ssb01 poradnik architekta

KONSTRUKCJE STALOWE W EUROPIE Jednokondygnacyjne konstrukcje stalowe Cz 1: Poradnik architekta

Jednokondygnacyjne konstrukcje stalowe Cz 1: Poradnik architekta

2 - ii

Cz 1: Poradnik architekta

2 - i

PRZEDMOWA Niniejsza publikacja stanowi pierwsz cz przewodnika projektanta zatytuowanego Jednokondygnacyjne konstrukcje stalowe.

Przewodnik Jednokondygnacyjne konstrukcje stalowe skada si z nastpujcych 11 czci:

Cz 1: Poradnik architekta Cz 2: Projekt koncepcyjny Cz 3: Oddziaywania Cz 4: Projekt wykonawczy ram portalowych Cz 5: Projekt wykonawczy kratownic Cz 6: Projekt wykonawczy supw zoonych Cz 7: Inynieria poarowa Cz 8: Przegrody zewntrzne budynku Cz 9: Wprowadzenie do oprogramowania komputerowego Cz 10: Wzorcowa specyfikacja konstrukcji Cz 11: Poczenia zginane

Jednokondygnacyjne konstrukcje stalowe to jeden z dwch przewodnikw projektanta. Drugi przewodnik nosi tytu Wielokondygnacyjne konstrukcje stalowe.

Obydwa przewodniki projektanta powstay w ramach europejskiego projektu Wspieranie rozwoju rynku ksztatownikw na potrzeby hal przemysowych i niskich budynkw (SECHALO) RFS2-CT-2008-0030.

Przewodniki projektanta zostay opracowane pod kierownictwem firm ArcelorMittal, Peiner Trger oraz Corus. Tre techniczna zostaa przygotowana przez orodki badawcze CTICM oraz SCI wsppracujce w ramach joint venture Steel Alliance.


2 - ii


2 - iii

Spis treci Nr strony

PRZEDMOWA i

STRESZCZENIE v

1 WPROWADZENIE 11.1 Stal jako materia konstrukcyjny 11.2 Stal w budynkach jednokondygnacyjnych 7

2 ZALETY WYBORU KONSTRUKCJI STALOWEJ 82.1 Niewielki ciar 82.2 Minimalne wymiary konstrukcyjne 92.3 Szybko budowy 102.4 Elastyczno i moliwo adaptacji 112.5 Rozwizanie oparte na zasadach zrwnowaonego rozwoju 12

3 FORMA GWNEJ KONSTRUKCJI STALOWEJ 133.1 Typy konstrukcji 133.2 Poczenia midzy supami i belkami 28

4 PRZEGRODY ZEWNTRZNE BUDYNKU 304.1 Systemy okadzin 314.2 Drugorzdna konstrukcja stalowa 324.3 Dachy 33

5 OCHRONA PRZECIWPOAROWA 35

6 SUWNICE 36

7 WNIOSKI 38

8 DODATKOWA LITERATURA 39


2 - iv


2 - v

STRESZCZENIE Niniejsza publikacja jest przeznaczona dla architektw i zawiera podstawowe informacje na temat zastosowania stali w jednokondygnacyjnych konstrukcjach stalowych. Tego typu konstrukcje s wykorzystywane przede wszystkim w budynkach przemysowych, ale s odpowiednie take do wielu innych zastosowa. W niniejszej publikacji omwiono zalety stosowania stali, takie jak niski ciar, minimalne wymiary konstrukcyjne, szybko montau, elastyczno, moliwo adaptacji i zgodno z zasadami zrwnowaonego rozwoju. Przedstawiono podstawowe formy konstrukcji stalowych i stosowane systemy okadzinowe. Odnotowano, e wymagania poarowe w stosunku do takich konstrukcji s zazwyczaj niewielkie, poniewa osoby przebywajce w budynku zwykle mog go szybko opuci w razie poaru. Omwiono pokrtce wpyw umieszczenia dwignicy wewntrz budynku jednokondygnacyjnego na projekt konstrukcji.


2 - vi


1 - 1

1 WPROWADZENIE

1.1 Stal jako materia konstrukcyjny Stal jest synonimem wspczesnej architektury. Przez cay XX wiek materia ten stanowi inspiracj dla architektw i inynierw, czc w sobie wytrzymao i wydajno, oraz niezrwnane moliwoci ekspresji twrczej.

Gwn zalet stali jest wysoki wspczynnik wytrzymaoci wzgldem wagi, co daje niezwyke moliwoci przesklepiania i wyjtkow nono. Stal nadaje si do prefabrykacji. W fabryce mona tworzy cae konstrukcje, ktre s nastpnie szybko skadane na miejscu budowy. Konstrukcje stalowe daj due moliwoci adaptacji, jako e ramy mog by modyfikowane i zmieniane. Koszty s niewielkie, ponowne przetwarzanie proste, a moliwoci estetyczne szerokie i zrnicowane. Cigy rozwj w zakresie projektowania konstrukcji stalowych, zarwno pod wzgldem moliwoci technicznych, jak i rodkw wyrazu, dokonujcy si dziki pracy projektantw, producentw i inynierw sprawia, e stal odgrywa kluczow rol we wspczesnej architekturze.

Stal jest zasadniczo prostym stopem elaza z wglem, ale jej waciwoci mona poprawi lub zmodyfikowa przez dodanie innych skadnikw stopowych, a take zastosowanie odpowiedniego procesu produkcji. Materia ten jest wwczas uywany do wyrobu ksztatownikw, pyt lub arkuszy blach, a te proste wyroby wykorzystuje si do produkcji konstrukcji i elementw budynku.

Standardowe koncepcje dotyczce wielu rodzajw konstrukcji jedno-kondygnacyjnych ulegy zmianom, jednak nie stanowi one ograniczenia: odstpstwa od norm s powszechne, poniewa stal nadaje si wietnie do rozwiza kreatywnych. Nowoczesna architektura pena jest rozwiza, ktre wymykaj si prostym klasyfikacjom. Dotyczy to take konstrukcji jedno-kondygnacyjnych. Nie musz one mie wycznie charakteru funkcjonalnego. Obiekty te mog przybra form delikatnych ukw lub zaskakujco wyrazistych konstrukcji. Chocia zastosowanie regularnych siatek i standaryzacja s czsto najtaszym rozwizaniem, konstrukcje stalowe daj niezwyke moliwoci w zakresie wyrazu architektonicznego oraz projektowania. Wybrane efektowne formy konstrukcyjne moliwe do wykonania przy zastosowaniu konstrukcji stalowych przedstawiono poniej Rysunek 1.1 do Rysunek 1.5.


1 - 2

Rysunek 1.1 Konstrukcja jednokondygnacyjna z dachem ukowym

Rysunek 1.2 Jednokondygnacyjny magazyn z nieosonit kratownic stalow


1 - 3

Rysunek 1.3 Jednokondygnacyjna konstrukcja stalowa z zastosowaniem

wygicia i wykorbienia przysza siedzib galerii sztuki

Rysunek 1.4 Nowoczesny budynek przemysowy ze stalowym

dachem ukowym


1 - 4

Rysunek 1.5 Konstrukcja stalowa dachu muzeum transportu

Konstrukcyjne ramy stalowe opieraj si zwykle na zastosowaniu ksztatownikw stalowych walcowanych na gorco: w przypadku tego typu ksztatownikw materia podgrzewa si i przepuszcza jako ks lub surwk przez cikie waki, ktre stopniowo zmniejszaj przekrj poprzeczny i nadaj elementowi ksztat, jednoczenie wyduajc go. Ostateczny ksztat przekroju mieci si zwykle w standardowym zakresie. Typowe zakresy przekrojw poprzecznych pokazano na rysunku 1.6.


1 - 5

Ksztatownik IPE UPE HD HE HL Wysoko (mm)

80 - 750 80 - 400 260 - 400 100 - 1000 620 - 1100

Rysunek 1.6 Typowe profile walcowane na gorco

W przypadku wikszych rozpitoci wysokie belki lub inne elementy konstrukcyjne mog by wytwarzane z ksztatownikw walcowanych na gorco i blachy, w wyniku czego powstaj zoone pod wzgldem geometrycznym elementy. Ksztatowniki walcowane na gorco mog zosta wygite po zakoczeniu produkcji za pomoc urzdze do gicia lub przerobione na profile z perforowanym rodnikiem przy uyciu rnorodnych technik. Niektre z tych technik wymagaj podzielenia belki na dwie czci w taki sposb, aby mona je byo zespawa ze sob, tworzc wysz belk o znacznie wikszych moliwociach przesklepiania.

Lejsze ksztatowniki stalowe mona tworzy, wyginajc cienki arkusz blachy, tak aby powsta profil typu C lub Z. Jest to zwykle wykonywane przy uyciu linii walcowania na zimno (w przypadku ksztatownikw standardowych) lub te prasy bd krawdziarki (w przypadku ksztatownikw specjalnych). Powszechnie stosowane profile konstrukcyjne maj od 80 mm do 350 mm wysokoci, jak pokazano na rysunku 1.7, i nadaj si szczeglnie do patwi dachowych i szyn bocznych podpierajcych okadzin, w przypadku ram lekkich, oraz jako wsparcie cian wewntrznych i dziaowych.

Stosujc walcowanie na zimno, mona z szerokich, cienkich arkuszy wykona profilowane okadziny dachowe i cienne (patrz typowe profile na rysunku 1.8) oraz profilowane poszycie stropu.


1 - 6

Grubo arkusza 1,53 mm

HH

H 175 mm 195 mm 210 mm 240 mm 260 mm

Ksztatownik typu Z


min. 30 mm max. 100 mm

max. 350 mm

min. 80 mm

H

Ksztatownik typu C


max. 100 mmmin. 30 mm

H

max. 350 mm

min. 80 mm

Ksztatownik typu U

Rysunek 1.7 Typowe ksztatowniki walcowane na zimno


1 - 7

Paski

Profil szeroki

Profil wski

Mikroprofil

Trapezowy

Falisty

Rysunek 1.8 Typowe profile okadzin

Elementy stalowe mona czy przy uyciu rnorodnych technik, w tym spawania i pocze rubowych. Projekt pocze jest wan czci kadego systemu konstrukcyjnego. Ukady pocze mog by w duym stopniu znormalizowane lub wyjtkowe, dopasowane do zoonej konstrukcji. W przypadku obiektw, ktrych konstrukcja stalowa jest celowo wyeksponowana, poczenia same w sobie stanowi czsto wane elementy architektoniczne.

1.2 Stal w budynkach jednokondygnacyjnych Konstrukcja stalowa o przeznaczeniu handlowym, przemysowym lub rolniczym to zwykle jednokondygnacyjny budynek jedno- lub wielonawowy. Zarwno dugo budynku, jak i jego szeroko s wymiarami znacznie wikszymi ni jego wysoko. Tego typu obiekty mog peni funkcje magazynw, centrw dystrybucyjnych, centrw sprzeday detalicznej, sal wystawowych, hal sportowych i wszelkiego rodzaju przestrzeni handlowych.

Kady rodzaj budynku ma wasne wymagania dotyczce przestrzeni wewntrznej, ale w wikszoci konieczne jest zapewnienie przestrzeni pozbawionej cakowicie elementw konstrukcyjnych bd takiej, w ktrej liczba supw wewntrznych ograniczona jest do minimum. Konstrukcj projektuje si na og z myl o konkretnym przeznaczeniu. W przypadku obiektw produkcyjnych i maga-zynowych wzgldy ekonomiczne oraz elastyczno maj zazwyczaj wiksze znaczenie ni wygld budynku. W przypadku innych budynkw wygld zewntrzny konstrukcji jest waniejszy, a wykonan konstrukcj stalow wykorzystuje si do stworzenia obiektw ciekawych pod wzgldem architektonicznym.

Budynki zaprojektowane z myl o adaptacji zachowuj swoj warto, poniewa w przyszoci mona je podzieli, poczy z innymi budynkami lub rozbudowa. Moliwo ponownego wykorzystania budynku jest gwnym czynnikiem, gdy podejmowana jest decyzja o jego ewentualnej renowacji bd przebudowie.

W zalenoci od funkcji budynku podstawowy ukad konstrukcji okrelony zostanie we wskazwkach architekta. Inynier budownictwa ma do wyboru wiele koncepcji konstrukcyjnych, w tym ramy proste, ramy portalowe, kratownice i uki. Powysze rozwizania mog mie charakter cile funkcjonalny, gdy liczy si cena, lub by bardziej odwane pod wzgldem architektonicznym, gdy priorytetem jest atrakcyjny wygld zewntrzny.


1 - 8

2 ZALETY WYBORU KONSTRUKCJI STALOWEJ

Konstrukcje stalowe stosuje si w znacznej czci wszystkich jedno-kondygnacyjnych budynkw przemysowych i handlowych, co wiadczy o duej opacalnoci takiego rozwizania. Architekci i inynierowie stosuj stal nie tylko ze wzgldu na niewielk cen, ale take po to, aby uzyska: niewielki ciar konstrukcyjny, minimalne wymiary konstrukcyjne, krtki czas montau, elastyczno zastosowa, rozwizanie oparte na zasadach zrwnowaonego rozwoju.

2.1 Niewielki ciar Konstrukcja stalowa ma stosunkowo niewielki ciar wasny w porwnaniu z konstrukcjami murowanymi lub wykonanymi z betonu. Ta zaleta nie tylko ogranicza wymagania dotyczce fundamentw pod dan konstrukcj, ale oznacza take, e konstrukcja jest lekka, dziki czemu liczba dostaw materiaw na miejsce budowy zmniejsza si. Prefabrykacja stali poza miejscem budowy przyczynia si w znacznym stopniu do zredukowania transportu materiaw na plac budowy i zredukowania czynnoci tam wykonywanych, tym samym ograniczajc przerwy w prowadzeniu prac budowlanych i negatywny wpyw na rodowisko.

Rysunek 2.1 Stosunkowo niewielki ciar wasny konstrukcji stalowych

ogranicza dostawy materiaw na miejsce budowy


1 - 9

2.2 Minimalne wymiary konstrukcyjne Stal pozwala na wznoszenie konstrukcji o duych rozpitociach przy stosunkowo niewielkich wysokociach konstrukcyjnych. Typowe rozwizanie konstrukcyjne izolowana przegroda zewntrzna podparta na stalowych elementach drugorzdnych to dobrze rozwinita, udoskonalana na przestrzeni lat koncepcja pozwalajca na tworzenie projektw ekonomicznych i efektywnych pod wzgldem konstrukcyjnym.

W przypadku dachw dwuspadowych i dachw paskich o maej rozpitoci wysoko konstrukcyjna belek dachowych lub rygli moe wynosi zaledwie 1/40 rozpitoci pomidzy supami. Jeli w konstrukcjach wielonawowych wymagane s supy wewntrzne, mog mie one form niewielkich elementw konstrukcyjnych lub by umieszczone na co drugiej (lub co trzeciej) ramie, zwikszajc przestrze wewntrz budynku i elastyczno obiektu. Konstrukcja stalowa podpierajca przegrod zewntrzn moe by bardzo smuka, jak pokazano na rysunku 2.2, zapewniajc maksymalny dostp wiata dziennego.

Rysunek 2.2 Smuka konstrukcja zajmuje mniej miejsca i pozwala na

stworzenie budynkw przezroczystych


1 - 10

2.3 Szybko budowy Stalowe elementy konstrukcyjne s prefabrykowane poza miejscem budowy przez wykonawc realizujcego roboty stalowe. Na tym etapie nakada si wszelkie wymagane powoki ochronne. Czynnoci wykonywane na miejscu budowy obejmuj przede wszystkim roboty montaowe skrcanie ze sob czci konstrukcji stalowej co skraca czas budowy. Budynek mona szybko zabezpieczy przed wpywami atmosferycznymi, co daje kolejnym wykonawcom moliwo wczesnego rozpoczcia prac.

Nowoczesna produkcja opiera si na wykorzystaniu maszyn sterowanych numerycznie oraz danych pochodzcych z trjwymiarowych modeli elektronicznych caej konstrukcji. Nowoczesna produkcja jest zatem niezwykle dokadna, a bdy wymagajce naprawy na miejscu budowy wystpuj niezmiernie rzadko. Wykonawcy kolejnych prac mog korzysta z trjwymiarowych modeli budynku, aby upewni si jeszcze przed ukoczeniem budowy, e dodawane przez nich elementy (np. okadzina lub instalacje mechaniczne i elektryczne) bd odpowiednio dopasowane do ramy konstrukcyjnej. Wszystkie te udogodnienia przyczyniaj si do skrcenia okresu pomidzy etapem koncepcyjnym a zakoczeniem prac.

Rysunek 2.3 Elementy prefabrykowane s atwo i szybko czone

na miejscu budowy


1 - 11

2.4 Elastyczno i moliwo adaptacji Konstrukcja stalowa zapewnia zarazem elastyczno i moliwo adaptacji projektowanie konstrukcji stalowych nie ogranicza si tylko do prostoktnych siatek i elementw prostych, lecz moe rwnie uwzgldni efektowny zamys architektoniczny, jak pokazano na rysunku 2.4.

Rysunek 2.4 Efektowna, wyeksponowana konstrukcja stalowa

Dziki sterowaniu numerycznemu zastosowanemu nowoczesnej produkcji mona zaprojektowa i wykona elementy o prawie kadym podanym ksztacie. W wikszoci przypadkw wykonanie konstrukcji o nietypowym ukadzie stropw lub z elementami ukowymi jest rwnie proste jak wykonanie konstrukcji z elementw prostoliniowych. Ze wzgldu na zoono procesu produkcji pociga ono jednak za sob wiksze koszty.

Budynek mona rwnie zaprojektowa, umoliwiajc przysz adaptacj zgodnie ze zmian jego przeznaczenia. Przestrze stropowa bez supw uatwia przysze zmiany ukadu wntrza, ktre prawdopodobnie nastpi kilkakrotnie w okresie uytkowania budynku. Konstrukcja budynku moe zosta zmieniona, wzmocniona i rozbudowana. Opcja rozbudowy konstrukcji na pewnym etapie w przyszoci moe zosta uwzgldniona w oryginalnym projekcie i szczegach konstrukcyjnych. Przegrod zewntrzn mona odnowi, ulepszy lub zmodyfikowa. Przyszli waciciele/uytkownicy majcy inne wymagania mog z atwoci dostosowa do nich konstrukcj stalow.


1 - 12

2.5 Rozwizanie oparte na zasadach zrwnowaonego rozwoju Stal mona przetwarza wielokrotnie bez szkody dla jej jakoci czy wytrzymaoci. Do produkcji nowych wyrobw stalowych uywa si znacznej iloci stali ponownie przetworzonej i z tego wzgldu zom stalowy ma warto handlow. Na rysunku 2.5 wida zom poddawany procesowi recyklingu w celu wytworzenia nowej stali.

Elementy budynkw stalowych s produkowane w warunkach sterowanych, gdzie wytwarza si minimaln ilo odpadw (cinki przetwarza si jako zom). Ze wzgldu na to, e czynnoci prowadzone na miejscu budowy ograniczaj si gwnie do montau, rzadko wytwarzane s tam jakiekolwiek odpady.

Czsto obiekty stalowe mona rozmontowa, poniewa tworz je gwnie konstrukcje szkieletowe czone za pomoc rub. Elementy stalowe mog by wykorzystane ponownie w innych obiektach ramy portalowe i podobne konstrukcje s czsto rozmontowywane i uywane w innych miejscach.

Rysunek 2.5 Nowoczesna technologia produkcji stali wykorzystuje

moliwo przetwarzania zomu


1 - 13

3 FORMA GWNEJ KONSTRUKCJI STALOWEJ

Jednokondygnacyjne konstrukcje stalowe buduje si zwykle z przegrod zewntrzn pokryt okadzin, podpart w wielu wypadkach na drugorzdnych elementach stalowych o stosunkowo niewielkiej rozpitoci, ktre z kolei podparte s na gwnej konstrukcji stalowej. Niniejszy rozdzia zawiera omwienie moliwoci konstrukcyjnych, ktre mona wzi pod uwag, oraz komentarz dotyczcy rodzajw ksztatownikw konstrukcyjnych, ktre mog zosta zastosowane.

3.1 Typy konstrukcji Wyrnia si cztery podstawowe konfiguracje konstrukcji, ktre zapewniaj woln przestrze wewntrz budynku jednokondygnacyjnego:

sztywne konstrukcje ramowe (ramy portalowe i kratownice wsparte na sztywnej ramie),

konstrukcje typu belka-sup z ram przegubow,

dachy podwieszane,

dachy ukowe.

W przypadku pierwszych trzech konfiguracji projektant moe wybra pomidzy dachem paskim a dwuspadowym.

Typowe rozpitoci oraz stosunki rozpito/wysoko gwnych elementw dachu w konstrukcjach ze sztywnymi ramami przegubowymi podano w tabeli 3.1.

Tabela 3.1 Typowe rozpitoci i wysokoci konstrukcyjne w budynkach jednokondygnacyjnych

Typ konstrukcji Wysoko belki dachowej Typowy zakres rozpitociRamy przegubowe

Belka swobodnie podparta Rozpito/30 do rozpito/40

Do okoo 20 m

Belka wytwarzana z czci Rozpito/20 do rozpito/25

Do okoo 30 m

Belka z perforowanym rodnikiem

Rozpito/20 do rozpito/60

Do okoo 45 m

Dach wsparty na kratownicach (dwuspadowy)


Do okoo 20 m

Dach wsparty na kratownicach (paski)


Do okoo 100 m

Ramy sztywne Rama portalowa Rozpito/60 15 m 45 m Dach wsparty na kratownicach (paski)


Do okoo 100 m


1 - 14

3.1.1 Sztywne konstrukcje ramowe Konstrukcje sztywne uzyskuje si, wykorzystujc sztywne (odporne na zginanie) poczenie pomidzy kocami belek dachowych (lub kratownic) a supami. Utworzona w ten sposb sztywna rama jest duo bardziej efektywna pod wzgldem przenoszenia obcie uytkowych dziaajcych na dach ni swobodnie podparty element konstrukcji dachu (z poczeniami nominalnie przegubowymi na kocach). Taka rama zapewnia rwnie nono przy oddziaywaniu si wiatru na boki budynku. Ze wzgldu na to, e konstrukcji te s samonone w paszczynie ramy, stenie w dachu moe by mniejsze ni w przypadku konstrukcji ze swobodnie podpartymi belkami dachowymi.

Sztywne konstrukcje ramowe dziel si oglnie na dwie kategorie konstrukcje wsparte na ramach portalowych i konstrukcje wsparte na ramach kratownicowych.

Ramy portalowe W ramach portalowych jako rygle dachowe i supy podpierajce stosuje si na og belki i supy wykonane z dwuteownika walcowanego na gorco, chocia ksztatowniki formowane na zimno mog by odpowiednie w przypadku konstrukcji o niewielkiej rozpitoci. Ramy portalowe s dostpne w wielu rnych ksztatach i rozmiarach, z dachami paskimi i dwuspadowymi.

Typow konfiguracj pokazano na rysunku 3.1. Okadzina dachowa i cienna wsparta jest na patwiach i szynach bocznych, ktre rozcigaj si pomidzy ramami portalowymi. Nie jest konieczne wykonywanie stenia pomidzy kad par ram, ale powinno ono wystpowa w przynajmniej jednym przle, aby przenosi siy wzdune (normalne w stosunku do ramy) na ciany boczne i dalej do poziomu podoa.

W niektrych wyjtkowych sytuacjach obliczeniowych okadzina moe peni funkcj stenia to rozwizanie nazywane jest konstrukcj skorupow. Projekt okadziny i mocowa do elementw podpierajcych musi zosta poddany ocenie inyniera budownictwa. W wikszoci przypadkw zastosowane zostanie stenie niezalene od poszycia.

Rysunek 3.1 Typowa konfiguracja przestrzenna konstrukcji wspartej

na ramie portalowej


1 - 15

(a) Rama portalowa rednia rozpito (b) ukowa rama portalowa

25 m

8 m

6

(c) Rama portalowa ze stropem midzykondygnacyjnym

(d) Rama portalowa z suwnic

25 m

6 m

6

(e) Dwunawowa rama portalowa

(f) Rama portalowa ze zintegrowanym biurem

(g) Mansardowa rama portalowa

Rysunek 3.2 Formy ram portalowych

Rygle ram portalowych s zazwyczaj proste, jak pokazano na rysunku 3.3. Te same zasady konstrukcyjne obowizuj przy projektowaniu ram portalowych z ryglem ukowym, jak pokazano na rysunku 3.4. W kadym przypadku istotne jest poczenie midzy ryglem a supem i zazwyczaj stosuje si w tym miejscu skos. Wymiary skosu powinny zosta uwzgldnione przy opracowywaniu wymaga dotyczcych wysokoci przewitu.

2540 m

6 m

6

10 m

8 m 3,5 m

66

40 m

6 m

10 3,00

6 m

2530 m

8 m

8 m 9 m 8 m

3,5 m


1 - 16

Rysunek 3.3 Rama portalowa dachu dwuspadowego

Rysunek 3.4 Rama portalowa dachu ukowego


1 - 17

Rysunek 3.5 Typowe stenia dachu i cian w konstrukcjach wspartych

na ramach portalowych

W wikszoci przypadkw rygiel (oraz ewentualnie sup) wymaga bdzie utwierdze miejscowych, jak pokazano na rysunku 3.6. W niektrych krajach stosujc tego typu utwierdzenia, naley podj odpowiednie dziaania, aby zagwarantowa, e patwie uoone bd prawidowo wzgldem ukadu ste na dachu. Umiejscowienie tych utwierdze okrela inynier budownictwa.

Rysunek 3.6 Zapewnienie statecznoci dolnego pasa belki dachowej


1 - 18

Kratownice ze sztywn ram Gdy stosuje si kratownice paskie, zarwno grne, jak i dolne pasy dwigarw kratowych mona atwo poczy z podpierajcymi supami, tworzc w ten sposb sztywn konstrukcj. W przypadku wikszych rozpitoci kratownice dachowe stanowi skuteczn i tani alternatyw. Typowe ksztaty kratownic paskich pokazano na rysunku 3.7, a dach wsparty na kratownicach widoczny jest na rysunku 3.8.

Rysunek 3.7 Typowe ksztaty kratownic

Rysunek 3.8 Kratownica paska (typu N) ze sztywn ram


1 - 19

W niektrych sytuacjach rwnie supy maj form kratow. Wwczas konfiguracja budynku wyglda zazwyczaj tak, jak pokazano na rysunku 3.9.

Rysunek 3.9 Kratownica paska ze sztywn ram i supami kratowymi

Stateczno poprzeczn grnych pasw kratownic zapewniaj zwykle patwie (oraz jeden panel ste, jak w przypadku ram portalowych), jednak gdy dozwolone jest zastosowanie konstrukcji skorupowej, moe ona stanowi wystarczajce utwierdzenie bez stosowania stenia, jak pokazano na rysunku 3.10.

Rysunek 3.10 Okadzina dachowa w funkcji konstrukcji skorupowej na sztywnej

konstrukcji dachu wspartego na kratownicach


1 - 20

3.1.2 Konstrukcje typu belka-sup z ram przegubow W konstrukcji typu belka-sup z ram przegubow podstawow konfiguracj jest szereg belek uoonych rwnolegle. Koce kadej belki wsparte s na supach, a poczenie pomidzy belk a supem jest poczeniem przegubowym bd podatnym. Na dachu naley zapewni stenie w celu przenoszenia na ciany szczytowe i boczne si poziomych wynikajcych z oddziaywania wiatru. Z kolei ciany dziki steniom przenosz te siy na fundamenty. (W niektrych krajach dopuszcza si rozwizanie alternatywne okadzina dachowa peni funkcj konstrukcji skorupowej, eliminujc tym samym potrzeb zapewnienia osobnego stenia). Typow konfiguracj przestrzenn pokazano na rysunku 3.11.

Rysunek 3.11 Typowa konfiguracja przestrzenna w przypadku konstrukcji

typu belka-sup

W przypadku belek dostpnych jest wiele moliwoci:

ksztatowniki walcowane na gorco (belki wykonane z dwuteownikw),

blachownice,

belki wykonane z czci z otworami w rodnikach,

kratownice.

Belki wykonane z dwuteownikw walcowanych na gorco W najbardziej popularnym rodzaju konstrukcji typu belka-sup zarwno do wykonania belek, jak i supw stosuje si dwuteowniki walcowane na gorco. Ksztatowniki te wytwarzane s zgodnie z normami midzynarodowymi, przy czym dostpne s take tablice obliczeniowe, na podstawie ktrych mona atwo dobra rozmiar ksztatownika odpowiedni do danego obcienia. Najczciej stosowane rozmiary ksztatownikw s atwo dostpne u dystrybutorw i szybko dostarczane na zamwienie.

Wysokie ksztatowniki ze stosunkowo wskimi pasami sprawdzaj si najlepiej w przypadku belek dachowych, jak pokazano na rysunku 3.12, gdzie ich podstawow funkcj jest zapewnienie nonoci przy zginaniu. W przypadku supw, ktre poddawane s przede wszystkim ciskaniu, stosuje si zazwyczaj grubsze i nisze ksztatowniki z szerszymi pasami.


1 - 21

Stosunek rozpitoci do wysokoci w belkach dachowych wynosi na og od 30 do 40 przy rozpitociach do 20 m.

Rysunek 3.12 Konstrukcje typu belka-sup z ram przegubow

Blachownice Blachownice to belki zoone z dwch pasw przyspawanych do blachy rodnika w taki sposb, aby powsta dwuteownik. Ten typ belki jest dobrym rozwizaniem, gdy belki wykonane ze standardowych dwuteownikw i dwuteownikw szerokostopowych nie maj zastosowania. Wymiary ksztatownika dobierane s tak, aby odpowiaday obliczeniowym momentom zginajcym i siom cinajcym. Belki mog by wyprofilowane w rzucie pionowym, jak pokazano na rysunku 3.13.

Stosunek rozpitoci do wysokoci wynosi na og od 20 do 25 przy rozpitociach do 30 m.

Rozwizaniem alternatywnym stosowanym czasem w przypadku duych rozpitoci w celu zredukowania gruboci blachy rodnika jest wykorzystanie blachy falistej (wyprofilowanej w paszczynie). Stosunek rozpitoci do wysokoci w przypadku profilowanej blachy rodnika wynosi na og od 30 do 40 przy rozpitociach do 100 m.

Rysunek 3.13 Blachownice zwane

Blachownice mog by drosze ni standardowe ksztatowniki walcowane na gorco.


1 - 22

Belki z otworami w rodniku Belki dachowe zazwyczaj przenosz niewielkie, rwnomiernie rozoone obcienia i dlatego belki rozpostarte na duych rozpitociach mog by wykonane z ksztatownikw z otworami w rodnikach. Pierwsz belk tego typu w historii bya belka zbata z otworami szecioktnymi. Obecnie powszechnie stosuje si belki z otworami okrgymi.

W obu przypadkach belka wykonywana jest z walcowanego dwuteownika przez przecicie wzdu rodnika w celu uzyskania danego profilu, oddzielenie dwch powek, a nastpnie odpowiednie uoenie jednej z nich wzgldem drugiej i ponowne zespawanie. Zostao to przedstawione na rysunku 3.14. Gwn zalet tego typu belki jest zmniejszenie ciaru: w przyblieniu o 30% w stosunku do belki z penym rodnikiem, przy podobnej wysokoci i nonoci przy zginaniu.

Przykad zastosowania belki z okrgymi otworami przedstawiono na rysunku 3.15.

Belki z otworami w rodniku s mniej odpowiednie w przypadku duych obcie skupionych.

Stosunek rozpitoci do wysokoci wynosi na og 30 przy rozpitociach do 50 m.

Otwory szecioktne

Otwory okrge

Rysunek 3.14 Sposb wykonania belek z otworami w rodniku

Rysunek 3.15 Belki z okrgymi otworami w rodniku


1 - 23

Kratownice Kratownice stanowi triangulowany zesp elementw konstrukcyjnych. W budynkach jednokondygnacyjnych stosuje si dwa podstawowe ukady kratownic kratownice dachw dwuspadowych oraz kratownice paskie o prawie jednakowej wysokoci.

Kratownice dachw dwuspadowych W ramach przegubowych stosuje si wiele rodzajw kratownic dachw dwuspadowych, jak pokazano na rysunku 3.16.

Kratownice pokazane na rysunku 3.16 wytwarza si zwykle z teownikw i ktownikw, a stosuje do wykonania dachu nachylonego. Spora (zwykle niewykorzystana) przestrze pomidzy kratownicami moe wydawa si wad tego typu konstrukcji, jako e zwiksza powierzchni wymagajc ogrzania i cakowit wysoko konstrukcji, lecz przy niewielkich rozpitociach stanowi rozwizanie ekonomiczne i zapewnia miejsce do przeprowadzenia instalacji.

Poniewa kratownice tego typu stosowane s w przypadku dachw o duym spadku, stosunek rozpitoci do wysokoci wynosi na og od 5 do 10 przy rozpitociach do 20 m.

Kratownica typu fink in. Poloneau (niewielka rozpito)

Kratownica typu fink in. Poloneau (dua rozpito)

Kratownica belgijska

Kratownica angielska

Kratownica mansardowa

Rysunek 3.16 Typy kratownic dachw dwuspadowych


1 - 24

Kratownice paskie Kratownice paskie stosuje si przede wszystkim w ramach sztywnych (dokadniejsze omwienie w rozdziale 0), ale take w ramach przegubowych jak w przykadzie pokazanym na rysunku 3.17.

Rysunek 3.17 Kratownica paska w budynku wspartym na ramie przegubowej

Kratownice maj zazwyczaj wiksz wysoko ni pojedyncze belki lub blachownice. Ugicie kratownicy jest niewielkie i mona je kontrolowa, co czyni kratownice szczeglnie atrakcyjnym rozwizaniem w sytuacji, gdy konstrukcja dachu musi przenosi znaczne obcienia lub gdy zastosowany dach jest paski (lub prawie paski). Wiksza wysoko kratownic zwiksza wymiary elewacji, ale take tworzy przestrze do przeprowadzenia instalacji wewntrz konstrukcji dachu zamiast pod ni.

Ciar konstrukcji dachu kratownicowego na jednostk jego powierzchni jest na og mniejszy ni ciar dwigarw z pojedynczych belek, ale koszty wykonania s wysze. Moliwe jest wyeksponowanie kratownic w ukoczonej konstrukcji, co moe podnie koszt ich wykonania, np. jeli do wytworzenia elementw zastosowane zostan ksztatowniki zamknite.

Stosunek rozpitoci do wysokoci w przypadku kratownic paskich wynosi na og od 15 do 20 przy rozpitociach do 100 m.

Kratownice s zazwyczaj paskie i wymagaj zastosowania jakiej formy stenia w celu zapewnienia statecznoci. Jako alternatyw mona zastosowa kratownice trjwymiarowe, jak pokazano w przekroju poprzecznym na rysunku 3.18 i zilustrowano na rysunku 3.19. Produkcja tej formy kratownicy jest na og kosztowna ze wzgldu na zoony ukad elementw wewntrznych.

Stosunek rozpitoci do wysokoci kratownic trjwymiarowych wynosi na og od 16 do 20 przy rozpitociach powyej 50 m.


1 - 25

Kratownice trjktne

(z okrgymi ksztatownikami zamknitymi) Kratownice trjktne

(z prostoktnymi ksztatownikami zamknitymi) Rysunek 3.18 Trjwymiarowe kratownice trjktne

Rysunek 3.19 Trjwymiarowe kratownice zapewniajce podparcie dachu

3.1.3 Dachy podwieszane W konstrukcjach podwieszanych stosuje si elementy rozcigane (liny stalowe lub prty), ktre zapewniaj porednie podparcie elementw takich jak belki dachowe, umoliwiajc tym samym zastosowanie mniejszych rozmiarw danych elementw. Odcigi musz by wsparte na supach lub masztach, a elementy te musz by zakotwione lub stone z innymi odcigami. Ukad ste jest zazwyczaj bardzo widoczny, dlatego przy jego projektowaniu naley wzi pod uwag estetyk budynku. Przykad podwieszanej konstrukcji budynku pokazano na rysunku 3.20.


1 - 26

Rysunek 3.20 Podwieszane belki dachowe w budynku magazynowym

Alternatywne konfiguracje do zastosowania w budynkach z dachem paskim pokazano na rysunku 3.21.

Konstrukcje podwieszane s najbardziej ekonomiczne w przypadku rozpitoci pomidzy 30 m a 90 m.

Koszty utrzymania takiej konstrukcji mog by wysokie, poniewa wiksza jej cz znajduje si poza budynkiem. Naley uwanie okreli szczegy dotyczce bariery wodoszczelnej w miejscach, gdzie odcigi przechodz przez okadzin.

1

2

3

1 2 3

Belka dachowa

Moment zginajcy

+ ++ +

Sia ciskajca -- - +

Zakotwienie Sia rozcigajca

++ -- --

Rysunek 3.21 Porwnanie trzech gwnych konfiguracji konstrukcji

podwieszanych

Ukad konstrukcji ma znaczcy wpyw na rozkad si wewntrznych, a tym samym na wymiary elementw konstrukcyjnych. Plan budynku naley opracowa we wsppracy z inynierem budownictwa.


1 - 27

3.1.4 uki uki maj ksztat paraboliczny lub okrgy, jak pokazano na rysunku 3.22. Rwnomiernie rozoone obcienia s przenoszone przez ciskanie w elementach ukowych. Nierwnomiernie rozoone obcienia i obcienia skupione wywouj niewielkie momenty zginajce. Siy ciskajce musz by neutralizowane przez siy poziome dziaajce w fundamentach budynku lub przez cigi pomidzy fundamentami, jak pokazano na rysunku 3.22.

Elementy ukowe mona wykona, zginajc na zimno belki zbudowane z dwuteownikw.

Stosunek rozpitoci do wysokoci w przypadku elementw ukowych wynosi na og pomidzy 60 a 75 przy rozpitociach do 50 m.

Przykad budynku z dachem ukowym pokazano na rysunku 3.23.

cig czcy podpory

Obie podpory zamocowane

Rysunek 3.22 Sposoby podparcia elementw ukowych

Rysunek 3.23 Remiza straacka


1 - 28

3.2 Poczenia midzy supami i belkami 3.2.1 Poczenia odporne na zginanie

W konstrukcji wspartej na ramach portalowych poczenia midzy belkami i supami przenosz momenty zginajce, a take siy cinania i siy osiowe i musz by zaprojektowane jako poczenia sztywne.

W poczeniu sztywnym stosuje si na og blach doczoow o penej wysokoci. Belka dachowa jest zwykle miejscowo skosowana, a rodnik supa jest usztywniony, aby by odporny na siy lokalnie pochodzce od koca belki dachowej. Na og naley unika stosowania elementw usztywniajcych, poniewa podnosz one znacznie koszt produkcji.

1

2

3

1 Przeduona blacha doczoowa 2 Przeduona blacha doczoowa

z elementem usztywniajcym 3 Poczenie ze skosem i

elementem usztywniajcym

Rysunek 3.24 Sztywne poczenia rubowe pomidzy belkami

dachowymi i supami


1 - 29

Poczenia pomidzy kratownicami i supami uzyskuje si zwykle przy pomocy blach doczoowych na grnych i dolnych pasach dwigara, poczonych przy uyciu rub z licem supa. Typowy przykad zilustrowano na rysunku 3.25.

Rysunek 3.25 Poczenie kratownica-sup w sztywnej konstrukcji ramowej

3.2.2 Poczenia nominalnie przegubowe W konstrukcji typu belka-sup stosuje si poczenia nominalnie przegubowe, ktre z zaoenia nie przenosz adnych momentw si pomidzy poczonymi elementami. Oddziaywania zewntrzne, takie jak oddziaywania wiatru, musz by neutralizowane przez ukady ste. Ukad ste mog tworzy stenie stalowe lub sztywny rdze. W przypadku konstrukcji jednokondygnacyjnych prawie zawsze stosuje si ukad ste stalowych.

Poczenia przegubowe mona wykona w stosunkowo atwy (i tani) sposb. W typowych poczeniach stosuje si blachy doczoowe o niepenej wysokoci, blachy przykadki rodnika lub czniki ktowe. Elementy czy si ze sob na miejscu budowy przy uyciu rub.

1

3

2

1 Poczenie doczoowe 2 Poczenie z cznikiem ktowym 3 Poczenie z blach przykadki rodnika

Rysunek 3.26 Nominalnie przegubowe poczenia rubowe


1 - 30

4 PRZEGRODY ZEWNTRZNE BUDYNKU

Konstrukcja stalowa budynku jednokondygnacyjnego skada si na og z trzech podstawowych elementw: konstrukcja gwna (supy i belki dachowe ze steniem); drugorzdna konstrukcja stalowa, czyli patwie i szyny boczne podtrzymujce pokrycie dachowe i okadziny cienne; oraz same pokrycia dachowe i okadziny. Pokrycia dachowe i okadziny okrela si na og jako przegrody zewntrzne budynku.

Przegrody zewntrzne budynku zapewniaj odporn na warunki pogodowe oson przestrzeni budynku. W wikszoci przypadkw stanowi one rwnie izolacj termiczn budynku od rodowiska zewntrznego. Wygld zewntrzny jest czsto gwnym czynnikiem decydujcym o wyborze formy przegrd zewntrznych. Architekt musi zatem wybra system, ktry bdzie zgodny z wymaganiami dotyczcymi wytrzymaoci na oddziaywania takie jak napr wiatru oraz (na dachach paskich i prawie paskich) obcienia uytkowe, zapewniajc jednoczenie izolacj termiczn zgodn z kryteriami niskiego zuycia energii i wygld zewntrzny, ktry speni oczekiwania klienta.

Czsto stosuje si ten sam typ okadziny na dach i ciany.

Ustalanie szczegw jest istotnym elementem projektowania przegrd zewntrznych budynku. Wane, aby systemy odprowadzania wody nie blokoway jej odpywu ani nie przeciekay, a integracja otworw (okien i drzwi) z okadzin nie wpyna negatywnie na izolacj termiczn.

Ciekawy przykad zastosowania kolorowej blachy profilowanej pokazano na rysunku 4.1.

Rysunek 4.1 Warsztat samochodowy ze stalowym dachem i elewacj


1 - 31

4.1 Systemy okadzin Do wyboru s nastpujce podstawowe systemy okadzin:

Profilowana blacha stalowa - Poszycie pojedyncze - Poszycie podwjne skadane na miejscu budowy z panelu okadzinowego,

izolacji i arkusza zewntrznego - Kompozytowe panele warstwowe prefabrykowane poza miejscem budowy

z arkusza wewntrznego i zewntrznego oraz izolacji

Blacha stalowa z izolacj pokryta wodoszczeln membran stosowna powszechnie na dachach paskich

Panele/okadzina drewniana

Prefabrykowane pyty betonowe

Konstrukcja z bloczkw (w przypadku cian)

4.1.1 Okadzina z blachy profilowanej Podstawowe typy systemw okadzinowych z profilowanej blachy stalowej stosowane na dachach i cianach zestawiono w tabeli 4.1.

Tabela 4.1 Podstawowe typy systemw okadzinowych System Izolowany? KorzyciSystemy wielowarstwowe

tak Dowolno w wyborze zewntrznej blachy profilowanej Wysoka ognioodporno Dobra izolacja akustyczna i pochanianie dwiku Szybki monta, proste mocowania mechaniczne

Panele kompozytowe

tak Szybki monta Cakowicie prefabrykowane

Pojedyncze poszycie

nie Tani i szybki monta atwo demontau Dua dowolno form

4.1.2 Prefabrykowane pyty betonowe

W przypadku dachw paskich przenoszcych znaczne obcienia uytkowe aurowe pyty betonowe sprawdzaj si jako stosunkowo atwo montowane elementy konstrukcyjne oraz warstwa izolacji termicznej.

Prefabrykowane pyty betonowe (pyty kanaowe lub panele warstwowe) zapewniaj wymagan nono przy duych obcieniach niegiem lub w przypadkach, gdy cika konstrukcja dachu jest wymagana ze wzgldw bezpieczestwa (np. aby wytrzyma cinienie wybuchu w sytuacjach wyjtkowych). Pyty prefabrykowane s jednak znacznie cisze ni profilowana okadzina stalowa, zatem gwna konstrukcja stalowa musi by odpowiednio bardziej wytrzymaa.

4.1.3 Konstrukcja z bloczkw W przypadku cian budynkw jednokondygnacyjnych czsto stosuje si konstrukcj z bloczkw o penej lub niepenej wysokoci (z okadzin z blachy w grnej czci ciany). ciana z bloczkw zapewnia izolacj i odporno. Moe by take zastosowana ze wzgldu na walory estetyczne.


1 - 32

4.2 Drugorzdna konstrukcja stalowa Belki drugorzdne stosuje si, gdy rozstaw belek gwnych lub kratownic jest za duy, aby rozpi midzy nimi okadzin bd panele dachowe, lub gdy okadzina rozpostarta jest rwnolegle do belek gwnych, co zwykle ma miejsce w przypadku dachw dwuspadowych.

Na elementy drugorzdne mona wybra formowane na zimno bd walcowane na gorco ksztatowniki stalowe. Profile typowych ksztatownikw formowanych na zimno przedstawiono na rysunku 4.2. Ksztatownik formowany na zimno moe by nawet do 30% lejszy ni ksztatownik walcowany na gorco.

1 2 3 4Profil typu C

max = 10 m

140 mm < h < 300 mm

Profil typu

max = 12 m

140 mm < h < 300 mm

Profil

max = 16 m

250 mm < h < 420 mm

Profil typu Z

max = 12 m

120 mm < h < 400 mm

Rysunek 4.2 Typowe przekroje belek formowanych na zimno

Ksztatowniki formowane na zimno s wytwarzane ze stali galwanizowanej, co na og zapewnia wystarczajc ochron przed korozj wewntrz budynku (wyjtkiem mog by rodowiska agresywne, takie jak np. obora, gdzie wystpuje amoniak).

Drugorzdne elementy z ksztatownikw formowanych na zimno s uywane przy stosunkowo niewielkim rozstawie, zwykle pomidzy 1,6 m a 2,5 m. Bardzo dugie elementy drugorzdne mog mie form maych kratownic.


1 - 33

4.3 Dachy Wybr pomidzy dachem paskim a dwuspadowym zaley czsto od konkretnych preferencji w danym regionie lub kraju. W niektrych krajach preferuje si dachy paskie, ktre mog przenosi znaczne obcienia uytkowe, natomiast w innych czciej stosuje si dachy dwuspadowe uatwiajce odpyw wody i poddane jedynie niewielkim obcieniom uytkowym. Rodzaj okadziny waciwy w danej sytuacji zaley oczywicie od powyszych decyzji i okolicznoci.

4.3.1 Dachy dwuspadowe Spadek dachu dwuspadkowego rwnie zaley od konkretnych warunkw lokalnych i przyjtych zwyczajw. Zwykle stosuje si spadek wynoszcy co najmniej 10% (6).

W przypadku zastosowania blach profilowanych, profile biegn wzdu spadku dachu, aby uatwi odprowadzanie wody. Izolacja musi si wic znajdowa pod poszyciem zewntrznym (by moe jako panel kompozytowy). Poszycie opiera si na patwiach rozpitych pomidzy belkami dachowymi i jest zamocowane przy uyciu rub oraz wkrtw. Arkusze czone na zakad nie wymagaj stosowania membrany wodoszczelnej panel ukadany wyej na spadku dachu po prostu zachodzi na ten uoony niej.

Typowy ukad dachu dwuspadowego w okolicy naroa pokazano na rysunku 4.3. Wane jest, aby system odprowadzania wody by odpowiedni do zapewnienia odpywu z caego dachu.

1

1

3

2

1 Warstwowy panel dachowy i warstwowy panel elewacji 2 Spadek dachu > 6 3 Ksztatownik walcowany na gorco lub formowany na zimno

Rysunek 4.3 Izolowany dach nachylony


1 - 34

4.3.2 Dachy paskie Dach paski musi by cakowicie wodoszczelny ze wzgldu na wod stojc, dlatego te zwykle jego grn warstw pokrywa si dodatkowo membran wodoodporn.

Gdy stosowana jest stalowa blacha profilowana, ma ona zwykle profil o duej wysokoci i rozciga si pomidzy gwnymi elementami konstrukcyjnymi. Wwczas blach pokrywa si izolacj zamocowan przy pomocy rub lub wkrtw. Nastpnie na izolacj nakada si membran wodoszczeln. Przykad pokazano na rysunku 4.4.

W przypadku dachw paskich istnieje ryzyko powstawania zastoisk wody. Jeli ugicie dachu jest znaczne, woda moe si zbiera w czci rodkowej. W przypadku braku odpowiedniego systemu odprowadzania woda moe by zatrzymywana przez wiece dachowe lub inne elementy wykoczenia wok krawdzi dachu. Bardzo istotne jest zminimalizowanie ryzyka powstania zastoisk przez zastosowanie podniesie wykonawczych i zapewnienie odpowiedniego odprowadzania wody.

1

2

3

7

65

4

1 Izolacja 2 Panel okadzinowy 3 Zewntrzna blacha profilowana 4 ruba

5 Izolacja 6 Dodatkowy pas metalu 7 Pojedyncze poszycie dachowe

Rysunek 4.4 Izolowany dach paski


1 - 35

5 OCHRONA PRZECIWPOAROWA

Wymagania dotyczce ochrony przeciwpoarowej okrelono w przepisach krajowych, lecz istniej take uznane midzynarodowe reguy oceny ognioodpornoci konstrukcji stalowych. Minimalny poziom bezpieczestwa przy projektowaniu konstrukcji z uwagi na warunki poarowe ma na celu okrelenie dopuszczalnego ryzyka zwizanego z bezpieczestwem osb przebywajcych w budynku, straakw i osb znajdujcych si w pobliu budynku. Mona podnie poziom bezpieczestwa w celu ochrony mienia znajdujcego si w budynku, czci nadziemnej konstrukcji, zabytkw, cigoci dziaania, wizerunku firm zajmujcych dany budynek bd te jego waciciela, a take rodowiska.

Wymagania wyraone s zwykle wzgldem takich czynnikw jak:

Rozprzestrzenianie si ognia: palno materiaw wyraona wzgldem czasu, w ktrym dochodzi do rozgorzenia. Klasyfikuje si j w skali od A1 (rozgorzenie niemoliwe) do E (rozgorzenie w czasie krtszym ni 2 minuty) oraz F (niezbadane).

Intensywno dymienia: materiay klasyfikuje si w skali od A2 do F w zalenoci od iloci dymu powstajcego przy spalaniu.

Ognioodporno: czas, w ktrym element konstrukcyjny spenia wymagania znormalizowanego badania odpornoci ogniowej. Brane s pod uwag trzy kryteria dotyczce nonoci, odpornoci na zniszczenie i izolacyjnoci (okrelane zwykle jako R, E oraz I), a ich ocena przedstawiana jest w postaci oznaczenia R30, R60 itd., gdzie liczba wyraa okres czasu w minutach.

Aby osign wymagany poziom bezpieczestwa poarowego w budynku jednokondygnacyjnym, naley uwzgldni nastpujce elementy:

wymagania prawne,

ciany przeciwpoarowe,

rozprzestrzenianie si ognia,

drogi ewakuacyjne.

Wymagania poarowe w stosunku do konstrukcji jednokondygnacyjnych s czsto niewielkie, poniewa osoby przebywajce w budynku zwykle mog go szybko opuci w razie poaru. Najwaniejsze jest na og zapobieganie rozprzestrzenianiu si ognia na ssiednie nieruchomoci.

W celu zabezpieczenia mienia znajdujcego si w budynku, szczeglnie w duych zakadach produkcyjnych i magazynach, moe zaistnie potrzeba zbudowania cian przeciwpoarowych lub, jeli nie jest to moliwe, zastosowania innych rodkw, takich jak instalacja tryskaczowa.


1 - 36

6 SUWNICE

W niektrych budynkach przemysowych konieczne jest zamontowanie suwnic dotyczy to na przykad warsztatw drukarskich (do przenoszenia rolek papieru) i zakadw mechanicznych (do przenoszenia cikiego sprztu i czci). Przykad pokazano na rysunku 6.1.

Przy wikszoci suwnic stosuje si pojedyncze bd podwjne belki rozcigajce si w poprzek budynku, a podnonik mocowany jest na belkach. Belki dwignicy wsparte s na belkach jezdnych, ktre biegn przez ca dugoci budynku. Dwignica obsuguje cay strop, poruszajc si wzdu belek jezdnych i przesuwajc podnonik wzdu belek dwignicy (Rysunek 6.2).

Wprowadzenie do budynku suwnicy ma zawsze wpyw na projekt jego konstrukcji, nawet jeli udwig jest bardzo niewielki. Gwn kwesti projektow jest ograniczenie rozchodzenia si supw na poziomie dwignicy. Z tego powodu ramy portalowe nie s odpowiednie do cikich dwignic, poniewa ograniczanie przesuwania si supw staje si nieopacalne. Praca dwignicy wywouje take siy poziome wynikajce z przemieszczania si obcie, dlatego te stosuje si dodatkowe stenie.

Dwignica o udwigu do dopuszczalnego obcienia roboczego okoo 10 ton (100 kN) moe zwykle by umieszczona na belkach jezdnych, ktre s wsparte na supach utrzymujcych dach. W przypadku wikszych dwignic bardziej opacalnym rozwizaniem jest zastosowanie osobnych supw (lub kratownic pionowych) do podparcia belek jezdnych, co pozwala unikn zbytniego obciania konstrukcji budynku.

Rysunek 6.1 Cika dwignica w duym budynku przemysowym


1 - 37

2 13

7

6

45

13

8910

1211

min. 500 mm

1 Podnoszenie 2 Ruch podnonika 3 Ruch dwignicy 4 Napd silnikowy 5 Podnonik

6 Belki dwignicy 7 Obudowa k 8 Podnonik 9 Belka dwignicy

10 Belka jezdna 11 Wspornik 12 Hak 13 Kaseta sterownicza

dwignicy

Rysunek 6.2 Typowa suwnica z bram i podnonikiem


1 - 38

7 WNIOSKI

Stal jest materiaem o wszechstronnym zastosowaniu, ktry daje architektowi i inynierowi moliwo zaprojektowania kadego rodzaju konstrukcji od konwencjonalnych ram portalowych wykorzystywanych w obiektach przemysowych po najnowoczeniejsze budynki charakteryzujce si uyciem niezwykych detali architektonicznych, niekonwencjonalnym ksztatem lub speniajce inne ewentualne wymagania zainteresowanych stron.

Konstrukcje stalowe s powszechne i wydajne, wykorzystywane do tworzenia eleganckich i ekonomicznych rozwiza. Stal konstrukcyjn mona czy z innymi materiaami w celu uzyskania podanego efektu, waciwoci czy funkcjonalnoci.

Konstrukcja stalowa powstaje w zakadzie produkcyjnym, co zapewnia wysok jako produktu i minimaln ilo odpadw oraz gwarantuje, e rozwizanie to jest zgodne z zasadami zrwnowaonego rozwoju. Dostpne znormalizowane szczegy i formy konstrukcji pozwalaj skrci czas budowy i ograniczy negatywny wpyw na otoczenie.

Stal ma bardzo wysoki wspczynnik wytrzymaoci do ciaru, dziki czemu jest ona lekkim i atrakcyjnym rozwizaniem, wymagajcym minimalnej ingerencji w przestrze uytkow konstrukcji. Transport elementw o znacznym stopniu prefabrykacji ogranicza liczb dostaw na miejsce budowy, co ma szczeglne znaczenie na obszarach o duej koncentracji ludnoci, takich jak centra miast. Sprawno konstrukcyjna obiektw stalowych sprawia, e obcienia przenoszone na fundamenty s mniejsze, co w konsekwencji prowadzi do dalszych oszczdnoci.

Budynki o duych rozpitociach mona atwo zaprojektowa ze stali, dziki czemu otrzymuje si duo wolnej przestrzeni. Podnosi to funkcjonalno konstrukcji, oferujc elastyczno w zakresie jej zastosowa. Konstrukcje stalowe daj due moliwoci adaptacji i mog zosta atwo rozbudowane, co sprawia, e renowacja tego typu budynku jest praktycznym rozwizaniem pozwalajcym na dopasowanie go do przyszych celw i stanowi alternatyw dla rozbirki.

Stal jest doskonale oceniana pod wzgldem zgodnoci z zasadami zrwnowaonego rozwoju. Konstrukcje stalowe mona bez trudu rozmontowa i wykorzysta ponownie. Stal mona zawsze przetworzy powtrnie bez szkody dla wytrzymaoci, ograniczajc zapotrzebowanie na surowiec do minimum.

May ciar, zgodno z zasadami zrwnowaonego rozwoju i uniwersalno stali sprawiaj, e stanowi ona optymalne rozwizanie we wszystkich rodzajach budynkw.


1 - 39

8 DODATKOWA LITERATURA

Best Practice in Steel Construction: Industrial Buildings, Guidance for Architects, Designers and Constructors Publikacja funduszu badawczego RFCS na potrzeby projektu Euro-Build Dostpna w Instytucie konstrukcji stalowych (Steel Construction Institute), Wielka Brytania Do pobrania ze strony www.eurobuild-in-steel.com

1 WPROWADZENIE1.1 Stal jako materia konstrukcyjny1.2 Stal w budynkach jednokondygnacyjnych

2 ZALETY WYBORU KONSTRUKCJI STALOWEJ2.1 Niewielki ciar2.2 Minimalne wymiary konstrukcyjne2.3 Szybko budowy2.4 Elastyczno i moliwo adaptacji2.5 Rozwizanie oparte na zasadach zrwnowaonego rozwoju

3 FORMA GWNEJ KONSTRUKCJI STALOWEJ3.1 Typy konstrukcji3.1.1 Sztywne konstrukcje ramoweRamy portaloweKratownice ze sztywn ram

3.1.2 Konstrukcje typu belka-sup z ram przegubowBelki wykonane z dwuteownikw walcowanych na gorcoBlachowniceBelki z otworami w rodnikuKratowniceKratownice dachw dwuspadowychKratownice paskie

3.1.3 Dachy podwieszane3.1.4 uki

3.2 Poczenia midzy supami i belkami3.2.1 Poczenia odporne na zginanie3.2.2 Poczenia nominalnie przegubowe

4 PRZEGRODY ZEWNTRZNE BUDYNKU4.1 Systemy okadzin4.1.1 Okadzina z blachy profilowanej4.1.2 Prefabrykowane pyty betonowe4.1.3 Konstrukcja z bloczkw

4.2 Drugorzdna konstrukcja stalowa4.3 Dachy4.3.1 Dachy dwuspadowe4.3.2 Dachy paskie

5 OCHRONA PRZECIWPOAROWA6 SUWNICE7 WNIOSKI8 DODATKOWA LITERATURA

ssb01 poradnik architekta

Documents