Konstrukcje stalowe hal wielkopowierzchniowych

Ramy z profili pełnościennych

W zależności od przyjętego rozwiązania konstrukcyjnego układy ramowe umożliwiają uzyskanie kilkudziesięciometrowych rozpiętości hal. Schematy statyczne ram poprzecznych stosowanych w halach mogą być różne:
a)    ramy z ryglami opartymi przegubowo na słupach, a słupy utwierdzone w fundamencie (rys. 5a),
b)    ramy z ryglami sztywno połączonymi ze słupami, a słupy oparte przegubowo na fundamencie (rys. 5b),
c)    ramy trójprzegubowe (rys. 5c),
d)    ramy z węzłami sztywnymi (rys. 5d).

Ramy, w których rygle są oparte przegubowo na słupach, stosuje się przede wszystkim w halach, w których zaprojektowano żelbetowe słupy, oraz w obiektach wielonawowych. Połączenie przegubowe lub nominalnie przegubowe słupów z fundamentami (rys. 5b-c) uzyskuje się poprzez zastosowanie łożyska typu mostowego lub poprzez odpowiednie ukształtowanie podstawy słupa. Zaletą tego typu połączenia jest znaczna redukcja wymiarów stopy fundamentowej. Dobrym rozwiązaniem konstrukcyjnym pozwalającym na uzyskanie schematów przedstawionych na rys. 5b-c jest zastosowanie elementów o zbieżnej geometrii przekroju (tj. o trapezowym środniku) (rys. 6c). Zaprojektowanie trzeciego przegubu w kalenicy (rys. 5c) powoduje zmniejszenie sztywności konstrukcji, trudności konstrukcyjno-montażowe i czasami problemy ze szczelnością pokryć dachowych. Dlatego też to rozwiązanie jest rzadko stosowane.

Ramy o węzłach sztywnych

Ramy o wszystkich węzłach sztywnych charakteryzują się największą sztywnością. Ich stosowanie jest jednak celowe, mając na uwadze względy ekonomiczne. Połączenia rygli ze słupami oraz słupa z fundamentami wymagają analizy ich nośności i sztywności oraz odpowiedniego ich zakwalifikowania, m.in. pod względem sztywności (nominalnie przegubowe, podatne, sztywne). Sztywność węzłów wpływa na rozkład sił wewnętrznych w ramie. Przekroje słupów i rygli ram portalowych (rys. 6a) projektuje się z profili dwuteowych walcowanych (typu: IPE, HEA, HEB), blachownic spawanych oraz z profili z falistym środnikiem (typu SIN). W ramach portalowych możliwe jest również zwiększenie nośności i sztywności rygla w strefie połączenia ze słupem poprzez zastosowanie ukosu z odpowiednio dobranego profilu, najczęściej teowego (rys. 6b). Oddzielnym zagadnieniem jest projektowanie konstrukcji ram z profili giętych na zimno. W tym przypadku wykorzystuje się przede wszystkim rozwiązania systemowe ich producentów.

Ramy kratowe

Ramy kratowe, zwane często ramownicami, charakteryzują się tym, że zarówno słup, jak i rygiel są projektowane jak kratownice. Pasy kratownicy tworzącej słup mogą być równoległe (rys. 7b) lub zbieżne (rys. 7a). W pierwszym przypadku otrzymuje się schemat zastępczy w postaci słupa ramy utwierdzonego w fundamencie, a w drugim – słupa opartego przegubowo na fundamencie. Pasy rygla dachowego można kształtować podobnie. Stosuje się różne typy skratowań oraz odległości między węzłami (na rys. 7 pokazano zagęszczenie węzłów dla słupa lewego). Przekroje ramownic mogą być płaskie (dwupasowe) oraz przestrzenne (czteropasowe). Uzyskuje się nawet stukilkudziesięciometrowe rozpiętości tych konstrukcji.

Konstrukcje łukowe

Łukowe przekrycie hal może być oparte bezpośrednio na fundamencie (rys. 8a-b) lub na słupach (rys. 8c-d). Z analizy statycznej łuków otrzymuje się duże siły rozporowe o wartościach zależnych od ich wyniosłości i rozpiętości. W przypadku łuków opartych na fundamencie tę siłę trzeba przejąć, stosując bloki oporowe w postaci masywnych fundamentów lub ściąg prowadzonych pod poziomem posadzki. Kotwienie łuków odbywa się najczęściej nad poziomem terenu i w związku z tym ściąg wówczas może łączyć tylko fundamenty (linie przerywane na rys. 8a-c). W przypadku łuków opartych na słupach również stosuje się ściągi (rys. 8d) lub odpowiednio ukształtowane słupy albo inne konstrukcje oporowe zdolne przejąć siłę poziomą przyłożoną do głowicy słupa (rys. 8c).

Galeria

Zobacz więcej