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).
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)
Rys.2. Usytuowanie płatwi w stosunku do połaci: a) prostopadle do połaci, b) pionowo, c) płatew kalenicowa
(opracowano wg [1])
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%.
Tab.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 [2] oraz [3].
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.
Rys.3. Podparcie płatwi walcowanych i pasa dolnego płatwi kratownicowych [1]
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.
Rys.4. Podwieszenie płatwi: a) jednym wieszakiem, b) dwoma wieszakami, c) detale [1]
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 [6].
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.
Rys.5. Zginanie międzywęzłowe pasa górnego płatwi kratowej [1]
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).
Rys.6. Przykład zginania pręta kratownicy od mimośrodowych połączeń [1]
Problem mimośrodowych połączeń w węzłach występuje również w dźwigarach kratownicowych, które są przedmiotem artykułu Stalowe dźwigary kratowe.
Literatura
- Bogucki W. (red.), (1982), Poradnik projektanta konstrukcji metalowych (Wydanie 1., Tom 2), Arkady, Warszawa
- Chodor L., (2016). Przekrycia hal i galerii. Materiały XXXI Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji, Tom I, ss. 25–202, [ https://chodor-projekt.net/wp-content/uploads/2016/03/Chodor_LPrzekrycia-hal-i-galerii-WPPK-2016.pdf]
- Chudy, S. (2015). Optymalizacja podsuwnicowych słupów hal, Praca maisterksa, Politechnika Świętokrzyska, [https://chodor-projekt.net/wp-content/uploads/2015/07/https://chodor-projekt.net/wp-content/uploads/2015/07/Chudy-S.Optymalizacja-podsuwnicowych-słupow-hal-Praca-magisterska-Kielce-2015.pdf ]
- PN-EN 1993-1-1+A1:2006, Eurokod 3. Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków
- PN-EN 1993-1-3:2008, Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-3: Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno
- ECCS. (1995). European Recommendations for the Application of Metal Sheeting acting as a Diaphragm – Stressed Skin Desing (No. 88). European Convention for constructional SteelWork, [ https://chodor-projekt.net/wp-content/uploads/2016/04/ECCS-1995-No-88-ER-for-Application-of-Metal-Sheeting-Acting-as-Diaphragm.pdf ]
________________________________
