Elementy projektu hali targowej z dźwigarem podwieszonym Wykonał: Tomasz DUDA Prowadzący projekt: dr inż. Szymon SWIERCZYNA Projekt Inżynierski 18.06.2013

Plan prezentacji Wybór technologii i modelu konstrukcji Obciążenia Wymiarowanie elementów i połączeń Uwagi końcowe

Wybór technologii i modelu konstrukcji

Przykłady hal targowych Rys. 1. Hala targowa w Czerwionce-Leszczynach [1]

Przykłady hal targowych Rys. 2. Hala targowa w Łosicach [2]

Przykłady hal targowych Rys.3. Hala targowa w Istanbule (Turcja)[3]

Cechy otwartych hal targowych atrakcyjna forma architektoniczna „lekkość” konstrukcji duża przestrzeń użytkowa

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.

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.

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

Przykłady dachów podwieszonych Rys. 5. Hala produkcji słupów z betonu wirowanego w Żdżarach [6]

Przykłady dachów podwieszonych Rys. 6. Fabryka Fleetguard w Quimper (Francja) [7]

Rys. 8. Widok aksonometryczny Model konstrukcji Rys. 8. Widok aksonometryczny

Model konstrukcji Rys . 9. Rzut dachu

Rys . 10. Przekrój poprzeczny Model konstrukcji Rys . 10. Przekrój poprzeczny

Model konstrukcji Rys . 11. Przekrój podłużny

Rys. 12. Przekrój poprzeczny ze świetlikiem dachowym Świetlik dachowy Rys. 12. Przekrój poprzeczny ze świetlikiem dachowym

Obciążenia

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

Obciążenia powierzchniowe

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

Obciążenia zmienne - wiatr Rys. Przepływ powietrza wokół wiat [N2] (5.4)[N2]

Najdłuższe cięgno rozpatrywanej konstrukcji Drgania 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.

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

Kombinacje obciążeń SGN: SGU: 36 kombinacji 24 kombinacje

Wymiarowanie elementów i połączeń

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

Rys. 14. Stężenie przeciwskrętne Wymiarowanie rygla Rys. 14. Stężenie przeciwskrętne

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

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

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

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

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

Rys. 18. Długości wyboczeniowe słupa Wymiarowanie 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

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%)

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

Wymiarowanie cięgien Wybrano system cięgnowy DETAN Grupa 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]

Wymiarowanie połączeń Połączenie 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

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

Wymiarowanie połączeń Połączenie 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

Uwagi końcowe

Wymiana lub awaria cięgna Nie 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

Porównanie z tradycyjną konstrukcją Konstrukcja 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

Porównanie z tradycyjną konstrukcją Ciężar konstrukcji cięgnowej: 50 177kg Różnica wynosi około 33%. Ciężar konstrukcji tradycyjnej: 67 001kg

Normy i literatura [1] Strona Internetowa Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Śląskiego. http://rpo-promocja.slaskie.pl/strona.php?art1=1343975713# [2] Strona internetowa Architekta Michała Rudnickiego. http://michalrudnicki.com/projects/targowisko.html [3] Strona internetowa International Rope Access Gmbh. http://www.ira-gmbh.com/?referenz=istanbul [4] Abel C., Renault Centre. Londyn : Achitecture in Detail, 1991. [5] Neufert E., Podręcznik projektowania architektoniczno-budowlanego. Wiesbaden : Arkady, 1992. [6] Frejno M., Hala z dachem podwieszonym. Nowoczesne Hale. 1/2010 [7] Rogers Stirk Harbour + Partners LLP: http://www.richardrogers.co.uk/work/buildings/fleetguard_factory [8] Pałkowski S., Konstrukcje stalowe: Wybrane zagadnienia obliczania i projektowania. Warszawa : Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010. [9] Kurzawa Z., Stalowe konstrukcje prętowe Część 2. Struktury przestrzenne, przekrycia cięgnowe, maszty i wieże. Poznań : Wydawnitwo Politechniki Poznańskiej, 2011. [10] Garncarek R. i Kociatkiewicz K., Tabelaryczne zestawienia dopuszczalnych obciążeń blach trapezowych, kaset ściennych, elewacyjnych profili falistych. Warszawa : Blachy Pruszyński, 2011.

Normy i literatura Normy: [N1] PN-EN 1991-1-1:2004 - Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje -- Część 1-1: Oddziaływania ogólne -- Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach [N2] PN-EN 1991-1-4:2008 - Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje -- Część 1-4: Oddziaływania ogólne -- Oddziaływania wiatru [N3] PN-B-02013:1987 - Obciążenia budowli -- Obciążenia zmienne środowiskowe -- Obciążenie oblodzeniem [N4] PN-EN 1993-3-1:2008 - Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych -- Część 3- 1: Wieże, maszty i kominy -- Wieże i maszty

Normy i literatura Normy: [N5] PN-EN 1993-1-11:2008 - Eurokod 3 -- Projektowanie konstrukcji stalowych -- Część 1-11: Konstrukcje cięgnowe [N6] PN-EN 1993-1-1:2006 - Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych -- Część 1- 1: Reguły ogólne i reguły dla budynków [N7] PN-EN 1990:2004 - Eurokod -- Podstawy projektowania konstrukcji [N8] SN003a. Informacje uzupełniające: Sprężysty moment krytyczny [N9] ETA-05/0207. HALFEN Zugstabensystem DETAN-S460

Dziękuję za uwagę!