02_Hotala_E_i_inni_Stan_awaryjny_stalowej_konstrukcji_dachu_wskutek_przestrzennej_wspolpracy_jej_elementow_i_osiadania_fundamentow.pdf

XXIV

awariebudowlane

Dr hab. inŜ. E UGENIUSZ H OTAŁA , prof. PWr, eugeniusz.hotala@pwr.wroc.pl

Mgr inŜ. P IOTR H OTAŁA , piotr.hotala@pwr.wroc.pl

Politechnika Wrocławska

STAN AWARYJNY STALOWEJ KONSTRUKCJI DACHU WSKUTEK

PRZESTRZENNEJ WSPÓŁPRACY JEJ ELEMENTÓW I OSIADANIA

FUNDAMENTÓW

FAILURE STAGE OF STEEL ROOF STRUCTURE CAUSED BY SPATIAL INTERACTION OF ITS

MEMBERS AND FOUNDATION SETLEMENT

Streszczenie W okresie kilkunastu lat wystąpiły dość znaczne i zróŜnicowane osiadania fundamentów słupów ram

dwunawowej hali magazynowej, w której konstrukcja nośna dachu wykonana była z kratownic stalowych.

Kratownice te stęŜone były podłuŜnie w sposób ciągły, a więc stworzone zostały warunki do przestrzennej współ-

pracy kratownic i elementów stęŜeń. Przestrzenna współpraca płaskich ram nośnych hali spowodowała niekorzystny

rozdział obciąŜenia z połaci dachowej na poszczególne rygle kratowe ram, gdyŜ róŜnice osiadań fundamentów w

sąsiadujących ramach były bardzo duŜe. Wiele prętów stęŜeń oraz niektóre pręty kratownic dachowych uległo

deformacjom wskutek przeciąŜenia i utraty stateczności. Stan awaryjny konstrukcji dachowej został wyeliminowany

po przeprowadzonych zmianach schematu statycznego stęŜeń i wzmocnieniu uszkodzonych prętów kratownic.

Abstract In the period of more than ten years the various and significant settlement of columns’ foundations

in the two-span store building with steel truss roof structure have been observed. The trusses have been braced

longitudinally in a continuous way, witch forced the spatial interaction between trusses and their bracing

members. The spatial interaction of the plane structural frames caused on unfavorable load transmission from the

roof surface to the individual truss frame rafters as an effect of very big differences of foundation’s settlements.

Many bracing members and some of truss elements were deformed due to overloading and buckling. The failure

stage of the roof structure was eliminated after the new arrangement of static bracings’ scheme and the

strengthening of damaged truss members were done.

Wprowadzenie

StęŜenia w stalowych konstrukcjach kratowych przekryć dachowych hal są niezbędne, szcze-

gólnie w przypadkach zainstalowania w tych halach suwnic pomostowych lub podwieszonych.

Płaskie kratownice dachowe, stanowiące najczęściej rygle ram poprzecznych hal, mają

niewielką sztywność ze swojej płaszczyzny, stąd wymagane jest stosowanie pionowych stęŜeń

poprzecznych co najmniej w środku rozpiętości tych kratownic (rys. 1, 2). Zdarza się jednak

niekiedy, Ŝe wbrew załoŜeniom projektowym o płaskich ustrojach nośnych takich ram, ciągłe

pionowe stęŜenia poprzeczne kratowych wiązarów dachowych wywołują efekty przestrzennej

współpracy tych płaskich ustrojów nośnych. Ciągłe stęŜenia poprzeczne płaskich kratownic (na

przykład SP1, SP2 na rys. 2 i 4) tworzą razem z tymi kratownicami przestrzenną konstrukcję

rusztową, a więc wraŜliwą na zróŜnicowane osiadania [1] lub zróŜnicowane podatności podpór

XXIVKonferencjaNaukowoTechniczna

SzczecinMiędzyzdroje,2629maja2009

Konstrukcje stalowe

tych kratownic [2]. Taka nieprzewidziana zmiana schematu statycznego w trakcie realizacji lub

eksploatacji obiektu prowadzi często do niekorzystnego rozkładu obciąŜeń połaci dachowej na

poszczególne kratownice dachowe, powodując ich uszkodzenia, a nawet zagroŜenia awaryjne

całej konstrukcji dachowej [2], [3]. W referacie przedstawiono jeden z takich przykładów

zagroŜenia awaryjnego stalowej konstrukcji dachowej, w której przestrzenna współpraca,

wywołana ciągłością stęŜeń poprzecznych wiązarów kratowych i nierównomiernym osiadaniem

fundamentów, spowodowała przeciąŜenia i uszkodzenia tej konstrukcji.

Charakterystyka techniczna stalowej konstrukcji dachu

Dwunawowa hala magazynowa (rys. 1) eksploatowana jest intensywnie ponad 30 lat.

Na Ŝelbetowych słupach ram poprzecznych oparte są stalowe wiązary kratowe W1, W2 (rys. 2

i 3) o rozpiętości 18 m. Konstrukcja hala jest zdylatowana w środku swej długości, a połać

dachowa jest stęŜona (rys. 2) zgodnie z wymaganiami [4].

Rys. 1. Przekrój poprzeczny dwunawowej hali magazynowej

820

Hotała E. i inni: Stan awaryjny stalowej konstrukcji dachu wskutek przestrzennej współpracy...

Rys. 2. Rzut konstrukcji dachu hali z zaznaczeniem stęŜeń połaciowych i stęŜeń poprzecznych SP1, SP2

Rys. 3. Geometria i profile kratowych wiązarów dachowych W1, W2. Zaznaczono numery wybranych prętów

821

Konstrukcje stalowe

Na pasach górnych wiązarów kratowych ułoŜone są Ŝelbetowe płyty panwiowe, które

tworzą sztywną tarczę pokrycia dachowego. Powłoki antykorozyjne stalowej konstrukcji

dachu są utrzymane w dobrym stanie technicznym.

Rys. 4. Geometria i profile stęŜeń poprzecznych wiązarów SP1, SP2. Zaznaczono numery wybranych prętów

Obiekt ma charakter magazynowy i eksploatowany był bardzo intensywnie. W róŜnych

częściach posadzki hali w nawie D – E składowano cięŜkie elementy, głównie przy słupach

w osiach D i E (rys. 1).

Deformacje st ęŜ e ń i uszkodzenia kratownic dachowych

Podczas rutynowego przeglądu stanu technicznego zwrócono uwagę na znaczne boczne

wygięcia pasów dolnych stęŜeń poprzecznych wiązarów (rys. 5) w ponad 30% stęŜeń SP1

i SP2. Szczegółowa inwentaryzacja uszkodzeń stalowej konstrukcji dachowej wykazała

równieŜ deformacje wyboczeniowe w niektórych prętach wykratowania tych stęŜeń (rys. 6),

a w kilku przypadkach stwierdzono równieŜ wyraźne objawy wyboczenia prętów wiązarów

kratowych W1 i W2 (rys. 7).

Rys. 5. Deformacje (wychylenie boczne

) pasa dolnego stęŜenia poprzecznego SP1 w nawie D–E

822

Hotała E. i inni: Stan awaryjny stalowej konstrukcji dachu wskutek przestrzennej współpracy...

Rys. 6. Deformacje wyboczeniowe prętów wykratowania stęŜeń poprzecznych SP1 w nawie A–D

Rys. 7. Deformacje wyboczeniowe krzyŜulców kratownic W2 w nawie A – D w osi nr 9 i 10 (nr 15 na rys. 3)

oś nr 10

Przeprowadzone analizy statyczno-wytrzymałościowe kratownic dachowych W1, W2 jako

ustrojów płaskich wykazały, Ŝe wyboczenie dotyczyło często tych prętów wykratowania, które

były nominalnie rozciągane lub nieznacznie ściskane. Mając na uwadze opisany wcześniej

podobny przypadek deformacji stęŜeń poprzecznych i prętów kratownic [2] wykonano inwen-

taryzację osiadań fundamentów słupów ram poprzecznych, na których oparte są kratowe

wiązary dachowe.

4. Ocena wpływu osiada ń fundamentów na powstałe uszkodzenia konstrukcji

Ocena róŜnic osiadań fundamentów na podstawie pomiarów geodezyjnych poziomów gło-

wic słupów w osiach A, D i E była zadaniem trudnym, gdyŜ nie zachował się powykonawczy

operat geodezyjny sprzed 30 laty. W oszacowaniu róŜnic w poziomach oparcia poszcze-

gólnych wiązarów dachowych, powstałych wskutek nierównomiernego osiadania fundamen-

tów słupów, pomocne okazały się wyniki pomiarów geodezyjnych podtorza suwnicy Q = 160

kN w nawie D – E oraz belek wciągników jednoszynowych w nawie A – D, przeprowadzo-

nych przed 16 laty.

Pomierzone róŜnice w poziomach podparć wiązarów dachowych, a wynikające z nierów-

nomiernych osiadań poszczególnych fundamentów słupów, okazały się w niektórych rejonach

hali bardzo duŜe (rys. 8). RóŜnice te są kilkakrotnie większe od aktualnych dopuszczalnych

odchyłek montaŜowych dla konstrukcji stalowych [5]. Wpływ na tak zróŜnicowanie osiadania

fundamentów miały z pewnością niejednorodne i zmieniające się warunki gruntowe w rejonie

posadowienia hali oraz bardzo duŜe zróŜnicowanie obciąŜeń posadzek i stropów magazynu

w rejonie poszczególnych słupów.

823

oś nr 9

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: