Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 1/2017 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Płyty warstwowe a klasa konstrukcyjna

Sandwich panels and structural class
Wiele osób dość sceptycznie odnosi się do pomysłu wykorzystania płyt warstwowych do stabilizacji konstrukcji dużych obiektów budowlanych.
Wiele osób dość sceptycznie odnosi się do pomysłu wykorzystania płyt warstwowych do stabilizacji konstrukcji dużych obiektów budowlanych.
Izopanel

Zgodnie z normą PN-EN 1993-1-3 [1], przy projektowaniu konstrukcji z profilowanych na zimno elementów i blach rozróżnia się klasy konstrukcyjne, które odpowiadają konsekwencjom zniszczenia zgodnie z normą PN-EN 1990 [2].

Klasy konstrukcyjne są zdefiniowane następująco:

  • klasa konstrukcyjna I: konstrukcje, które projektuje się uwzględniając udział poszycia w nośności i stateczności całego układu,
  • klasa konstrukcyjna II: konstrukcje, które projektuje się uwzględniając wpływ poszycia na nośność i stateczność pojedynczych elementów,
  • klasa konstrukcyjna III: konstrukcje, które projektuje się przy założeniu, że poszycie wyłącznie przenosi obciążenia na układ konstrukcyjny.

Płyty warstwowe są elementami, które w większości przypadków stosuje się do klasy konstrukcyjnej III. Oznacza to, że płyty są traktowane jako elementy samonośne, które przekazują obciążenia na konstrukcję wsporczą (płatwie, rygle ścienne, słupy).

Dobrze znana norma PN-EN 14509 [3] dotyczy płyt warstwowych stosowanych do klasy konstrukcyjnej III, choć warto zauważyć, że wiele zapisów tej normy będzie aktualnych również dla pozostałych klas konstrukcyjnych. Od pewnego czasu procedowane jest wprowadzenie nowej normy, PN-EN 14509-2. Wstępna wersja tej normy prEN 14509-2 [4] była omówiona i przedyskutowana w artykule [5].

Przeczytaj też: Modernizacja obiektów przemysłowych

Norma prEN 14509-2 [4] przedstawia podstawowe zasady wykorzystania płyt warstwowych do stabilizacji elementów konstrukcyjnych, a więc obejmuje swym zakresem II klasę konstrukcyjną. Jest to wyraźnie określone we wstępie do normy [4]. Warto przypomnieć, że norma ta opisuje głównie procedury badawcze służące do określenia wytrzymałości zamocowania płyty na ścinanie i rozciąganie oraz do wyznaczenia sztywności poszycia (wykonanego z płyt warstwowych) zapewniającego stabilizację podpieranego elementu (np. płatwi). Niezbędne jest wyznaczenie sztywności poszycia na ścinanie udzielającej się elementowi stabilizowanemu oraz sztywności obrotowej połączenia elementu stabilizowanego z poszyciem.

Abstrakt

W artykule omówiono kwestię stosowania płyt warstwowych w przypadku różnych klas konstrukcyjnych. Przedstawiono podstawę klasyfikacji oraz omówiono różne poziomy analizy konstrukcji. Szczególną uwagę zwrócono na najwyższą klasę konstrukcyjną, dla której zilustrowano możliwe mechanizmy interakcji pomiędzy konstrukcją a obudową budynku.

Sandwich panels and structural class

The article discusses the issue of the use of sandwich panels for various construction classes. The basis for classification is presented and various levels of structural analysis are discussed. Particular attention was paid to the highest structural class, for which the possible mechanisms of interaction between the structure and the envelope of the building were illustrated.

Podczas gdy płyta warstwowa traktowana jako element stabilizujący pojedyncze elementy konstrukcyjne budzi pewne wątpliwości, pojawia się pomysł zastosowania płyt jako elementów, które uwzględnia się do nośności i stateczności całego budynku. Świadczy o tym krótka uwaga zamieszczona we wstępie do normy [4], wskazująca, że w przyszłości pojawi się norma EN 14509-3 dotycząca takiego właśnie zastosowania płyt. Nie jest to wcale zupełna nowość.

Od kilkudziesięciu lat trwają różne próby zastosowania płyt do budowy niedużych obiektów, w których jedynym elementem konstrukcyjnym są same płyty. Idea potraktowania obudowy jako elementu wpływającego na nośność i stateczność całego budynku jest jeszcze starsza. Podstawowe zasady analizy takich układów opracowywał Eric Bryan już w 1958 roku. W późniejszym okresie dołączył do niego Michael Davies. Niedawno w Wielkiej Brytanii podjęto próbę utworzenia centrum innowacji w dziedzinie interakcji konstrukcji i obudowy.

RYS. 1 Rama portalowa z poszyciem dachu ograniczającym przemieszczenia poziome budynku; źródło: [6]
RYS. 1 Rama portalowa z poszyciem dachu ograniczającym przemieszczenia poziome budynku; źródło: [6]

Aby zrozumieć istotę współpracy obudowy z konstrukcją najlepiej przyjrzeć się RYS. 1-2. W przypadku RYS. 1 na budynek działają siły poziome, które mogą być wywołane np. działaniem wiatru. Zakłada się, że ściany szczytowe zostaną wykonstruowane tak, żeby były sztywne w swojej płaszczyźnie. Pokrycie dachu dobrze połączone z główną konstrukcją nośną tworzy sztywną tarczę ograniczającą przemieszczenia poziome słupów i przenoszącą obciążenie na sztywne ściany szczytowe. Pokrycie dachu nie wpływa natomiast na przemieszczenia pionowe głównych ram konstrukcyjnych.

RYS. 2 Rama dwuspadowa z poszyciem dachu ograniczającym przemieszczenia poziome budynku i przejmującym część obciążenia pionowego; źródło: [6]
RYS. 2 Rama dwuspadowa z poszyciem dachu ograniczającym przemieszczenia poziome budynku i przejmującym część obciążenia pionowego; źródło: [6]

Jeszcze ciekawszy i nieco mniej oczywisty przypadek przedstawiono na RYS. 2. W przypadku dachu dwuspadowego ewentualne siły pionowe (pochodzące np. od śniegu) chcą rozepchnąć słupy hali na zewnątrz. Przy prawidłowym połączeniu pokrycia dachu z konstrukcją ramy, część obciążenia pionowego jest przenoszona przez sztywne tarcze połaci dachowych. Sztywne tarcze przekazują dalej obciążenie na sztywne ściany szczytowe.

W obu przedstawionych przypadkach pokrycie dachu wraz z elementami klasycznej konstrukcji można potraktować jako kratownicę, w której słupkami i pasami są elementy klasycznej konstrukcji (np. stalowej), a pokrycie dachu pełni rolę zakratowania.

Prawidłowa interakcja pomiędzy obudową budynku i jego konstrukcją jest możliwa tylko w przypadku zapewnienia odpowiedniej sztywności poszycia. W przypadku płyt warstwowych uwzględnia się zarówno podatność samej płyty, jak i podatność połączenia wykonanego pomiędzy płytami oraz zamocowania płyty do konstrukcji. Wyznaczenie odpowiednich podatności umożliwia określenie sił powstających w elementach konstrukcyjnych, obudowie i łącznikach. Szczegółowe wzory zostały przedstawione m.in. w "The stressed skin design of steel buildings" [6].

Wiele osób dość sceptycznie odnosi się do pomysłu wykorzystania płyt warstwowych do stabilizacji konstrukcji dużych obiektów budowlanych. Jest to zrozumiałe ze względu na dużą dysproporcję w sztywności obudowy i tradycyjnej konstrukcji żelbetowej lub stalowej. W tym miejscu warto jednak zauważyć, że płyta warstwowa (ale również blacha trapezowa, kaseta wzdłużna itp.) nie wie o tym, czy jest traktowana jako element stabilizujący konstrukcję czy też nie.

Jeśli więc główna konstrukcja hali ma stosunkowo niedużą sztywność i jest obudowana elementami o określonej sztywności, to poszycie dachu i ścian przejmie część obciążeń działających na budynek, niezależnie od jakichkolwiek założeń projektowych. Warto o tym pamiętać przy kolejnym projekcie.

LITERATURA:

1.PN-EN 1993-1-3, "Eurokod 3 - Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-3: Reguły ogólne. Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno".
2. EN-EN 1990, "Eurokod - Podstawy projektowania konstrukcji".
3. PN-EN 14509:2013-12, "Samonośne izolacyjno-konstrukcyjne płyty warstwowe z dwustronną okładziną metalową. Wyroby fabryczne. Specyfikacje".
4. prEN 14509-2:2016, "Double skin metal faced insulating panels. Factory made products. Specifications - Part 2: Structural applications - fixings and potential uses of stabilization of individual structural elements".
5. Z. Pozorski, Sz. Wojciechowski, "Norma EN 14509-2 - nowy rozdział w rozwoju płyt warstwowych", "IZOLACJE" 3/2017, s. 22-24.
6. E.R. Bryan, "The stressed skin design of steel buildings", Constrado Monographs, 1973.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 3/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Czym ocieplić fundamenty?

Każdy kto chce zbudować prawdziwie energooszczędny dom, zmaga się z problemem nadmiernej grubości ścian wynikającej z zastosowania grubszej warstwy ocieplenia... czytaj dalej »

 


Dobierz system poliuretanowy do konkretnych warunków

Farby do wnętrz i elewacji - jakie powinny być?

Zobacz, jaka izolacja sprawdza się w budynkach mieszkalnych i biurowych, obiektach przemysłowych czy handlowo-usługowych oraz pomieszczeniach gospodarczych czytaj dalej » W 2002r. rynek farb fasadowych został zrewolucjonizowany przez farbę zolowo-krzemianową, która bazuje na całkowicie nowatorskiej koncepcji spoiw, dzięki czemu... czytaj dalej »

Szukasz płyt styropianowych do ogrzewania podłogowego? Zobacz »


Jakie właściwości powinny mieć płyty, aby montaż rurek grzewczych był szybki i łatwy? czytaj dalej »

 


Jak uzyskać 20-letnią gwarancję trwałości powłoki i koloru fasady?

Co to jest polistyren ekstrudowany XPS?

Nowe produkty do renowacji fasad mineralnych poddano najsurowszym testom starzeniowym w kilku strefach geograficznych. czytaj dalej » Dynamiczny rozwój rynku budowlanego i coraz bardziej restrykcyjne przepisy ukierunkowane na dbałość o otaczające nas środowisko powodują, że inwestorzy, projektanci i wykonawcy szukają proekologicznych, trwałych materiałów budowlanych wysokiej jakości. czytaj dalej »

Skośny dach zielony? Poznaj ten i inne systemy dachów zielonych »

Od nachylenia dachu powyżej 15 stopni konieczne jest zastosowanie systemowego rozwiązania zabezpieczającego... czytaj dalej »


W ten sposób wyeliminujesz niekorzystne mostki cieplne »

Nie wiesz ile kosztuje strop lub jaki strop wybrać? Sprawdź »

Poszukujesz rozwiązań paroizolacyjnych?
Zadzwoń: +32 201 96 08

czytaj dalej »

Poznaj systemy stropowe, wybierz najlepszy i BEZPŁATNIE wyceń on-line czytaj dalej »

 

Co to jest pożyczka termomodernizacyjna?

Fundusze unijne, które kojarzą się z pieniędzmi na budowę dróg ekspresowych, teraz mogą być wykorzystane do poprawy efektywności energetycznej budynków. 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 »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
7/8/2018

Aktualny numer:

Izolacje 7/8/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Izolacje techniczne
  • - Badanie skuteczności prac iniekcyjnych
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

.