Płatew stalowa

Płatew jest elementem konstrukcji przekrycia dachu, układanym w kierunku równoległym do kalenicy dachu. Płatew jest belką lub lekką kratownicą, która przenosi obciążenia pokrycia dachu na wiązary. W stalowych dachach bezpłatwiowych rolę płatwi pełni blacha dachowa przekrycia. W stalowych dachach płatwiowych blacha wyeliminowała krokwie dachowe.

Rodzaje i detale płatwi

Umiejscowienie płatwi w pokryciu

W zależności od usytuowania  w konstrukcji przekrycia hali można wymienić płatwie: połaciowe P1,  kalenicowe P2 ,  i okapowe P3 (rys.1).Hala-płatwie

Rys.1. Umiejscowienie płatwi w konstrukcji przekrycia dachu

W zależności od sposobu ułożenia w stosunku do płaszczyzny połaci płatwie mogą być pionowe (środnik pionowy niezależnie od pochylenia połaci) (rys.2b,c) lub ze środnikiem prostopadłym do płaszczyzny połaci (rys.2a)

Usytuowanie prosto-pion-kalenica

Rys.2. Usytuowanie płatwi w stosunku do połaci: a) prostopadle do połaci, b) pionowo, c) płatew kalenicowa
(opracowano wg (Bogucki, 1982))

Zależność pochylenia przekrycia od rodzaju pokrycia

W tab.1 zestawiono zalecane spadki połaci dachowej w zależności od zastosowanego pokrycia dachowego. Współczesne pokrycia dachów hal stalowych wykonuj się w technologii wymienionej w kol. 14 tabeli (pokrycia bezspoinowe ): 2x papa termozgrzewalna lub 21x folia EPDM (Ethylene Propylene Diene terpolymer Monomer) o gr. 1,2 do 2,0 mm (0,045 ” do 0,075″).  W takim przypadku ze względu na szczelność pokrycia nie jest wymagany spadek ( w tabl.1 – 0%). Wskutek  ugięcia przekrycia mogą tworzyć isę lokalne zastoisk wody (efekt jeziora), i dlatego nawet w przypadku podciśnieniowego systemu odprowadzenia wody (np. Geberit Pluvia) należy nadawać niewielki spadek, wynoszący 1,0 do 1,5%.

SpadkiTab.1 Spadek połaci dachowej w zależności od pokrycia dachowego

Rozpiętości płatwi oraz analizy optymalizacyjne

Typ  płatwi (pełnościenna , kratowa) zależy od jej rozpiętości L.

W rozdz. 4 artykułu  Przekrycia hal i galerii na rys. 11 pokazano, że praktycznie w całym zakresie płatwie walcowane są prawie 2x cięższe od płatwi giętych na zimno lub kratowych. Przy rozpiętościach 6 do 7,5 m najlepiej stosować płatwie gięte na zimno w rozstawie co 3 m; przy rozpiętościach 7,5 do 9 m płatwie gięte na zimno w rozstawie co 1,5 m. Przy rozpiętościach 9 do 12 stosować płatwie kratowe w rozstawie co 3,0 lub 4,5 m.

Analizy optymalizacyjne płatwi przeprowadzono też w pracy (Chodor, 2016) oraz (Chudy, 2015).

Typy płatwi oraz detale konstrukcyjne

Typowe płatwie oraz ważne detale konstrukcyjne pokazano w artykule Przekrycia hal i galerii :

  • rys. 12: najczęściej stosowane płatwie gięte na zimno są wykonane z profili: zetowych Z, ceowych (C+), sigma (Σ) lub kapeluszowych,
  • rys.13: detal zamocowania blachy poszycia do pasa płatwi giętej na zimno.
  • rys 14: detal zawieszenia płatwi giętej na zimno nad pasem wiązara dachowego,
  • rys. 15: realizacja zawieszenia i zabezpieczenie pasa dolnego wiązara przed wyboczeniem bocznym (zwichrzeniem)
  • rys.16: przygotowanie płatwi ażurowych z otworami: a) sześciokątnymi, b) kołowymi,
  • rys.17: płatew kratowa w systemie WideBay,
  • rys. 18:  płatew kratowa w systemie Butler Landmark™ 2000,
  • rys.19: klasyczne płatwie kratowe 9 i 12 m.
    (Powyżej numeracja rysunków jest stosowana w artykule „Przekrycia hal i galerii”).

Poniżej, na rys. 3 pokazano detale podparcia płatwi klasycznych walcowanych, które można stosować do podparcia pasa dolnego płatwi kratownicowej.

Podparcie walcowanychRys.3. Podparcie płatwi walcowanych i pasa dolnego płatwi kratownicowych (Bogucki, 1982)

Zagadnienia wybrane

Podwieszenie płatwi

W przypadku najczęściej stosowanego usytuowania płatwi prostopadle do połaci (rys. 2a) następuje dwukierunkowe zginanie płatwi:

(1) w kierunku większej sztywności ( zginanie wokół osi y) od obciążenia

$Q_z= [W+(Q+S)\cdot cos \alpha] \cdot a+g$  (1)

(2) w kierunku mniejszej sztywności  (zginanie wokół osi z) od obciążenia

$Q_y= [(Q+S)\cdot sin \alpha ] \cdot a$  (2)

Przy dużych kątach nachylenia połaci może okazać się, że decydujące jest zginanie względem osi z. W celu zmniejszenia tego efektu stosuje się podwieszanie płatwi w sposób pokazany na rys. 4.

Podwieszenie a,b,cRys.4. Podwieszenie płatwi:  a) jednym wieszakiem, b) dwoma wieszakami, c) detale (Bogucki, 1982)

Foto ściągi

Rys.5. Ilustracja zastosowania ściągów i zastrzałów

Podwieszenie jednym wieszakiem (rys. 4a) stosuje się wówczas, gdy:

$Q_y \ \ < \ \ \ddfrac {Q_z \cdot cos \alpha}{4}$  (3)

W przeciwnym przypadku (przy większym zginaniu z płaszczyzny) dajemy dwa wieszaki (rys. 4b) lub trzy wieszaki (rys. 5).

Moment zginający płatew z płaszczyzny wyznacza się jak dla belki dwu- lub trój-przęsłowej o długości prtzęsła l= b/2 lub b/3 (rys. 4a i 4b odpowiednio) ze znanej zależności:

$M_z= Q_y \cdot l^2/n$  (4)

gdzie dla momentu podporowego:  n=8 (belki dwuprzęsłowa), n= 10 (belka trójprzęsłowa).

Zginanie względem osi większej sztywności wyznacza się standardowo (My=Qzb2/8 dla płatwi jednoprzęsłowych). Należy zwrócić uwagę na jednoczesność zginania w obu kierunkach z warunku działania w jednym przekroju po długości płatwi.

Podwieszenia wykonuje się z prętów okrągłych nagwintowanych na końcach, tak, aby nakrętkami można było regulować naciąg. W ściągach panuje siła obliczona jak dla reakcji podpory, przy czym w ściągu ukośnym reakcja Sk może być oszacowana z reakcji podpory prostopadłej do ściągu i powiększona współczynnikiem  1/ sinβ.

Zwichrzenie płatwi

Zwichrzenie płatwi można pominąć (χLT=1) , jeśli pokrycie stanowi sztywną tarczę. Należy sprawdzić warunki:

(5) sztywność tarczy,

(6) nośność łączników połączenia blachy z pasem płatwi,

zgodnie z normami:

Podstawy metody wraz z licznymi diagramami podała Europejska Konwencja Konstrukcji Stalowych (ECCS, 1995).

Zginanie międzywęzłowe płatwi kratowych

Pas górny płatwi kratowych jest obciążony między węzłami (rys.5) i dlatego przy wymiarowaniu prętów płatwi należy uwzględnić zginanie wywołane tymi obciążeniami. W istocie tak obciążona kratownica nie jest kratownic ą w sensie mechaniki budowli, lecz jest ramą z prętami pasów ciągłymi nad węzłami. Współcześnie kratownice oblicza się i wymiaruje jako ramy, a uproszczone metody szacowania zginania międzywęzłowego utraciły na znaczeniu.

MiędzywęzłoweRys.5. Zginanie międzywęzłowe pasa górnego płatwi kratowej (Bogucki, 1982)

Często przy konstruowaniu płatwi przeważa kryterium prostoty i łatwości wykonania nad kryterium osiowego łączenia prętów. W tych przypadkach należy uwzględnić zginanie pasów od mimośrodowych rzeczywistych połączeń (rys.6).

kratowa mimośrodyRys.6. Przykład zginania pręta kratownicy od mimośrodowych połączeń (Bogucki, 1982)

Problem mimośrodowych połączeń w węzłach występuje również w dźwigarach kratownicowych, które sąprzedmiotem artykułu Stalowe dźwigary kratowe.

Literatura

Bogucki, W. (Ed.). (1982). Poradnik projektanta konstrukcji metalowych (1st ed., Vol. 2). Warszawa: Arkady.
Chodor, L. (2016). Przekrycia hal i galerii. In XXXI Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji (Vol. I, pp. 25 – 202). Katowice-Szczyrk. Retrieved from http://chodor-projekt.net/wp-content/uploads/2016/03/Chodor_LPrzekrycia-hal-i-galerii-WPPK-2016.pdf
Chudy, S. (2015, September). Optymalizacja podsuwnicowych słupów hal. Politechnika Świętokrzyska, Kielce. Retrieved from http://chodor-projekt.net/wp-content/uploads/2015/07/http://chodor-projekt.net/wp-content/uploads/2015/07/Chudy-S.Optymalizacja-podsuwnicowych-słupow-hal-Praca-magisterska-Kielce-2015.pdf
ECCS. (1995). European Recommendations for the Application of Metal Sheeting acting as a Diaphragm -  Stressed Skin Desing (No. 88). European  Convention for constructional SteelWork. Retrieved from http://chodor-projekt.net/wp-content/uploads/2016/04/ECCS-1995-No-88-ER-for-Application-of-Metal-Sheeting-Acting-as-Diaphragm.pdf
PN-EN 1993-1-1+A1. Eurokod 3 - Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków (2006). UE: PKN.
PN-EN 1993-1-3. Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-3: Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno (2008). UE: PKN.

 

Related Hasła

Comments : 0
O autorze
* dr inż. Leszek Chodor. Architekt i Inżynier Konstruktor; Rzeczoznawca budowlany. Autor wielu projektów budowli, w tym nagrodzonych w konkursach krajowych i zagranicznych, a między innymi: projektu wykonawczego konstrukcji budynku głównego Centrum "Manufaktura" w Łodzi, projektu budowlanego konstrukcji budynku PSE w Konstancinie Bielawa, projektów konstrukcji "Cersanit" ( Starachowice, Wałbrzych, Nowograd Wołyński-Ukraina). Autor kilkudziesięciu prac naukowych z zakresu teorii konstrukcji budowlanych, architektury oraz platformy BIM w projektowaniu.

Wyślij

Translate »