Błędy projektowania dachowych blach fałdowych przyczyną zagrożenia awaryjnego stalowej hali przemysłowej

Analiza wpływu korozji wewnetrznych blach fałdowych na nośność konstrukcji hali
FOT. 1. Widok skorodowanych płatwi P oraz blach fałdowych
FOT. 1. Widok skorodowanych płatwi P oraz blach fałdowych
Archiwum autora
Ciąg dalszy artykułu...

W badanym przypadku elementem sprawczym ustroju nośnego jest skorodowane połączenie 7 o niedostatecznej nośności.

Przeczytaj: Okładziny stalowe samonośnych izolacyjno-konstrukcyjnych płyt warstwowych - występowanie korozji

Pełne ciągłe stężenie boczne płatwi, które ogranicza przemieszczenia w płaszczyźnie połaci dachu, można uzyskać za pomocą blachy fałdowej (RYS. 6-7). Musi być ona połączona w sposób ciągły (gęsty) dolnymi fałdami z pasem górnym kratownicy.

Wówczas krępuje przemieszczenia liniowe, a także kątowe pasa górnego kratownicy. To skrępowanie wydatnie podnosi nośność płatwi z warunku jej wyboczenia w płaszczyźnie połaci dachu, a także zwichrzenia.

Sztywność postaciową S blachy fałdowej połączonej z pasem górnym płatwi w dolinie każdej fałdy, po obu stronach zakładki i na obu brzegach można obliczać ze wzoru [3]:

   (2)

Pas górny płatwi uważa się za stężony w płaszczyźnie poszycia dachu [3], gdy spełniony jest warunek:

(3)

We wzorach (2) i (3) zastosowano oznaczenia według normy PN-EN 1993-1-3:2006 [3].

Aby blachę fałdową można było uznać za usztywnienie tarczowe, należy ją połączyć w każdej fałdzie z pasem płatwi. Jeśli są one w co drugiej fałdzie, to zamiast S w (3) przyjmuje się 0,2S, tj. aż 5-krotnie mniejszą sztywność postaciową poszycia. Świadczy to o wadze gęstości wymienionych połączeń w ocenie usztywniania tarczowego z blach fałdowych.

Ponadto należy dać łączniki wzdłużne 2, "zszywające" ze sobą sąsiednie arkusze blach fałdowych (RYS. 6). Ich rozstaw nie może przekraczać 300 mm.

RYS. 6-7. Schemat stężenia płatwi tarczą z blachy fałdowej: model fizyczny (6), model obliczeniowy (7); 1 - łącznik główny, 2 - łącznik wzdłużny, 3 - więź ograniczająca przemieszczenie boczne płatwi, 4 - więź ograniczająca skręcanie płatwi; rys.archiwum autora

W przypadku obciążeń "unoszących" podkładki pod łbami łączników muszą być o odpowiedniej średnicy, aby nie występowało zniszczenie blachy w wyniku przeciągania łba łącznika. Jeśli te warunki są spełnione, wówczas blacha fałdowa krępuje przemieszczenia liniowe (w płaszczyźnie połaci), a także kątowe przylegającego pasa górnego płatwi (RYS. 7).To skrępowanie wydatnie podnosi nośność płatwi z warunku zwichrzenia.

Zadanie konstrukcyjne blach fałdowych jako usztywnienia i stężenia ustroju nośnego nakłada obowiązek szczególnie starannego wykonawstwa ich połączeń ze stężanym elementem (np. płatwią). Jakość ich wykonania powinna podlegać kontroli i odbiorowi technicznemu [4] (podobnie jak zbrojenia w konstrukcjach żelbetowych).

W strefie "gorącej" hali stwierdzono korozyjne uszkodzenia połączeń wewnętrznych blach fałdowych z płatwiami P i w związku z tym nie stanowią one skutecznego, zakładanego w projekcie bocznego i przeciwskrętnego usztywnienia płatwi P.

Z wykonanych obliczeń statyczno-wytrzymałościowych wynika, że nośność niestężonych blachą fałdową płatwi P od prognozowanych obciążeń jest przekroczona o 156%, co stanowi zagrożenie awaryjne hali.

Analiza zakresu i sposobu modernizacji obudowy dachu hali

W związku z bardzo złym stanem technicznym i potrzebą remontu obudowy dachu hali wykonano analizę zastosowania rozwiązań alternatywnych w stosunku do rozwiązania istniejącego. Z badań roli konstrukcyjnej i mechanizmu destrukcji korozyjnej obudowy dachu hali wynika, że poprawne rozwiązanie powinno spełniać następujące kryteria (postulaty):

  • zapewnić usztywnienie "boczne" i przeciwskrętne płatwiom P,
  • w wewnętrznej konstrukcji obudowy dachu nie powinny znajdować się stalowe elementy (gdyż mogą one stanowić mostki termiczne inicjujące korozję),
  • ograniczyć lub wyeliminować penetrację agresywnych mediów w obudowę dachu.

Uwzględniając m.in. powyższe postulaty, poddano analizie stosowane i technicznie realne zamienne rozwiązania obudowy dachu hali.

Ze względu na bezpieczeństwo konstrukcji nośnej hali (jej nośność) jako imperatywny należy uznać pierwszy postulat.

Analizowano zastosowanie płyt warstwowych na obudowę dachu hali. To rozwiązanie nie spełnia pierwszego wymienionego kryterium, gdyż płyty warstwowe są łączone do płatwi długimi wkrętami o dużej podatności oraz ich krawędzie podłużne nie są łączone między sobą. Sprawia to, że płyty warstwowe nie mogą być uznane za bezpieczne usztywnienie płatwi P.

RYS. 8. Zaproponowana konstrukcja obudowy dachu hali: 1 – płatew, 2 – blacha fałdowa, 3 – łącznik blachy fałdowej, 4 – izolacja termiczna z natryskowej pianki poliuretanowej, 5 – natryskowa izolacja przeciwwodna; rys. archiwum autora

Rozpatrzono przejęcie obudowy dachu hali składającej się z wewnętrznej blachy fałdowej połączonej z płatwiami P (spełniającej zadanie usztywnienia płatwi oraz przenoszenia obciążeń od ciężaru własnego, śniegu i wiatru), paroizolacji (np. z folii PVC), termoizolacji (np. ze styropianu, wełny mineralnej, natrysku pianki poliuretanowej) i izolacji przeciwwodnej (np. z papy bitumicznej, zbrojonej membrany dachowej, natryskowej izolacji wodoszczelnej).

Na RYS. 8 pokazano zaproponowaną obudowę dachu składającą się z blachy fałdowej (konstrukcyjnej), natrysku pianki poliuretanowej i natryskowej izolacji przeciwwodnej.

Pianka poliuretanowa przylega bezpośrednio do blachy fałdowej, uszczelnia obudowę i ogranicza penetrację agresywnych mediów w obudowę dachu.

Wnioski i uwagi końcowe

W projekcie obudowy dachu nie uwzględniono w sposób właściwy występujących w badanej hali oddziaływań technologicznych, tj.:

  • wydzielania się agresywnych korozyjnie mediów,
  • wysokiej temperatury pod dachem hali,
  • bardzo dużej wilgotności i braku właściwej wentylacji.

Ponadto jako błędne należy ocenić:

  • zastosowane rozwiązanie konstrukcyjne obudowy dachowej, tj. brak paraizolacji i brak wentylacji,
  • występowanie mostków termicznych,
  • przyjęcie zbyt cienkich ścianek (0,55 mm) wewnętrznych oraz zewnętrznych blach fałdowych,
  • niedostateczne zabezpieczenie antykorozyjne blach fałdowych.

Blachy fałdowe klasy konstrukcyjnej I i II (gdy uwzględnia się ich udział w ocenie wytężenia głównego ustroju nośnego lub pojedynczych prętów) są nie tylko płytą osłonową, przenoszącą obciążenia poprzeczne (m.in. od śniegu i wiatru), lecz także tężnikiem tarczowo-płytowym, tj. częścią składową ustroju nośnego obiektu, która zapewnia mu niezbędną sztywność oraz stateczność. W tym też sensie (podobnie jak np. stężenia prętowe) może być ona elementem głównej konstrukcji nośnej obiektu.

Usztywniające ustrój nośny zadanie konstrukcyjne blach trapezowych nakłada obowiązek szczególnie starannego wykonawstwa ich połączeń ze stężanymi elementami. Jakość ich wykonania podlega kontroli i odbiorowi technicznemu [4].

Ponadto w projektach takich obiektów powinny być oznaczone blachy fałdowe, które pełnią stężające zadanie konstrukcyjne.

Dodatkowo w zrealizowanych dachach muszą być umieszczone tablice ostrzegawcze informujące o zakazie ich modernizacji bez wykonania wcześniejszych sprawdzeń statyczno-wytrzymałościowych.

Według prEN 1090-4 [4] grubość ścianek blach fałdowych nie może być mniejsza niż 0,7 mm.

Literatura

1. A. Biegus, "Zagrożenie awaryjne hali stalowej spowodowane korozją jej obudowy dachowej”, XXVII Konferencja Naukowo­-Techniczna „Awarie Budowlane", Międzyzdroje 2015.
2. A. Biegus, "Probabilistyczna analiza konstrukcji stalowych", Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa-Wrocław 1999.
3. PN-EN 1993-1-3:2006, "Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-1: Reguły ogólne. Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno".
4. prEN 1090-4, "Execution of steel structures and aluminium structures. EuropeanCommittee for Standardization".

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 11/12/2015

Komentarze

(1)
Piotr | 31.01.2017, 14:48
Konstrukcja takiego dachu to od dołu: blacha trapezowa, paroizolacja, izolacja termiczna i membrana PVC lub papa. Skąd autor wziął drugą warstwę blachy?? Może z książki bo w praktyce tak się nie robi!!
I zawsze wykonuje się ściągi jako usztywnienie konstrukcji stalowej.
Jak ktoś tak pisze, a drugi projektuje to widać, że panowie uczyliście się z Muratora a nie na Polibudzie!!
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »



Odkryj nowy wymiar bezpieczeństwa dla Twojego domu »

Żaluzje ceramiczne, szklane, wentylowane. Co wybrać?

Każdemu z nas zależy na zapewnieniu odpowiedniego bezpieczeństwa swoim bliskim i miejscu, które jest dla nas najważniejsze. Wybór...
czytaj dalej »

Które rozwiązanie sprawdzi się w Twoim przypadku? Jak ochronić wnętrze przed słońcem, hałasem lub zimnem? 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 »

 


Izolacja natryskowa - co warto wiedzieć?

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Produkty polimocznikowe można stosować wszędzie tam, gdzie wymagana jest... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »

Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


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

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Sprawdzony sposób na przyspieszenie ocieplenia »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » Jakiego produktu użyć, by aplikacja była łatwa, efektywność większa, a tempo pracy ekspresowe? czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji podłóg, dachów i fasad?


Istotną różnicą pomiędzy styropianami białymi i grafitowymi jest ich odporność na ZOBACZ »


Najlepszy produkt na tynku termoizolacji? Sprawdź »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?

Obniżona wartość λ pozwala zmniejszyć straty energetyczne oraz wydatki na eksploatacje budynków.
czytaj dalej »

Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu... czytaj dalej »

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...
9/2019

Aktualny numer:

Izolacje 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne rozwiązania elewacyjne
  • - Jakość wykonania izolacji z szarego styropianu
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

.