OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ

8
  Dr inż. Wiesław BARAN Dr inż. Bronisław JĘDRASZAK Prof. dr inż. Roman JANKOWIAK Dr hab. inż. Jan ŻMUDA, prof. PO Wydział Budownictwa, Politechnika Opolska OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ A ASSESSMANT OF RELIABILITY OF STRUCTURAL ROOF OF SPORTS HALL Streszczenie Praca dotyczy oceny bezpieczeństwa stalowej konstrukcji dachu wykonanego w postaci przekrycia strukturalnego. Wymiary geometryczne elementów konstrukcyjnych przyj ę to na podstawie pomiarów inwentaryzacyjnych. Własności wytrzymałościowe stali ustalono w próbie statycznego rozci ą gania. Dla zidentyfikowanego numerycznego modelu obliczeniowego wykonano analiz ę  statyczną  w systemie Robot. Abstract The article presents the assessmant of reliability of steel structure of a structural roof. On basis of inventory measurements the geometrical dimensions were established. Parameters of steel were established in static tests. Static analysis for assummed numeric computational model was performed using Robot system  . 1. Wprowadzenie W ostatnich latach prace zwi ą zane z remontami, wzmacnianiem i modernizacj ą  obiektów budowlanych stanowi ą  ważne zadanie w ogólnie rozumianym procesie eksploatacji, użytkowania i utrzymania obiektu, a problemowi temu poświę ca się  na świecie ponad 40% potencjału budowlanego, badawczego i produkcyjnego [1]. Modernizacj ę  obiektu lub jego części, definiuje się  [1] jako działanie mają ce na celu dostosowanie obiektu do współczesnych wymaga ń zwią zanych z użytkowaniem, a w tym spełnienie wymogów technicznych, ekologicznych, produkcyjnych i innych. Do prac madernizacyjnych mo żna zaliczy ć wykonywane w ostatnich latach liczne prace termorenowacyjne, dostosowuj ą ce obiekty do aktualnych wymogów z ochrony cieplnej, a w konsekwencji poprawiaj ą ce komfort cieplny użytkowników i ograniczaj ą ce zużycie energii na ogrzewanie obiektu. Wykonane na podstawie pomiarów i obliczeń sprawdzają cych naprawy i wzmocnienia zwi ę kszaj ą  bezpiecze ństwo użytkowanych obiektów. Prace modernizacyjne wykonuje si ę  również zgodnie z wymaganiami prawno-administracyjnymi [8], a konstrukcje budynków powinny spełnia ć warunki stanów granicznych nośności i użytkowalności w każdym z jego elementów i w całości konstrukcji [9]. W praktycznym post ę powaniu warunki bezpiecze ństwa konstrukcji uznaje si ę  za spełnione, jeżeli elementy konstrukcyjne i konstrukcja spełnia wymagana określone w normach projektowania i obliczania konstrukcji. Trudnym niekiedy zagadnieniem, obarczonym w dużym stopniu informacj ą  niepełną  i niepewną , jest analiza 561

Transcript of OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ

Page 1: OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ

5/14/2018 OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ocena-bezpieczenstwa-przekrycia-strukturalnego-hali-sportowej 1/8

 

 

Dr inŜ. Wiesław BARAN

Dr inŜ. Bronisław JĘDRASZAK

Prof. dr inŜ. Roman JANKOWIAK

Dr hab. inŜ. Jan śMUDA, prof. PO

Wydział Budownictwa, Politechnika Opolska

OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO

HALI SPORTOWEJ

A ASSESSMANT OF RELIABILITY OF STRUCTURAL ROOF OF SPORTS HALL

Streszczenie Praca dotyczy oceny bezpieczeństwa stalowej konstrukcji dachu wykonanego w postaci przekrycia

strukturalnego. Wymiary geometryczne elementów konstrukcyjnych przyję to na podstawie pomiarów

inwentaryzacyjnych. Własnoci wytrzymałociowe stali ustalono w próbie statycznego rozcią gania.

Dla zidentyfikowanego numerycznego modelu obliczeniowego wykonano analizę statyczną w systemie Robot.

Abstract The article presents the assessmant of reliability of steel structure of a structural roof. On basis of 

inventory measurements the geometrical dimensions were established. Parameters of steel were established instatic tests. Static analysis for assummed numeric computational model was performed using Robot system . 

1. Wprowadzenie

W ostatnich latach prace zwią zane z remontami, wzmacnianiem i modernizacją obiektów

budowlanych stanowią  waŜne zadanie w ogólnie rozumianym procesie eksploatacji,

uŜytkowania i utrzymania obiektu, a problemowi temu powię ca się  na wiecie ponad 40%

potencjału budowlanego, badawczego i produkcyjnego [1]. Modernizację  obiektu lub jego

częci, definiuje się  [1] jako działanie mają ce na celu dostosowanie obiektu

do współczesnych wymagań zwią zanych z uŜytkowaniem, a w tym spełnienie wymogówtechnicznych, ekologicznych, produkcyjnych i innych. Do prac madernizacyjnych moŜna

zaliczyć wykonywane w ostatnich latach liczne prace termorenowacyjne, dostosowują ce

obiekty do aktualnych wymogów z ochrony cieplnej, a w konsekwencji poprawiają ce komfort

cieplny uŜytkowników i ograniczają ce zuŜycie energii na ogrzewanie obiektu. Wykonane

na podstawie pomiarów i obliczeń sprawdzają cych naprawy i wzmocnienia zwię kszają  bezpieczeństwo uŜytkowanych obiektów. Prace modernizacyjne wykonuje się  równieŜ 

zgodnie z wymaganiami prawno-administracyjnymi [8], a konstrukcje budynków powinny

spełniać warunki stanów granicznych nonoci i uŜytkowalnoci w kaŜdym z jego elementów

i w całoci konstrukcji [9]. W praktycznym postę powaniu warunki bezpieczeństwa

konstrukcji uznaje się  za spełnione, jeŜeli elementy konstrukcyjne i konstrukcja spełnia

wymagana okrelone w normach projektowania i obliczania konstrukcji. Trudnym niekiedyzagadnieniem, obarczonym w duŜym stopniu informacją  niepełną  i niepewną , jest analiza

561

Page 2: OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ

5/14/2018 OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ocena-bezpieczenstwa-przekrycia-strukturalnego-hali-sportowej 2/8

 

statyczno-wytrzymałościowa i ocena stanu bezpieczeństwa elementów konstrukcji

wykonanych we wcześniejszym okresie, kiedy obowią zywały inne zalecenia projektowe.

Stopień złoŜoności zagadnienia zaleŜy wówczas od posiadanych opracowań i dokumentów

dotyczą cych opiniowanych elementów konstrukcji. Dlatego niejednokrotnie wykonuje

się stosowne pomiary inwentaryzacyjne oraz badania nieniszczą ce lub niszczą ce.

Zalety przestrzennych form konstrukcyjnych, jakimi są przekrycia strukturalne, były znanedość dawno. W Polsce rozwój i masowa produkcja elementów stalowych przekryć 

strukturalnych w postaci regularnych kratownic, to lata 60 i 70-te XX wieku [3]. W pracy [2]

analizowano przyczyny zniszczenia przekrycia strukturalnego hali sportowej po 30 latach

eksploatacji i wykonanych pracach termoizolacyjnych, dla której zalecenia normowe

dotyczą ce obciąŜenia śniegiem uległy zmianie w kilka lat od wzniesienia obiektu.

W niniejszej pracy przedstawiono ocenę  stanu bezpieczeństwa przekrycia strukturalnego

hali sportowej wybudowanej w południowej Polsce w latach 60-tych ubiegłego wieku

(rys. 1, 2), którą wykonano w zwią zku z planowanymi pracami termoizolacyjnymi

2. Opis konstrukcji przekrycia strukturalnego

Analizowane w pracy przekrycie strukturalne o wymiarach w rzucie 30×40m, usytuowane

 jest nad główną  częścią hali sportowej z trybunami, przeznaczonej do rozgrywania zawodów

sportowych.

5572390

5607390

5632390

5608390

5850

3905600

        3        1        1        8

        4        3        3        5

        5        5        8        8

        6        7        7        8

        7        8        6        0

~    5       1      0      

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 151110 12 13 14 16 17 1918 20 21

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 151110 12 13 14 16 17 1918 20

     ~       1       4       4       2

2        2        0        0

~    5       9      0      -   

 

6      0      0      

PRZESZKLENIEW STALOWYCH RAMACH

TRYBUNFRAGMENT W CZĘŚCI

±0,00

+3900 mmTARAS

POZIOM PARKIETU

śELBETOWESŁUPY

BELKAśELBETOWA

 Rys. 1. Przekrój podłuŜny hali - schemat

Konstrukcję  nośną  hali w tej części stanowią  Ŝelbetowe elementy o układzie szkieletowym,

słupowo-ryglowym oraz ramy trybun z pochyłym ryglem, spełniają ce rolę podpór konstrukcji

trybun oraz przenoszą ce obciąŜenie od wiatru i usztywniają ce obiekt (rys. 1). Takie

rozwią zanie powoduje, Ŝe są  zróŜnicowane sztywności poszczególnych podpór konstrukcji

nośnej dachu wykonanej jako stalowe przekrycie strukturalne z rur. Przedmiotowe przekrycie

o tzw. układzie „O-O” (rys. 2), to siatka o ortogonalnym układzie prę tów w warstwie górnej i

dolnej z przesunię ciem wę złów w warstwach o pół modułu (a/2).

Sam dach wykonany jest z Ŝelbetowych prefabrykowanych płyt korytkowych, na którychwystę puje warstwa styropianu i pokrycie bitumiczne.

562

Page 3: OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ

5/14/2018 OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ocena-bezpieczenstwa-przekrycia-strukturalnego-hali-sportowej 3/8

 

 

Rys. 2. Widok na przekrycie strukturalne

Geometrię  przekrycia przyję to na podstawie pomiarów inwentaryzacyjnych, natomiast

grubości ścianek rur ustalono metodami nieniszczą cymi, przy wykorzystaniu echometru.

Podstawowe parametry geometryczne wynoszą (rys. 1, 3):

− moduł siatki dolnej i górnej: a = 200.0 cm,

− wysokość konstrukcyjna: h = 142.4 cm,

− spadek konstrukcji dachu: ~20.0 %,

− średnica rur pasów górnych i dolnych: Ø88.9 mm, gsr = 4.5 mm , 

− średnica rur krzyŜulców: Ø51 mm , gsr = 4.5 mm.

Taki układ generuje osiowe wymiary krzyŜulca wynoszą ce ~200.0 cm.

SIATKA PASÓW

SIATKA PASÓW

GÓRNYCH

DOLNYCH

 Rys. 3. Geometria pojedynczego „oczka” struktury

Wykonano inwentaryzację  wę złów konstrukcji przekrycia oraz identyfikację  spawanych

połą czeń w wę złach. Stwierdzono, Ŝe pasy poprzeczne wystę pują  jako cią głe, natomiast rury

pasów podłuŜnych zostały odpowiednio sfazowane w automatach, co umoŜliwiło połą czenie

obwodowymi, mieszanymi spoinami do pasów poprzecznych (rys. 4a). Jakość spoin

łą czą cych krzyŜulce w wę złach dolnych jest lepsza w stosunku do wę złów górnych.

Na podstawie geometrycznej inwentaryzacji wę złów oraz komputerowej symulacji

konstrukcji przy zachowaniu osiowego połoŜenia prę tów ustalono, Ŝe krzyŜulce mocowanesą mimośrodowo w wę złach. Z technologicznego punktu widzenia przesunię cie spoin

PL TL PP

TP

563

Page 4: OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ

5/14/2018 OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ocena-bezpieczenstwa-przekrycia-strukturalnego-hali-sportowej 4/8

 

wzglę dem siebie jest korzystnym rozwią zaniem, natomiast uwzglę dniają c statyk ę  

zagadnienia, takie mocowanie generuje w wię kszości dodatnie mimośrody: e > 0 (rys. 4b).

a) b)

Rys. 4. a) Widok na wę zeł dolny, b) Typ mimośrodu w węźle

W celu ustalenia podstawowych właściwości wytrzymałościowych stali, z którejwykonano rury przekrycia strukturalnego, pobrano fragment rury z rzeczywistej,

eksploatowanej konstrukcji i na przygotowanych próbkach (rys. 5) wykonano próbę statyczną  

rozcią gania. Badania niszczą ce wykonano wg zaleceń normy PN–91/H–04310 „Próbastatyczna rozciągania metali” na zrywarce uniwersalnej w zakresie obciąŜenia 0-50 kN.

Rys. 5. Fragment rury – schemat sposobu wycinania próbek 

Ustalono mię dzy innymi:

− dolną granicę plastyczności:  ReL = 292 ± 38 MPa, 

− górną granicę plastyczności:  ReH  , = 300 ± 40 MPa, 

− granicę wytrzymałości na rozcią ganie:  Rm = 406 ± 30 MPa,

− wytrzymałość przy zerwaniu:  Ru = 752 ± 139 MPa,

− wydłuŜenie wzglę dne:  A = 31 ± 5 %.

Przebieg krzywych rozcią gania próbek oraz wyglą d powierzchni złomu (złom poślizgowy,

z wyraźnie zarysowanymi pasmami poślizgu w płaszczyźnie maksymalnych napręŜeń 

stycznych) świadczy o duŜej plastyczności materiału rury. Badany materiał zakwalifikowanodo stali niestopowych.

3. Model obliczeniowy przekrycia strukturalnego oraz jego identyfikacja

Obliczenia statyczne przeprowadzono przy wykorzystaniu programu numerycznego

Robot [6]. Analizowaną  konstrukcję  przekrycia strukturalnego zamodelowano w postaci

przestrzennej kratownicy (rys. 6a), składają cej się  z 2688 prę tów, połą czonych przegubowo

w 710 wę złach o trzech stopniach swobody kaŜdy.

Wę zły brzegowych pasów dolnych stanowią ce podparcie przekrycia przyję to jako podpory

przegubowo nieprzesuwne lub jako przegubowo nieprzesuwne w dwóch kierunkach,a w trzecim spręŜyste. Dla górnego brzegu podparcia kratownicy oraz dla wę złów naroŜnych,

564

Page 5: OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ

5/14/2018 OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ocena-bezpieczenstwa-przekrycia-strukturalnego-hali-sportowej 5/8

 

przyję to podparcie przegubowo nieprzesuwne, z uwagi na duŜą  sztywność konstrukcji

wsporczej (elementy Ŝelbetowe trybun) w tych miejscach (rys. 1). SpręŜystość podpór

określono na podstawie sztywności ram wsporczych

a) b)

10

E

0 31

 

2 4 5 6 7 8

 

9

P

R

O

 

M

N

L

H

 

J

K

I

G

 

F

B

 

D

C

A

0 1 2 3 4 5 7

 

6 8 9 10

 

11

 

12 13 14

 

1716

 

15

 

18 19 20

O

P

N

K

M

L

H

I

J

E

F

G

201311 12 14

 

15 16 17 18 19

B

C

D

A

21

STREFA ŚRODKOWA

STREFA PODŁUśNA

STREFA PODŁUśNA

   D   O   L   N   A

   C   Z      Ę        Ś        Ć    P

   O   D   P   O   R   O   W   A

SPADEK DACHU

A CB

BA C

ED

   C   Z      Ę        Ś        Ć    P

   O   D   P   O   R   O   W   A

   G    Ó   R   N   A

F

 Rys. 6. a) Model obliczeniowy przekrycia strukturalnego, b) Podział przekrycia na strefy

Model obliczeniowy konstrukcji przekrycia (rys. 6a) obciąŜono: cięŜarem własnym,

cięŜarem pokrycia oraz śniegiem, natomiast pominię to:

- obciąŜenie temperaturą  - ze wzglę du na niewielk ą  sztywność podpór w kierunku

przemieszczeń spowodowanych tym wpływem,

- obciąŜenie wiatrem - ze wzglę du na wystą pienie tylko działania odciąŜają cego

i to o wartościach mniejszych niŜ cięŜar pokrycia.

Obliczenia statyczne wykonano metodami uproszczonymi oraz wykorzystują c program

obliczeniowy Robot. Analizę statyczną wykonano dla dwóch wariantów:

- model podstawowy z prę tami mają cymi przyję te obliczeniowe grubości ścianek - uzyskanez obliczeń wartości ekstremalnych sił osiowych w poszczególnych strefach (rys. 6b)

na które podzielono przekrycie podano w tabl. 1,

- model konstrukcji z 20% redukcją  przekrojów prę tów pasa dolnego i górnego, w których

wystą piły ekstremalne wartości sił – przyję ty ze wzglę du na lokalnie wystę pują ce ubytki

korozyjne, stwierdzone w wykonanych nieniszczą cymi metodami pomiarach grubości

ścianek, przy kilkudziesię ciu punktach pomiarowych pokrywają cych równomiernie rzut

całej hali,

oraz nastę pują cych kombinacji obciąŜeń:

- 1K - cięŜar własny konstrukcji nośnej i pokrycia oraz obciąŜenie śniegiem,

- 2K - cięŜar własny konstrukcji nośnej i pokrycia,

- 3K - cięŜar własny konstrukcji nośnej.

 

102101 106104103 105 108107 109

 Rys. 7. Numery wę złów dla przekroju poprzecznego, w którym wystą piło maksymalne ugię cie

565

Page 6: OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ

5/14/2018 OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ocena-bezpieczenstwa-przekrycia-strukturalnego-hali-sportowej 6/8

 

Tablica 1. Ekstremalne wartości sił w prę tach w poszczególnych strefach

   P  a  s  g   ó  r  n  y

  p  o  p  r  z  e  c  z  n  y

   P  a  s  g   ó  r  n  y

  p  o   d   ł  u         Ŝ  n  y

   P  a  s   d  o   l  n  y

  p  o  p  r  z  e  c  z  n  y

   P  a  s   d  o   l  n  y

  p  o   d   ł  u         Ŝ  n  y

   K  r  z  y         Ŝ  u   l  e  c

   P   L

   K  r  z  y         Ŝ  u   l  e  c

   P   P

   K  r  z  y         Ŝ  u   l  e  c

   T   L

   K  r  z  y         Ŝ  u   l  e  c

   T   P

   S   T   R   E   F   A

   E   k  s   t  r  e  m  a

FX

[ kN ]

FX

[ kN ]

FX

[ kN ]

FX

[ kN ]

FX

[ kN ]

FX

[ kN ]

FX

[ kN ]

FX

[ kN ]

Max 161.70 113.09 0.00 0.02 16.55 8.88 7.42 72.76A

Min -29.92 -15.36 -192.23 -117.33 -5.45 -62.35 -35.57 38.05

Max 231.91 143.93 -33.53 0.02 7.03 7.48 17.24 83.86B

Min -4.71 -19.23 -257.72 -133.83 -12.45 -74.55 -2.82 32.31

Max 157.56 114.75 30.34 36.16 56.77 17.48 4.95 72.57C

Min -4.71 -14.23 -185.32 -90.51 -7.93 -65.05 -39.31 4.88

Max 241.27 163.95 0.00 -13.49 10.22 43.00 10.22 43.00D

Min -43.06 -8.06 -262.02 -153.18 -34.24 -19.05 -34.24 -19.05

Max 359.27 215.63 -240.58 -120.87 8.32 29.35 8.32 29.35E

Min 219.18 149.94 -360.60 -178.81 -4.46 -33.18 -4.46 -33.18

Max 236.29 167.48 0.00 49.77 52.14 16.58 52.14 16.58F

Min -0.42 -3.32 -253.68 -117.79 4.64 -47.11 4.64 -47.11

Uzyskane wartości sił przekrojowych dla przyję tego modelu obliczeniowego moŜna uwaŜać 

za miarodajne, poniewaŜ dokonano weryfikacji jego zgodności z modelowanym obiektem.

Otrzymane w wyniku obliczeń numerycznych przemieszczenia pokrywały się  z wartościami

pomierzonymi na rzeczywistym obiekcie z dokładnością  do 4%. W tabl. 2 podano wartości

ugięć w przekroju poprzecznym (rys. 7) obliczone i pomierzone dla kombinacji 2K (pomiarywykonano w jesieni – nie wystę pował śnieg).

Tablica 2. Wartości ugięć w wę złach górnych przekroju poprzecznego, w którym wystą piło maksymalne

przemieszczenie pionowe

Przemieszczenie pionowe

UZ [cm] UZ [cm] UZ [cm]

KOMB 1K KOMB 2K KOMB 3KNr wę zła

obliczone obliczone pomierzone obliczone

101 1.47 1.09 --- 0.04

102 -1.57 -1.17 --- -0.04

103 -4.63 -3.43 --- -0.13

104 -7.44 -5.52 --- -0.20

105 -9.91 -7.35 -7.6 -0.27

106 -11.93 -8.85 -9.0 -0.32

107 -13.42 -9.96 -10.1 -0.36

108 -14.33 -10.64 --- -0.39

109 -14.64 -10.87 -11.2 -0.40

566

Page 7: OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ

5/14/2018 OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ocena-bezpieczenstwa-przekrycia-strukturalnego-hali-sportowej 7/8

 

4. Określenie nośności elementów przekrycia strukturalnego

Przeprowadzono analizę nośności przekrojów prę tów w poszczególnych strefach (rys. 6b)

oraz sprawdzono nośności połą czeń i wę złów. Uwzglę dniają c tylko cięŜar konstrukcji

przekrycia strukturalnego z istnieją cym cięŜkim rozwią zaniem dachu w postaci Ŝelbetowych

płyt korytkowych stwierdzono, Ŝe warunki nośności są  spełnione dla wszystkich typówprę tów we wszystkich strefach (rys. 6b). Analizują c kombinację  obciąŜeń uwzglę dniają cą  

obciąŜenie śniegiem oraz przy uwzglę dnieniu obowią zują cych obecnie częściowych

współczynników obciąŜenia stwierdzono, Ŝe warunki nośności zapisane w ogólny sposób:

 N / N  Rj ≤ 1, (1)

gdzie:

−  N – podłuŜna siła obliczeniowa w prę cie przekrycia strukturalnego,

−  N  Rj - nośność obliczeniowa przekroju przy osiowym rozcią ganiu ( N  Rt ) lub ściskaniu

(φ* N  Rc), którą policzono:

dla krzyŜulców:  N  Rt  = -151.2 kN, φ* N  Rc = 95.3 kN,

dla pasów:  N  Rt  = -268.4 kN, φ* N  Rc = 236.5 kN,

nie są  spełnione tylko dla prę tów poprzecznych w strefie środkowej „E” i jej najbliŜszym

otoczeniu.

Podobne wnioski sformułowano przy ocenie nośności wę złów jako całości wg zaleŜności,

które zostały ustalone dla modeli uplastycznienia pasa [4]:

 N / N  Rjs ≤ 1,  (2)

gdzie:

−  N - siła obliczeniowa w krzyŜulcu lub słupku wę zła,

−  N  Rjs = N  Rj ns  - nośność obliczeniowa wę zła pod siłą w krzyŜulcu lub słupku,

− ns = nsK = 0.9 - współczynnik korygują cy dla kratownicy przestrzennej. 

Obliczenia pokazały równieŜ, Ŝe warunek bezpieczeństwa wę złów uwzglę dniają cy ścinanie

pasa oraz warunki nośności spoin zostały spełnione.

Porównują c wyniki uzyskane dla modelu podstawowego konstrukcji (tabl. 1) oraz

modelu z redukcją  przekroju o 20% dwóch prę tów, dla których otrzymano ekstremalne

wartości sił, moŜna zauwaŜyć nastę pują ce zmiany rozkładu sił wewnę trznych:

− siły w prę tach pasa poprzecznego górnego i dolnego o przekroju zredukowanym

zmniejszyły się o 5.8%,

− siły w prę tach pasa poprzecznego górnego i dolnego wystę pują cego w są siedztwie

do prę ta o zredukowanym przekroju zwię kszyły się odpowiednio o 0.8% i 1.7%,

− siły w prę tach pasa podłuŜnego górnego i dolnego zwię kszyły się o 4.0%,

− siły w krzyŜulcach dla strefy E (rys. 6b) zwię kszyły się o odpowiednio: ściskają ca o 0.9%,

a rozcią gają ca o 0.6% .

5. Podsumowanie

Konstrukcja w postaci przekrycia strukturalnego ma duŜe moŜliwości przystosowania

się do sytuacji, w której prę ty są siednie (sztywniejsze) muszą przejąć część sił wewnę trznych

od prę tów o mniejszej sztywności. Przekazanie tych sił nastę puje na prę ty sztywniejsze,

znajdują ce się w najbliŜszej odległości od prę tów osłabionych.

Analiza wytrzymałościowa przedmiotowego typu konstrukcji pokazała, Ŝe dla obiektów

zaprojektowanych i zrealizowanych w okresie obowią zywania innych wytycznych

567

Page 8: OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ

5/14/2018 OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZEKRYCIA STRUKTURALNEGO HALI SPORTOWEJ - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ocena-bezpieczenstwa-przekrycia-strukturalnego-hali-sportowej 8/8

 

normowych i braku systemów CAD oraz komputerów o duŜych moŜliwościach

obliczeniowych, które mogłyby wykonać obliczenia w realnych przedziałach czasu,

naleŜałoby wykonać obliczenia statyczno-wytrzymałościowe w ramach obowią zkowych

przeglą dów okresowych i ekspertyz technicznych [8, 9]. Wnioski z tych opracowań mogą  

dostarczyć cennych i niezbę dnych informacji dla właścicieli i uŜytkowników obiektów oraz

określić warunki ich bezpiecznego uŜytkowania i eksploatacji.Na podstawie wykonanych obliczeń oraz przeprowadzonych analiz uzyskanych wyników,

sformułowano zalecenia i wnioski końcowe:

- uwzglę dniają c uzyskane wyniki stwierdzono, Ŝe dla ekstremalnego przypadku obciąŜenia,

przy zastosowaniu aktualnych norm i współczynników bezpieczeństwa dla materiałów i

obciąŜeń, stan konstrukcji przekrycia z punktu widzenia nośności pasów poprzecznych

w strefie środkowej, naleŜy uznać jako awaryjny (tabl. 1), (1);

- jako główne oddziaływanie na strukturalną konstrukcje dachu naleŜy uznać cięŜar własny

od zastosowanego rozwią zania pokrycia, tj. wystę pują ce płyty korytkowe, które

z pozostałymi warstwami pokrycia dachu stanowią  ca 70% łą cznego obliczeniowego

obciąŜenia (cięŜar własny + śnieg);

- prace termoizolacyjne dachu, powodują ce zwię kszenie cięŜaru pokrycia dachowegonaleŜy wykluczyć;

- prace termoizolacyjne, polegają ce na obniŜeniu cięŜaru pokrycia – np. zastosowanie

w miejsce cięŜkich płyt korytkowych z pokryciem bitumicznym na styropianie, pokrycia

z lekkich płyt warstwowych z wełną mineralną , naleŜy uznać za wskazane i zalecane;

- prace projektowe zwią zane z termoizolacją  dachu powinny równieŜ uwzglę dnić 

i rozwią zać zagadnienie zabezpieczenia ogniowego konstrukcji nośnej dachu.

Literatura

1. Runkiewicz L., Kowalewski J.: Podstawy prawne oraz metodologia postę powania przy

naprawach, wzmacnianiu i rozbiórkach konstrukcji Ŝelbetowych, Mat. XXI

Ogólnopolskiej Konferencji Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji, t.III, s.1-25, Szczyrk,

8-11 marca 2006.

2. Bierut W., Borjaniec W., Staszewski M.: Analiza przyczyn zniszczenia przekrycia

strukturalnego hali sportowej. Mat. IX Konferencji Naukowo - Technicznej „Problemy

rzeczoznawstwa budowlanego”, s.185-192, Cedzyna, 24-26 kwietnia 2006r.,

ITB Warszawa 2006.

3. Bródka J. z zespołem: Przekrycia strukturalne. Arkady, Warszawa 1985.

4. Bródka J., Broniewicz M.: Konstrukcje stalowe z rur. Arkady, Warszawa 2001.

5. Kowal Z.: Wybrane działy z konstrukcji metalowych, część III. Zbiorniki, płyty fałdowei warstwowe, struktury prę towe, budynki wysokie, Pol. Wr., Wrocław 1975.

6. Robot Millennium. Podrę cznik uŜytkownika, Firma Informat. RoboBAT, Kraków.

7. PN-90/B-03200, Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.

8. Ustawa z dnia 7 lipca 1994r. Prawo budowlane (Dz. U. z 2003 r. Nr 207, poz. 2016

z późniejszymi zmianami).

9. Rozporzą dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2004r. w sprawie warunków

technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75,

poz. 690 z 2002 r. z późniejszymi zmianami).

568