Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [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


Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »



Tych fachowców najczęściej poszukują Polacy »

Szybki montaż stropu - jak to zrobić »

3/4 Polaków deklaruje, że potrzebuje fachowca do wykonania pracy w domu lub mieszkaniu. Najczęściej poszukiwanym jest...
czytaj dalej »

Oprócz znacznych oszczędności finansowych wynikających między innymi z braku dodatkowych ociepleń, możliwości prowadzenia w stropie instalacji, montażu stropu bez użycia dźwigów i... czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Szukasz wpustu balkonowego dobrej jakości?

Doskonałe rozwiązanie do izolacji dachów płaskich »

Wpust balkonowy prosty, skośny, ogrzewany, nieogrzewany... Dobierz odpowiedni czytaj dalej » Hydroizolacja dachów odbywa się przy pomocy wałków lub natryskowo - najlepszą w danym przypadku metodę dobiera się... czytaj dalej »

Ochroń wnętrze domu przed silnym słońcem » »


Markizy, żaluzje, pergole, rolety - które rozwiązanie sprawdzi się w Twoim przypadku? ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Akustyczne płyty ścienne i sufitowe »

Energooszczędne płyty warstwowe z izolacją z wełny mineralnej o unikalnych właściwościach przeciwpożarowych i strukturalnych...  czytaj dalej »


Jak zabepieczyć ocieplenie przed rwącym wiatrem?

Jak uzyskać pełne uprawnienia architektoniczne?

Siły działające na wybrany system ociepleń przenoszone są zarówno przez zaprawę klejową, jak i łączniki fasadowe. Dzięki...
czytaj dalej »

Zobacz, jak otrzymać uprawnienia do samodzielnego wykonywania zawodu architekta w Polsce i UE czytaj dalej »

Jak trwale zabezpieczyć budynki przed wodą?

Skutecznie zabezpiecz budowane konstrukcje przed pożarem »

Rozwijamy kreatywne rozwiązania dla osiągniecia pożądanego sukcesu nawet w przypadku specjalnych projektów czytaj dalej » Masywne elementy budowlane w starych obiektach często nie spełniają wymagań przeciwpożarowych określonych w obowiązujących przepisach. czytaj dalej »

Izolacje piwnic i garaży. Jakie rozwiązanie wybrać?


Bierzemy pod uwagę wszystkie czynniki takie jak np. wymagania techniczne obiektu, dzięki czemu jesteśmy w stanie dopasować idealną oszczędność energii do wskazanego pomieszczenia. ZOBACZ »



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 »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
7/8/2019

Aktualny numer:

Izolacje 7/8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Wtórne hydroizolacje poziome
  • - Mocowanie elewacji wentylowanych
Zobacz szczegóły
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

.