Dobieranie materiałów konstrukcji budowlanych do montażu
BUD.08. MONTAŻ KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH - Monter konstrukcji budowlanych 711102 i Technik budownictwa 311204
Konstrukcja hali w trzech technologiach
WIZUALIZACJA W 3D
1. Hala stalowa1. Hala stalowa
2. Hala drewniana2. Hala drewniana
3. Hala żelbetowa3. Hala żelbetowa
Hale
Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Nagranie jest tożsame z tekstem znajdującym się poniżej odtwarzacza.
Hale to budynki o konstrukcji szkieletowej. Tworzą powierzchnie o bardzo dużym metrażu i wysokości, pozbawione są ścian wewnętrznych, co pozwala na ich swobodne zagospodarowanie do celów magazynowych lub produkcyjnych. Hale zbudowane są z powtarzalnych modułów, a ich układy konstrukcyjne dzielimy na tak zwane nawy, czyli zespoły dźwigarów wspartych na słupach, na których opiera się konstrukcja dachu.
Elementy konstrukcyjne, występujące w budynkach halowych, to przede wszystkim: stopy, słupy, dźwigary, płatwie, stężenia dachu i ścian, wiązary kratowe, blachownice i rygle.
Stopy są rodzajem fundamentu bezpośredniego, którego zadaniem jest przenoszenie i rozkładanie sił od pojedynczych słupów na grunt nośny.
Słupy to pionowe elementy, które przejmują w budynku obciążenia z dachu oraz wyższych kondygnacji – w przypadku hal wielokondygnacyjnych.
Dźwigary to elementy konstrukcyjne poziome lub pochyłe, przenoszące obciążenia dachu na podpory. Na dźwigary mogą działać obciążenia zarówno wzdłużne, jak i prostopadłe.
Płatwie to belki przenoszące ciężar pokrycia dachowego i instalacji; ciężar ów jest rozprowadzony na dźwigary.
Stężenia mają najczęściej postać kratownic wykonanych ze stalowych prętów. Stosuje się je, aby zapewnić stateczność układu konstrukcyjnego hali, zapobiegać zmianom kształtu jego elementów i pozwalać na prawidłowe przenoszenie obciążeń pochodzących od wiatru.
Wiązary kratowe to rozwiązanie alternatywne w stosunku do tradycyjnej więźby. Mogą być zbudowane z elementów stalowych lub drewnianych, tworzących połączone ze sobą trójkąty. Kratownice mogą być trójkątne, trapezowe, prostokątne lub wielokątne. Przy optymalnych założeniach elementy konstrukcji wiązara kratowego są obciążone osiowo, a utworzona przez nie konstrukcja jest lekka.
Blachownice to dźwigary złożone, zbudowane z połączonych ze sobą blach, usztywnionych za pomocą żeber położonych poprzecznie do osi blachownicy. W zależności od potrzeb konstrukcyjnych mogą mieć profil zamknięty lub otwarty.
Rygle to elementy poprzeczne, połączone ze słupami. Mogą mieć konstrukcję pełnościenną, kratową lub belkową.
Ze względu na materiał wykorzystany do budowy można wyróżnić rodzaje hal: żelbetowe, stalowe, drewniane, o konstrukcji mieszanej.
1. Hala stalowa
Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Nagranie jest tożsame z tekstem znajdującym się poniżej odtwarzacza.
Hale te wykonane są ze stalowych elementów konstrukcyjnych, takich jak: słupy, dźwigary, rygle, płatwie dachowe, stężenia, belki i podciągi.
Obecnie elementy stalowe łączy się najczęściej za pomocą spawania lub połączeń śrubowych. Można dowolnie różnicować wysokość i przekrój elementów, nie ma tu bowiem ograniczenia związanego z formami.
Hale stalowe są konstrukcjami lekkimi, bardzo wygodnymi w montażu i mającymi uniwersalne zastosowanie. Można w nich podwieszać instalacje bądź wybrane elementy wyposażenia.
Konstrukcja ta nie jest niestety ognioodporna i z tego powodu musi być zabezpieczona przeciwpożarowo poprzez nakładanie na nią pracochłonnych i drogich obudów lub środków ogniochronnych.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Wizualizacja przedstawia model trzy de jednopoziomowej, dwunawowej hali stalowej o zmiennej wysokości i konstrukcji słupowo‑belkowej. Głównymi elementami konstrukcyjnymi hali są pionowe słupy, na których oparte są dźwigary w formie kratownic. Taką samą formę mają płatwie. Konstrukcja ścian została usztywniona poprzez zastosowanie stężeń ramowych z prętów. Do obudowy ścian i dachu użyto blachy stalowej.
Wizualizację wyposażono w aktywne znaczniki przypisane poszczególnym elementom konstrukcyjnym. Po kliknięciu znacznika wyświetla się opis oraz pasek odtwarzania. Treść nagrań jest tożsama z tekstami opisów.
1. Słup
Tekst
Słupy konstrukcyjne są to pionowe elementy, które przejmują w hali obciążenia z dachu oraz wyższych kondygnacji – w przypadku hal wielokondygnacyjnych. Sprowadzają je w bezpośredni sposób na stopy fundamentowe, na których są posadowione lub na niższą kondygnację hali. Ich głównym zadaniem jest zapewnienie stateczności pionowej i poziomej konstrukcji budowlanej. Na słupy działają obciążenia ściskające i gnące. Ze względu na budowę słupy konstrukcyjne dzielimy na: słupy jednogałęziowe (pełnościenne), słupy wielogałęziowe (często dwu-, trzy- lub czterogałęziowe, w których gałęzie są łączone wykratowaniem lub przewiązkami), słupy o gałęziach mieszanych (na części długości pełnościenne, a na części wielogałęziowe).
2. Stężenia ściany
Tekst
Stężenia stosuje się, aby zwiększyć sztywność i zapewnić stateczność układu konstrukcyjnego hali, zapobiegać zmianom kształtu jego elementów i pozwalać na prawidłowe przenoszenie obciążeń pochodzących od wiatru. Stężenia należy rozmieścić w taki sposób, aby zapewniały odpowiednią sztywność i stateczność, ale żeby nie zmniejszały powierzchni użytkowej hali i nie zmniejszały możliwości jej wykorzystania. Przez stężenie rozumie się dodatkowe elementy łączące i usztywniające elementy konstrukcyjne hali. Stosuje się stężenia prętowe – kratowe i ramowe oraz stężania płytowe i tarczowe. Stężenia mogą służyć zarówno do usztywniania ścian jak i dachu hali.
3. Dźwigary
Tekst
Dźwigary to elementy konstrukcyjne poziome lub pochyłe, które opierają się na słupach konstrukcyjnych i przenoszą na nie obciążenia dachu oraz wyższych kondygnacji w przypadku hal wielokondygnacyjnych. Na dźwigary mogą działać obciążenia wzdłużne i prostopadłe. Dźwigary są wytwarzane w technologii kratowej (tzw. kratownice) i ramowej (tzw. ramownice). Kratownice zajmują więcej miejsca, ale są tańsze. Ramownice stosuje się najczęściej w halach o mniejszej szerokości, wynoszącej do około 15 metrów. Wysokość kratownicy wynosi na ogół 10% szerokości hali. W przypadku prostszych i małych konstrukcji dźwigary mogą stanowić pojedyncze belki. Z kolei w dużych halach mogą to być blachownice.
4. Poszycie dachu
Tekst
Jest to warstwa pokrywająca konstrukcję dachu. Może być wykonane z lekkich płyt warstwowych złożonych z dwóch metalowych niskoprofilowych okładzin oraz wypełnienia z wełny mineralnej, styropianu lub pianki poliuretanowej. Innym rozwiązaniem jest blacha trapezowa z ułożonymi warstwami izolacji termicznej i przeciwwodnej. Najprostszym i najtańszym rozwiązaniem jest poszycie z jednej warstwy blachy.
5. Obudowa ściany
Tekst
Do wykończenia konstrukcji ścian stosuje się te same rozwiązania co w przypadku dachu, czyli okładziny z wypełnieniem, blacha z warstwami izolacji lub bez.
Rodzaje połączeń używane w halach stalowych
Połączenia spawane stosuje się do łączenia mniejszych elementów, które są przygotowywane w wytwórni konstrukcji stalowych. W wyniku spawania powstają podzespoły montażowe transportowane na plac budowy. Elementy w miejscu łączenia są poddawane działaniu wysokiej temperatury.
Istnieje kilka metod spawania oraz kilka rodzajów spoin; ich wybór zależy od konstrukcji i powinien być poparty odpowiednimi obliczeniami wytrzymałości.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Wizualizacja trzy de przedstawia połączenia spawane elementów konstrukcyjnych hali stalowej. Elementy te przylegają do siebie pod kątem, a w miejscach styku widoczne są spawy.
Połączenia śrubowe wykonuje się za pomocą kilku łączników o dużej nośności. Ich wykonanie polega na wyznaczeniu miejsca otworów, wywierceniu oraz umieszczeniu w nich łączników, czyli śrub. W zależności od kierunku działania sił względem płaszczyzny styku łączonych części wyróżniamy połączenia zakładkowe i doczołowe. Te pierwsze obciążone są stycznie, a doczołowe – prostopadle.
Połączenia zakładkowe stosuje się do łączenia belek i słupów, a także w węzłach i stykach pasów kratownic. Połączenia doczołowe wykorzystuje się w stykach ram pełnościennych, w węzłach kratownic, a także w łączeniach stężeń z elementami konstrukcji nośnej. Do połączeń śrubowych należą również zakotwienia słupów i belek w elementach betonowych.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Wizualizacja trzy de ukazuje połączenie śrubowe dwóch elementów konstrukcyjnych hali żelbetowej. Jest to połączenie słupa z płatwią. W miejscach styku znajduje się kilka śrub zespalających te elementy.
Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści
2. Hala drewniana
Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Nagranie jest tożsame z tekstem znajdującym się poniżej odtwarzacza.
Hale tego typu – zgodnie z nazwą – wykonuje się z drewna. Drewniane słupy, dźwigary i płatwie stanowiące elementy konstrukcyjne hali mogą być połączone na wiele różnych sposobów, za pomocą zarówno łączników metalowych, jak i samego drewna. Jednym z najważniejszych łączników są skowy oraz płytki kolczaste (wizualizacja poniżej), chociaż do zastosowań wymagających mniejszej wytrzymałości używa się też często drewnianych kołków i elementów klejonych.
Spośród wszystkich materiałów stosowanych na rynku elementy drewniane mają najmniejszą wytrzymałość, mimo to sprawdzają się w przypadku budowy mniejszych obiektów, gdzie ważna jest estetyka i specjalna aranżacja wnętrza.
Do najczęściej stosowanych łączeń ciesielskich należą łączenia wpustowe: na jaskółczy ogon, na czop i węgłowe.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Wizualizacja przedstawia model trzy de jednopoziomowej, jednonawowej hali drewnianej o konstrukcji słupowo‑belkowej. Głównymi elementami konstrukcyjnymi hali są pionowe słupy, na których oparte są dźwigary w formie wiązarów kratowych. Belki tworzące wiązary są połączone za pomocą łączników płytek kolczastych. Słupy są usztywnione przez rygle w postaci drewnianych, poprzecznych belek – mieczy.
Wizualizację wyposażono w aktywne znaczniki przypisane poszczególnym elementom konstrukcyjnym. Po kliknięciu znacznika wyświetla się opis oraz pasek odtwarzania. Treść nagrań jest tożsama z tekstami opisów.
1. Belka
Tekst
Belki z drewna litego o przekroju prostokątnym stanowią element stropów drewnianych w budynkach o konstrukcji szkieletowej. Opiera się je na podciągach lub słupach drewnianych za pomocą złącza typu drewno – stal, drewno – drewno lub z użyciem stalowych okuć.
2. Słup
Tekst
Pionowy element konstrukcyjny, który przenosi obciążenie z dachu na fundament.
3. Złącze
Tekst
Wizualizacja trzy de ukazuje płytkę kolczastą. Jest to element stanowiący płaską blaszkę z kolcami i otworami.
4. Dolny pas dźwigara kratowego
Tekst
Wiązary (dźwigary) kratowe to elementy konstrukcyjne, zazwyczaj prefabrykowane, które mogą być wykonane z bali, desek lub krawędziaków. Zadaniem dźwigarów jest utrzymanie ciężaru całego dachu i przeniesienie go na podpory. Konstrukcja dźwigara składa się z pasa dolnego, pasa górnego oraz krzyżulców i słupków. Pas dolny stanowi podstawę dźwigara kratowego; pełni jednocześnie funkcję belki stropowej.
5. Pas górny
Tekst
Górny element wiązara kratowego; pełni funkcję krokwi dachowej.
6. Słupek
Tekst
Pionowy element konstrukcyjny wiązara kratowego znajdujący się między pasem dolnym a górnym.
7. Miecz
Tekst
Element konstrukcyjny odpowiedzialny za przenoszenie obciążeń z poziomych belek na pionowe słupy. Jest stosunkowo krótki, zazwyczaj nachylony pod kątem 45°.
8. Krzyżulec
Tekst
Ukośny element konstrukcyjny wiązara kratowego znajdujący się między pasem dolnym a górnym.
9. Podwalina
Tekst
Pozioma belka układana na fundamencie,; stanowi podstawę dla słupów.
Rodzaje połączeń stosowane w konstrukcjach hal drewnianych 1
Płytki kolczaste
Powyżej zaprezentowana jest hala, w której do połączeń elementów konstrukcyjnych użyto płytek kolczastych.
Połączenie tego typu jest odporne na działanie dużych sił, a przy tym jest stabilne. Powierzchnia łączonych elementów jest płaska, a sama płytka wykonana jest z ocynkowanej blachy stalowej lub nierdzewnej. Płytki łączą drewniane elementy poprzez wciskanie kolców. Wymaga to użycia specjalnej prasy. Złącza na płytki kolczaste są wykorzystywane w konstrukcjach więźb dachowych. Dzięki nim w hali produkcyjnej powstają gotowe elementy (wiązary), których rozpiętość może dochodzić do 30 m bez konieczności stosowania podpory.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Wizualizacja trzy de obrazuje płytkę kolczastą stosowaną do wykonywania połączeń w konstrukcjach drewnianych. Płytka ma otwory oraz kolce.
Skowy
Innym rodzajem połączenia stosowanym w konstrukcjach drewnianych jest złącze łącznikowe na skowy.
Skowy to elementy wykonane z blachy lub płaskowniki stalowe. Mocuje się je do drewnianych części konstrukcji przy użyciu gwoździ albo wkrętów. Mogą mieć również postać blach z kolcami. Metalowe łączniki muszą być zabezpieczone przed korozją przez wykonanie powłoki cynkowej lub innej.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Wizualizacja trzy de ukazuje skowę łączącą prostopadle dwa drewniane elementy. Skowa to stalowa blaszka wygięta pod kątem prostym z otworami na śruby, które pozwalają na jej montaż.
Śruby i wkręty
Przy niektórych konstrukcjach stosuje się śruby i wkręty bez dodatkowych elementów stalowych.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Na modelu trzy de ukazano konstrukcję więźby dachowej, w której zastosowano połączenia na śruby.
Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści
3. Hala żelbetowa
Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Nagranie jest tożsame z tekstem znajdującym się poniżej odtwarzacza.
Hale żelbetowe, jak sama nazwa wskazuje, zbudowane są z żelbetu, czyli ze zbrojonego betonu. Żelbet ze względu na swoją masywną i sztywną budowę jest często wykorzystywany do budowy obiektów o dużym obciążeniu technologicznym, tak jak w tym przypadku, do hal produkcyjnych.
Charakterystyczną cechą hal żelbetowych jest odporność ogniowa konstrukcji. Największym zagrożeniem podczas pożaru jest uplastycznienie stali. Beton ma wysoką wytrzymałość na ściskanie, stal na rozciąganie. W żelbetonie elementy stalowe, najczęściej pręty, są zatopione w betonie, aby zwiększyć wytrzymałość mechaniczną konstrukcji. Z drugiej strony w razie pożaru warstwa betonu zabezpiecza stal przed bezpośrednim działaniem ognia. Większość hal żelbetowych charakteryzuje się czterogodzinną odpornością na działanie ognia.
Ze względu na to, iż elementy żelbetowe są bardzo ciężkie, montaż hali jest niezwykle pracochłonny, a powtarzalność modułów konstrukcyjnych niweluje dowolność kształtowania przekroju elementu. Oczywiście można wykonywać formy indywidualne, jednak pociąga to za sobą zwiększone koszty.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Wizualizacja przedstawia model trzy de jednopoziomowej, jednonawowej hali żelbetowej o konstrukcji słupowo‑belkowej. Głównymi elementami konstrukcyjnymi hali są pionowe słupy oparte na stopach. Stopy mają przekrój prostokątny i kształt ostrosłupa ściętego. Na słupach oparte są wzdłużne belki oraz trójkątne dźwigary. Do połączenia między słupami a belkami i dźwigarami zastosowano prefabrykowane wsporniki. Słupy są usztywnione przez rygle w postaci żelbetowych, poprzecznych belek. Poszycie ścian wykonane jest z tarcz żelbetowych.
Wizualizację wyposażono w aktywne znaczniki przypisane poszczególnym elementom konstrukcyjnym. Po kliknięciu znacznika wyświetla się opis oraz pasek odtwarzania. Treść nagrań jest tożsama z tekstami opisów.
1. Słup
Tekst
Słupy konstrukcyjne są to pionowe elementy, które przejmują w hali obciążenia z dachu oraz wyższych kondygnacji w przypadku hal wielokondygnacyjnych. Sprowadzają je w bezpośredni sposób na stopy fundamentowe, na których są posadowione. Ich głównym zadaniem jest zapewnienie stateczności pionowej i poziomej konstrukcji budowlanej. Na słupy działają obciążenia ściskające i gnące. Słupy konstrukcyjne hali żelbetowej wykonane są ze zbrojonego betonu. Słupy mogą mieć różny przekrój poprzeczny. Najczęściej stosuje się przekrój okrągły, prostokątny lub sześciokątny. Przekrój może być równy na całej długości słupa, może się też zmieniać w sposób ciągły lub schodkowy.
2. Belka
Tekst
Belki obok słupów stanowią podstawowe elementy konstrukcyjne hali. W konstrukcjach żelbetowych belki wykonuje się ze zbrojonego betonu. Posiadają zazwyczaj przekrój prostokątny lub teowy w przypadku, gdy łączy się je z płytą żelbetową. W zbrojeniu belek stosuje się zbrojenie główne w postaci prętów odgiętych (pod kątem 45°) i strzemion. Pręty montażowe, a także pręty przeciwskurczowe (w określonych przypadkach) stanowią zbrojenie pomocnicze.
3. Płyty ścienne
Tekst
Montowane są bezpośrednio do słupów żelbetowych lub za pomocą stalowego rusztu.
4. Stopa fundamentowa
Tekst
Stopy fundamentowe stanowią typ fundamentu bezpośredniego, stosowanego pod słupy. Ich zadaniem jest przenoszenie i rozkładanie obciążeń pochodzących od pojedynczych słupów hali na grunt nośny. Obciążenie stopy fundamentowej stanowią – siła skupiona i moment zginający, które działają przy podstawie słupa i są równoważone przez siłę reakcji gruntu nośnego. Aby obliczyć maksymalne dopuszczalne obciążenie, należy określić wytrzymałość stopy na ścinanie i zginanie oraz nośność podłoża. Stopy przenoszą obciążenia osiowo lub mimośrodowo. Mogą być wykonane z różnych materiałów: cegły, kamienia, betonu i żelbetonu. Jednak tylko stopy wykonane z żelbetonu nadają się do przenoszenia obciążeń mimośrodowych. Przekrój poprzeczny stopy może mieć kształt kwadratowy (stosowany przy obciążeniach osiowych) lub prostokątny (stosowany przy obciążeniach mimośrodowych). Stopy mogą mieć kształt prostopadłościanu, ostrosłupa ściętego, kielicha lub schodkowy. Wymiary stóp fundamentowych to na ogół wysokość w granicach 0,3 – 0,7 metra i boki o długościach 1 – 2,5 metra.
5. Połączenia rygla ze słupem
Tekst
Zastosowanie liniowych elementów prefabrykowanych oznacza na ogół umieszczenie powierzchni łączących na styku belki ze słupem. Belki można osadzać na wspornikach przy słupach, aby ułatwić konstrukcję i ułatwić przenoszenie ścinania z belki na słup. Wykonane w ten sposób połączenia belek ze słupami są przegubowe. W porównaniu z belką zginaną wspornik stanowi szczególny przypadek bardzo krótkiej podpory.
6. Rygiel
Tekst
Element konstrukcyjny połączony ze słupem. Na ryglach osadza się żebra, które stanowią podparcie dla płyty dachowej.
Rodzaje połączeń stosowane w konstrukcjach hal żelbetowych 1
Oparcie dźwigarów na słupie i podciągu
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1lqkLjMD
Wizualizacja trzy de przedstawia połączenie elementów konstrukcyjnych hali żelbetowej. Na słupach, na specjalnych wspornikach zostały osadzone poziome belki – dźwigary, na nich zaś podciągi. Elementy te połączono stalowymi prętami.
