Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2019 [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 »

[płyty warstwowe, obiekty budowlane, pokrycie dachu, pokrycie dachowe, ściany szczytowe, mocowanie płyt, klasa konstrukcyjna]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 3/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Wybierz najlepszy materiał do ociepleń »


Czym różnią się materiały do izolacji poszczególnych elementów budynku? ZOBACZ »


Poznaj sposoby izolacji dachu płaskiego »

Jak wykonać ocieplenie w systemie ETICS?

Jaki materiał zastosować na dachu płaskim, zielonym, odwróconym, a jak na dachu pokrytym wcześniej papą termozgrzewalną?
czytaj dalej »

W przypadku budynków istniejących należy dokładnie sprawdzić jakość... czytaj dalej »

Uzyskaj tytuł mgr. inż. i uprawnienia budowlane!


Wiedza i umiejętności praktyczne zdobyte podczas studiów drugiego stopnia... ZOBACZ »


Jak zapewnić dobrą wibroakustykę budynku?

Rewolucja na rynku termoizolacji?

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających klientów. czytaj dalej » Utrzymanie odpowiedniej temperatury wewnątrz obiektu, położonego w wymagającej strefie... 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 »


Na czym polegają prace uszczelniające?

Wszystko o izolacji instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych »

Prace uszczelniające mają na celu odcięcie niebezpiecznych materiałów, substancji lub po prostu... czytaj dalej » Produkty przeznaczone do instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych, jak i... czytaj dalej »

Chemia budowlana - porady ekspertów »


Masz wątpliwości i pytania jak rozwiązać Twój problem techniczny? Dobierz stosowną technologię do Twoich potrzeb... ZOBACZ »


Czego użyć do izolacji dachu?

Czym ocieplić piwnicę lub garaż?

Rozwiązaniem, które zapewnia optymalne zaizolowanie są... czytaj dalej » Izolacja stropów nad garażami podziemnymi musi spełniać wysokie wymagania akustyczne, cieplne i przeciwpożarowe... czytaj dalej »

Malowanie kafli krok po kroku »


Malowanie kafli to wciąż mało popularny sposób zmiany wystroju wnętrza... ZOBACZ »


Co warto wiedzieć o systemach natryskowych?

Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Budynek ocieplony pianką jest szczelny akustycznie a przede wszystkim...
czytaj dalej »

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

Planujesz wymianę dachu? Sprawdź »


Dzięki lekkości dachówek nie ma potrzeby wzmacniania Twojej starej struktury dachowej. W niektórych przypadkach jest nawet... ZOBACZ »


Elewacja, która wygląda jak drewno, marmur czy kamień »

Szukasz pomysłu na wykończenie elewacji? Sprawdź

Ładna fasada stanowi wizerunek budynku. Estetyczny wygląd elewacji często...
czytaj dalej »

Tynki cienkowarstwowe tworzą ochronno-dekoracyjną zewnętrzną warstwę o wysokiej odporności na... czytaj dalej »

Ekspert Budowlany - zlecenia

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 »
7/8/2020

Aktualny numer:

Izolacje 7/8/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Tarasy wentylowane
  • - Zastosowanie kruszyw lekkich
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 -...
Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Trudno wyobrazić sobie nowoczesny dom bez jego wizytówki, czyli balkonu lub tarasu. Elementy te stanowią dodatkową powierzchnię, która pozwala na chwilę oddechu na...
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

.