Posadowienie hal przemysłowych – rozwiązania konstrukcyjne, wskazówki projektowe i wykonawcze
10
posadowienia pośredniego na palach lub kolumnach z uwagi na
brak możliwości zakotwienia zbrojenia podłużnego pali w oczepie.
W przypadku użycia słupów żelbetowych prefabrykowanych są
dwie możliwości połączenia słupa – na wytyki i rury typu robu-
sta lub za pomocą zestawów śrubowych do podstaw słupów, np.
Peikko HPKM, PCC Pfeifer.
W przypadku projektowania hal o konstrukcji stalowej mamy więk-
sze możliwości kształtowania układu statycznego. Oprócz schema-
tów statycznych, jak dla prefabrykowanych hal żelbetowych, istnieje
sposobność projektowania ram jedno- i wielonawowych o ryglach
sztywno zespolonych ze słupami, a także wykorzystywania przegu-
bów w połączeniach słupów z fundamentami, co, z uwagi na brak
momentu zginającego, znacznie ogranicza ich wielkość. Wystę-
pują jednak pewne zakresy swobody kształtowania schematu sta-
tycznego hali. Dla obiektów z suwnicami, ze względu na ogranicze-
nia przemieszczeń naroży ram, najkorzystniej jest stosować ramy
przesztywnione (wielokrotnie statycznie niewyznaczalne) o słupach
zamocowanych w fundamentach oraz ryglach sztywno połączonych
ze słupami. Dla hal narażonych na występowanie nierównomiernego
osiadania lub zlokalizowanych na terenach objętych wpływami eks-
ploatacji górniczej w postaci deformacji ciągłych zaleca się stoso-
wanie układów statycznie wyznaczalnych. W konsekwencji otrzy-
muje się układ ramy przesztywnionej bardzo wrażliwej na nierów-
nomierne osiadania dające mimośrodowe obciążenie fundamentu
oraz ramę statycznie wyznaczalną z siłą pionową działającą na bar-
dzo dużym mimośrodzie na fundament. W przypadku hal o kon-
strukcji stalowej rozwój narzędzi służących do obliczeń statycznych
i wymiarowania przekrojów umożliwił uwzględnienie w projekto-
waniu bardzo zaawansowanych stanów pracy konstrukcji m.in.:
powstawania przegubów plastycznych, sztywności połączeń doczo-
łowych ram, a także efektów drugiego rzędu. Bardzo często jednak
tak szczegółowa analiza konstrukcji nadziemnej nie idzie w parze
z uwzględnieniem interakcji budowla-podłoże gruntowe, co może
prowadzić do obarczenia obliczeń bardzo istotnym błędem. Podat-
ność podpory (stopy czy oczepu palowego) ma bowiem nie mniej-
sze znaczenie dla statyki konstrukcji niż struktura nadziemna. Isto-
tne jest więc wdrożenie do praktyki projektowej tworzenia modeli
obliczeniowych konstrukcji hal z uwzględnieniem pracy fundamen-
tów, tak jak przy obiektach użyteczności publicznej, np. stadionach
czy halach widowiskowo-sportowych oraz budowlach inżynierskich
wysokich typu wieżowego.
Hale murowane spotykane są obecnie rzadko, właściwie jedynie
w przypadku obiektów małych lub o wymaganej wysokiej odporno-
ści ogniowej ścian zewnętrznych. Tego typu konstrukcja składa się
zazwyczaj z opartych na ławach fundamentowych murowanych
ścian nośnych, w których najczęściej ukryte są rdzenie żelbetowe
posadowione na poszerzeniach ław, mające przejąć obciążenia
poziome działające na obiekt np. od parcia czy ssania wiatru.
Dach zazwyczaj projektuje się jako konstrukcję stalową przegu-
bowo opartą na wieńcach spinających ściany wraz z ukrytymi
w nich rdzeniami żelbetowymi. Z uwagi na wykonywanie ścian
z materiału kruchego, np. z pustaków ceramicznych, obiekty te
są wrażliwe na nierównomierne osiadanie i nawet przy niewielkich
ruchach powstają znaczne zarysowania ścian.
Hale o konstrukcji drewnianej spotykane są najrzadziej. Inwestorzy
i projektanci decydują się na ten rodzaj materiału zazwyczaj w dwóch
przypadkach – gdy przemawiają za tym względy architektoniczne
lub gdy środowisko jest wyjątkowo agresywne w stosunku do stali,
np. na basenach, w pomieszczeniach dla zwierząt, magazynach
soli. Hale drewniane projektowane są jako ramowe układy kratowe
(słupy i dźwigary dwugałęziowe – analogia do tradycyjnych kra-
towych hal stalowych) lub konstrukcje typu łukowego podpartego
przegubowo na fundamentach, często także z dodatkowym przegu-
bem w zworniku (łuki trójprzegubowe). Fundamenty pod ramy kra-
towe są takie same, jak przy halach stalowych, zaś przy łukach bar-
dziej skomplikowane z uwagi na specyfikę ich obciążenia. W tym
przypadku działa głównie siła pozioma, wynikająca z rozporu łuku,
a odpowiadająca jej siła pionowa jest zazwyczaj znacznie mniejsza
i nie odgrywa znaczącej roli przy wymiarowaniu fundamentów.
Dodatkowe zagadnienie stanowi oszacowanie sztywności poziomej
fundamentu, którego podatność w znacznej mierze decyduje o war-
tościach sił wewnętrznych w samym łuku oraz o odkształceniach.
Przy analizie tak nietypowego zadania pomocne jest przestrzenne
modelowanie podłoża gruntowego wraz z fundamentem w celu
oceny podatności ich układu, którą stosuje się następnie jako sztyw-
ność podpór w analizie konstrukcji łuku.
Przeznaczenie hali jest także istotne przy projektowaniu posa-
dowienia obiektu. Zasadniczą cechą różniącą halę produkcyjną
i magazynową jest sposób obciążenia posadzki (a co za tym idzie
fundamentu, warstwami jej podbudowy oraz obciążenia zmien-
nego), a także jego wpływ na stan naprężenia w podłożu grun-
towym. W halach produkcyjnych zazwyczaj maszyny główne
ustawione są w środkowych częściach naw, niezależnie od funda-
mentów, w odległościach, w których nie występuje lub zachodzi
w niewielkim stopniu nakładanie się stref wpływu obciążenia na
podłoże gruntowe. Powierzchnie pomiędzy maszynami głównymi
a ścianami podłużnymi hali stanowią zazwyczaj drogi transportowe
lub mało obciążone pola odkładcze dla części maszyn i produktów.
W halach magazynowych pola składowe najczęściej zlokalizowane
są przy ścianach, czyli bezpośrednio nad fundamentami hali. Pod-
czas ich projektowania należy w takim przypadku uwzględniać to
dodatkowe obciążenie pionowe oraz wynikające z niego działanie
kolejnego momentu zginającego, występującego na skutek braku
symetrii obciążenia fundamentu. W praktyce projektowej spotyka się
posadzki o obciążeniach rzędu 100 kN/m
2
, co przy dużych stopach
fundamentowych hali stalowej z lekką obudową dachu i ścian może
stanowić zasadnicze ich obciążenie.
x x x
Podstawowe wskazówki projektowe i wykonawcze
Bardzo istotną kwestią jest prawidłowe rozpoznanie podłoża grun-
towego. Jego zakres powinien być odpowiednio dobrany do
rodzaju obiektu oraz stopnia złożoności warunków gruntowo-wod-
nych ocenionych na podstawie wstępnego rozpoznania geotech-
nicznego. Błędem jest zlecanie firmom geologicznym wykonanie
kilku otworów do określonej arbitralnie głębokości, gdyż powinna
być ona na bieżąco weryfikowana podczas samego procesu wyko-
nywania badań insitu. Niedopuszczalne jest kończenie otworów
geotechnicznych w gruntach słabonośnych bez określenia ich
miąższości oraz poziomu zalegania gruntów o większej nośności.
Kilka czy kilkanaście zbyt płytkich otworów czy sondowań daje pro-
jektantowi mniej informacji niż trzy otwory badawcze prawidłowo
określające warunki gruntowe.
