1 Elementy projektu hali targowej z dźwigarem podwieszonymWykonał: Tomasz DUDA Prowadzący projekt: dr inż. Szymon SWIERCZYNA Projekt Inżynierski

2 Plan prezentacji Wybór technologii i modelu konstrukcji ObciążeniaWymiarowanie elementów i połączeń Uwagi końcowe

3 Wybór technologii i modelu konstrukcji

4 Przykłady hal targowychRys. 1. Hala targowa w Czerwionce-Leszczynach [1]

5 Przykłady hal targowychRys. 2. Hala targowa w Łosicach [2]

6 Przykłady hal targowychRys.3. Hala targowa w Istanbule (Turcja)[3]

7 Cechy otwartych hal targowychatrakcyjna forma architektoniczna „lekkość” konstrukcji duża przestrzeń użytkowa

8 Cechy konstrukcji cięgnowych [8]ZALETY: - duża swoboda rozwiązań architektonicznych w kształtowaniu brył obiektu; - możliwość przekrywania dużych powierzchni i uzyskiwania dużych rozpiętości; - mały ciężar własny konstrukcji; - stosunkowo tani i prosty montaż konstrukcji niewymagający na ogół skomplikowanych rusztowań.

9 Cechy konstrukcji cięgnowych [9]WADY: wrażliwość na ssanie wiatru, utrudnienia w odprowadzaniu wód opadowych, - możliwość wpadania w drgania (duża podatność dynamiczna), - wymagane jest staranne i kłopotliwe zabezpieczenie antykorozyjne, - konieczność kontroli naciągu lin oraz ich zwisu, - niska klasa odporności ogniowej w przypadku cięgien nieosłoniętych.

10 Przykłady dachów podwieszonychRys. 4. Centrala sprzedaży Renault w Swindon (Anglia) [4], [5]

11 Przykłady dachów podwieszonychRys. 5. Hala produkcji słupów z betonu wirowanego w Żdżarach [6]

12 Przykłady dachów podwieszonychRys. 6. Fabryka Fleetguard w Quimper (Francja) [7]

13 Rys. 8. Widok aksonometrycznyModel konstrukcji Rys. 8. Widok aksonometryczny

14 Model konstrukcji Rys . 9. Rzut dachu

15 Rys . 10. Przekrój poprzecznyModel konstrukcji Rys Przekrój poprzeczny

16 Model konstrukcji Rys Przekrój podłużny

17 Rys. 12. Przekrój poprzeczny ze świetlikiem dachowymŚwietlik dachowy Rys. 12. Przekrój poprzeczny ze świetlikiem dachowym

18 Obciążenia

19 Obciążenia konstrukcji:Zestawienie obciążeń Obciążenia konstrukcji: Obciążenia stałe Obciążenia użytkowe Śnieg Parcie/Ssanie wiatru Tarcie wiatru Temperatura Obciążenia cięgien: Ciężar własny Oblodzenie Opór wiatru Drgania cięgien Oddziaływania zmęczeniowe

20 Obciążenia powierzchniowe

21 Obciążenia zmienne - śniegPrzypadek 1: równomierne obciążenie śniegiem dachu: Przypadek 2: nierównomierne obciążenie śniegiem dachu: Przypadek 3: zaspy przy występach i przeszkodach:

22 Obciążenia zmienne - wiatrRys. Przepływ powietrza wokół wiat [N2] (5.4)[N2]

23 Najdłuższe cięgno rozpatrywanej konstrukcjiDrgania cięgien „Ryzyko drgań zwiększa się wraz z długością odciągu. Odciągi stosunkowo krótkie (o długości mniejszej niż 70-80m) na ogół nie stwarzają takiego ryzyka.” [N5] Najdłuższe cięgno rozpatrywanej konstrukcji ma 11,07m.

24 Imperfekcje przechyłoweRys. 12. Zastępcze imperfekcje przechyłowe [N6] (5.5)[N6] Rys. 13. Zastąpienie równoważnymi siłami poziomymi[N6]

25 Kombinacje obciążeń SGN: SGU: 36 kombinacji 24 kombinacje

26 Wymiarowanie elementów i połączeń

27 Wymiarowanie blachy trapezowejWybrano blachę trapezową T-135 o grubości 1,00 mm Dodatkowo jako warstwa wierzchnia – profil T-14 o grubości 0,5 mm

28 Rys. 14. Stężenie przeciwskrętneWymiarowanie rygla Rys. 14. Stężenie przeciwskrętne

29 Wymiarowanie rygla Element zwymiarowano ze względu na:wyboczenie względem osi y-y (w płaszczyźnie układu poprzecznego) wyboczenie względem osi z-z (z płaszczyzny układu poprzecznego) - zwichrzenie

30 Wymiarowanie rygla Ze względu na zwichrzenie, element podzielono na odcinki: Rys. 17. Wykres momentów zginających

31 Warunki nośności elementu ściskanego i zginanego jednokierunkowo:Wymiarowanie rygla Warunki nośności elementu ściskanego i zginanego jednokierunkowo: (6.61)[N6] (6.62)[N6]

32 Wymiarowanie rygla Stan graniczny użytkowalności: NA.22[N6]

33 Obliczenia w programie Robot:Wymiarowanie rygla Obliczenia „ręczne”: IPE 450 (75%) Obliczenia w programie Robot: IPE 550 (87%) (2)[N8]

34 Rys. 18. Długości wyboczeniowe słupaWymiarowanie słupa Element zwymiarowano ze względu na: wyboczenie względem osi y-y (w płaszczyźnie układu poprzecznego) wyboczenie względem osi z-z (z płaszczyzny układu poprzecznego) - zwichrzenie Rys. 18. Długości wyboczeniowe słupa

35 Warunki nośności elementu ściskanego i zginanego jednokierunkowo:Wymiarowanie słupa Warunki nośności elementu ściskanego i zginanego jednokierunkowo: (6.61)[N6] (6.62)[N6] Obliczenia ręczne: HEB 180 (79%) Obliczenia w programie Robot: HEB 180 (97%)

36 Wymiarowanie słupa Stan graniczny użytkowalności: NA.23[N6]

37 Wymiarowanie cięgien Wybrano system cięgnowy DETANGrupa 2 Grupa 3 Grupa 1 Wybrano system cięgnowy DETAN Cięgna grupy 1: Pręty M30 [N9] Cięgna grupy 2: Pręty M30 [N9] Cięgna grupy 3: Pręty M27 [N9]

38 Wymiarowanie połączeńPołączenie okapowe rygli ze słupem: Strefa ściskana: pas i środnik belki w strefie ściskania środnik słupa przy poprzecznym ściskaniu Strefa rozciągana: pas słupa zginany wskutek oddziaływań poprzecznych środnik słupa przy poprzecznym rozciąganiu - blacha czołowa środnik belki w strefie rozciągania Strefa ścinana: - nośność środnika słupa poddanego ścinaniu

39 Wymiarowanie połączeńPołączenie kalenicowe rygli: Strefa ściskana: pas i środnik belki w strefie ściskania Strefa rozciągana: - blacha czołowa - środnik belki w strefie rozciągania

40 Wymiarowanie połączeńPołączenie słupa z fundamentem: Strefa ściskana: nośność fundamentu na docisk pod blachą Strefa rozciągana: - blacha czołowa środnik słupa w strefie rozciągania Strefa ścinana: - nośność ze względu na poślizg

41 Uwagi końcowe

42 Wymiana lub awaria cięgnaNie uwzględniono sytuacji wymiany bądź awarii cięgna. Sposoby zabezpieczeń przed awarią cięgien: tłumiki dodatkowe liny spinające cięgna stałe przeglądy konstrukcji w formie kontroli wolnej długości i pomiaru siły cięgna, obszaru zakotwień i stref przejściowych rękawy ochronne monitoring

43 Porównanie z tradycyjną konstrukcjąKonstrukcja z cięgnami Element: Konstrukcja bez cięgien IPE 600 rygiel IPE 750x196 HEB 180 słup HEB 240 RK 70x70x3 tężniki między układami poprzecznymi RK 90x90x8 tężniki między układami poprzecznymi w osi słupów Pręty stężenia pionowego

44 Porównanie z tradycyjną konstrukcjąCiężar konstrukcji cięgnowej: kg Różnica wynosi około 33%. Ciężar konstrukcji tradycyjnej: kg

45 Normy i literatura [1] Strona Internetowa Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Śląskiego. [2] Strona internetowa Architekta Michała Rudnickiego. [3] Strona internetowa International Rope Access Gmbh. [4] Abel C., Renault Centre. Londyn : Achitecture in Detail, [5] Neufert E., Podręcznik projektowania architektoniczno-budowlanego. Wiesbaden : Arkady, [6] Frejno M., Hala z dachem podwieszonym. Nowoczesne Hale. 1/2010 [7] Rogers Stirk Harbour + Partners LLP: [8] Pałkowski S., Konstrukcje stalowe: Wybrane zagadnienia obliczania i projektowania. Warszawa : Wydawnictwo Naukowe PWN, [9] Kurzawa Z., Stalowe konstrukcje prętowe Część 2. Struktury przestrzenne, przekrycia cięgnowe, maszty i wieże. Poznań : Wydawnitwo Politechniki Poznańskiej, [10] Garncarek R. i Kociatkiewicz K., Tabelaryczne zestawienia dopuszczalnych obciążeń blach trapezowych, kaset ściennych, elewacyjnych profili falistych. Warszawa : Blachy Pruszyński, 2011.

46 Normy i literatura Normy:[N1] PN-EN : Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje -- Część 1-1: Oddziaływania ogólne -- Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach [N2] PN-EN : Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje -- Część 1-4: Oddziaływania ogólne -- Oddziaływania wiatru [N3] PN-B-02013: Obciążenia budowli -- Obciążenia zmienne środowiskowe -- Obciążenie oblodzeniem [N4] PN-EN : Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych -- Część 3- 1: Wieże, maszty i kominy -- Wieże i maszty

47 Normy i literatura Normy:[N5] PN-EN : Eurokod 3 -- Projektowanie konstrukcji stalowych -- Część 1-11: Konstrukcje cięgnowe [N6] PN-EN : Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych -- Część 1- 1: Reguły ogólne i reguły dla budynków [N7] PN-EN 1990: Eurokod -- Podstawy projektowania konstrukcji [N8] SN003a. Informacje uzupełniające: Sprężysty moment krytyczny [N9] ETA-05/0207. HALFEN Zugstabensystem DETAN-S460

48 Dziękuję za uwagę!