Stalowe konstrukcje prętowe. Część I. Hale przemysłowe oraz obiekty użyteczności publicznej
Zdzisław Kurzawa
rok wydania: 2012 (wyd. 2 poprawione i uzupełnione)
stron: 368
oprawa: miękka
format: B5
wydawnictwo: Politechnika Poznańska
W podręczniku zamieszczono podstawowe informacje na temat opisu i zasad projektowania elementów hal parterowych, a przede wszystkim zasad kształtowania i obliczania hal przemysłowych wyposażonych lub niewyposażonych w transport dźwigowy. Zakres podręcznika jest zgodny z programem nauczania przedmiotu konstrukcje metalowe na studiach 2. stopnia. W rozdziale 1 opisano w sposób ogólny kształtowanie hal stalowych, a w rozdziale 2 – szczegółowo omówiono sposoby konstrukcji obudowy takich obiektów. W rozdziałach 3–9 przedstawiono zagadnienia projektowania belek podsuwnicowych. Uzupełnienie tej części podręcznika stanowi rozdział 10, w którym wyjaśniono zasady obliczania belek podsuwnicowych z uwzględnieniem problemu zmęczenia materiału pod wpływem obciążeń zmiennych. Obliczenia układów ramowych przedstawiono w rozdziałach 12 i 13, a zasady kształtowania elementów układu poprzecznego (słupów i węzłów ram) – w rozdziale 14. Zasady projektowania naroży ram stalowych szczegółowo opisano w podrozdziale 14.2, skupiając się głównie na zagadnieniu naroży spawanych. W rozdziale 15 zamieszczono informacje na temat projektowania węzłów fundamentowych. W rozdziałach dotyczących węzłów (węzłów wierzchołkowych i węzłów podstawy słupa) oddzielne podrozdziały poświęcono zasadom projektowania tych elementów według Eurokodu 3, przyjętego w Polsce jako norma PN-EN 1991-1-8:2006.
Jest to już drugie wydanie tej publikacji. Wprowadzono w nim uzupełnienia oraz skorygowano nieścisłości, które pojawiły się w wydaniu pierwszym, a ponadto wymieniono część rysunków na bardziej czytelne.
SPIS TREŚCI:
Przedmowa 9
1. Ramowe obiekty stalowe - hale 11
1.1. Rodzaje hal
1.2. Ogólny opis głównych układów nośnych hal
1.3. Opis konstrukcji układów poprzecznych obliczanych jako płaskie
1.4. Opis konstrukcji układów poprzecznych obliczanych przestrzennie
1.5. Opis konstrukcji układów ramowych złożonych w całości lub w części z lekkich przekrojów cienkościennych
1.6. Przykłady wybranych systemowych rozwiązań konstrukcyjnych
2. Obudowa hal (obiektów) stalowych 29
2.1. Ściany boczne (podłużne)
2.2. Ściany szczytowe
2.3. Konstrukcje osłonowe (pokrycia ścian)
3. Urządzenia dźwigowe stosowane w halach przemysłowych 43
3.1. Podział urządzeń dźwigowych
3.1.1. Transport niezależny od konstrukcji obiektu
3.1.2. Urządzenia dźwigowe należące do transportu obciążającego układ poprzeczny
3.2. Zawiesia suwnic
4. Zasady ustalania obciążeń suwnicami 53
4.1. Uwagi dotyczące opisu obciążeń suwnicami oddziałującymi na konstrukcję układu poprzecznego hali (PN-86/B-02005) [61]
4.2. Zasady ustalania obciążeń obliczeniowych urządzeniami dźwigowymi
4.2.1. Obciążenie wciągnikami i wciągarkami
4.2.2. Obciążenia suwnicami natorowymi i podwieszonymi
4.3. Klasyfikacja i opis oddziaływań dźwignic pomostowych na konstrukcję podtorza według Eurokodu 1 (PN-EN 1991-3:2009) [60]
4.3.1. Uwagi ogólne
4.3.2. Oddziaływanie pionowe dźwignic
4.3.3. Oddziaływanie poziome suwnic pomostowych
5. Belki podsuwnicowe dla suwnic natorowych 65
5.1. Podział belek podsuwnicowych ze względu na sposób podparcia
5.2. Szyny suwnicowe i ich połączenia z belkami suwnic natorowych
5.2.1. Szyny dla suwnic natorowych - podział
5.2.2. Rodzaje połączeń szyn z pasem górnym belki podsuwnicowej
5.2.3. Styki szyn suwnicowych dla torów suwnic natorowych
5.2.4. Zasady ustalania wpływu połączenia szyny z pasem górnym na nośność i sztywność belki podsuwnicowej
5.3. Obliczenia statyczne belek podsuwnicowych dla suwnic natorowych. Belki z rozwiniętym pasem górnym lub bez niego
5.3.1. Założenia obliczeniowe [53]
5.3.2. Belki pełnościenne z kształtowników walcowanych
5.4. Belki natorowe z rozwiniętą częścią górną w formie belek poziomych (tężników hamownych)
5.4.1. Podział belek ze względu na konstrukcję
5.4.2. Zasady obliczeń statycznych belek podsuwnicowych z tężnikiem poziomym pełnościennym
5.4.3. Zasady obliczeń statycznych blachownicowych belek podsuwnicowych z poziomym tężnikiem kratowym
5.4.4. Belki kratowe z kratowym tężnikiem poziomym
5.4.5. Pionowa belka kratowa z blachownicowym tężnikiem poziomym
5.5. Zasady obliczeń belek suwnic natorowych według Eurokodu 3 (PN-EN 1993-6:2009/AC) [57]
5.5.1. Uwagi ogólne
5.5.2. Uwagi na temat analizy konstrukcji podsuwnicowych
5.5.2.1. Uwagi ogólne
5.5.2.2. Stany graniczne nośności
6. Tory suwnic podwieszonych - opis konstrukcji i obliczeń 103
6.1. Opis konstrukcji torów suwnic podwieszonych
6.2. Opis stanu naprężeń w belce suwnicowej według PN-90/B-03200
6.3. Zasady obliczania belek suwnic podwieszonych według Eurokodu 3 (PN-EN 1993-6:2009) [62]
6.3.1. Uwagi ogólne
6.3.2. Wpływ nacisków pionowych kół na wartość naprężeń oraz nośność pasów dolnych belek suwnic podwieszonych lub wciągników
6.3.2.1. Naprężenia od lokalnego zginania pasa dolnego belki
6.3.2.2. Nośność pasów dolnych w pobliżu odbojnic, końców wspornikowych oraz przy końcach podpartych (usztywnionych)
7. Opis naprężeń w środnikach belek obciążonych naciskiem skupionym (kołem suwnicy) 113
7.1. Uwagi ogólne
7.2. Zasady wyznaczania nośności środnika na miejscowy docisk według badań eksperymentalnych oraz PN-90/B-03200 [53]
7.3. Lokalne naprężenia w środniku belki pod naciskiem koła suwnicy według PN-EN 1993-6:2009 [57, 63]
7.4. Opis wpływu podkładki sprężystej na stan naprężeń w szynie, pasie górnym i w środniku belki
7.5. Przykłady elastycznego połączenia belek podsuwnicowych ze słupami hali
7.5.1. Połączenie belki ze słupem
7.5.2. Elastyczne łączniki belek podsuwnicowych swobodnie podpartych
8. Drugi stan graniczny (warunek użytkowalności) dla belek podsuwnicowych 125
8.1. Określenie warunków II stanu granicznego (warunek użytkowalności) według PN-90/B-03200 [53]
8.1.1. Przemieszczenia bezwzględne
8.1.2. Przemieszczenia względne
8.1.3. Warunek II stanu granicznego dla układu podłużnego
8.2. Określenie warunków użytkowalności według Eurokodu 3 (PN-EN 1993-6) [57]
8.2.1. Uwagi ogólne
8.2.2. Warunki graniczne dla odkształceń poziomych
8.2.3. Warunki graniczne dla odkształceń pionowych
8.2.4. Ograniczenia dodatkowe - lokalne ugięcie środników belek podsuwnicowych
8.2.5. Dodatkowe ograniczenie dotyczące drgań pasów dolnych
8.2.6. Różnice w warunkach użytkowalności według [53] i [57]
9. Ograniczniki końcowe - odbojnice suwnicowe 130
9.1. Zasady obliczania ograniczników końcowych
9.2. Zasady konstrukcji ograniczników końcowych belek podsuwnicowych
10. Zmęczenie w belkach podsuwnicowych 141
10.1. Problem zmęczenia belki podsuwnicowej
10.2. Określenie nośności zmęczeniowej dla belek podsuwnicowych
10.3. Problem niejednorodności widma i sposób jego znormalizowania
10.4. Wyznaczanie warunku zmęczenia w belkach stalowych obciążonych urządzeniami wywołującymi określone widma naprężeń - przykład liczbowy
10.5. Opis zasady projektowania konstrukcji stalowych ze względu na zmęczenie według PN-EN 1993-1-9:2007 [59] i PN-EN 1993-1:2009 [60]
10.5.1. Uwagi wstępne
10.5.2. Metody oceny zmęczenia
10.5.3. Zasady ustalania modeli obliczeniowych konstrukcji poddanych zmęczeni u
10.5.4. Sprawdzanie nośności zmęczeniowej
10.5.5. Ustalanie wielkości oddziaływań zmęczeniowych pojedynczej suwnicy
11. Estakady podsuwnicowe 169
11.1. Opis konstrukcji i jej elementów
11.2. Stężenia estakad
11.3. Konstrukcja słupów estakady
12. Modele obliczeniowe układów poprzecznych hal stalowych 179
12.1. Podział ram ze względu na ich sztywność postaciową
12.2. Modele analizy konstrukcji przyjmowane w obliczeniach statycznych układów ramowych
12.3. Podatność węzłów narożnych (wierzchołkowych) układów ramowych
12.3.1. Opis ścieżek równowagi statycznej (ŚRS) wybranych węzłów ram portalowych
12.3.2. Wybrane zagadnienia dotyczące opisu charakterystyki węzłów według PN-EN 1993-1-8:2006 [58]
12.3.3. Algorytm obliczania ram o węzłach podatnych metodą kolejnych przybliżeń
12.3.3.1. Opis metody kolejnych przybliżeń w analizie globalnej ram z węzłami podatnymi
12.3.3.2. Przykład obliczeniowy
13. Zagadnienia obliczeń i kształtowania geometrii hal modelowanych jako układy płaskie lub przestrzenne 203
13.1. Zasady kształtowania geometrii hal oraz wyboru modelu obliczeniowego
13.2. Zasady wyboru modelu obliczeniowego układu poprzecznego hali
13.2.1. Hale niskie - dwuprzegubowe, obliczane jako układy płaskie
13.2.2. Hale wysokie z węzłami sztywnymi
13.2.3. Płaskie hale wieloprzegubowe
13.3. Hale z jednostronnymi, odwracalnymi przegubami odkształcanymi
13.4. Hale obliczane jako układy przestrzenne
13.4.1. Hale „na wahaczach" - obiekty z ramami czteroprzegubowymi
13.4.2. Hale obliczane jako przestrzenne, złożone z ram samostatecznych
13.4.3. Usztywnienia tarczowe
13.4.4. Hale obliczane przestrzennie z usztywnieniami w postaci stężeń prętowych
13.4.4.1. Opis konstrukcji usztywniających halę
13.4.4.2. Uproszczony algorytm obliczeń hali pracującej przestrzennie
13.4.4.3. Obliczania przestrzenne hal z różnymi rozstawami słupów skrajnych i środkowych
14. Zasady projektowania elementów układu poprzecznego hal stalowych 227
14.1. Słupy hal
14.1.1. Wiadomości ogólne
14.1.2. Przekroje poprzeczne słupów hal - konstrukcja
14.1.3. Nośność graniczna prętów ściskanych i zginanych według PN-90/B-03200 - założenia obliczeniowe
14.1.4. Wybrane zagadnienia obliczeń pełnościennych elementów zginanych i ściskanych - komentarz do zapisów normowych
14.1.5. Długości wyboczeniowe słupów hal
14.1.5.1. Zasady ustalania długości wyboczeniowych w płaszczyźnie układu poprzecznego ramy słupów o skokowo zmiennym momencie bezwładności
14.1.5.2. Zasady ustalania długości wyboczeniowych słupów o stałym momencie bezwładności ze zróżnicowaną podatnością podpór
14.1.6. Słupy pełnościenne o zmiennym liniowo momencie bezwładności
14.1.7. Ściskane i zginane słupy skratowane
14.1.8. Ściskane i zginane słupy z przewiązkami
14.1.9. Głowice pośrednie słupów hal
14.1.10. Zasady obliczania elementów zginanych i ściskanych o stałym przekroju według PN-EN 1993-1-1:2006 [56]
14.1.10.1. Uwagi ogólne
14.1.10.2. Formuły interakcyjne do oceny nośności prętów zginanych i ściskanych o przekroju pełnościennym - metoda uproszczona
14.1.10.3. Słupy skratowane i słupy z przewiązkami z blach obliczane według Eurokodu 3 [56]
14.2. Węzły w ramach stalowych
14.2.1. Wiadomości ogólne
14.2.2. Węzły narożne dwuramienne (wierzchołkowe)
14.2.2.1. Zalety i wady węzłów narożnych (wierzchołkowych)
14.2.2.2. Zasady obliczania dwuramiennych węzłów spawanych o współśrodkowo zakrzywionych pasach w obszarze naroża
14.2.3. Węzły trójramienne (pośrednie) słupa
14.2.4. Wybrane zasady konstrukcji naroży spawanych
14.2.5. Węzły narożne prostokątne o konstrukcji zwykłej
14.3. Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych węzłów ram stalowych
14.3.1. Węzły, które można uznać za sztywne
14.3.2. Połączenia podatne bliskie węzłom o charakterze połączeń sztywnych
14.3.3. Połączenia podatne bliskie węzłom o charakterystyce M-c)) węzłów przegubowych
14.3.4. Połączenie o charakterystyce M-(o) jak dla węzłów przegubowych
15. Warunki nośności i stateczności w obliczeniach węzłów fundamentowych 297
15.1. Uwagi ogólne do obliczeń według PN-B-03215:1998 [54]
15.2. Założenia obliczeniowe dotyczące węzłów ściskanych mimośrodowo
15.3. Zasady obliczania i kształtowania węzłów fundamentowych wykonanych w całości
15.3.1. Opis metod przybliżonych
15.3.2. Metody dokładne opisujące stan naprężeń i odkształceń węzła fundamentowego
15.4. Zasady obliczania dwudzielnych węzłów fundamentowych
15.5. Zakotwienia słupów
15.6. Przykłady przegubowych węzłów fundamentowych
15.7. Wybrane informacje na temat obliczania węzłów fundamentowych (podstaw słupów) według PN-EN 1993-1-8:2006
15.7.1. Uwagi ogólne
15.7.2. Podstawy słupów obciążonych osiowo
15.7.2.1. Modelowanie węzłów obciążonych osiowo
15.7.2.2. Klasyfikacja węzłów fundamentowych ze względu na sztywność obrotową
15.7.3. Podstawy słupów obciążonych siłą podłużną i momentem zginającym
15.7.3.1. Nośność obliczeniowa
15.7.3.2. Sztywność obrotowa podstawy słupa obciążonego mimośrodowo
15.7.3.3. Śruby kotwiące w strefie rozciągania
15.7.3.4. Siły poprzeczne w węźle fundamentowym
16. Stateczność ogólna budynków halowych. Stężenia prętowe jednokondygnacyjnych układów portaIowych 329
16.1. Uwagi ogólne
16.2. Zasady rozmieszczania stężeń połaciowych w halach jedno- i wielonawowych
16.2.1. Stężenie poprzeczne
16.2.2. Stężenie połaciowe podłużne
16.3. Podstawy teoretyczne obliczeń poziomych stężeń połaciowych
16.4. Międzysłupowe stężenia pionowe
16.4.1. Uwagi ogólne
16.4.2. Zasady wyznaczania obciążeń na kratowe stężenia umieszczone między słupami układów podłużnych
16.4.3. Zasady rozmieszczania stężeń pionowych w halach
16.4.3.1. Stężenia nadsuwnicowe
16.4.3.2. Stężenia podsuwnicowe
16.5. Przykład obliczeniowy układu stężeń hali
16.6. Relacje między układem stężeń słupów i obudowy hali a sposobem ustalenia długości wyboczeniowej oraz długości na zwichrzenie słupów
16.7. Stężenia ściany szczytowej
16.8. Wpływ podatności tężnika pionowego na przemieszczenia układu podłużnego
16.9. Zasady obliczania stężeń według Eurokodu 3 (PN-EN 1993-1-1:2006) [55]
16.9.1. Uwagi ogólne
16.9.2. Stężenia poziome poprzeczne
16.9.3. Stężenia międzysłupowe pionowe
Bibliografia 365
