Hale o konstrukcji stalowej. Poradnik projektanta
Witold Kucharczuk, Sławomir Labocha
rok wydania: 2012
stron: 480
oprawa: twarda
format: B5
wydawnictwo: Polskie Wydawnictwo Techniczne
Hale są najczęściej budynkami parterowymi, stosowanymi w budownictwie przemysłowym o przeznaczeniu ogólnym jako:
* budynki produkcyjne i magazynowe,
* hale obsługowe (hangary, zajezdnie, stacje obsługi),
* hale użyteczności publicznej (handlowe, wystawowe, sportowe, widowiskowe oraz dworce kolejowe i lotnicze).
Najliczniejszą grupę stanowią hale przemysłowe. Ze względu na przeznaczenie mogą być wyposażone w suwnice, a ich obudowa może być ocieplona lub nieocieplona. Zastosowanie konstrukcji stalowej w halach przemysłowych umożliwia łatwe spełnienie wymagań technologicznych w zakresie rozpiętości i obciążeń, a także umożliwia przystosowanie konstrukcji do zmian technologii. Przebudowa lub wzmacnianie konstrukcji są stosunkowo proste, a montaż i rozbiórka mogą być wykonane szybko i bez większych trudności.
Hale obsługowe różnią się od hal przemysłowych większą na ogół rozpiętością i odmiennymi w związku z tym rozwiązaniami konstrukcji przekryć.
Hale użyteczności publicznej mają najbardziej zróżnicowane rozwiązania konstrukcyjne ze względu na dużą różnorodność funkcji i wymagań architektonicznych. W budownictwie stalowym w Polsce nastąpił w ostatnich latach znaczny postęp. Przyczyniło się do tego rozszerzenie asortymentu materiałów i wyrobów hutniczych, komputeryzacja projektowania oraz unowocześnienie rozwiązań projektowych. Charakterystyczną cechą współczesnych konstrukcji stalowych jest szerokie wykorzystanie gotowych wyrobów hutniczych i przetwórstwa hutniczego oraz proste rozwiązania połączeń. Konstrukcja hali oprócz spełnienia wymagań nośności i użytkowalności powinna odznaczać się niskim zużyciem stali, małą pracochłonnością wytwarzania oraz łatwym montażem. Mała pracochłonność wytwarzania wpływa znacząco na koszt konstrukcji, a łatwy i szybki montaż umożliwią zmniejszenie kosztów inwestycji wskutek szybszego tempa budowy [0.1], [0.2].
Niniejszy poradnik jest poświęcony zagadnieniom kształtowania i obliczania konstrukcji hal. Przedstawiono w nim przegląd rozwiązań konstrukcyjnych oraz przykłady obliczeń głównych ustrojów nośnych hal. Do podjęcia tematu skłoniło autorów wyczerpanie nakładu publikacji [0.3], której pierwsza część była poświęcona halom stalowym. Niniejszy poradnik stanowi rozszerzenie i uaktualnienie informacji podanych w tej publikacji.
[0.1] Augustyn J., Śledziewski E.: Technologiczność konstrukcji stalowych. Arkady, Warszawa 1981
[0.2] Ziółko J., Orlik G.: Montaż konstrukcji stalowych. Arkady, Warszawa 1980
[0.3] Kucharczuk W.: stalowe hale i budynki wielkokondygnacyjne. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2004
SPIS TREŚCI:
Wstęp 5
1 Ogólne zasady projektowania konstrukcji hal 11
1.1 Zasady modularne 11
1.2 Dylatacje termiczne 13
1.3 Obudowa hal 14
1.3.1 Uwagi ogólne 14
1.3.2 Obudowa typu ciężkiego 14
1.3.3 Obudowa typu lekkiego 15
1.4 Oddziaływania na konstrukcję 29
1.5 Materiały konstrukcyjne 31
1.6 Podstawy projektowania konstrukcji 35
Piśmiennictwo 38
2 Układy konstrukcji hal 41
2.1 Uwagi ogólne 41
2.2 Układy poprzeczne płaskie 41
2.2.1 Układy słupowo-wiązarowe 41
2.2.2 Układy ram z ryglami kratowymi i ram kratowych 45
2.2.3 Układy ram pełnościennych 48
2.3 Układy przestrzenne 52
2.4 Wybór układu konstrukcyjnego 55
Piśmiennictwo 56
3 Główne ustroje nośne 59
3.1 Ustroje słupowo-wiązarowe 59
3.1.1 Słupy 59
3.1.2 Wiązary 80
3.1.3 Podciągi 101
3.2 Ramy z ryglami kratowymi i ramy kratowe 102
3.3 Ramy pełnościenne 107
3.3.1 Informacje ogólne 107
3.3.2 Ramy portalowe 107
3.3.3 Ramy ze ściągiem 119
3.3.4 Obliczanie ram 128
3.4 Ustroje strukturalne 139
3.5 Ustroje pilaste (szedowe) 158
Piśmiennictwo 167
4 Beki podsuwnicowe 169
4.1 Wprowadzenie 169
4.2 Ogólna charakterystyka transportu suwnicowego 169
4.2.1 Klasyfikacja dźwignic 171
4.3 Obciążenia 175
4.3.1 Układy obciążeń 175
4.3.2 Obciążenia pionowe 179
4.3.3 Obciążenia poziome 182
4.3.4 Obciążenia termiczne 186
4.3.5 Obciążenia chodników i pomostów 187
4.3.6 Obciążenia próbne 187
4.3.7 Oddziaływania wyjątkowe 187
4.3.8 Obciążenie wiatrem i śniegiem 189
4.3.9 Dobór i kojarzenie obciążeń 189
4.4 Wytrzymałość zmęczeniowa 191
4.5 Stany graniczne użytkowalności 198
4.5.1 Deformacje i przemieszczenia graniczne 198
4.5.2 Ograniczenie "oddychania" środników 200
4.5.3 Warunki stanu sprężystego 201
4.5.4 Drgania pasów dolnych 201
4.6 Kształtowanie i obliczanie belek suwnic natorowych 202
4.6.1 Ogólne zasady projektowania belek 202
4.6.2 Szyny jezdne 203
4.6.3 Belki pełnościenne 206
4.6.4 Belki kratowe 217
4.6.5 Kozły odbojowe 222
4.7 Kształtowanie i obliczanie belek suwnic podwieszonych 224
4.8 Dojścia i przejścia do suwnic natorowych 231
Piśmiennictwo 232
5 Konstrukcje wsporcze dachów 235
5.1 Dachy bezpłatwiowe 235
5.2 Dachy płatwiowe 237
5.2.1 Informacje ogólne 237
5.2.2 Płatwie z kształtowników giętych 238
5.2.3 Płatwie z kształtowników walcowanych 251
5.2.4 Płatwie kratowe 253
5.2.5 Obliczanie płatwi 255
Piśmiennictwo 261
6 Konstrukcje wsporcze ścian 263
6.1 Informacje ogólne 263
6.2 Rygle 268
6.3 Słupki 269
6.4 Obliczanie rygli i słupków 271
7 Stężenia 273
7.1 Informacje ogólne 273
7.2 Stężenia dachowe 273
7.2.1 Rodzaje i rozmieszczenie stężeń 273
7.2.2 Stężenia połaciowe poprzeczne 274
7.2.3 Stężenia połaciowe podłużne 275
7.2.4 Stężenia podłużne w poziomie pasa dolnego wiązarów 276
7.2.5 Stężenia pionowe 276
7.3 Stężenia słupów 280
7.4 Obliczanie stężeń 286
7.4.1 Ogólne zasady obliczeń 286
7.4.2 Obliczanie stężeń dachowych 286
7.4.3 Obliczanie stężeń słupów 288
8 Współdziałanie szkieletu hal z lekką obudową z blachy profilowanej 291
8.1 Informacje ogólne 291
8.2 Zachowanie się blachy jako płyty 291
8.3 Zachowanie się blachy jako tarczy 292
8.4 Przepony z blach 294
8.5 Przykład konstrukcji tarczy dachowej 297
9 Wybrane przykłady rozwiązań konstrukcyjnych hal o dużych rozpiętościach 299
9.1 Wprowadzenie 299
9.2 Konstrukcje łukowe 299
9.2.1 Kształtowanie i obliczanie łuków 299
9.2.2 Przykłady konstrukcji 301
9.3 Konstrukcje cięgnowe 312
9.3.1 Rodzaje konstrukcji cięgnowych 312
9.3.2 Elementy i materiały konstrukcyjne 314
9.3.3 Ogólne zasady obliczania konstrukcji linowych 316
9.3.4 Przykłady konstrukcji 321
Piśmiennictwo 335
10 Komputerowe wspomaganie projektowania konstrukcji hal 337
10.1 Wprowadzenie 337
10.2 Programy CAD - Dokumentacja techniczna 337
10.3 Programy CAE - Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe 347
10.4 Wybrane przykłady zastosowań analiz inżynierskich CAE 353
Piśmiennictwo 361
11 Zabezpieczenie konstrukcji przed korozją i ogniem 363
11.1 Ochrona przed korozją 363
11.1.1 Informacje ogólne 363
11.1.2 Kształtowanie elementów konstrukcji z uwzględnieniem uwarunkowań korozyjnych 365
11.1.3 Projektowanie zabezpieczeń antykorozyjnych 367
11.2 Ochrona przed ogniem 370
Piśmiennictwo 374
12 Przykłady obliczeń głównych ustrojów nośnych hal 377
12.1 Ustrój słupowo-wiązarowy hali bez transportu suwnicowego 377
12.1.1 Założenia projektowe 377
12.1.2 Sprawdzenie nośności płatwi 381
12.1.3 Obliczenia statyczne ramy w osiach 35-38 382
12.1.4 Sprawdzenie nośności wiązara 387
12.1.5 Sprawdzenie nośności słupów ramy 403
12.2 Układ przegubowy stężony w płaszczyźnie dachu i ścian 409
12.2.1 Założenia projektowe 409
12.2.2 Sprawdzenie nośnosci konstrukcji dachu 412
12.2.3 Sprawdzenie nośności płatwi 412
12.2.4 Sprawdzenie nośności wiązarów 414
12.2.5 Sprawdzenie nośności słupów 422
12.2.6 Stężenia hali 427
12.3 Rama ze ściągiem hali z suwnicą podwieszoną 433
12.3.1 Założenia projektowe 433
12.3.2 Obliczenia statyczne ramy 436
12.3.3 Sprawdzenie nośności rygla ramy 441
12.3.4 Sprawdzenie nośności słupów 448
12.3.5 Sprawdzenie nośności ściągu 454
12.4 Rama wieloprzęsłowa z ryglem kratowym 455
12.4.1 Założenia projektowe 455
12.4.2 Sprawdzenie nośności płatwi 458
12.4.3 Sprawdzenie nośności rygla ramy 464
12.4.4 Sprawdzenie nośności słupów 474
