nowoczesnehale_artykul_2011_01_31046.pdf

NOWOCZESNE HALE 1/11 | PROJEKTOWANIE

prof. dr hab. inż. Antoni Biegus

Politechnika Wrocławska

o konstrukcji stalowej

według Eurokodu 3

Stężenia to element

CZ. II

kluczowy dla

dycyjnej konstrukcji stalowej

głównym ustrojem nośnym

jest szkielet składający się z poprzecz-

nych układów (płaskich ram), połączo-

nych ze sobą i usztywnionych stężenia-

mi [3]. Układy poprzeczne i stężenia

tworzą razem ustrój geometrycznie nie-

zmienny w przestrzeni trójwymiarowej.

Są one jednakowo ważnymi elementami

konstrukcji nośnej hali, gdyż wspólnie

przejmują wielokierunkowe obciążenia

działające na obiekt. W tym też sensie

stężenia są głównymi elementami no-

śnymi budynków halowych.

stężenia te zapewniają stateczność po-

dłużną i ogólną szkieletu nośnego hali,

zarówno w trakcie montażu, jak i jej

użytkowania.

Według [9] stężenia pionowe mię-

dzysłupowe w halach stalowych na-

leży stosować w tych samych polach

co stężenia połaciowe poprzeczne.

Eurokod 3 [8] nie podaje zasad roz-

mieszczania i stosowania stężeń mię-

dzysłupowych.

Usztywnienie pionowe podłużne słu-

pów hal stosuje się najczęściej w po-

staci ustrojów kratowych, rzadziej zaś

jako konstrukcje kratowo-ramowe lub

ramowe. Kratowe stężenia umieszcza

się między sąsiednimi słupami hali.

Są to kratownice o schemacie wsporni-

ka. Ich pasami są pasy sąsiednich słupów

lub słupy. Wykratowanie tego stężenia

stanowią dodatkowe pręty skośne (krzy-

żulce) oraz słupki, którymi mogą być ry-

gle ścienne (rys. 1a).

Reakcja pozioma R ze stężenia po-

łaciowego poprzecznego (od wiatru

działającego na ścianę szczytową W i )

jest przekazywana na stężenie piono-

we międzysłupowe (rys. 1). Przejmuje

ono również siłę poziomą H m (1) od im-

perfekcji przechyłowych m podpiera-

nych słupów głównych w płaszczyźnie

podłużnej oraz siłę H m (2) , jako reakcję

zapewnienia

elementom

konstrukcji

hali warunków

pracy zgodnych

z założeniami

obliczeniowymi.

Pionowe stężenia międzysłupowe

Pionowe stężenia podłużne budynków

halowych umieszcza się w linii słupów

głównych, w kierunku podłużnej osi

obiektu. Są one usytuowane nie tylko

wzdłuż podłużnych ścian zewnętrznych,

ale również w linii słupów wewnętrz-

nych hal wielonawowych (tj. w każdym

rzędzie słupów głównych). Stąd ich na-

zwa: stężenia międzysłupowe. Zapew-

niają one przede wszystkim stateczność

płaskich poprzecznych układów głów-

nych wzdłuż osi podłużnej budynku,

gdyż słupy w tym kierunku traktuje

się zwykle jako przegubowo połączo-

ne z fundamentami. W tym też sensie

Prezentujemy

II część tekstu,

omawiającego

metody ich

obliczania według

najnowszych

standardów.

Obliczanie stężeń hal

CZ. II

W budynkach halowych o tra-

PROJEKTOWANIE | NOWOCZESNE HALE 1/11

od imperfekcji łukowych słupów w płaszczyźnie ściany po-

dłużnej (rys. 1a i 1b). Jeżeli siła podłużna u góry w i -tym słupie

ramy wynosi N i , to poziomą siłę od imperfekcji przechyłowej

oblicza się ze wzoru:







(11)

przy czym





 





 

(12)











(13)

gdzie:

N i – siła osiowa w i -tym słupie,

h – wysokość słupa,

m – liczba stężanych słupów.

Siłę H m (2) oblicza się podobnie jak reakcję R od obciążenia q d .

Korzysta się więc ze wzoru (8), zamieniając w nim rozpiętość

przęsła ramy L na wysokość słupa h , sumę sił ściskających

– na siłę podłużną N u góry słupa oraz przyjmując strzałkę

wygięcia skorelowaną z krzywą wyboczeniową przekroju słupa

(dla przekrojów dwuteowych jest to krzywa c , dla której e 0 / h =

1/200, lub krzywa d, dla której e 0 / h = 1/150, zaś dla słupów

skratowanych w płaszczyźnie ściany podłużnej e 0 / h = 1/500).

Reakcję od imperfekcji łukowych słupów w płaszczyźnie ścia-

ny podłużnej (rys. 5a) oblicza się ze wzoru



(14)

Jeżeli rygle ściany podłużnej nie są połączone z pionowym

stężeniem międzysłupowym, to słupy są podpierane w kie-

runku podłużnym tylko ryglem oczepowym (rys. 1b) wówczas

H m (2) = 0 .

4. Stężenia międzywiązarowe

Pionowe stężenia podłużne dachów hal stosuje się przede

wszystkim wtedy, gdy ich rygiel jest kratownicą. Krato-

we dźwigary dachowe mają bardzo małą sztywność giętną

ze swojej płaszczyzny oraz skrętną, a ponadto w przypadku

przegubowego połączenia ze słupami są podatne na obrót

wzdłuż osi podłużnej. Głównym zadaniem konstrukcyjnym

pionowych stężeń podłużnych jest zabezpieczyć kratowni-

ce przed skręcaniem, pochyleniem i wywróceniem zarówno

w trakcie montażu, jak i podczas eksploatacji obiektu.

Stężenia pionowe dachów kratowych stosuje się jako skra-

towania ST (rys. 2) między sąsiednimi wiązarami, dlate-

go nazywa się je również stężeniami międzywiązarowymi.

Przede wszystkim stabilizują one i usztywniają przestrzen-

ny układ kratowy dachu hali w kierunku podłużnym. Mają

one zabezpieczać rygle ram głównych przed deformacjami

skrętnymi (zwichrzeniem). Ponadto służą do zapewnienia

prawidłowego, wzajemnego ustawienia wiązarów podczas

montażu (uniemożliwiając skręcenie, przechylenie i wywró-

cenie). Zadaniem pionowych tężników dachowych może







NOWOCZESNE HALE 1/11 | PROJEKTOWANIE

Rys. 1. Schemat obliczeniowy pionowych obciążeń podłużnych słupów: 1 – słupy ściany szczytowej, 2 – połaciowe

stężenie poprzeczne, 3 – stężenie międzysłupowe

analizy prac przygotowanych, wykona-

nych przez obciążenie pionowe dźwiga-

ra V na przemieszczeniach pionowych

rygla u oraz przez obciążenie poziome

H prostopadłe do rygla na przemiesz-

czeniach poziomych Δ.

Eurokod 3 [8] nie podaje zasad roz-

mieszczania stężeń miedzywiązaro-

wych. Zgodnie z [9] należy je sto-

sować w odległości nie większej niż

co 15 m, a w przypadku dźwigarów

ze słupkami podporowymi również

w linii podpór (rys. 2a, b, c). Stężenia

miedzywiązarowe zaleca się również

stosować w miejscu załamania pasów

kratownic, dla zrównoważenia losowych

wytężeń prostopadłych do płaszczyzny

dźwigara (rys. 2c). Stężenia pionowe

„pełne” rys. 2d, e, f ) muszą się znajdować

w tych polach międzyramowych, w któ-

rych znajdują się stężenia połaciowe po-

przeczne. W pozostałych polach pasy

górne mogą być usztywniane, w tych

samych liniach podłużnych, w których

znajdują się stężenia pionowe, za po-

mocą prętów sztywnych, o smukłości

 250 (rys. 2). Typy pionowych stężeń

„pełnych” pokazano na rys. 2g. Dolne

pasy rygli dachowych najracjonalniej jest

przytrzymywać za pomocą zastrzałów,

wychodzących od prętów usztywnia-

jących górnych lub przypodporowych

węzłów dolnych płatwi (rys. 2h). 

Piśmiennictwo

[1] Biegus A., Cabaj J.: Oszacowanie wytęże-

nia pionowych stężeń dźwigarów kratowych .

„Inżynieria i Budownictwo” nr 2/1991.

[2] Biegus A.: Nośność graniczna stalowych

konstrukcji prętowych. PWN, Warszawa

– Wrocław, 1997.

[3] Biegus A.: Stalowe budynki halowe. Ar-

kady, Warszawa 2003.

[4] Biegus A., Mądry D.: Obliczanie stężeń hal

stalowych według PN-EN 1993-1-1. „ Kon-

strukcje Stalowe” nr 1/2008, s. 34-37.

[5] Giżejowski M., Barszcz A., Ślęcz-

ka L.: Projektowanie stężeń stalo-

wych układów konstrukcyjnych według

PN-EN 1993-1-1. „Inżynieria i Budow-

nictwo” nr 11/2008.

[6] Pałkowski Sz.: Uwagi dotyczące obliczania

poprzecznych stężeń dachowych. „Inżynieria

i Budownictwo” nr 3/1997, s.139-141.

[7] PN-EN 1990: 2004. Podstawy projekto-

wania konstrukcji .

[8] PN-EN 1993-1-1:2006 Eurokod 3: Projek-

towanie konstrukcji stalowych. Część 1-1: Re-

guły ogólne i reguły dla budynków .

[9] PN-90/B- 03200 Konstrukcje stalowe. Ob-

liczenia statyczne i projektowanie .

Rys. 2. Zasady rozmieszczania i przykłady konstrukcji pionowych stężeń międzywiązarowych dachów kratownico-

wych: W – dźwigar kratowy, ST – stężenie międzywiązarowe, P – płatew, Z – zastrzał, Ł – łącznik

być również zabezpieczenie drgań i po-

ziomych przemieszczeń pasów dolnych

wiązarów podczas pracy suwnic i wcią-

gników. Spełniają one również rolę

usztywnień zapewniających potrzeb-

ną długość wyboczeniową ściskanych

części rygla dachowego, co pokazano

na rys. 2d.

Obliczenie równoważnych sił poziomych

od imperfekcji skrętnych kratownic

nie jest dotychczas ujęte w przepisach

normowych. Propozycję ich obliczania

podano w [1]. Powstające obciążenie

prostopadłe do płaszczyzny kratownicy

i wytężenie stężenia międzywiązaro-

wego można oszacować na podstawie

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: