Spis treści
1. Drewno w przeszłości 2
2. ZÅ‚Ä…cza konstrukcji drewnianych 7
2.1. Charakterystyka złączy 7
2.2. Połączenia tradycyjne 7
2.3. Połączenia na klej 10
2.4. ZÅ‚Ä…cza na zszywki 14
2.5. Połączenia na gwozdzie
2.6. Połączenia na śruby i wkręty 15
2.7. Profilowane elementy stalowe w formie kotwi, zawiesi
i uchwytów do połączeń konstrukcji drewnianych 16
3. Dach drewniane 21
3.1 Wiadomości ogólne 21
3.2. ZÅ‚Ä…cza konstrukcje drewniane- dach krokwiowy 27
4. Zakonczenie 30
Biblografia 31
Spis rysunków 33
33
38
39
40
41
42
1. Drewno w przeszłości
Najwcześniejsze formy zamieszkania ludów pierwotnych były
ściśle związane z naturą. Człowiek wyszukiwał jaskinie, w których mógł
się schronić przed nieprzyjaciółmi lub surowością klimatu. Jednak
jaskinie nie były na tyle liczne, aby zaspokoić narastające potrzeby
ludzi. Ponadto nie zawsze znajdowały się w pobliżu miejsc zaopatrzenia
w wodę i żywność, tj. głównie terenów łowieckich. W związku z tym
ludzie zostali zmuszeni do budowy mieszkań.
1
Pierwszymi materiałami używanymi przez człowieka były
połamane gałęzie drzew, być może początkowo opierane o zbocza
skalne, w rodzaju jednostronnego szałasu. W okresie pózniejszym
ustawiano je naprzeciw siebie i wiÄ…zano szczycie wiklinÄ…, tworzÄ…c
podobne do namiotów konstrukcje przykryte darniną, liśćmi lub skórą.
Stopniowo drewno jako surowiec powszechnie dostępny i łatwo
obrabialny stawało się oprócz kamienia podstawowym materiałem
budowlanym.
Rozwój kontaktów handlowych i wojny spowodowały konieczność
tworzenia sieci komunikacyjnych, z czym związana była budowa
mostów, m.in. drewnianych. Znany jest np. most belkowy Pons
Sublicius przez Tyber w Rzymie, zbudowany w 625 r. Za panowania
cezara Trojana w 103 r. naszej ery Apollodor z Damaszku wybudował
łukowy most przez Dunaj w pobliżu Żelaznych Wrót. Rozpiętość przęseł
mostu była równa 35 m, szerokość podpór 18 m, długość całego mostu
1070 m. Spośród mostów drewnianych należy wspomnieć most przez
Dniepr w Kijowie w 1115 r. i przez Don z 1380 r. W roku 1125
zbudowano most w Bazylei, który zdemontowano dopiero w 1908 r. Od
1333 r. stoi znany most Kapellbrucke przez rzekÄ™ Reussu w Szwajcarii,
interesujący z uwagi na przekrycie i załamany w planie kształt.
Nastanie nowej ery w budownictwie XVI w. przyśpieszyły osiągnięcia w
mechanice, matematyce i innych dziedzinach wiedzy. WÅ‚oscy wybitni
inżynierowie tego okresu zajmowali się przede wszystkim konstrukcjami
dachowymi i mostowymi większych rozpiętości. Na uwagę zasługuje
konstrukcja dachowa dla Galerii Uffizi we Florencji, której projektantem
był Vasari.
Z tego okresu należy przede wszystkim wymienić włoskiego
architekta Andrea Palladio; zaprojektował on nowe konstrukcje
mostowe i dachowe, wzorując się częściowo na pracach rzymskich
budowniczych, którzy byli autorami licznych postępowych rozwiązań
przekryć o rozpiętości do 20 m. Jego pierwszy most drewniany
zbudowano w pobliżu Bassano przez rzekę Brenta. Była to konstrukcja
2
rozporowo zastrzałowa. Również według jego projektu zbudowano
most przez rzekÄ™ Cismone we WÅ‚oszech.
W tym samym czasie we Francji Filip de l Orme (1510 1590) prowadził
doświadczenia nad konstrukcjami z pojedynczych desek. Przykładem
zastosowania w praktyce tych prac jest absyda kaplicy Annonciades w
Antwerpii.
Drewniane konstrukcje inżynierskie pojawiły się dopiero pod
koniec XIX wieku i ich powstaniu towarzyszyły nowe typy łączników, jak
śruby, sworznie, pierścienie. Konstrukcje te zaczęto stosować w licznych
dziedzinach budownictwa. Spośród konstrukcji dachowych o dużych
rozpiętościach należy wymienić przekrycie ujeżdżalni koni w St.
Petersburgu o rozpiętości 34,2 m, zbudowane w latach 1798 1801.
Konstrukcję tę dopiero w 1955 r. zastąpiono stalową, tak więc w
eksploatacji znajdowała się przez 154 lata. Znana jest również
konstrukcja dachowa byłej ujeżdżalni koni w Moskwie (obecnie hali
wystawowej). Obiekt ma 151 m długości i 44,8 m rozpiętości. Przekrycie
to, w owym czasie największe w Europie, wykonano w 1817 r.
Budownictwo drewniane w Polsce ma bogate tradycje. Do najstarszych
zachowanych konstrukcji drewnianych należy zaliczyć gotycką więzbę
dachową nad prezbiterium kościoła św. Jakuba w Toruniu, liczącą
ponad 600 lat. Z budowli całkowicie drewnianych z XV w. zachowały się
w całości lub znacznej części kościoły w Haczowie, Dębnie i
Mikulczycach. Najwięcej zabytków budownictwa drewnianego w
naturze, rysunkach i fotografiach zachowało się z XVIII i pierwszej
połowy XIX w. Pod koniec XVIII i na początku XIX w. pojawiły się nowe
formy konstrukcji drewnianych, a mianowicie l Orma. Przy
zastosowaniu 44 łuków tego typu przekryto budynek ujeżdżalni koni w
Berlinie (rozpiętość ok. 20 m). We Francji budowniczy Emmy
zaprojektował w 1819 r. inny rodzaj łuku, a w 1825 r. po raz pierwszy
zastosował go przy przekryciu magazynu.
Z konstrukcji łukowych należy wymienić most przez Narew z
pięcioma łukami, każdy rozpiętości 24 m. Prostotą i jasnością
3
konstrukcyjną charakteryzował się łukowy most drogowy przez Wieprz,
o rozpiętości 77 m, zbudowany w 1845 r.
Na uwagę zasługują mosty drewniane zbudowane w XIX w. w Stanach
Zjednoczonych. Były to konstrukcje kratowo belkowe systemu Longa i
Towna, kratowe systemu Howe a, Å‚ukowo kratowe systemu Burra i
Thayersa jako odniana systemu Burra. Około 1840 r. zbudowano
wspaniały, jak na owe czasy, most Cascade Bridge. Budowano również
mosty systemu Langera, stanowiące połączenie belki kratowej
równoległej z łukiem deskowym.
W okresie międzywojennym do wykonywania konstrukcji
naziemnych stosowano najczęściej kratownice lub belki pełnościenne ze
środnikiem z desek krzyżujących się. Elementy kratownic łączono na
wręby lub łączniki mechaniczne, jak śruby, sworznie, pierścienie
gładkie i zębate oraz gwozdzie. Belki o środniku z desek krzyżujących
siÄ™ Å‚Ä…czonych na gwozdzie stosowano w obiektach magazynowych,
produkcyjnych, wystawowych, sportowych i mostowych. Jako przykład
konstrukcji trójprzegubowej z segmentów łukowych ze ścianką z desek
krzyżujących się może służyć most o rozpiętości 48 m.
Stosowano również konstrukcje mieszane, składające się z elementów
kratowych i pełnościennych.
Spośród innych konstrukcji inżynierskich należy wspomnieć o
łukach o przekroju dwuteowym z pasami z desek i ściankami z
wyrzynanych bali. W łukach tych do przeniesienia sił rozwarstwiających
używano klocków, pierścieni, odcinków dwuteowników itp. I ściągano
cały przekrój śrubami. Stosowano również tzw. łuki Stephana, tj. łuki ze
ścianką kratową z prętów krzyżujących się, poza obszarem
przypodporowym, który stanowiła ścianka pełna. Auki te przy
rozpiętościach do 20 m wykonywano jako dwuprzegubowe, a przy
większych jako trójprzegubowe. W Polsce budowano również tzw.
Sklepienia systemu Brody, składające się z górnej i dolnej warstwy
desek rozdzielonych tzw. podłużnicami.
W Polsce po drugiej wojnie światowej rygorystyczne przepisy
przeciwpożarowe i zarządzenia o oszczędności drewna spowodowały
4
niemal całkowite zahamowanie tej formy budownictwa. Przyczynił się do
tego również intensywny eksport tarcicy i związany z tym jej deficyt oraz
wysoka cena na rynku wewnętrznym. Okres stagnacji w stosowaniu
konstrukcji z drewna spowodował wielką szkodę; inne kraje prowadziły
ciągłe prace badawcze, projektowe i wdrożeniowe. Drewno w tym okresie
w Polsce stanowiło materiał uzupełniający i służyło głównie do
wykonywania okien, drzwi, podłóg, więzb dachowych, deskowań i
ogrodzeń.
Tymczasem po drugiej wojnie światowej nastąpiło na świecie tak
znaczne ożywienie budownictwa z drewna. Nastąpił gwałtowny rozwój
inżynierskich konstrukcji drewnianych i uprzemysłowionego
budownictwa mieszkaniowego z materiałów na bazie drewna.
Opracowanie za granicą nowych rodzajów klejów, odpornych na
czynniki atmosferyczne i inne, stworzyło nowe możliwości
konstrukcyjno technologiczne dla uruchomienia fabrycznej produkcji
elementów z drewna klejonego warstwowo, stosowanych w inżynierskich
konstrukcjach o zróżnicowanym przeznaczeniu, jak obiekty sportowe,
handlowe i wystawowe, wieże, maszty itp.
Zakres stosowania drewna w budownictwie zagranicznym jest
zróżnicowany i zależy od rodzaju budownictwa i kraju. Dla przykładu: w
USA, Kanadzie i krajach skandynawskich ok. 70% budownictwa
mieszkaniowego stanowiÄ… budynki drewniane, natomiast we Francji i
Niemczech budownictwo z drewna stanowi zaledwie parÄ™ procent
zabudowy jednorodzinnej.
Za granicÄ… ceny drewna sÄ… stosunkowo wysokie, lecz w
analizach ekonomicznych uwzględnia się całość kosztów związanych z
realizacją obiektów i te analizy wypadają na ogół korzystnie dla
konstrukcji drewnianych, szczególnie inżynierskich. Wpływa na to
przede wszystkim lekkość, powodująca w stosunku do konstrukcji z
innych materiałów mniejsze koszty transportu i montażu, niewielkie
przekroje konstrukcji podtrzymujących, nieznaczne nakłady na roboty
ziemne i krótki okres realizacji obiektów.
5
Szeroki zakres stosowania drewna w krajach rozwiniętych
gospodarczo wiąże się z niewielkimi nakładami energetycznymi
potrzebnymi do uzyskania tego materiału (wycięcia i obróbki surowca) i
bardzo korzystnym mikroklimatem wnętrz. Przykładowo jedynie w
budynkach drewnianych poziom promieniowania radioaktywnego jest
niższy niż tzw. tła, czyli środowiska zewnętrznego.
Dynamiczny rozwój budownictwa z drewna ze granicą w okresie
po drugiej wojnie światowej spowodował, że i w Polsce dostrzeżono rolę
konstrukcji drewnianych w budownictwie. Powołano Przedsiębiorstwo
Wielkowymiarowych Konstrukcji Drzewnych w Cierpicach k. Torunia,
wyposażone w niemieckie linie technologiczne, oraz fabrykę budynków
mieszkalnych na licencji szwedzkiej w Ciechanowie.
2. ZÅ‚Ä…cza konstrukcji drewnianych
2.1. Charakterystyka złączy
Wymiary handlowe drewna są z reguły ograniczone, dlatego
elementy jednolite można stosować jedynie na konstrukcje niewielkich
6
rozpiętości, przenoszące stosunkowo nieznaczne obciążenia. W innych
przypadkach stosuje się pręty złożone lub konstrukcje, np. kratowe, w
których poszczególne elementy są połączone różnego rodzaju
Å‚Ä…cznikami.
Złącza w konstrukcjach drewnianych można podzielić na
podatne i niepodatne. Do pierwszej grupy należą złącza z łącznikami
mechanicznymi (stalowymi), jak śruby, gwozdzie, płytki zębate itp., a do
drugiej złącza klejone. Klejenie pozwala na wykonywanie z desek (o
ograniczonych wymiarach) konstrukcji nośnych o dużych rozpiętościach
i o zróżnicowanych kształtach. Umożliwia też użycie drewna mniejszych
rozmiarów i gorszej jakości przez umieszczenie go w mniej naprężonych
strefach konstrukcji.
2.2. Połączenia tradycyjne
Złącza ciesielskie służą do łączenia elementów drewnianych w
budowlach naziemnych i mostowych już od dawniejszych czasów. Mają
one niewielką nośność, a ich wykonanie jest pracochłonne. Mimo to
niektóre rodzaje złączy ciesielskich są nadal stosowane we
współczesnych konstrukcjach drewnianych, zwłaszcza w wiązarach
dachowych.
Złącza elementów, w których działają siły znacznie mniejsze od
ich nośności, należą do konstrukcyjnych. Zalicza się do nich złącza na
czopy i gniazda, nakładki proste i zamki ukośne (rys. 2.1. 2.3.).
Rysunek 2.1. Połączenia słupów z podwaliną na czopy i gniazda
7
Rysunek 2.2. Połączenia zastrzałów z podwaliną na czopy i gniazda
Rysunek 2.3. Połączenia rygli pośrednich ze słupami i zastrzałami na czopy i
gniazda: a), b) rygla ze słupem, c) rygla z zastrzałami
Połączenia na czopy i gniazda w nowoczesnych konstrukcjach
drewnianych wykonuje się stosunkowo rzadko. Częściej występują
wręby bez czopów (przy łączeniu elementów pod kątem prostym lub
ukośnie). Wręby należą do najbardziej rozpowszechnionych połączeń,
zarówno w budownictwie tradycyjnym przy robotach ciesielskich, jak i w
tzw. konstrukcjach inżynierskich; dzielą się na:
" wręby czołowe, przenoszące obciążenie całą szerokością
elementu ukośnego,
" wręby policzkowe, przenoszące obciążenie za pomocą nakładek
i przekładek.
8
Rysunek 2.4. Połączenia słupów z oczepami na czopy i gniazda: a) słupa
pośredniego z oczepem, b) słupa pośredniego z oczepem łączonym
na styk, c) słupa narożnego, 1 klamra
Rysunek 2.5. Połączenia belek w jednej płaszczyznie: a) na nakładkę prostą, b) w
jaskółczy ogon
Rysunek 2.6. Połączenia rygli na długości na nakładkę: a) prostą, b) ukośną
9
W połączeniach na wręby czołowe górny ściskany element opiera
się częścią swej płaszczyzny czołowej o gniazdo w dolnym elemencie
rozciąganym. Stosuje się wręby czołowe pojedyncze i podwójne. Wręby
pojedyncze wykonuje się płaszczyzną docisku po dwusiecznej kąta
rozwartego między łączonymi elementami lub pod kątem prostym do
elementu ukośnego. Pierwsze rozwiązanie daje korzystne warunki pracy
drewna na docisk, drugie jest prostsze pod względem statycznym i
Å‚atwiejsze w wykonaniu.
2.3. Połączenia na klej
Do łączenia elementów z drewna i materiałów
drewnopochodnych stosuje się złącza klejone klinowe, ukośne,
nakładkowe i czołowe (rys. 2.7.).
Rysunek 2.7. Rodzaje złączy klejonych: a) złącze klinowe, b) ukośne, c) z
nakładkami, d) czołowe
2.4. Złącza na płytki kolczaste
Najszersze zastosowanie we współczesnych konstrukcjach
drewnianych za granicą mają płytki kolczaste, wykonywane z cienkiej,
ocynkowanej blachy stalowej, z jednostronnie wytłoczonymi kolcami.
Produkuje się trzy typy tych płytek: GN14, GN18, GN20 (rys. 2.8.).
Płytki poszczególnych typów mają zróżnicowane ukształtowanie kolców i
różne wymiary. Kolce są nachylone do powierzchni płytki pod kątem
0
bliskim 90 . Długość kolców płytek wynosi 20 22 mm przy grubości
10
blachy 2 mm, kolców płytek GN18 14 mm przy grubości blachy 1,25
mm, a kolców płytek GN14 10 mm przy grubości blachy 1 mm. Liczba
kolców w płytce dochodzi do 880.
Rysunek 2.8. PÅ‚ytka kolczasta Gang-Nail
Dzwigary wykonuje się z elementów tej samej grubości,
łączonych na styk. Drewno może być strugane, ale nie jest to niezbędne.
Wymiary płytek należy tak dobierać, aby siły w złączach nie
przekraczały dopuszczalnych obciążeń dla poszczególnych kolców.
Płytki kolczaste mają nośność do 350 kN. Grubość blachy
wynosi 1,0 2,0 mm, a jej granica plastyczności 240 MPa. Jest to
blacha miękka o małej zawartości węgla. Stosowanie blach twardych
uniemożliwiałoby wygięcie kolców pod kątem prostym.
Płytki kolczaste służą przede wszystkim do łączenia prętów w
węzłach kratownic, w których umieszczone obustronnie są jednocześnie
blachami węzłowymi i łącznikami, dlatego grubość łączonych elementów
musi być jednakowa. Przy użyciu płytek kolczastych złącza nie
wymagają dodatkowych łączników w postaci śrub ściągających lub
innych.
Płytki kolczaste wciska się w drewno przy użyciu pras
podwieszonych, przejezdnych lub stałych. Rodzaj pras zależy od
11
asortymentu i wyrobów; zwykle stosuje się prasy o nacisku 300 550
kN.
2.5. AÄ…czniki gwozdziowane Menig
AÄ…czniki typu Menig wykonuje siÄ™ z porowatego tworzywa, w
którym osadzono gwozdzie (rys. 2.9.). Autorem łączników był
szwajcarski inżynier W. Menig. Długość gwozdzia wystającego z każdej
2
strony płytki wynosi 10 mm. W 1 m płytki znajduje się 20000 gwozdzi,
2
tj. po 2 na powierzchni 1 cm . PÅ‚ytki te sÄ… wprasowane w drewno
łączonych elementów pod ciśnieniem 5 MPa. Nośność dopuszczalna tego
połączenia wynosi 1,6 MPa.
Rysunek 2.9. Wkładki kolczaste Menig: a) widok, b) naprężenia potrzebne do
wciśnięcia lub wyciągnięcia wkładek
2.6. Złącza na pierścienie zębate Geka i Bistyp
Pierścienie żeliwne Geka są to płytki grubości 3 mm, z
obustronnie rozmieszczonymi kolcami (rys. 2.10. i 2.11.). Nośność ich
wzdłuż i w poprzek włókien jest podobna i wynosi 10 33,8 kN,
minimalna średnica pierścienia 50 mm, a maksymalna 115 mm.
12
Rysunek 2.10. Pierścień Geka
Rysunek 2.11. Przekrój złącza na pierścienie Geka,
1 pierścień Geka, 2 śruba ściągająca
Rysunek 2.12. Aączniki pierścieniowe Bistyp
Pierścienie można wciskać w drewno lub wbijać młotkiem, co
upraszcza wykonanie konstrukcji. Przy wciskaniu lub wbijaniu
pierścieni wgłębia się częściowo w drewno również płytka. Przy płytkach
grubszych niż 5 mm konieczne jest dokładne frezowanie gniazd.
Aączniki pierścieniowe Bistyp wykonuje się ze stali St0S lub
St3S, grubości 1,5 mm. Średnice pierścieni wynoszą 75, 100 i 120 mm.
13
Kształt i wymiary pierścienia d = 100 mm podano na rys. 2.12. Zęby
łącznika są zgięte prostopadle do jego powierzchni. Nośność łącznika
zależy od jego średnicy, kierunku działania siły w stosunku do włókien
i liczby łączników w jednym szeregu.
2.7. ZÅ‚Ä…cza na zszywki
Zszywki służące do mocowania pierwszej warstwy płyt gipsowo
kartonowych do elementów konstrukcji drewnianej powinny odpowiadać
następującym wymaganiom:
" być wykonane z drutu stalowego średnicy 1,2 mm o
wytrzymałości na rozciąganie R = 600 800 Mpa,
zabezpieczonego przed korozjÄ… przez ocynkowanie,
" kształt i wymiary zszywek powinny być zgodne z rys. 2.13.
Rysunek 2.13. Kształt i wymiary zszywek do mocowania płyt gipsowo
2
kartonowych a = 6,5 mm, b = 350 mm, d1 = 1,34 mm, d = 1,0 mm
Zszywki należy wbijać pistoletem z przystawką o regularnym
przesuwie stopki. Wbija się je po obwodzie płyt (w słupki, belkę górną
i dolną) i w linii środkowej każdego zastrzału usztywniającego,
prostopadle do kierunku włókien kartonu.
14
Minimalna odległość zszywki od krawędzi płyty powinna wynosić
10 mm, a między zszywkami 10 mm, maksymalny rozstaw zszywek 50
mm.
2.8. Połączenia na gwozdzie
We współczesnych konstrukcjach drewnianych gwozdzi używa
się przede wszystkim do mocowania różnego rodzaju uchwytów
stalowych, służących do łączenia fabrycznie produkowanych elementów
klejonych, np. belek drugorzędnych z dzwigarami głównymi.
Gwozdzie wykonuje siÄ™ z drutu przeciÄ…ganego na zimno. Na
konstrukcje drewniane należy stosować gwozdzie o przekroju okrągłym
i kwadratowym lub trójkątnym skręcanym.
Średnica gwozdzia powinna wynosić 1/6 1/11 grubości
najcieńszego z łączonych elementów. W złączach z drewna iglastego
gwozdzie wbija się bezpośrednio w drewno. W złączach z drewna
twardego konieczne jest nawiercenie otworów o średnicy równej 0,95
średnicy gwozdzia.
2.9. Połączenia na śruby i wkręty
Połączenia na śruby, szeroko stosowane w stykach i węzłach
konstrukcji drewnianych, przeciwdziałają wzajemnym przesunięciom
łączonych elementów, przy czym siły mogą być zmiennego znaku.
Nośność jednego cięcia śruby pracującej na zginanie i docisk przyjmuje
się jako mniejszą z dwóch wartości:
" ze względu na docisk
F1 = ·6Rdc1dtm , N,
" ze względu na zginanie
2
F1 = Rdm1d m , N,
15
gdzie:
·6
- współczynnik, zależny od kierunku działania siły w
stosunku do włókien. Gdy siła działa równolegle do
włókien, ·6 = 1,0, a gdy prostopadle ·6 = 0,7.
Rdc1 Rdm1 - współczynniki obliczeniowe,
,
d - średnica śruby, mm,
t - grubość najcieńszego z elementów złącza, mm,
m - współczynnik korekcyjny.
Wkręty składają się z główki oraz części nagwintowanej i
nienagwintowanej. Stosuje się je zazwyczaj do przymocowania nakładek
stalowych i innych elementów konstrukcyjnych i wyposażeniowych.
2.10. Profilowane elementy stalowe w formie kotwi,
zawiesi i uchwytów do połączeń konstrukcji drewnianych
Na rysunku 2.14. pokazano uchwyty stalowe służące do
przymocowywania drewnianych belek stropowych do podciągów
drewnianych i żelbetowych. Uchwyty kątowe (rys. 2.15.), produkowane
przez firmę Kartro w Szwecji, można stosować bez względu na grubość
drewna. Mocuje się je zawsze parami. Uchwyt wysokości 45 lub 100 mm
jest wyposażony w usztywniające rowki, które wgniatają się w łączone
elementy drewniane. Para uchwytów wysokości 45 mm z gwozdziami
wbitymi we wszystkie otwory wytrzymuje obciążenie rozrywające 1,0 kN,
a wysokości 100 mm 4,5 kN.
16
Rysunek 2.14. Uchwyty stalowe do Å‚Ä…czenia belek z podciÄ…gami: a) drewnianymi,
b) żelbetowymi
1 podciąg żelbetowy, 2 uchwyt metalowy, 3 belka drewniana,
4 śruba
Rysunek 2.15. Uchwyty firmy Kartro do Å‚Ä…czenia belek pod kÄ…tem prostym: a)
widok uchwytu od strony wklęsłej, b) fragment połączenia, c)
widok mniejszego uchwytu (od strony wypukłej)
1 belka główna, 2 uchwyt, 3 belka poprzeczna, 4 otwory na
gwozdzie, 5 wytłaczane wypukłości (rowki) zwiększające
nośność i sztywność połączenia
Rysunek 2.16. Uchwyt firmy Kartro do łączenia wiązarów dachowych ze słupami
szkieletu ściennego:
1 pas górny wiązara dachowego, 2 uchwyt metalowy, 3
oczep, 4 słupek ściany, 5 pas dolny wiązara dachowego, 6
płytka kolczasta
17
Na rysunku 2.16. pokazano uchwyty stalowe produkcji firmy
Kartro, służące do łączenia drewnianych wiązarów dachowych ze
słupkami szkieletu ściennego. Dopuszczalne obciążenie pionowe na
uchwyt z gwozdziami wbitymi we wszystkie otwory wynosi 2,8 kN, w
szczególnym przypadku może wynosić 3,9 kN. Jeżeli zastosuje się
uchwyt z obu stron, obciążenie to może być dwukrotnie większe.
Firma HVV Verbinder Vertrieb w Kiel produkuje uchwyty
stalowe do połączeń krokwi z belkami stropowymi w węzłach
podporowych wiązarów krokwiowych i jętkowych (rys. 2.17.).
Rysunek 2.17. Uchwyty do Å‚Ä…czenia krokwi ze stropami: a) drewnianymi, b)
żelbetowymi
1 krokiew, 2 belka stropowa, 3 uchwyt metalowy, 4
gwozdzie, 5 śruba, 6 wieniec żelbetowy
Rysunek 2.18. Uchwyty hakowe do łączenia belek i słupów konstrukcji
szkieletowych: a) rygla ze słupem skrajnym, b) dwóch rygli ze
słupem pośrednim, c) czterech rygli ze słupem wewnętrznym
18
Na rysunku 2.18. pokazano uchwyty stalowe w formie zawiesi
hakowych opatentowane w Niemczech, służące jako łączniki do
przymocowania belek do słupów w budynkach o szkieletowej
konstrukcji drewnianej.
Rysunek 2.19. Uchwyty stalowe do łączenia belek ze słupami za pomocą gwozdzi
Uchwyty stalowe do połączeń podciągów ze słupami pokazano na
rys. 2.19., a na rys. 2.20. różne rodzaje uchwytów stalowych do
połączeń elementów więzby dachowej.
Sposoby łączenia belek ze pomocą śrub, pierścieni
i poprzecznych prętów stalowych z nagwintowanymi otworami pokazano
na rys. 2.21. Pierścienie służą do przeniesienia reakcji podporowych z
19
belek drugorzędnych na dzwigary główne (podciągi). Połączenie
następuje przez wkręcenie śrub w nagwintowane otwory poprzecznych
prętów stalowych długości równej szerokości belek drugorzędnych.
Rysunek 2.20. Uchwyty stalowe do łączenia elementów więzby dachowej
20
Rysunek 2.21. Połączenia belek za pomocą śrub, pierścieni i prętów stalowych z
nagwintowanymi otworami
1 podciąg, 2 belka, 3 pierścień, 4 śruba, 5 poprzeczka z
nagwintowanym otworem
3. Klejone konstrukcje belkowe
3.1. Belki klejone jednoprzęsłowe
Belki klejone dla przekryć w obiektach budownictwa
mieszkaniowego i ogólnego przy rozpiętościach 3 7 m, można
projektować o przekroju dwuteowym ze środkiem z desek na rąb. Zaleca
siÄ™ przekroje poprzeczne belek wg rys. 3.1. (c, d, e, f).
Rysunek 3.1. Belki klejone o środku z desek na rąb: a) widok z boku, b) rzut z
góry, c) ze środnikiem pojedynczym, d), f) ze środnikiem
podwójnym
1 styk środnika, 2 styk do czoła półki górnej, 3 styk skośny
lub klinowy półki dolnej,
21
4 powierzchnie klejone między deskami środnika, 5 nakładka
Belki ze środnikiem z jednej deski powinno się wzmacniać w
częściach przypodporowych nakÅ‚adkami dÅ‚ugoÅ›ci 15 ´ (´ - grubość
środnika). Zalecana wysokość belek 1/12 1/18 rozpiętości.
Połączenie pasa górnego można wykonać do czoła, wzmacniając je
jednostronnymi nakładkami grubości powyżej 30 mm i długości 250
mm lub bez nakładek jako styk ukośny albo złącze klinowe. Połączenie
środnika z jednej deski pokazano na rys. 19a. Jeżeli środnik wykonany
jest z dwu desek, to skleja się je tylko na podporze i w miejscu połączeń
poszczególnych desek, nanoszÄ…c klej na odcinkach 2x15´ po obu
stronach styku (rys. 3.1.b). Pasy dolne łączy się na złącza klinowe lub
styki ukośne. Wszystkie styki należy umieszczać tylko w skrajnych
strefach, w odległości nie większej niż 1/3 rozpiętości. Odległość między
stykami pasów i Å›rodnika nie powinna być mniejsza od 20 ´. Przy
większych rozpiętościach stosuje się belki z desek klejonych warstwowo;
mogą one mieć przekrój stały lub zmienny na długości.
Belki klejone warstwowo wykonuje się z desek szerokości do 180 mm, a
belki większej szerokości z desek sklejanych krawędziami bocznymi, z
mijankowym usytuowaniem tych styków na wysokości tak, aby w
sąsiednich warstwach deski były przesunięte o minimum 40 mm i nie
mniej niż podwójną grubość tarcicy. Dopuszcza się użycie tarcicy
szerszej od 200 mm, stosując po obu stronach nacięcia szerokości 2,5
mm, głębokości 1/5 1/6 grubości i o rozstawie nacięć równym 0,4
szerokości deski (rys. 3.2.).
Rysunek 3.2. Elementy konstrukcyjne o dużej szerokości przekroju
poprzecznego: a) rozmieszczanie styków, b) usytuowanie nacięć
22
W ogólnym przypadku belki z desek klejonych warstwowo mogą
mieć bardziej złożone przekroje niż prostokąty (rys. 3.3.). W celu
ochrony belek w czasie montażu i eksploatacji przed opadami
atmosferycznymi do górnej krawędzi belek zaleca się przybicie deski
impregnowanej wgłębnie grubości większej od 25 mm i szerokości
przewyższającej szerokość belek o 50 60 mm.
Rysunek. 3.3. Przekroje poprzeczne belek klejonych warstwowo
Belki warstwowo klejone o przekroju skrzynkowym stosuje siÄ™
zazwyczaj w budownictwie mostowym. Belki o przekroju dwuteowym i
skrzynkowym są kłopotliwe w wykonaniu, w związku z czym zakres ich
użycia jest ograniczony.
Przy dużych stosunkach h/b, tj. smukłych przekrojach, należy
obliczać belkę z uwzględnieniem stateczności płaskiej postaci zginania.
Wymagania dotyczące zapewnienia ogólnej stateczności belek zależą od
smukłości przekroju i są następujące:
h/b = 2 3 - końce belek należy usztywnić śrubami i kątownikami
h/b = 3 4 - końce belek powinny leżeć na jednej linii i być
usztywnione śrubami i kątownikami
23
h/b = 5 6 - belki powinny mieć usztywnienia rozmieszczone co
2 2,5 m. Rolę takich usztywnień mogą również
pełnić belki drugorzędne.
h/b = 6 7 - obie krawędzie belek powinny być przymocowane
gwozdziami do wyżej położonej konstrukcji. Stosuje
się ponadto pionowe usztywnienia o wysokości nie
mniejszej od 0,6 wysokości przekroju belki. Rolę
takich usztywnień mogą również pełnić belki
drugorzędne.
Zakres stosowania belek klejonych jest stosunkowo szeroki:
oprócz belek głównych i drugorzędnych przekryć obiektów budownictwa
przemysłowego, rolniczego i ogólnego (tam gdzie rozpiętości lub
obciążenia nie pozwalają zastosować przekrojów jednolitych), mogą być
również przęsłami mostów.
Niekiedy belkom nadaje się duże początkowe wygięcie, a podpory
umieszcza się na różnych wysokościach (rys. 3.4.). Wówczas belki
oblicza się z uwzględnieniem sił podłużnych.
Rysunek 3.4. Belka klejona warstwowo o kształtach specjalnych
24
W belkach o kształtach krzywoliniowych należy brać pod uwagę
siły rozciągające w kierunku poprzecznym, w wyniku których mogą
wystąpić podłużne pęknięcia, i przewidywać sposoby ich uniknięcia.
Ważny jest sposób oparcia belek na podporach. Konstrukcja tych
połączeń zależy od przekazanych obciążeń, wymiarów przekroju
poprzecznego i sposobów podparcia przegubowego lub sztywnego.
Na rysunku 3.5.a. pokazano oparcie klejonej belki drewnianej na słupie
żelbetowym takiej samej szerokości co belka. Usztywnienie w kierunku
prostopadłym do płaszczyzny belki uzyskano przez umieszczenie w
nacięciu belki teownika stalowego połączonego z nią śrubami. Teownik
przyspawano do płyty podporowej zakotwionej w słupie za pomocą
kształtownika stalowego (również teownika) zabetonowanego w osi
słupa. Górny otwór w teowniku jest owalny, aby umożliwić swobodny
obrót belki na podporze.
25
Rysunek 3.5. Oparcie belek klejonych na słupach tej samej szerokości co belki:
a) żelbetowych, b) stalowych, c) drewnianych
1 słup żelbetowy, 2 belka klejona, 3 teownik stalowy, 4
śruba, 5 dwuteownik stalowy, 6 płyta stalowa, 7 płytka
stalowa
Na rysunku 3.5.b. przedstawiono oparcie klejonej belki
drewnianej na słupie stalowym takiej samej szerokości co belka.
Usztywnienie w kierunku prostopadłym do płaszczyzny belki uzyskano,
podobnie jak poprzednio, przez pionowe nacięcia w osi belki, w które
wpuszczono element stalowy. W tym przypadku teownik stalowy
uzyskano odcinając połowę dwuteownika na odcinku równym wysokości
przekroju belki. W celu zwiększenia powierzchni docisku przyspawano
podkładkę stalową stanowiącą podporę belki.
Na rysunku 3.5.c. przedstawiono oparcie klejonej belki
drewnianej na słupie, również drewnianym, takiej samej szerokości co
belka. W belce i słupie wycięto bruzdę, w której umieszczono środnik
teownika połączonego z nimi za pomocą śrub. Podobnie jak poprzednio,
otwór na śrubę w teowniku powinien być owalny dla zapewnienia belce
swobodnego podparcia. Połączenie to wzmacnia dodatkowo płytka
stalowa.
Na rysunku 3.6.a. pokazano oparcie belki klejonej na słupie
żelbetowym, którego szerokość jest znacznie większa od szerokości
belki. W tym przypadku można wykonać gniazdo ślepe lub przechodzące
na wylot, w którym umieszcza się belkę i łączy ze słupem za pomocą
śrub.
Na rysunku 3.6.b. przedstawiono połączenie Belski z
drewnianym słupem dwugałęziowym. Belka opiera się na wycięciach
(wrębach) w obu gałęziach pręta i jest z nim połączona śrubami.
Na rysunku 3.6.c. pokazano połączenie belek klejonych na
żelbetowym słupie pośrednim szerokości większej niż szerokość belek.
Belki spoczywajÄ… w przechodzÄ…cym na wylot gniezdzie. W miejscu
oparcia belek umieszczono podkładki stalowe. Belki ze słupami
połączono śrubami.
26
We wszystkich przypadkach rys. 3.6. zastosowano przy śrubach
górnych otwory owalne, analogicznie jak poprzednio, z tą różnicą, że
poprzednio otwory owalne wycięto w elementach stalowych, a tutaj w
belkach. Zostało to podyktowane zapewnieniem swobody obrotu belek
na podporach, wynikającej z przyjętego schematu statycznego.
Rysunek 3.6. Oparcie belek klejonych na słupach większej szerokości niż belki:
a) na skrajnym słupie żelbetowym, b) na skrajnym słupie
drewnianym, c) na pośrednim słupie żelbetowym
1 słup żelbetowy, 2 belka klejona, 3 śruba, 4 owalny otwór,
5 słup drewniany dwugałęziowy, 6 pośredni słup żelbetowy, 7
płyta stalowa, 8 kotew
3.2. Belki klejone wieloprzęsłowe
Jednym z bardziej racjonalnych sposobów przekrywania
budynków wielotraktowych jest stosowanie statycznie wyznaczalnych
układów wspornikowo belkowych. Statyczną wyznaczalność osiąga się
dzięki przegubom w liczbie równej liczbie podpór pośrednich (rys. 3.7.).
Statyczna wyznaczalność układów wspornikowo belkowych pozwala
27
projektantowi rozmieszczać przeguby w różnych miejscach w celu
wyrównania momentów zginających i ugięć.
Rysunek 3.7. Schematy belek ciągłych przegubowych
Przy projektowaniu belek klejonych wieloprzęsłowych należy
kierować się następującymi zaleceniami:
" rozstaw belek 2 7 m,
" rozpiętość belek 10 30 m,
" wysokość przekroju w przęśle 1/24 l,
" wysokość przekroju na podporze 1/16 l,
" nachylenie połaci na podporze 1:8.
Podpory belek wieloprzęsłowych można umieszczać zarówno na
jednym, jak i różnych poziomach.
Ustroje wspornikowo belkowe składają się z oddzielnych belek
połączonych przegubami (rys. 3.8.). Przeguby konstruuje się stosując
obejmy lub wkładki z płaskowników stalowych.
28
Rysunek 3.8. Konstrukcja przegubów belek ciągłych
1 belka klejona, 2 chomÄ…to stalowe, 3 ceownik, 4
płaskownik, 5 śruba, 6 wkręt
Na rysunku 3.8.a. pokazano przegub w postaci ukośnej obejmy
stalowej, której jedna część jest przymocowana do wspornika, a druga
stanowi podporę belki pośredniej. Górna lub dolna część obejmy może
być rozbudowana w celu umieszczenia łączników przejmujących
nieznaczne siły rozciągające (rys. 3.8.b.). Rozbudowanie górnej części
obejmy zmniejsza jednak swobodÄ™ obrotu w przegubie.
Przy występowaniu sił rozciągających, przegub należy skonstruować wg
rys. 3.8.c.
Przy połączeniach wg rys. 3.8.d. należy wykluczyć poprzeczne
rozciąganie spoin, umieszczając podkładki pod śruby u dołu belki
podwieszanej i u góry części wspornikowej. Korzystniejszy jest jeden
rząd śrub, ponieważ dwa rzędy zmniejszają przegubowość połączenia.
Liczba śrub zależy od reakcji przekazywanych przez belkę wspornikową.
29
Połączenie może być także rozwiązane w postaci przegubu z
płaskownika (rys. 3.8. e, f), umieszczonego w nacięciach belek
i połączonego z nimi śrubami.
W belkach ciągłych, w przekrojach położonych w miejscu podpór
pośrednich i w ich pobliżu, ściskanie występuje w dolnej strefie belek. W
celu zapewnienia stateczności przekroju takich belek i belek
jednoprzęsłowych o smukłym przekroju, usztywnienia przymocowuje się
nie tylko do górnej, lecz i do dolnej części przekroju.
3.3. Ruszty belkowe
Ruszty belkowe można łączyć pod różnymi kątami. Różnorodne
ich rozmieszczenie w rzucie pozwala stosować ruszty w przykryciach
obiektów o różnym przeznaczeniu i układzie. Kąt między krzyżującymi
0 0 0
się elementami przyjmuje się równy 90 , 60 lub 45 .
Przy sztywnym połączeniu belek powstaje układ wielokrotnie
statycznie niewyznaczalny. Działające siły określa się dla dwóch lub
trzech kierunków. W tej postaci ruszt można zaliczyć do konstrukcji
przestrzennych z regularnie krzyżujących się elementów. Zwiększa to
nieco trudności wykonania, ale zmniejsza zużycie drewna.
Odkształcalność wielokrotnie statycznie niewyznaczalnego
rusztu jest niewielka i nie wpływa na wymiary belek. Jednakże ugięcie
może być niedopuszczalnie duże ze względu na podatność łączników,
należy więc nadać konstrukcji odwrotną strzałkę. Skręcanie należy
uwzględnić przy niesymetrycznym obciążeniu belek, w tym belki
skrajnej. Słupy można ustawić tak, aby ruszt belkowy był podparty na
obwodzie lub wypuszczeniem wsporników.
Przy sztywnym połączeniu belek w węzłach rozstawy między nimi
powinno się przyjąć równe 2,4 7,2 m. Krzyżującymi się belkami zaleca
się przekrywać rozpiętości 12 24 m. Wysokość przekroju belek
powinna wynosić 1/16 1/30 przekrywanej rozpiętości.
Ogólną stateczność układu krzyżujących się belek zapewnia się
przez poszycie, którego deski w przyległych przedziałach zaleca się
umieszczać prostopadle. Jeśli odległość między punktami krzyżujących
30
się belek jest większa od 2,5 m, to stosuje się belki drugorzędne, które
można umieszczać w płaszczyznie belek głównych lub łączyć z nimi
piętrowo , tzn. opierać na nich.
Belki drugorzędne mogą tworzyć w planie siatki prostokątne lub
trójkątne. W tym ostatnim przypadku uzyskuje się niezbędną sztywność
przekrycia na obciążenia poziome.
3.4. Belki klejone wzmocnione stalowymi cięgnami zewnętrznymi
Gdy rozpiętość między podporami jest znaczna, celowe są
wzmocnienia, które podpierają belkę w jednym lub kilku miejscach za
pośrednictwem słupków (rys. 3.9.). Belki wykonuje się zazwyczaj z
drewna klejonego warstwowo, cięgna ze stali okrągłej, słupki z drewna
jednolitego lub klejonego, a niekiedy z profili stalowych. Naciąg cięgien
uzyskuje się przez dokręcanie nakrętek w węzłach podporowych lub
śruby rzymskiej w przęśle środkowym. Prostsze układy mają kształt
trójkątny lub trapezowy z jednym lub dwoma słupkami. Przy większych
rozpiętościach można zwiększyć liczbę słupków lub zastosować
konstrukcje o innej geometrii, jak układy trapezowe z dwoma słupkami
i przegubem w węzle kalenicowym lub z ciągłym pasem górnym o
przekroju zmiennym.
Rysunek 3.9. Schematy belek klejonych wzmocnionych cięgnami stalowymi
31
Rysunek 3.10. Przykładowa konstrukcja belki wzmocnionej cięgnem stalowym
Na rysunku 3.10. przedstawiono przykładową konstrukcję belki
drewnianej wzmocnionej cięgnem podpierającym belkę za pomocą
dwóch słupków drewnianych.
32
4. Projektowanie budynków halowych
4.1. Ogólna charakterystyka budynków halowych
Budynki halowe są na ogół jednokondygnacyjne; konstrukcję ich
kształtuje się tak, aby uzyskać przestrzenne wnętrze, ograniczając do
minimum liczbę podpór wewnętrznych, a więc tworząc obiekty o dużych
rozpiętościach.
Kształt bryły budynków halowych i ich konstrukcja zależy w
dużej mierze od przeznaczenia i wymagań funkcjonalnych. Z uwagi na
przeznaczenie budynki te można podzielić na obiekty przemysłowe,
inwentarskie i użyteczności publicznej.
Na kształtowanie przestrzenne bryły i wnętrza budynków
przemysłowych wpływa wiele czynników, spośród których
najważniejszymi są: schemat procesu technologicznego, w którym
rozróżnia się jednokierunkowy i wielokierunkowy przebieg produkcji,
wymiary gabarytowe maszyn i urządzeń, rodzaj transportu
wewnętrznego, rodzaj produkcji i związane z nim wymagania w zakresie
oświetlenia, temperatury, klimatyzacji itp.
Na kształtowanie przestrzenne budynków produkcyjnych w
dużym stopniu wpływa wymagane natężenie oświetlenia. W niewielkich
halach parterowych typu pawilonowego wystarcza zazwyczaj oświetlenie
boczne. W halach wielonawowych sÄ… potrzebne bardziej skomplikowane
sposoby oświetlenia, np. przez podwyższenie wysokości co drugiej nawy
lub umieszczenie świetlików. W procesach produkcyjnych z
intensywnym wydzielaniem gazów lub pary wodnej trzeba stosować
wywietrzniki w połaciach dachowych.
W halach nieprodukcyjnych, np. w magazynach towarów i
surowców, wymagania w zakresie oświetlenia nie mają zazwyczaj
istotnego znaczenia i nie wpływają na kształtowanie bryły i wnętrza
budynku.
33
Rysunek 4.1. Kształtowanie hal z uwagi na oświetlenie wnętrza
Przy projektowaniu obiektów halowych budownictwa
inwentarskiego dużą rolę odgrywają zagadnienia cieplno
wilgotnościowe, które można sprowadzić do dwóch zasadniczych,
związanych ze sobą, tj. ochrony cieplnej, którą mają zapewnić przegrody
budynku, i zakłóceń, powodowanych przez nadmiar pary wodnej,
znajdującej się w pomieszczeniach dla zwierząt. Materiał na elementy
budynku należy starannie dobrać, szczególnie pod względem
przewodzenia ciepła i pary wodnej, szybkości wysychania i sorpcyjności.
Według doświadczeń krajów skandynawskich najlepszym materiałem
dla budownictwa inwentarskiego jest drewno. W drewnianych
budynkach inwentarskich panuje najkorzystniejszy mikroklimat dla
zwierzÄ…t, co daje najlepsze wskazniki hodowlane.
W obiektach użyteczności publicznej o kształcie bryły i wnętrza
decydują założenia funkcjonalne i użytkowe. Budynki halowe z drewna
są szeroko stosowane, szczególnie w obiektach dużej rozpiętości, takich
jak hale sportowe i targowe, pawilony wystawowe itp.
Najważniejszą część budynków halowych lub ich przekryć
stanowią konstrukcje nośne. Przejmują one i przekazują na fundament
34
obciążenia atmosferyczne, obciążenia technologiczne, np. od
wyposażenia i transportu, oraz obciążenia ciężarem własnym elementów
budynku.
Konstrukcje przekryć dzielą się na:
" belkowo jedno- i wieloprzęsłowe,
" rusztowe,
" kratowe,
" trójkątne trójprzegubowe i belkowo cięgnowe,
" Å‚ukowe,
" ramowe.
Rysunek 4.2. Konstrukcje przekryć - belkowe
Rysunek 4.3. Konstrukcje przekryć - rusztowe
35
Rysunek 4.4. Konstrukcje przekryć - mieszane
Rysunek 4.5. Konstrukcje przekryć - mieszane
Rysunek 4.6. Konstrukcje przekryć trójkątnych trójprzegubowych
36
Rysunek 4.7. Konstrukcje przekryć - łukowe
Rysunek 4.8. Konstrukcje przekryć - kratowe
Rysunek 4.9. Konstrukcje przekryć - ramowe
37
Rozstaw głównych elementów konstrukcji nośnych zależy od
rodzaju obudowy. Przy prefabrykowanych elementach płytowych lekkiej
obudowy odpowiada on modularnym wymiarom stosowanym w
budownictwie przemysłowym, najczęściej 6,0 lub 3,0 m.
Nośne konstrukcje przekrycia w postaci belek, ram, łuków i
układów trójkątnych trójprzegubowych ze ściągami mogą opierać się na
ścianach, które spełniają jednocześnie funkcje odgradzające i nośne,
przekazując obciążenia na fundament. Są to ściany murowane z
pilastrami lub ściany o konstrukcji szkieletowej ze słupami żelbetowymi
lub stalowymi. W pozostałych przypadkach szkielet nośny budynku
przekazuje obciążenia bezpośrednio na fundamenty. Szkielet może być
w pełni drewniany lub złożony, gdy część elementów jest z drewna, a
część ze stali. W specjalnych warunkach, np. agresji chemicznej,
elementy konstrukcji nośnych, takie jak przeguby, mogą być wykonane
z mas plastycznych wysokiej wytrzymałości, np. zbrojonych włóknem
szklanym.
Stężenia są ważnym elementem zabezpieczającym stateczność
budynku jako całości i pojedynczych jego elementów. Stężenie
przenoszą obciążenia w kierunku podłużnym budynku, jak wiatr, siły
hamowania suwnic i inne występujące w czasie wznoszenia i
eksploatacji budynku.
4.2. Przekrycia budynków halowych konstrukcjami belkowymi
Na rysunku 4.10. pokazano halę z dzwigarami głównymi,
których krawędzie górne i dolne mają kształt trapezowy dwuspadowy.
Rysunek 4.10. Hala z dwuspadowym ryglem klejonym
38
Rysunek 4.11. Hala ze słupami w kształcie litery V
Na rysunku 4.11. przedstawiono halÄ™ przekrytÄ… dzwigarami o
przekroju stałym na długości. W celu przejęcia sił poziomych, zamiast
zamocowania słupów w fundamentach, zastosowano słup rozwidlony w
kształcie litery V.
4.3. Przekrycia budynków halowych konstrukcjami
trójprzegubowymi o kształtach trójkątnych lub wielokątnych
Na konstrukcje nośne trójprzegubowe stosuje się najczęściej
belki z desek klejonych na płask. Belki jednolite z uwagi na ograniczone
wymiary nadają się tylko do przekryć niewielkich rozpiętości.
Układy trójprzegubowe oparte na ściankach lub słupach muszą
mieć ściągi, aby zapobiec przekazywaniu na ściany sił poziomych od
reakcji rozporowych.
Ściągi układów trójprzegubowych wykonuje się zazwyczaj ze stali
o przekroju okrągłym lub profili stalowych. Ściągi z drewna klejonego
warstwowo podwyższają sztywność montażową ustrojów nośnych,
odporność przeciw korozji i stopień bezpieczeństwa pożarowego. Przy
sklejaniu ściągów należy wyeliminować odcinki desek z poważniejszymi
wadami. W ten sposób gwarantuje się pewność ich pracy na
rozciÄ…ganie.
Trójkątne trójprzegubowe ustroje nośne charakteryzują się
prostotÄ… wykonawstwa nie wymagajÄ… wyginana desek przy sklejaniu.
Wymagają jednak większego zużycia drewna niż łuki trójprzegubowe,
39
ponieważ w ich pasach powstają znaczne momenty zginające.
Połączenie belek w węzle kalenicowym i na podporach wykonuje się z
zasady z pewnym mimośrodem względem ich rzeczywistej osi. Dzięki
temu mimośrodowi siły podłużne wywołują moment zginający
odwrotnego znaku, zmniejszający moment od równomiernie rozłożonych
obciążeń pionowych.
Rysunek 4.12. Trójprzegubowa konstrukcja belkowa ze ściągiem
Na rysunku 4.12. pokazano przekrycie hali magazynowej w
Gdyni. Główną konstrukcję nośną stanowią dzwigary trójkątne
trójprzegubowe o rozpiętości 60 m, z belek klejonych połączonych w
środku rozpiętości przegubem kalenicowym. Siły poziome są
przeniesione przez ściągi stalowe podwieszone do konstrukcji na
cięgnach również ze stali.
4.4. Przekrycia budynków halowych konstrukcjami łukowymi
Aukowy kształt konstrukcji budowlanych jest najbardziej
racjonalny i ekonomicznie uzasadniony, ponieważ momenty zginające
od obciążeń zewnętrznych są niewielkie, a w szczególnych przypadkach,
np. w łukach o kształtach paraboli drugiego stopnia obciążonych
równomiernie, mogą być równe zeru.
Ze względu na kształt przekrycia łukowe obiektów halowych
dzielą się najczęściej na kołowe i paraboliczne. Stosuje się je w
obiektach budownictwa ogólnego, przemysłowego, rolniczego
i sportowego. W konstrukcjach tradycyjnych Å‚uki sÄ… gwozdziowane ze
40
ścianką z krzyżujących się desek lub kratowe segmentowe. We
współczesnym budownictwie stosuje się niemal wyłącznie łuki z desek
klejonych warstwowo, a w razie niewielkich rozpiętości i obciążeń
również lekkie łuki o przekroju dwuteowym lub skrzynkowym, o pasach
z drewna i ściankach ze sklejki.
Auki klejone wykonuje się z desek grubości 25 40 mm, przy
czym grubość pojedynczej deski nie powinna przekraczać 1/500
promienia krzywizny łuku. Na ściąg łuku używa się zwykle prętów
stalowych o przekroju okrągłym, a przy większych rozpiętościach stali
kształtowej.
W łukach dwuprzegubowych ze ściągiem, gdy nie można go
regulować, mogą powstać dodatkowe naprężenia. Wówczas w ściągu
umieszcza się nakrętki rzymskie, umożliwiające taką regulację. W
łukach trójprzegubowych nakrętki są zbędne, ponieważ pojawieniu się
takich naprężeń zapobiega trzeci przegub.
4.5. Hale o konstrukcji ramowej
Ramy stanowiÄ… jedne z najbardziej rozpowszechnionych
konstrukcji drewnianych, gdyż łatwo je wkomponować w przekrój
poprzeczny większości budynków przemysłowych i obiektów
budownictwa ogólnego. Obecność słupów pozwala na wykonanie
pionowych ścian zewnętrznych, a wymagany kąt nachylenia połaci
dachu można uzyskać przez odpowiednie nachylenie rygla.
Główną cechą ram o schemacie dwuprzegubowym i
trójprzegubowym są znaczne momenty zginające w miejscu styku rygla
ze słupem, do przejęcia których są potrzebne specjalne złącza węzłowe.
Sztywne połączenie rygla ze słupami znacznie zmniejsza moment
zginający w ryglu i zwiększa sztywność poprzeczną i stateczność. Ramy
drewniane są zwykle jednoprzęsłowe rozpiętości 12 30 m (w
rozwiązaniach zagranicznych rozpiętości do 60 m).
Klasyfikację ram można przeprowadzić wg różnych parametrów.
Z uwagi na schemat statyczny ramy sÄ… statycznie wyznaczalne, np.
41
trójprzegubowe, i statycznie niewyznaczalne, np. dwuprzegubowe ze
słupami sztywno lub przegubowo zamocowanymi.
Ramy z drewna warstwowo klejonego mają z zasady przekrój
prostokątny o zmiennej wysokości na długości. Ramy z drewna i sklejki
są lżejsze, lecz trudniejsze w wykonaniu i mniej ognioodporne. W
ramach dwuprzegubowych ze sztywno lub przegubowo zamocowanymi
słupami rolę rygli odgrywają belki, kratownice lub łuki ze ściągami.
Słupy takich ram mogą być kratowe lub pełne.
4.6. Hale przekryte kopułami drewnianymi
Przekrycia w formie kopuł należą do najwygodniejszych form
konstrukcyjnych i charakteryzują się niewielkim zużyciem materiału.
SÄ… powszechnie stosowane w budownictwie miejskim jako przekrycia
stałych cyrków, planetariów, sal wystawowych, a w budownictwie
przemysłowym w obiektach o kształtach okrągłych i wielokątnych w
planie, np. w magazynach materiałów sypkich. Przy wyborze kształtu
kopuły uwzględnia się wymagania architektoniczne i technologiczne,
typizację elementów, prostotę wykonania i montażu, trwałość
konstrukcji i łatwość konserwacji. Najczęściej stosuje się kopuły
żebrowe lub siatkowe.
Rysunek 4.13. Schemat kopuły żebrowej
42
43
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
przykladowa praca dyplomowa dla grupyBezpieczeństwo systemňw komputerowych praca dyplomowaJak napisac prace dyplomowa (praca dyplomowa, praca magisterska) (2)praca dyplomowa inzBudowa systemu ekspertowego (Praca dyplomowa)Praca Dyplomowa Przegląd włókien naturalnychKreatywna praca dyplomowa Jak stworzyc fascynujacy tekstAudyt wewnętrzny i kontrola finansowa (praca dyplomowa)praca dyplomowaPraca Dyplomowa Sklep Internetowy(1)praca dyplomowa, magisterskie, licencjat,Zalecenia praca dyplomowa (1)cukrzyca praca dyplomowa Pawłapraca dyplomowa serwer internetowy na linuxiewięcej podobnych podstron