunkiem że nie mają
dużych otworów.
- tężniki poziome w postaci ram - stosowane gdy względy technologiczne nie pozwalają na wykonanie
stropów lub stężeń kratowych
- stężenia montażowe - przenoszą obciążenia w trakcie montażu konstrukcji najczęściej demontowane po
zakończeniu prac konstrukcyjnych
- tężniki kratowe
- płaskie tężniki pionowe w postaci wsporników kratowych lub pełnych - przenoszą siły poziome i
zapewniają geometryczną niezmienność całego układu
- tężniki poziome - stropy, mogą być w postaci belek stalowych, zespolonych lub żelbetowych. W
budynkach mieszkalnych mogą być zastosowane stropy z pustaków lub gotowych płyt.
- Stężenia pionowe muszą być rozmieszczone w sposób zapewniający stateczność budynku zarówno w
czasie montażu jak i po jego wybudowaniu