Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2019 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Stężanie elementów nośnych konstrukcji stalowych za pomocą płyt warstwowych

Cz. 2. Wykorzystanie więzi translacyjnej
Paneltech

Termoizolacyjne samonośne płyty warstwowe są od wielu dziesięcioleci z powodzeniem stosowane jako elementy lekkiej obudowy obiektów budowlanych: produkcyjnych, magazynowych, handlowych itp.

Elementy lekkiej obudowy hal stalowych w postaci blach profilowanych lub płyt warstwowych charakteryzują się stosunkowo dużą sztywnością tarczową. Przy zapewnieniu odpowiedniej nośności, sztywności i trwałości połączeń między obudową a szkieletem nośnym możliwe jest uzyskanie współpracy mechanicznej, która umożliwia przekształcenie, zazwyczaj płaskich, głównych ustrojów nośnych hali w przestrzenny, płytowo-tarczowo-prętowy ustrój nośny.

Efektem takiego ukształtowania ustroju konstrukcyjnego jest korzystna redystrybucja sił wewnętrznych prowadząca do zmniejszenia masy konstrukcji nośnej.

Zobacz też: Dobór powłok ochronnych na okładzinach z płyt warstwowych przeznaczonych do budowy obiektów do hodowli i przetwórstwa żywności

Pozytywnym następstwem współpracy obudowy hali ze szkieletem nośnym jest również ograniczenie przemieszczeń bocznych prętowych elementów konstrukcyjnych.

Powstałe w ten sposób stężenie uwzględnia się w obliczeniach statyczno-wytrzymałościowych odpowiednio zwiększając wartości obciążeń krytycznych albo prowadząc nieliniową analizę statyczną z wprowadzonymi do modelu ciągłymi na długości prętów więziami sprężystymi.

Ze względu na niewielką nośność połączeń płyty warstwowe mogą być stosowane jedynie jako stężenie pojedynczych ściskanych lub zginanych elementów konstrukcyjnych [1].

Sztywność tarczy pokrycia tworzonej przez płyty warstwowe

ABSTRAKT

W drugiej części artykułu o stężaniu elementów nośnych konstrukcji stalowej za pomocą płyt warstwowych omówiono wykorzystanie więzi translacyjnej. Opisano metody obliczeniowe umożliwiające wyznaczenie sztywności translacyjnej połączeń płyt warstwowych z konstrukcją nośną oraz dodatkowych sił wywieranych na łączniki przez element stabilizowany. Przedstawiono przykład obliczeniowy.

Bracing of steel structural elements with sandwich panels. Part 2: Using of translational constraint

In the second part of the article concerning bracing of steel structural elements by sandwich panels issue of translational constrain utilization was presented. The calculation methods for determination of translational stiffness of sandwich panels connections and additional forces exerted on the connectors by stabilized element were described. A working example is also included.

Możliwość uwzględnienia korzystnych właściwości mechanicznych obudowy ograniczona jest podatnością i nośnością połączeń poszycia z konstrukcją nośną, które determinują podatność tarczy tworzącej obudowę szkieletu konstrukcyjnego.

Różnice między sztywnością tych połączeń i płyt warstwowych są na tyle duże, że w obydwu modelach obliczeniowych opisujących współpracę płyt warstwowych z konstrukcją nośną [1, 2] przyjęto założenie o nieodkształcalności płyt warstwowych i podatności połączeń.

Połączenia płyt warstwowych z konstrukcją nośną umieszcza się zwykle w liniach prostopadłych do osi podłużnej panelu.  

Ścienne płyty warstwowe nie są wzajemnie łączone, nie występuje zatem współpraca między sąsiednimi płytami i każda z nich może być traktowana jako indywidualny element konstrukcyjny (RYS.1).

W przypadku stabilizacji elementów ściskanych płytami warstwowymi model mechaniczny układu konstrukcyjnego może być zatem przyjęty przez analogię do pręta wielogałęziowego o nieskończenie sztywnych przewiązkach (RYS. 2).

Dachowe płyty warstwowe często dodatkowo łączy się ze sobą na krawędziach podłużnych przy zastosowaniu tzw. łączników uszczelniających, co przy odpowiednim ich doborze może skutkować zwiększeniem nośności i sztywności ścinania S użebrowanej tarczy pokrycia dachowego.

Sztywność S zdefiniowano przez analogię do modułu odkształcalności postaciowej sprężystego ciała stałego (RYS. 3):

   (1)

gdzie:

F - siła skupiona przyłożona do tarczy,
γ - kąt odkształcenia tarczy.

Pominięcie oddziaływania łączników uszczelniających ujednolica obliczenia płyt ściennych i dachowych stanowiąc jednocześnie uproszczenie działające na korzyść bezpieczeństwa konstrukcji [1].

Przeczytaj też: Wpływ obciążeń termicznych na płyty warstwowe

Przedstawiony w wytycznych ECCS-CIB [1] obliczeniowy model współpracy płyty warstwowej z konstrukcją nośną oparto na następujących założeniach:

  • płyty warstwowe stanowią sztywne tarcze, a ich połączenia z konstrukcją wsporczą są podatne,
  • panele stanowią układ wzajemnie równoległych pasm,
  • po odkształceniu panele pozostają równoległe do ich krawędzi podłużnych,
  • w łącznikach powstają jedynie siły równoległe do krawędzi podłużnych paneli.

Dzięki wykorzystaniu tych założeń można określić wartości sił działających na poszczególne łączniki płyty warstwowej (RYS. 4):

  (2)

gdzie:

kv - sztywność połączenia,
ck - odległości między łącznikami tworzącymi k-tą parę.

Suma momentów pochodzących od par sił Vk w łącznikach tworzy moment sił wewnętrznych:

  (3)

gdzie:

n - liczba paneli płyt warstwowych,
m - liczba stabilizowanych belek,
nk - liczba par łączników w obrębie jednej płyty.

Moment sił zewnętrznych rozpatrywanego układu (por. RYS. 3) można zapisać w następującej formie:

(4)

gdzie:

S - sztywność ścinania układu tarcz płyt warstwowych.

Dzięki wykorzystaniu równania równowagi momentów oraz równań (3) i (4) otrzymuje się wyrażenie opisujące sztywność ścinania układu tarcz płyt warstwowych:

(5)

przy uwzględnieniu zależności L = n B, gdzie B - szerokość pojedynczej płyty warstwowej, sztywność ścinania przypadającą na i-tą stabilizowaną belkę można wyrazić prościej:

  (6)

Jeśli układ płyt warstwowych stabilizujący belkę jest jednostronnie zamocowany do podpory, która może być traktowana jako sztywna (np. belka podwalinowa), to sztywność Si należy powiększyć o dodatkowy człon [1]:

 (7)

w którym:

 (8)

gdzie:

kv - sztywność połączenia płyty warstwowej z belką stabilizowaną,
kv,1 - sztywność połączenia płyty warstwowej z podporą sztywną,
nf - liczba łączników w linii przypadająca na jeden panel.

Sztywność translacyjna połączenia płyty warstwowej z konstrukcją nośną

Płyty warstwowe najczęściej łączy się z konstrukcją nośną za pomocą wkrętów samowiercących o podwójnym gwincie trzpienia umożliwiającym zamocowanie płyty bez zagniatania blachy okładzinowej w sąsiedztwie łba wkręta (RYS. 5).

 

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »

Smukły trzpień wkrętu oraz niewielkie grubości stalowych blach okładzin rdzenia są przyczyną specyficznego zachowania się połączenia pod obciążeniem.

W przypadku działania na połączenie siły poprzecznej do osi łącznika proces zniszczenia połączenia inicjowany jest przez uplastycznienie stali i owalizację otworu w cieńszej blasze okładziny dolnej. Wywołuje to redystrybucję obciążeń w połączeniu i zwiększony nacisk okładziny górnej na trzpień wkrętu, co skutkuje jego zginaniem i rozciąganiem ze względu na docisk łba do okładziny górnej.

Na RYS. 6 przedstawiono przykładową ścieżkę równowagi statycznej połączenia płyty warstwowej na wkręty samowiercące uzyskaną podczas badań przez S. Käppleina i T. Ummenhofera [3]. Charakterystyka doświadczalna może być aproksymowana biliniowo, z punktem załamania odpowiadającym obciążeniu, przy którym następuje owalizacja otworu.

Wytyczne ECCS-CIB [1] opracowano na podstawie m.in. badania S. Käppleina, T. Ummenhofera [3]. Zastrzeżono jednak przy tym, że nośność łącznika nie może być parametrem krytycznym ze względu na zapewnienie wymaganej sztywności stężenia tworzonego przez płyty warstwowe.

Z tego powodu podana tam metoda obliczeniowa może być stosowana jedynie w przypadku, gdy łączniki między płytą a konstrukcją nośną przechodzą przez całą grubość płyty warstwowej (RYS. 7) i usytuowane są w odległości nie mniejszej niż 20 mm od krawędzi płyty [1]. W przypadku stosowania połączeń z łącznikiem ukrytym (RYS. 8) metody tej nie można stosować.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 4/2015

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Płyty warstwowe - co warto wiedzieć?


Płyty warstwowe składają się z dwóch zewnętrznych okładzin metalowych, oddzielonych... ZOBACZ »


Wszystko o skutecznej hydroizolacji »

Uzyskaj pomoc w finansowaniu termomodernizacji »

Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważną kwestią? Każdego roku na całym świecie czytaj dalej »

W praktyce, przeprowadzając termomodernizację budynku dociepla się ściany zewnętrzne, wymienia się okna i drzwi, modernizuje się systemy grzewcze i wentylacyjne..... czytaj dalej »

Co warto wiedzieć o ocieplaniu wełną skalną?


Konieczności ocieplania ścian zewnętrznych wynika nie tylko ze względów ekonomicznych – im lepiej izolowane ściany, tym ZOBACZ »


Systemy mocowań - jaki wybrać? Na co zwrócić uwagę?

Innowacyjne płyty styropianowe »

Dobór system mocowań elewacyjnych uzależniony jest m.in. od rodzaju materiału, z jakiego wykonane są ściany... czytaj dalej » Płyty będą mieć polepszone właściwości użytkowe i tym samym spełniać surowsze normy... czytaj dalej »

Ogniochronny bandaż pęczniejący - gdzie i kiedy go stosować?


Do prawidłowego oznaczenia przepustów instalacyjnych wykonanych przy... ZOBACZ »


Od czego zacząć termomodernizację domu? Co zrobić, aby uzyskać dotację?

Czego użyć do naprawy balkonu lub tarasu?

Jak dzięki termomodernizacji zmniejszyć zuzycie energii na ogrzewanie domów nawet o 69%?.. czytaj dalej » Jak obliczyć spadek balkonu? Po co wykorzystywać sznur dylatacyjny? czytaj dalej »

Farby do wnętrz i elewacji - jakie powinny być?


W 2002 r. rynek farb fasadowych został zrewolucjonizowany przez farbę zolowo-krzemianową, która bazuje na całkowicie nowatorskiej koncepcji spoiw, dzięki czemu... ZOBACZ »


Jak oszczędzić na ogrzewaniu budynku?

Chcesz poprawić efektywność energetyczną domu?

Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd... czytaj dalej » Mniej więcej jedna trzecia globalnie zużywanej energii jest obecnie wykorzystywana do ogrzewania i chłodzenia budynków... czytaj dalej »

Szukasz narzędzi i materiałów do codziennej pracy?


Szukasz produktów w specjalnych promocyjnych cenach? ZOBACZ »


Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Kiedy i gdzie stosować płyty warstwowe?

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury...czytaj dalej »

Płyty warstwowe z wełny mineralnej posiadają odporność ogniową EI do... czytaj dalej »

Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr...
czytaj dalej »


Termomodernizacja – co obejmuje w praktyce?

Kiedy zastosować izolację z keramzytu?

Izolacja keramzyt

Termomodernizacja to szereg działań, które polegają na zmianach w strukturze budynku, a także... czytaj dalej »

Keramzyt nie traci swoich właściwości wraz z upływem czasu, dlatego można... czytaj dalej »

Ekspert Budowlany - zlecenia

dr inż. Izabela Tylek
dr inż. Izabela Tylek
Izabela Tylek , absolwentka Wydziału Inżynierii Lądowej Politechniki Krakowskiej. Pracuje na Politechnice Krakowskiej od 2002 r., obecnie jako adiunkt w Katedrze Konstrukcji Metalowych. Główną dzie... więcej »
dr inż. Krzysztof Kuchta
dr inż. Krzysztof Kuchta
Krzysztof Kuchta , absolwent Wydziału Inżynierii Lądowej Politechniki Krakowskiej. Pracuje na Politechnice Krakowskiej od 2002 r., obecnie jako adiunkt w Katedrze Konstrukcji Metalowych. Główną dzi... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
10/2020

Aktualny numer:

Izolacje 10/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Szklana fasada o podwójnym przepływie powietrza
  • - Fala renowacji
Zobacz szczegóły
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Flowcrete Polska Sp. z o.o.
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Jesteśmy producentem i dystrybutorem materiałów do wykonywania bezspoinowch posadzek żywicznych -...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.