Konstrukcje hal jedno- i wielonawowych
42
x x x
Zalety i wady schematów statycznych
Najczęściej spotykanym układem statycznym hal jedno- i wielonawo-
wych jest rama o słupach utwierdzonych w fundamentach i przegubowo
opartych ryglach (rys. 1a, 2a, 3). Układ ten daje możliwość swobodnego
doboru materiału konstrukcyjnego – jednorodnego dla wszystkich ele-
mentów bądź innego na słupy i rygle. Bardzo często spotyka się hale
o żelbetowych słupach i kratowych dźwigarach dachowych. Taki prze-
krój poprzeczny hali do głównej konstrukcji nośnej zazwyczaj pozwala
zaliczyć jedynie słupy, natomiast dźwigary traktowane są już jako kon-
strukcja dachu, co daje znaczne oszczędności w przypadku koniecz-
ności zabezpieczania elementów konstrukcyjnych, by spełniały
wymogi odpowiednich klas odporności ogniowej. Bardzo często spo-
tyka się także słupy stalowe pełnościenne bądź kratowe. Stosowanie
rygli pełnościennych, z uwagi na znaczną ich masę, ogranicza się
do niewielkich rozpiętości i zastępuje się je kratownicami. Układ ten
wymaga jednak dużych fundamentów, wielokrotnie wymiarowanych
jedynie z warunków ograniczenia strefy odrywania fundamentu, przez
co nie wykorzystuje się w pełni nośności podłoża gruntowego. Nie
sprawdza się zatem przy dobudowach do istniejących obiektów, gdyż
brak wtedy miejsca na rozległe fundamenty, a stosowanie dużych
mimośrodów słupa względem stopy fundamentowej powoduje
konieczność dalszego ich zwiększania. Konstrukcje w tym układzie
statycznym dodatkowo cechują się prostotą montażu, a co za tym
idzie – szybkim postępem prac.
Drugim często stosowanym układem statycznym jest rama o słupach
sztywno połączonych z fundamentami oraz ryglem (rys. 1b, 2b, 4).
Charakteryzuje się on bardzo dużą sztywnością w płaszczyźnie ramy,
co jest szczególnie korzystne dla hal, na które wpływają znaczne
oddziaływania poziome (np. od suwnic), gdyż ogranicza to przemiesz-
czenia węzłów ramy oraz przesunięcie w poziomie oparcia belek pod-
suwnicowych. Konstrukcje tego typu kształtuje się głównie jako sta-
lowe, gdzie zarówno słupy, jak i rygle to przekroje pełnościenne.
Spotyka się także słupy kratowe w dolnej części, a pełnościenne w gór-
nej, również rygle mogą występować jako kratowe (przy czym kratow-
nice są zdecydowanie masywniejsze niż w schemacie wolnopodpartym).
Rzadko stosuje się inne materiały budowlane niż stal z uwagi na prob-
lemy z kształtowaniem połączeń słup-rygiel o wystarczającej sztywności.
Dla sztywnej ramy o słupach utwierdzonych klasyfikacja pożarowa nie
jest już tak oczywista i powinna być analizowana indywidualnie w zakre-
sie symulacji pożaru i wpływu uszkodzeń pożarowych poszczególnych
elementów konstrukcji na stateczność pozostałych. Fundamenty muszą
być średniej wielkości. Przekazywane są na nie zarówno duże momenty
zginające, jak i siły poziome oraz pionowa.
Kolejnym popularnym schematem statycznym jest układ, w którym
są słupy oparte przegubowo na fundamentach i sztywno połączone
z ryglami (rys. 1c, 2d, 7). Schemat ten charakteryzuje sztywność
pośrednia w stosunku do ww. Podobnie jak w układzie o wszystkich
węzłach sztywnych głównym materiałem budowlanym jest stal.
Słupy o podparciu przegubowym najczęściej projektuje się jako
zbieżne ku dołowi (stosuje się blachownice zbieżne lub rozcinane
profile gorącowalcowane), natomiast przekroje rygli zazwyczaj jako
pełnościenne o stałym przekroju w długości, wzmacniane w strefie
naroża ramy, lub jako profile o zmiennym przekroju (schemat takiej
ramy pokazano na rys. 6). Projektowane mogą być także masywne
rygle kratowe. Połączenie słupa z ryglem powinna cechować bardzo
duża sztywność, gdyż przenosi ono całość momentu zginającego
występującego w układzie ramowym. Z tego też względu węzły te
są szczególnie mocno rozbudowane i użebrowane. Wzmocnienie
naroży ram uzyskuje się dzięki dodatkowym wstawkom lub poprzez
zwiększenie wysokości przekroju rygla. Dla takiego schematu sta-
tycznego zarówno słupy, jak i rygle stanowią główną konstrukcję
nośną według klasyfikacji przepisów przeciwpożarowych. Słupy
oddziaływują na fundamenty przede wszystkim siłami poziomymi
oraz pionową, nieprzekazywane są natomiast momenty zginające,
których brak przy niewielkich obciążeniach poziomych, co powoduje
prawie prostokątny rozkład naprężeń pod fundamentami i zarazem
możliwość pełnego wykorzystania nośności pionowej podłoża.
rys. T. Blejarski
1. Słup główny
2. Rygiel ramy
3. Rygiel ścienny
4. Słupek pośredni
5. Stężenie ścienne
6. Tężnik rygla
7. Stężenie połaciowe
Rys. 4. Schemat hali o słupach zamocowanych w fundamentach i pełnościennych
ryglach połączonych sztywno ze słupami
1
1
1
1
3
4
5
1
2
6
7
rys. T. Blejarski
1. Płatew
2. Tężnik kalenicowy
3. Dźwigar kratowy
4. Stężenie połaciowe
5. Belka podsuwnicowa wraz z chodnikiem
6. Słup główny pełnościenny w części górnej
7. Słup główny kratowy w części dolnej
8. Stężenie ścienne
9. Ryglówka ścienna
10. Słup ściany szczytowej
11. Stężenie ściany szczytowej
Rys. 3. Schemat hali o słupach zamocowanych w fundamentach i wolnopodpartym
dźwigarze kratowym
1
9
10
11
2
5
6
7
8
9
3
4
