Elementy hali stalowej – charakterystyka
Hale stalowe są jednymi z najbardziej popularnych obiektów budownictwa przemysłowego. Z tego też powodu elementy konstrukcyjne hali stalowej są bardzo dobrze poznane i opisane w wielu źródłach literaturowych, co pozwala na optymalne wykorzystanie ich nośności.
Elementy hali stalowej można podzielić, dość umownie, na dwie grupy pod względem roli jaką pełnią w konstrukcji:
- konstrukcja pierwszorzędowa (słupy i rygle główne),
- konstrukcja drugorzędowa (płatwie, stężenia, słupy ściany szczytowej, konstrukcja ryglowa).
Elementy konstrukcyjne hali stalowej
Konstrukcja nośna hali stalowej to w większości przypadków ramowy, płaski układ konstrukcyjny. Hala powstaje poprzez kilkukrotne powielenie wspomnianej ramy względem jej osi podłużnej. Każda rama składa się ze słupów głównych, które podpierają główne dźwigary dachowe. Hale mogą być jedno lub wielokondygnacyjne, jednonawowe lub składać się z kilku naw co oczywiście wpływa na ilość słupów i rygli.
Słupy
Słupy są przegubowo połączone z fundamentem, a dokładniej mówiąc oparte przegubowo na stopach fundamentowych przy użyciu kotew stalowych. Sztywność ramy zapewniona jest przez zaprojektowanie sztywnego jej naroża (miejsce połączenia między ryglem a słupem). Powoduje to, że układ ramowy jest stateczny (stabilny) w swojej płaszczyźnie. Przystępując do doboru profili słupów stalowych mamy do wyboru kilka rodzajów rozwiązań. Elementy te można wykonać z profili gorącowalcowanych (IPE, HEB, HEA) lub spawanych blachownic. Oba rozwiązania mają swoje wady i zalety. Atutem pierwszego podejścia jest fakt, że elementy te zakupuje się jako gotowe produkty, ale wykorzystanie stali jest mniej efektywne. Stosując blachownice (o stałym lub zmiennym przekroju) trzeba liczyć się z kosztami wynikającymi z czasu i pracochłonności ich wykonania. Natomiast w zamian otrzymuje się element niemal optymalny pod kątem efektywności wykorzystania stali. Słupy konstrukcji głównej racjonalnie jest projektować ze stali S355.
Rygle
Podstawowym i zarazem oczywistym zadaniem dźwigarów dachowych jest podtrzymywanie warstw dachowych oraz przenoszenie obciążeń od wiatru, śniegu oraz obciążeń technologicznych. Możemy je podzielić na dwa typy. Pierwszy rodzaj to rygle pełnościenne, czyli belkowe elementy hali wykonane z profili walcowanych na gorąco (IPE, HEB, HEA) albo z elementów spawanych tzw. blachownica. Stosuje się stal S355. Jej koszt jest około 10-15% wyższy niż stali S235, natomiast zyski na nośności mogą sięgać 30-40%. Blachownice mogą być projektowane jako belki o stałej wysokości przekroju lub też o zmiennej wysokości (tzw. belki o zbieżnym środniku). O wyborze między belką walcowaną a blachownicą decyduje jej rozpiętość oraz przyjęte obciążenia.
Dla typowej stalowej hali o rozstawie słupów rzędu 12-16 m odpowiednim rozwiązaniem będzie rygiel z profilu walcowanego na gorąca. Natomiast jeśli dach jest silnie obciążony, a dodatkowo jego rozpiętość przekracza wartość 16-18 m, wtedy projektant powinien rozważyć zastosowanie przekroju spawanego. Ustrój ten, za sprawą dowolnie kształtowanej geometrii (wysokość belki, grubość i szerokość pasów), może przenosić bardzo duże siły wewnętrzne występujące w ramie. Oczywiście trzeba zdawać sobie sprawę, że blachownicowe belki stalowe muszą zostać indywidualnie wykonane w wytwórni, co powoduje, że ich produkcja jest dłuższa i bardziej kosztowna. Stosując profile gorącowalcowane uproszczenie polega na tym, że wymagają one jedynie docięcia długości oraz owiercenia.
Dźwigary kratownicowe
Drugim typem ustroju nośnego są dźwigary kratownicowe. Elementy te znajdą zastosowanie w halach o rozstawie słupów przekraczającym 20-24 m. Jest to umowna rozpiętość, powyżej której stosowanie kratownicy jest rozwiązaniem lżejszym niż belki pełnościennej. Istotna, z punktu widzenia kubatury oraz samej funkcjonalności hali, jest wysokość kratownicy. Zwykle przyjmuje się ją w przedziale 1/10-1/12 rozpiętości. Zatem dla hali o rozstawie słupów np. 24 m, należy przewidzieć, że kratownica „zabierze” około 2 m z przestrzeni pod dachem. Jednocześnie tak znacząca wysokość podnosi sztywność konstrukcji oraz zmniejsza ugięcia dachu.
Płatwie dachowe
Płatwie dachowe to kolejny istotny element hali stalowej. Stanowią one podbudowę dla elementów pokrycia dachu (blacha trapezowa, płyty warstwowe). Płatwie mogą być położone na dźwigarach dachowych albo być rozpięte między nimi. Mogą być projektowane jako belki ciągłe, wieloprzęsłowe jak i wolnopodparte. Jeśli rozstaw ram jest mniejszy niż 8 m, wtedy płatew można wykonać z profili gorącowalcowanych IPE lub HEA. Jeśli płatew ma mieć rozpiętość 8-15 m, to wtedy elementy te wykonuje się jako kratownice. Ich kształtowanie jest bardzo zróżnicowane.
Można stosować profile z rur kwadratowych, z rur okrągłych, dwuteowniki (zwykle HEA). Ustrój kratownicowy, przy znacznych rozpiętościach, będzie zawsze lżejszym rozwiązaniem, niż belka walcowana lub spawana. Obecnie projektuje się elementy hali stalowej w taki sposób, aby zużycie materiału na m2 było jak najbardziej ekonomiczne. Zastosowanie płatwi z blach giętych na zimno (zetowniki, ceowniki, sigma) pozwala znacząco zredukować masę konstrukcji. Natomiast jest to rozwiązanie droższe oraz wymagające wykonania większej ilości obliczeń na etapie doboru profilu. Pewnym uproszczeniem i udogodnieniem są kalkulatory lub tablice doboru odpowiedniego przekroju oferowane przez producentów. Stosowana jest stal o granicy plastyczności 355MPa (S355) lub S350 w przypadku profili zimnogiętych.
Mogą zainteresować Cię również

Innowacyjne rozwiązania dla przemysłu – zapraszamy na nasze stoisko podczas targów STOM 2025!
Już niebawem spotkamy się na jednym z najważniejszych wydarzeń branży obróbki metalu – targach STOM w Kielcach. To wyjątkowa okazja, by w jednym miejscu zobaczyć najnowsze technologie, sprawdzić innowacyjne maszyny w akcji i porozmawiać z ekspertami, którzy na co dzień wspiera...
Transformacja polskiego przemysłu stalowego na europejskim rynku stali. Długofalowe zmiany rynkowe w ujęciu historycznym, cz. II
Z artykułu dowiesz się: czy jest szansa na obniżenie energochłonności w hutach w Polsce; czy przemysł hutniczy inwestuje w innowacyjne rozwiązania;

Innowacje w sercu targów Fastener Fair Global 2025
25-27 marca specjaliści z branży spotkają się w Stuttgarcie na 10. edycji targów Fastener Fair Global – międzynarodowego flagowego wydarzenia dla światowej branży elementów złącznych i mocowań. Po rekordowej frekwencji w 2023 roku, odwiedzający mogą sp...
Wpływ promieniowania na mikrostrukturę i właściwości materiałów
Jakie materiały są stosowane w lekkowodnych reaktorach jądrowych? Artykuł przedstawia wpływ promieniowania na zmianę struktury i właściwości tych materiałów.

Województwo zachodniopomorskie –hub logistyczny z potencjałem wzrostu
W 2024 r. całkowity wolumen aktywności najemców wyniósł 174 tys. mkw. (-23% r/r), co przy braku oddanych w ostatnich 12 miesiącach nowych inwestycji obniżyło współczynnik powierzchni niewynajętej do 2,8%. Polska firma doradcza na rynku nieruchomości komercyjnych prezentuje rap...
Jakość procesu cięcia laserowego blach stalowych – wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowych
Przeprowadzono analizę czynników i parametrów decydujących o jakości procesu cięcia laserowego. Zestawiono blachy stalowe o gwarantowanej przez producentów jakości cięcia laserowego laser grade steels. Opisano wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowy...

Prasy krawędziowe TruBend 1000. Połączenie prostoty obsługi i wysokiej wydajności
Firma TRUMPF, znany i ceniony producent maszyn do obróbki blach (m.in.: wykrawanie, gięcie, cięcie i spawanie laserowe), już od 1989 roku jest dostawcą technologii gięcia z wykorzystaniem nowoczesnych pras krawędziowych.

Wpływ chłodziwa i oprawki narzędziowej na chropowatość powierzchni obrabianej w procesie frezowania stali Vanadis 4
Artykuł prezentuje wyniki badań eksperymentalnych procesu frezowania stali Vanadis 4 Extra w rożnych warunkach doprowadzenia chłodziwa do strefy obróbki oraz pokazuje, jak ważny jest dobór odpowiedniej oprawki narzędziowej do określonych zadań obróbkowych. ...

Analityka danych ważniejsza dla firm z branży produkcyjnej niż sztuczna inteligencja
Technologia sztucznej inteligencji (44 proc. wskazań) znajduje się dopiero na trzecim miejscu w kontekście innowacji IT wymienianych przez przedstawicieli firm produkcyjnych. Wynika tak z raportu „Cyfryzacja przemysłu: rola zintegrowanych systemów zarządzania w firmach produkc...

Wybrane problemy stateczności w projektowaniu konstrukcji według Eurokodów
Zagadnienia stateczności konstrukcji budowlanych stanowią jeden z trudniejszych działów mechaniki budowli, z którym projektanci konstrukcji zmagają się na co dzień. Niezależnie od tego, czy projektujemy klasyczną drewnianą więźbę dachową, stalową belkę podsuwnicową, czy też sł...

Precyzyjne cięcie bez kompromisów. Najnowsze wersje mieszalników gazowych MyEMIX 3.0
Wycinarki laserowe w technologii fiber zyskały ogromną popularność na całym świecie dzięki swojej wysokiej wydajności i precyzji. Jednym z kluczowych aspektów cięcia laserowego jest wybór odpowiedniej technologii cięcia oraz gazu pro...
Fizyczne i technologiczne podstawy procesu spawania łukowego w osłonie gazowej GMA – cz. 2
W drugiej części artykułu przedstawiono technologiczne podstawy spawania GMA. Z artykułu dowiesz się:

Charakterystyka badań ultradźwiękowych – wiadomości wstępne
Grupa metod badań nieniszczących (NDT, z ang. non-destructive testing) udostępnia szereg różnych sposobów wyznaczania wybranych cech diagnozowanych obiektów. Czym charakteryzują się badania ultradźwiękowe?

Znamy laureatów nagrody Złoty Medal targów MODERNLOG 2024
Poznaliśmy produkty wyróżnione prestiżową nagrodą Złotego Medalu na targach Logistyki, Magazynowania i Transportu MODERNLOG 2024 oraz ITM INDUSTRY EUROPE 2024. Laureaci zawalczą teraz o Złoty Medal Wybór Konsumentów. W minionym tygod...
IGP-DURA®one 56 i IGP-Effectives®: synergia zapewniająca wysoką wydajność w technologii malowania proszkowego
W branży farb proszkowych do ochrony powierzchni kluczowe znaczenie mają wydajność, zrównoważony rozwój i jednolity odcień. Firma IGP Powder Coatings podjęła znaczący krok w tym kierunku, łącząc serię niskotemperaturowych farb proszkowych IGP-DURA®one56 z unikalną technologią ...

RODO w przemyśle – jak nowe technologie wpływają na ochronę danych osobowych?
Dynamiczny rozwój technologiczny jest obecnie widoczny w niemal każdym obszarze życia. Choć coraz większy udział i znaczenie robotyki oraz automatyzacji w procesie produkcyjnym niosą ze sobą wiele korzyści, należy również uwzględnić wyzwania związane z wprowadzaniem nowoczesny...
Kalendarium wydarzeń
Relacje
OpenHouse 2024: z wizytą u TRUMPF Polska
TRUMPF Polska z sukcesem zorganizowała Dni Otwarte OpenHouse 2024, które odbyły się 12 i 13 września br. Wydarzenie przyciągnęło ponad 200 gości reprezentują...
Sprawdź więcejPolitechnika Krakowska ma nowe laboratorium
25 kwietnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej odbyło się uroczyste otwarcie Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. &...
Sprawdź więcejSeminarium Obróbki Laserowej 22 marca 2024
22 marca 2024, podczas targów STOM, odbyło się Seminarium Obróbki Laserowej, organizowane przez Politechnikę Świętokrzyską. Zapraszamy do zapoznania się z fo...
Sprawdź więcejKonferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”
20 marca, drugiego dnia targów STOM, odbyła się konferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”, której organizatorem była redakcja portalu dlaprodukcji.pl i dw...
Sprawdź więcej