Wytrzymałość konstrukcji przekrycia hali w trakcie montażu

Ze względu na odmienne warunki podparcia i obciążenia wytężenie konstrukcji w czasie montażu jest zupełnie inne niż projektowane.

Montaż konstrukcji jest zagadnieniem wieloaspektowym, które najprościej można zdefiniować jako podniesienie i ustawienie w projektowanym położeniu elementu konstrukcji. Najczęściej analizie poddawana jest problematyka związana z organizacją i ekonomiką robót oraz zastosowaniem narzędzi i sprzętu montażowego. Nie mniej istotny, aczkolwiek dużo rzadziej spotykany w różnorakich opracowaniach, jest aspekt związany z wytężeniem konstrukcji w różnych fazach montażu.

Projekt konstrukcji obejmuje sprawdzenie stanów granicznych nośności i użytkowania elementów wbudowanych w miejsce docelowe i stanowiących współdziałające ze sobą części. W trakcie produkcji, składowania, transportu oraz w różnych fazach montażu zmianom ulegają warunki podparcia i obciążenie elementu. Efektem jest zmiana schematu statycznego i nośności elementu konstrukcji. Najważniejsze jest jednak doprowadzenie do takiej sytuacji, w której pomimo tych zmian nie następuje wyczerpanie nośności globalnej lub lokalnej elementu.

Metody montażu konstrukcji hal stalowych

Znane są różne klasyfikacje metod montażu klasycznych hal stalowych [1-3]. Poniżej przedstawiono trzy podstawowe metody stosowane w montażu klasycznych obiektów halowych o konstrukcji stalowej.

Montaż z pojedynczych elementów

Polega na podnoszeniu i ustawianiu gotowych pojedynczych elementów nośnych (rys. 1), jak np.: słup, belka, kratownica. Przy zastosowaniu tej metody należy dokonać scalenia elementów wysyłkowych stanowiących części składowe elementu na poziomie terenu.

Montaż metodą blokową

Polega na podnoszeniu i ustawieniu segmentu montażowego. Przy zastosowaniu tej metody należy dokonać scalenia elementów konstrukcyjnych stanowiących części składowe segmentu montażowego na poziomie terenu. Podstawowymi cechami charakteryzującymi poprawnie przewidziany i wykonany segment montażowy są jego geometryczna niezmienność oraz sztywność. Zastosowanie montażu metodą blokową pozwala na redukcję ilości robót montażowych prowadzonych na wysokości. W przypadku hal segment montażowy mogą stanowić np.:

• fragment konstrukcji przekrycia zbudowany z dwóch płaskich dźwigarów kratowych, stężeń i płatwi (rys. 2a),
• fragment konstrukcji przekrycia zbudowany z minimum dwóch pasm struktury regularnej (rys. 2b).

Montaż metodą kombinowaną

Polega na montażu konstrukcji z zastosowaniem obydwu ww. metod – blokowej i z pojedynczych elementów.

Przy montażu (zarówno pojedynczych elementów, jak i segmentów montażowych) stosowane są trzy sposoby podnoszenia: pionowo, przez poślizg i przez obrót.

Wybór metody montażu i sposobu podnoszenia zależy m.in. od:

• gabarytów całego obiektu oraz poszczególnych elementów,
• dostępności narzędzi, urządzeń i sprzętu montażowego,
• terminów ukończenia robót budowlanych poprzedzających montaż konstrukcji,
• warunków zachowania nośności elementów konstrukcji na wszystkich etapach montażu.

Obciążenia dynamiczne w trakcie montażu

We wszystkich etapach procesu realizacji konstrukcji poza obciążeniami statycznymi działają także obciążenia dynamiczne [1, 4-5]. Obciążenia dynamiczne są efektem działania sił bezwładności, które pojawiają się z każdą zmianą położenia montowanego elementu/segmentu. Przy podnoszeniu przez obrót siły bezwładności związane są z ruchem obrotowym wykonywanym przez podnoszony element/segment względem punktu podparcia i są zależne od prędkości kątowej. Przy podnoszeniu pionowym siły bezwładności związane są z ruchem w pionie wykonywanym przez podnoszony element/segment i powstają przy zmianie prędkości podnoszenia/opuszczania.

Podczas podnoszenia pionowego można zatem wyróżnić następujące fazy:

• podnoszenie,
• hamowanie podczas opuszczania,
• osadzenie na tymczasowych bądź stałych podporach.

W praktyce inżynierskiej oddziaływania dynamiczne zastępowane są równoważnymi oddziaływaniami statycznymi według zależności:

gdzie:
Q_d – oddziaływanie dynamiczne
Q_s – oddziaływanie statyczne
φ_d – współczynnik dynamiczny.

Do oszacowania współczynnika dynamicznego φ_d przy podnoszeniu pionowym można zastosować rozwiązania zaproponowane w literaturze [1] lub w normie [5]. Należy pamiętać, że współczynnik dynamiczny jest współczynnikiem zwiększającym, zatem powinien być większy niż 1,0. Oddziaływanie statyczne Q_s w trakcie montażu utożsamiane jest z ciężarem własnym elementu/segmentu.

Przeczytaj także: Niepewność pomiaru wytężenia konstrukcji

Galeria