PRZEKRYCIA STRUKTURALNE

Kowalko MariolaHalicka PaulinaKapuszuk Monikaukowski DariuszKrupkowski Kamil

Charakterystyka przekry.

Przekrycia strukturalne to nowoczesne rozwizania konstrukcyjne, w ktrych wykorzystuje si przestrzenn prac poszczeglnych elementw. Ustroje te wykazuj du sztywno przy efektywnym zuyciu materiau, co pozwala na realizacj konstrukcji o duych rozpitociach (do ok. 400 m).

Przekrycie strukturalne jest ukadem dyskretnym, w ktrym osie prtw tworz przestrzenn siatk geometryczn. Wzy siatki s regularnie rozmieszczone na powierzchniach obejmujcych prty warstwowe. Prty skratowania s pooone midzy warstwami i maj zazwyczaj sta dugo, a przekrycie ma sta wysoko.

Ze wzgldu na ksztat rozrnia si nastpujce typy przekry strukturalnych:paskie,jednokrzywiznowe (walcowe), dwukrzywiznowe (na przykad kopuy geodezyjne).

Typy przekry strukturalnych:

walcowe

kopua geodezyjna

Ze wzgldu na budow dzieli si te konstrukcje na: jedno-,dwu-, trjwarstwowe.

Ze wzgldu na sposb prefabrykacji wyrnia si: systemy z oddzielnych prtw i wzw,ruszty kratowe z elementw paskich, ukady mieszane (wystpuj rne typy prefabrykatw).

Ksztatowanie konstrukcji przekry.

W przekryciach strukturalnych dwu- lub trjkierunkowych mona wyrni dwie zasadnicze grupy elementw: prty warstw,prty midzywarstwowe.

W konfiguracji dwukierunkowej wystpuj dwie podstawowe siatki:

ortogonalna (O),diagonalna (D).

Siatki konfiguracji dwukierunkowej: ortogonalna diagonalna

W ukadach trjkierunkowych spotyka si siatki:

trjktne (T),heksagonalne (H),zoone (TH).

Siatki konfiguracji trjkierunkowej: trjktne heksagonalne zoone

W przekryciach strukturalnych wystpuj wic w zasadzie dwa rodzaje siatek:

siatki prostoktne (najczciej kwadratowe),oraz siatki trjktne.

Siatki prostoktneWyrnia si cztery ukady:

O-O, O-DD-O, D-D

gdzie zestawienia literowe poczone kresk oznaczaj odpowiednio grn i doln warstw prtw.[ ]

Oprcz siatek podstawowych stosuj si take siatki pochodne, rozrzedzone (subsiatki).W siatkach tych eliminuje si niektre prty warstwy dolnej, a take cz krzyulcw.

Siatki trjktne

Istotnym problemem jest ustalenie racjonalnych propozycji przekrycia. Korzystn rozpito przedstawia zaleno

Poniej rozpitoci 18 m zalety przekry strukturalnych nie mog by w peni ujawnione; grne ograniczenie moe by przekroczone w przypadku zastosowania przekry trjwarstwowych. Najkorzystniejszy jest przedzia rozpitoci 30-60 m.

Smuko przekrycia, tzn. stosunek rozpitoci do wysokoci konstrukcyjnej, okrela si nastpujco

Przy rednich rozpitociach nie naley stosowa przekry dachowych o smukoci wikszej ni 20.

W racjonalnie uksztatowanych przekryciach strukturalnych wskanik zuycia materiau (obcienie ciarem wasnym) mona oszacowa wg zalenoci

gdzie:q-sumaryczne obcienie przekrycia, kN/m2,l-rozpito przekrycia, m,przy czym powinny by spenione warunki: q/g>2, l 100m

Obliczanie przekry.

Przy obliczaniu przekry strukturalnych przyjmuje si zazwyczaj model kratownicy przestrzennej, w ktrej ukad sztywnych prtw jest poczony przegubowo. Na pocztku naley sprawdzi czy nie wystpuje oglny lub lokalny mechanizm ruchu.

Warunkiem koniecznym jest, aby speniona bya zalenon- liczba prtwm- liczba wzwp- liczba wizi podporowych

Siy wewntrzne i przemieszczenia w strukturach mona obliczy przy wykorzystaniu:

dokadnych metod teoretycznych, uproszczonych metod teoretycznych,metod dowiadczalnych

Do oblicze przekry strukturalnych przyjmuje si modele zastpcze.Jego przyjcie jest uzalenione od ukadu podpr przekrycia.

przekrycie podparte w naroach lub na obwodzie- -model pyty zastpczej, podparte rwnie w rodku- model zastpczy belek cigych lub rusztu,przekrycie ma ksztat nieregularny bd wieloboku foremnego, a podpory s na obwodzie- model rusztu.

Wykorzystuje si rwnie do obliczania metode analogii pytowej, konstrukcje prtow sprowadza si do orodka cigego.Znajduj tu zastosowanie: teoria pyt cienkich teoria pyt o redniej grubociteoria pyt izotropowychteoria pyt anizotropowych

Przyjcie odpowiedniej teorii zaley od charakterystyk geometrycznych modelowanej konstrukcji.

Jeeli sztywno konstrukcji na zginanie w dwch prostopadych do siebie kierunkach jest rwna sztywnoci na skrcanie (Dx=Dy-Dxy) - pyta izotropowa. Warunek:

A1- suma pl przekrojw warstwy grnej i dolnej.A2-suma pl przekrojw i krzyulcw.

Gdy sztywno konstrukcji na skrcanie Dxy=0- model zastpczy w postaci pyty ortotropowej. Jeeli wpyw si poprzecznych na ugicia jest may teoria pyt cienkich.Przy istotnym wpywie odksztace postaciowych na wielko ugicia-- teoria pyty o redniej gruboci.

Rwnanie powierzchni odksztaconej ma posta:w przypadku pyty izotropowej

w przypadku pyty oriotropowej

q- obcienie rozoone rwnomiernie

Obliczenie pyty zastpczej prowadzi do okrelenia momentw zginajcych, si poprzecznych oraz przemieszcze w punktach odpowiadajcym wzom warstw przekrycia. Na podstawie znanych si wewntrznych w pycie mona wyznaczy siy wewntrzne w prtach struktury w odniesieniu do jednostki szerokoci l.

UgiciaUgicia przekry strukturalnego, pod cakowitym obcieniem maksymalnym w czci midzy supami podporowymi, w przypadku dachw nie powinny przekracza l/300 rozpitoci krtszego boku, a w przypadku stropw odpowiednio l/350 rozpitoci tego boku.przy rozpitoci przekrycia przekraczajce 30mnadaje si przekryciu uwypukleniu montaowe.

Stany graniczne i niezawodno konstrukcji

I-szy STAN GRANICZNY (SGN):

- geometryczna niezmienno ukadu - sprysto-plastyczna praca konstr. - defekty i wpyw usztywnie typu tarczowego

Stan graniczny nonoci nie zostanie zachowany, gdy:konstrukcja stanie si mechanizmem na skutek:

- uplastycznienia prtw (rozcigane) - wyboczenia prtw (ciskane)

II STAN GRANICZNY (SGU):

- przemieszczenia poziome, pionowe - drgania - uszkodzenia

GEOMETRYCZNA NIEZMIENNO UKADUformy utraty statecznoci:

- lokalna (wyboczenie jednego elementu)

- strefowa (w danej strefie wyst.mechanizm) - oglna (caa konstrukcja jest acuchem kinematycznym)

Mechanizm ruchuprzemieszczenie wzw ukadu przy zerowych odksztaceniach prtw

Analiza zgodnoci odksztace prtw z przemieszczaniami wzwocena geometrycznej niezmiennoci konstrukcjiC= -odksztacenie prtw; -przemieszczenie wzwC-macierz geometrycznej zgodnoci

Jeeli ukad jest geometrycznie niezmienny: C=0

Twierdzenie Sylwestraukad C=0 ma rozw. zerowe, gdy rzd macierzy C jest rwny liczbie k

k - liczba przemieszcze (stopni swobody)

- rzC=k geometryczna niezmienno - rzC

Lokalna utrata statecznociprzeskokprowadzi do oglnej utraty statecznoci

UGICIAmax wartoci ugi:

- rodkowa cz l/200 dach i l/300 strop

- midzy supami l/300 dach i l/350 strop

Rozwizania konstrukcyjne przekry.Systemy konstrukcyjne.

W celu wykorzystania zalet przekry strukturalnych opracowano technologi ich produkcji i systemy budowania tzw. otwarte systemy technologiczno-konstrukcyjne.

Ze wzgldu na sposb prefabrykacji wyrniamy:Typowe wzy i prty z kocwkami dostosowanymi do tych wzwTypowe fragmenty konstrukcji

Gwne elementy:Wzy- gwny element ustroju

Gwne elementy:Prty- projektowane z rur, ktownikw, dwuteownikw, ceownikw i prtw o przekroju okrgym.

Poczenia wze-prt

System MEROSystem typu prt- wzePrzeznaczony gownie do konstrukcji skadanychGwne elementy to wzy stalowe z osiemnastoma nagwintowanymi otworami

System MEROPrty z rur okrgych zakoczone wysuwanymi nagwintowanymi sworzniamiPoczenia w paszczyznach nachylonych pod ktem 45

System MERO

System PYRAMITECSystem wykorzystuje siatk geometrycznElementami podstawowymi s spawane ostrosupy kratoweczenie elementw przez dodanie prtw uzupeniajcych i skrcenia poczenia rubami wysokiej wytrzymaoci

System PYRAMITEC

System UNIBATUdoskonalony system z zastosowaniem ostrosupw kratowychPodstawowe elementy to piramidki i prty uzupeniajceInna budowa elementw ostrosupowych

System UNIBAT Zalety:Mniejsze zuycie staliMniejsza liczba elementw montaowych przez co skrcenie czasu scalania elementwUzyskanie wikszych rozpitoci

System TESEPPrzekrycia rusztowe czyli uproszczona forma kratownic przestrzennychStosowany do ukadw o siatkach kwadratowych lub trjktnychGwnym elementem skadowym jest belka kratowa, czona za pomoc wzw

Przykady 1)hala widowiskowo-sportowa w Szamotuach2) Hala widowiskowo-sportowa Torwar II

1)hala widowiskowo-sportowa w Szamotuach

W zaoeniach do projektowania z gry okrelono, e scalanie konstrukcji powinno si odbywa na poziomie posadzki hali, w wietle supw. Podnoszenie przekrycia powinno by wykonane dwoma dwigami. Projekt architektoniczny zakada poziome uksztatowanie przekrycia. Dach oparto na supach za porednictwem wspornikw wykonanych na poziomie gowic supw. Rozwizanie takie wynikao z faktu, e rozstawy supw byy wiksze ni gabaryty przekrycia strukturalnego. Umoliwio to jednak scalenie konstrukcji dachu na posadzce hali. Spadek poaci dachowych uzyskano, stosujc na przekryciu strukturalnym dodatkowy ukad supkw i patw, na ktrych uoono blach fadow pokrycia.

Przekrycie strukturalne (o wymiarach 36,00 x 43,20 m) stanowi przestrzenny ukadprtowy, w ktrym mona wyodrbni dwie rwnolege siatki prtw, grn i doln,oraz krzyulce czce wzy obu siatek. Odlego midzy siatkami jest rwna gruboci przekrycia i wynosi 1,80 m. Przekrycie jest zwieczone na bokach cigymibelkami zginanymi, podpartymi przegubowo na supach.

Elementami przekrycia s:- ostrosupy o podstawie kwadratowej, scalane na budowie podstawami do gry, stykajce si naroami podstaw - liniowe elementy siatki dolnej (z rur), czone z wierzchokami ostrosupw - kwadratowe oczka siatki dolnej maj wymiary 3,60 x 3,60 m, natomiast oczka" siatki grnej wymiary 2,545 x 2,545 m,- belki obwodowe; naroa podstaw ostrosupw s poczone ze rodnikiem belki dwuteowej

Przyjto schemat kratownicy przestrzennej, zwieczonej na obwodzie cigymi belkami zginanymi w dwch kierunkach. Za porednictwem tych belek przekrycie opiera si na supach rozstawionych na obwodzie co 7,20 m.Na rysunku przedstawiono nomogram si wewntrznych w prtach struktury (wartoci w kN),

Przykady wzw ostrosupaa) wierzchoka piramidkib) wze przy podstawie ostrosupa

Projekt techniczny hali Torwar II zosta opracowany przez Mostostal-Projekt. Cay obiekt skada si z hali gwnej o konstrukcji stalowej i z trybun dla 600 widzw oraz dwukondygnacyjnego budynku otaczajcego hal z trzech stron, o konstrukcji elbetowej. Przekrycie hali skada si z dwch poaci o systemie strukturalnym opartym trzema brzegami na supach obwodowych, a czwartym brzegiem na umieszczonej centralnie ramie kratowej o rozpitoci 39,55 m. Ram zastosowano w celu uzyskania korzystnego dla przekry strukturalnych stosunku bokw konstrukcji.

Ram zaprojektowano w postaci kratownicy przestrzennej .Supy ramy przyjto z rur o przekroju prostoktnym, a ich skratowanie oraz wszystkie elementy rygla z rur okrgych.

Przekrycie zaprojektowano przy wykorzystaniu systemu Almos. Jest to system konstrukcyjny przekry dachowych, skadanych z paskich prefabrykatw prtowych w postaci ramek trjktnych i kwadratowych typu K,X i XS, ktre wykonuje si z rur i czy za pomoc rub

Przekrycie strukturalne uksztatowano jako konstrukcj trjwarstwow z grn i doln siatk o ukadzie diagonalnym i z ortogonaln siatk rodkow (D-O-D). Siatk przyjto o module 2,2 m, ktry daje wysoko konstrukcyjn przekrycia (rozstaw siatek: grna-rodkowa- dolna: 1,1-1,1 m).

W pierwszej kolejnoci zamontowano ram, ustawiono supy i wprowadzono midzy nie rygiel. Na supach umieszczono stoki montaowe w celu oparcia rygla podczas spawania. Obydwie poowy przekrycia strukturalnego zostay cakowicie scalone nastendzie w poziomie terenu. Przekrycie o powierzchni 1558 m2 i zostao uniesione ponad supy i po przesuniciu na waciwe miejsce opuszczone oraz oparte na supach i ramie.

By to pierwszy w Polsce przypadek podniesienia scalonej struktury o tak duej masie i powierzchni.

Dzikujemy za uwag