EN
EN
2026/06/24
A złoża stalowe idealnie zaprojektowana pod działanie obciążeń stałych i zmiennych, ale nieodpowiednia do działania wiatru podnoszącego – przy burzy ssanie po stronie zawietrznej przekracza obciążenie stałe, dolny pas kratownicy przechodzi w stan ściskania, a kratownica ulega wyboczeniu w górę. Określenie obciążeń to warunek decydujący o wszystkich kolejnych decyzjach projektowych.
Kontrolują cztery przypadki obciążeń złoża stalowe projektowanie. Obciążenie stałe — własna waga kratownicy (0,10–0,25 kN/m²) oraz płatwie, blachy falistej (lub innej okładziny), izolacji i sufitu — jest obciążeniem stałym. Obciążenie zmienne — 0,6–1,0 kN/m² zgodnie z normą ASCE 7 — obejmuje obciążenia związane z wykonywaniem robót budowlanych oraz konserwacją. Obciążenie wiatrem zgodnie z rozdziałem 27 normy ASCE 7 lub z normy Eurocode 1 część 1-4 jest najbardziej złożone: dodatnie ciśnienie na ścianie zawietrznej, ssanie na dachu oraz współczynniki ciśnienia wewnętrznego zależne od wielkości otworów. A złoża stalowe projekt bez analizy podnoszenia może zapewnić wystarczającą nośność dolnego pasa kratownicy na rozciąganie, ale niewystarczającą nośność na ściskanie w przypadku zmiany kierunku działania sił wiatrowych. Obciążenie śniegiem — 0,5–4,0+ kN/m², w zależności od masy śniegu na gruncie, ekspozycji budynku, współczynnika termicznego oraz nachylenia połaci — decyduje o wymiarowaniu w klimacie zimnym. Nagromadzenie się śniegu (tzw. zaspy) przy parapetach oraz w miejscach zmian poziomu dachu powoduje skoncentrowanie obciążenia na części kratownicy, której projekt oparty na obciążeniu jednorodnym nie przewidywał.
Magazyn o rozpiętości 30 metrów w regionie, gdzie obciążenie śniegiem na gruncie wynosi 1,5 kN/m², doznał częściowego odkształcenia dachu — nie doszło do zawalenia, ale zaobserwowano widoczne osiadanie. Badania wykazały, że w pierwotnym projekcie przyjęto jednorodne obciążenie śniegiem. Budynek posiadał parapet powodujący zaleganie śniegu — przepisy normy ASCE 7 dotyczące zalegania przewidują obciążenie śniegiem na poziomie 2,2 kN/m² w pierwszych 6 metrach przy parapetach. złoża stalowe firma zeyongsteel (Zhejiang Zeyong Steel Structure Engineering), posiadająca uprawnienia do wykonywania robót konstrukcyjnych stalowych klasy pierwszej, ocenę wiarygodności kredytowej AAA oraz współpracującą z China Railway Construction i China Railway Group, zmodyfikowała projekt kratownicy poprzez wzmocnienie górnych pasażów w strefie zalegania śniegu oraz dodanie dodatkowych elementów środnikowych. Magazyn funkcjonuje bez zakłóceń przez dwa kolejne zimy z intensywnymi opadami śniegu, bez jakichkolwiek odkształceń.
Konfiguracja regałów złoża stalowe określa, które elementy są ściskane, a które rozciągane — co wpływa na efektywność wykorzystania materiału. Kratownica Pratta (pionowe elementy ściskane, przekątne rozciągane) charakteryzuje się wysoką efektywnością przy rozpiętościach od 10 do 30 metrów — krótsze elementy pionowe lepiej odporno na wyboczenie niż dłuższe elementy przekątne. Kratownica Warrena (przekątne ułożone naprzemiennie w trójkątach równobocznych lub równoramiennych) wymaga mniejszej liczby elementów, co obniża koszty produkcji, i jest standardem przy rozpiętościach od 15 do 40 metrów. Kratownica Howe’a (przekątne ściskane) stosowana jest tam, gdzie obciążenia sufitowe przy dolnym pasie powodują zmianę kierunku naprężeń w przekątnych. Kratownica Finka (sieć elementów w kształcie wachlarza rozchodząca się od centralnego grzbietu) jest standardem dla pochyłych dachów mieszkalnych przy rozpiętościach od 8 do 15 metrów. Konfiguracja kratownicy to decyzja dotycząca efektywności wykorzystania materiału: dłuższe elementy ściskane wymagają większych przekrojów, aby zapobiec wyboczeniu.
Elementy pasa górnej i dolnej kratownicy złoża stalowe zaprojektowane są na siły osiowe — rozciąganie w dolnym pasie, ściskanie w górnym pasie oraz odwrócenie naprężeń pod wpływem podciśnienia wiatrowego. Dobór przekroju uwzględnia równowagę między polem powierzchni (nośnością osiową) a promieniem bezwładności (odpornością na wyboczenie). Puste przekroje stalowe (HSS) zapewniają jednolitą wydajność przy ściskaniu — przekrój HSS 100×100×5 ma promień bezwładności r≈39 mm w obu osiach, podczas gdy porównywalny przekrój dwuteowy z półkami szerokimi ma r=45 mm względem osi silnej i r=25 mm względem osi słabej. Stosunek smukłości elementów ściskanych nie powinien przekraczać 200 zgodnie z punktem E2 normy AISC 360. Płytki węzłowe w połączeniach środnika z pasami — zwykle o grubości 8–12 mm dla rozpiętości 20–30 m — przenoszą siły osiowe ze środników do pasów za pomocą spawania zgodnie z rozdziałem J normy AISC 360 lub normą EN 1993-1-8. Zbyt małe połączenia są najbardziej typowym miejscem inicjacji awarii.
A złoża stalowe jest stabilny w swojej płaszczyźnie — triangulacja odpiera siły działające w płaszczyźnie. Poza płaszczyzną kratownica stanowi smukłą kolumnę, która ulega wyboczeniu bocznemu bez odpowiedniego wzmocnienia. Wzmocnienie dachu — przekątne pręty lub kątowniki przy górnym pasie łączące sąsiednie kratownice — zapewnia utwierdzenie co 6–8 metrów. Wzmocnienie dolnego pasa spełnia tę samą funkcję dla dolnego pasa pod wpływem podciągania wiatrem. Działanie diafragmy z blachy falistej i krokwi — blacha falista przykręcana do krokwi, które są przykręcane do górnego pasa — tworzy sztywną diafragma, która przenosi boczne obciążenia wiatrem na wzmocnienie ścian bocznych. Kratownica zaprojektowana bez uwzględnienia wkładu wzmocnień jest cięższa i droższa niż to konieczne; kratownica opierająca się na nieistniejących wzmocnieniach jest niebezpieczna.
Kratownica Warrena zapewnia najlepszy stosunek stabilności do ilości materiału dla złoża stalowe rozpiętości od 15 do 40 metrów. Kratownice Pratt są efektywne dla rozpiętości od 10 do 30 metrów. Firma zeyongsteel projektuje i wytwarza wszystkie główne konfiguracje kratownic.
Podciąganie wiatrem na złoża stalowe zmienia siły w poszczególnych elementach — dolny pas przechodzi z rozciągania na ściskanie, a górny pas ze ściskania na rozciąganie. Wsporniki dolnego pasa są niezbędne do zapobiegania wyboczeniu bocznemu w warunkach podnoszenia.
A złoża stalowe może osiągać ponad 50 metrów dla dachów obiektów komercyjnych i przemysłowych przy zastosowaniu głębokich profili kratownic (stosunek wysokości do rozpiętości wynosi od 1/10 do 1/15). Kratownice stosowane w budownictwie mieszkaniowym mają zwykle rozpiętość od 8 do 15 metrów. Firma zeyongsteel zrealizowała projekty stalowych konstrukcji odniesienia w kategorii infrastruktury oraz obiektów przeznaczonych na imprezy.
Śniegu zalegającego przy parapetach i zmianach poziomu dachu złoża stalowe może powodować skoncentrowanie obciążenia o 50–100% wyższym niż średnie na części rozpiętości zgodnie z przepisami dotyczącymi zalegania śniegu zawartymi w normie ASCE 7. W strefie zalegania śniegu wymagane jest lokalne wzmocnienie poszczególnych elementów.
A złoża stalowe wymaga wzmocnienia górnej pasznicy w odstępach co 6–8 metrów, wzmocnienia dolnej pasznicy w strefach podnoszenia przez wiatr oraz tworzenia przekładni dachowej za pomocą blachy dachowej połączonej z krokwiakami. Wzmocnienie zapobiega wyboczeniu pozapłaszczyznowemu.
Złoża stalowe połączenia wykorzystują płyty łączące o grubości 8–12 mm z spawami kątowymi dobranymi zgodnie z normą AISC 360 lub EN 1993-1-8. Zbyt małe połączenia są najczęściej miejscem inicjacji awarii — wielkość spawów musi odpowiadać nośności osiowej elementów środnikowych.
Zapoznaj się z najnowszymi wiadomościami o firmie, przypadkami projektowymi oraz spostrzeżeniami branżowymi.
