zakŁadÓw mechanicznych „bumar ŁabĘdy” s.a. w...
TRANSCRIPT
OCENA STANU TECHNICZNEGODACHOWYCH
DZWIGARÓW DREWNIANYCH HALI KOMPREOROWNI
ZAKŁADÓW MECHANICZNYCH
„BUMAR-ŁABĘDY” S.A. w GLIWICACH
Zleceniodawca: ZAKŁADY MECHANICZNE
„BUMAR-ŁABĘDY” S.A.
ul. Mechaników 9
44–109 GLIWICE
Autorzy opracowania: prof. dr hab inż. Jan Kubica
drinż. Janusz Brol
dr inż. Szymon Dawczyński
Listopad 2015 r.
2
SPIS TREŚCI
1 PODSTAWA FORMALNA OPRACOWANIA ............................................. 3
2 PRZEDMIOT I ZAKRES OPRACOWANIA ................................................ 3
3 MATERIAŁY ŹRÓDŁOWE ............................................................................ 3
4 OGÓLNY OPIS PRZEDMIOTU OPINII ....................................................... 4
5 OPIS STANU TECHNICZNEGO KONSTRUKCJI DACHU ORAZ
WSTĘPNE ZALECENIA REMONTOWE..................................................... 7
5.1 Uwagi ogólne ............................................................................................... 7
5.2 Uszkodzenia dźwigarów dachowych w nawie północnej ........................ 7 5.3 Uszkodzenia dźwigarów dachowych w nawie południowej .................... 8
5.4 Uszkodzenia płatwi kratowych, krokwi i elementów naświetli
w nawie północnej .................................................................................... 10
5.5 Uszkodzenia płatwi kratowych, krokwi i elementów naświetli
w nawie południowej ................................................................................ 10
5.6 Uszkodzenia deskowania dachu .............................................................. 11 5.7 Ogólne podsumowanie obecnego stanu technicznego ........................... 11
6 OBLICZENIA SPRAWDZAJĄCE ................................................................ 13
6.1 Założenia .................................................................................................... 13 6.2 Obliczenia krokwi dachu naświetla ............................................................ 13
6.3 Obliczenia płatwi portalowej dachu naświetla ........................................... 14 6.4 Obliczenia krokwi dachu pomiędzy naświetlami ....................................... 22 6.5 Obliczenia krokwi dachu przy naświetlach – od strony ściany
zewnętrznej ................................................................................................ 23
6.6 Obliczenia płatwi kratowej dachu pomiędzy naświetlami ......................... 26 6.7 Obliczenia wiązara głównego ..................................................................... 33 6.8 Podsumowanie obliczeń sprawdzających ................................................... 47
7 PRZYCZYNY POWSTANIA USZKODZEŃ ............................................... 47
8 ZALECENIA REMONTOWE ....................................................................... 49
9 PODSUMOWANIE ORAZ WNIOSKI KOŃCOWE .................................. 51
Załącznik 1 : Rys. 1. Lokalizacja uszkodzeń dachu,
Rys. 2. Lokalizacja uszkodzeń dźwigarów głównych,
Rys. 3. Sposób wzmocnienia stref przypodporowych,
Rys. 4. Rys elementów stalowych wzmocnienia,
Załącznik 2: Fotografie przywołane w opracowaniu (fotografie cytowane
w opracowaniu, podano i przywołano w numeracji oryginalnej)
Załącznik 3: Płyta DVD - Dokumentacja fotograficzna w postaci elektronicznej.
3
1 PODSTAWA FORMALNA OPRACOWANIA
Przegląd i ocenę stanu technicznego dachowych dźwigarów drewnianych dla Hali
kompresorowni (hali 910) o nr inw. 1048-097 i powierzchni zabudowy: 3011,00m2
przeprowadzono i opracowano na podstawie zamówienia nr MN406/2015,z dnia16.09.2015r.,
wystawionego przez Zakłady Mechaniczne „Bumar-Łabędy” S.A., ul. Mechaników 9, 44–109
Gliwice.
2 PRZEDMIOT I ZAKRES OPRACOWANIA
Zgodnie z zamówieniem, przedmiotem opinii są dźwigary drewniane stanowiące
konstrukcję nośną dachu hali 810/930 położonej na terenie Zakłady Mechaniczne „Bumar-
Łabędy” S.A., ul. Mechaników 9, 44–109 Gliwice.
Zakres pracy obejmuje:
Oględziny jedenastu dźwigarów, ocena ich aktualnego stanu i występujących
uszkodzeń w zakresie niezbędnym do prac związanych z opinią.
Analizę udostępnionej przez Zleceniodawcę dokumentacji projektowej.
Sprawdzające obliczenia statyczno-wytrzymałościowe wybranych elementów
konstrukcji nośnej dachu, a w szczególności dźwigarów - wraz
z uwzględnieniem stwierdzonego aktualnego stanu technicznego oraz
występujących uszkodzeń i nieprawidłowości.
Określenie rzeczywistej nośności wybranych elementów konstrukcji drewnianej
przekrycia oraz ostateczna analiza ich stanu z uwagi na wymogi dotyczące
dalszej, bezpiecznej eksploatacji.
Zalecenia dotyczące napraw, zabezpieczenia oraz koniecznego wzmocnienia
elementów konstrukcji, które tego wymagają.
Podsumowanie i wnioski końcowe.
3 MATERIAŁY ŹRÓDŁOWE
Podczas przygotowania niniejszej oceny stanu technicznego przekrycia
w przedmiotowej hali korzystano z następujących materiałów źródłowych:
4
[3.1] Szczątkowa dokumentacja (kalki) inwentaryzacyjna konstrukcji dachu hali nr 910/920
Zakładów Mechanicznych w Łabędach, przez Zakład Budownictwa Ogólnego
i Konstrukcji Drewnianych Politechniki Szczecińskiej,
[3.2] Obliczenia statyczne drewnianej konstrukcji dachu hali nr 910/920 Zakładów
Mechanicznych w Łabędach, wykonana 1964 roku przez Zakład Budownictwa
Ogólnego i Konstrukcji Drewnianych Politechniki Szczecińskiej.
[3.3] Orzeczenie dot. stanu technicznego konstrukcji dachowej hali nr 910/920 Zakładów
Mechanicznych „Łabędy” w Gliwicach, wykonana lipcu 1973 roku przez Instytut
Inżynierii Budowlanej Politechniki Łódzkiej.
[3.4] Projekt naprawy konstrukcji dachu hali kompresorowni Zakładów Mechanicznych
Bumar S.A. Łabędy w rzędzie 4, wykonana przez mgr inż. Włodzimierza
Krasuckiego, 44-100 Gliwice, ul. Długosza 9/4, w maju 2002r.
[3.5] Badania własne i oględziny przez autorów opracowania oraz informacje uzyskane od
Przedstawicieli Zleceniodawcy w trakcie wizji lokalnych przeprowadzonych we
wrześniu i październiku 2015 r.,
[3.6] Normy:
[3.6.1] PN-EN 1995-1-1:2010 Eurokod 5. Projektowanie konstrukcji drewnianych.
Część 1-1: Postanowienia ogólne. Reguły ogólne i reguły dotyczące budynków.
[3.6.2] PN-EN 1990:2004 Eurokod. Podstawy projektowania konstrukcji.
[3.6.3] PN-EN 1991-1-1:2004 Eurokod 1. Oddziaływanie na konstrukcje. Część 1-1:
Oddziaływania ogólne. Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia
użytkowe w budynkach.
[3.6.4] PN-EN 1991-1-3:2005 Eurokod 1. Oddziaływanie na konstrukcje. Część 1-3:
Oddziaływania ogólne . Obciążenie śniegiem.
[3.6.5] PN-EN 1991-1-4:2008 Eurokod 1. Oddziaływanie na konstrukcje. Część 1-4:
Oddziaływania ogólne . Obciążenie wiatrem.
[3.7] Podstawowa literatura i normy dotyczące poruszanych zagadnień.
4 OGÓLNY OPIS PRZEDMIOTU OPINII
Przedmiotowa konstrukcja drewniana stanowi przekrycie jednokondygnacyjnej,
dwunawowej hali o wymiarach rzutu 84,08 x 32,78m [3.3]. Oś podłużna hali pokrywa się
z kierunkiem wschód-zachód. Wnętrze hali przeznaczone jest na pomieszczenie stacji
kompresorów i stacji wymienników ciepła. Wzdłuż zewnętrznych ścian podłużnych
5
przylegają do hali dobudówki, które nie były objęte zakresem opracowania. Hala przykryta
jest drewnianym dwuspadowym dachem o nachyleniu 10%. Konstrukcję nośną dachu
stanowią symetryczne wiązary kratowe wykonane z drewna litego, wykonane jako
jednoprzęsłowe o kształcie trapezowym i rozpiętości przęseł po 16 m, rozmieszczone
w rozstawie co 8,0 m.
Układ konstrukcyjny wiązara odpowiada konstrukcji wieszarowej, trójwieszakowej.
Ukośne jednogałęziowe przypodporowe elementy oraz górna belka dźwigara o przekrojach
0,25x0,19m tworzą ramę rozporową (dalej zwaną pasem górnym), u dołu spiętą belką
spinającą pełniącą rolę ściągu (dalej zwanym pasem dolnym wiązara). Ściąg w części
środkowej, pomiędzy słupkami (wieszakami) skrajnymi, jest jednogałęziowy o przekroju
0,25x0,19m, natomiast w części przypodporowej jest dwugałęziowy o przekroju
2x0,25x0,095m i połączony na zakład z pasem jednogałęziowym w części środkowej i przy
podporach. Wieszaki są elementami czterogałęziowymi, wykonanymi z drewna
(4x0,06x0,08) oraz dwóch stalowych prętów 2x20. Ukośne wewnętrzne elementy wieszara
pracujące na rozciąganie wykonano jako dwugałęziowe o przekrojach 2x0,15x0,04 – od
strony ścian zewnętrznych i o przekrojach 2x0,25x0,055m od strony słupów wewnętrznych.
Siodła, na których oparto wiązar w osi środkowej „E” (kalenicowej) również pełnią rolę
spinającą konstrukcję dachu w sąsiednich nawach. Na poziomie pasa górnego wiązarów
wykonano dwugałęziowe kleszcze obejmujące i spinające równocześnie (w środku
rozpiętości) słupy podtrzymujące kalenicowe kratowe płatwie oraz płatwie naświetli –
tworzące ze słupami i zastrzałami ramy portalowe oraz tężnik podłużny hali.
Na siodełkach, umieszczonych wewnątrz wieszaków czterogałęziowych wieszarów
głównych, wsparto pasy dolne kratowych płatwi dachowych (typu W) lub zastrzały
podpierające płatwie dachu świetlni. Na płatwiach rozmieszczonych co 4 m ułożono krokwie
dachowe w rozstawie co 0,8 m.
Jednogałęziowe elementy konstrukcji wieszarów połączono ze sobą na wręby z śrubami
spinającymi, natomiast elementy ściągu (pasa dolnego) łączone ze sobą zakładkowo
połączono na pierścienie gładkie 200 spięte śrubą. Prawdopodobnie w latach 60. ubiegłego
wieku niektóre z nich wzmocniono dodatkowymi śrubami.
Połączenia pozostałych elementów konstrukcji, usytuowanych doczołowo w tej samej
płaszczyźnie wykonano na pojedyncze lub podwójne wręby ze śrubami spinającymi,
a połączenia zakładkowe jako połączenia na pierścienie gładkie ze śrubą spinającą.
6
Pokrycie zewnętrzne dachu stanowi papa na lepiku ułożona na pełnym deskowaniu.
W co drugim przedziale międzywiązarowym wykonano świetlnie doświetlające halę, a w osi
6 hala posiada dylatację pionową (nieobejmującą konstrukcji przekrycia dachu).
W konstrukcji dachu nie występują stężenia połaciowe.
Rys.1. Rzut i podstawowe wymiary gabarytowe hali, przyjęte oznaczenia osi
7
W opisie konstrukcji przyjęto następującą numerację dźwigarów – jako „1” oznaczono
dźwigar przy wschodniej ścianie szczytowej, a jako „11” dźwigar przy zachodniej ścianie
szczytowej. Wprowadzono również dodatkowe osie podłużne pokrywające się z płatwiami
podłużnymi. Oś „A” oznacza ścianę zewnętrzną północną, oś „E” wsporcze słupy środkowe,
natomiast oś „I” oznacza ścianę południową. Przyjęte oznaczenia osi przedstawiono na Rys.1.
5 OPIS STANU TECHNICZNEGO KONSTRUKCJI DACHU ORAZ
WSTĘPNE ZALECENIA REMONTOWE
5.1 Uwagi ogólne
Oględzin konstrukcji dachowej, a w szczególności dźwigarów głównych i płatwi
kratownicowych dokonywano bezpośrednio z poziomu pomostów suwnic we wrześniu
i październiku 2015 roku.
W trakcie szczegółowych oględzin konstrukcji dachowej stwierdzono występowanie
szeregu różnego rodzaju i różnej wagi wad i uszkodzeń w obrębie praktycznie wszystkich
typów elementów konstrukcyjnych. W nawie południowej odnotowano ślady niedawnych
(prawdopodobnie wykonanych w ostatniej dekadzie) napraw niektórych elementów
konstrukcyjnych (dźwigary nr 4, 6, 8) przy czym część z tych napraw wykonana została
nieprawidłowo i w sposób powodujący wystąpienie zagrożenie bezpieczeństwa użytkowania
obiektu.
W istniejącej konstrukcji stwierdzono lokalne ubytki przekrojów (miejsca pobierania
próbek do badań materiałowych na potrzeby poprzednich ocen stanu technicznego
konstrukcji). Te lokalne osłabienia i miejsca ich występowania nie wpływają istotnie na
nośność elementów.
Poniżej zestawiono poszczególne grupy zaobserwowanych, typowych uszkodzeń
z podziałem na uszkodzenia dźwigarów i pozostałych elementów nośnych konstrukcji
oddzielnie dla nawy północnej oraz nawy południowej.
5.2 Uszkodzenia dźwigarów dachowych w nawie północnej
Wyróżniono następujące grupy stwierdzonych w trakcie wizji na obiekcie,
uszkodzeń i wad konstrukcyjnych, podając jednocześnie ewentualne zalecenia dotyczące ich
naprawy lub wymiany:
8
(a) W dźwigarze w osi 8 pomiędzy osiami A-B stwierdzono występowanie zaawansowanej
(rozwiniętej) korozji biologicznej w elemencie pasa dolnego (nakładce od strony dźwigara
w osi 9) co przedstawiono na fotografii BU1_5808. Element ten, z uwagi na rozwijająca
się korozję biologiczną, należy wymienić na nowy o przekroju 250x95 mm i długości
ok. 5,8 m, z drewna klasy C24.
(b) W analogicznym elemencie, w dźwigarze w osi 10 (nakładka od strony dźwigara w osi
11) jest od spodu ukośnie pęknięta, co pokazano na fotografii BU1_5861. Element ten
również należy wymienić na nowy o przekroju 250x95 mm i długości ok. 5,8 m (z drewna
klasy C24).
(c) W dźwigarze w osi 2 węzły pasa dolnego w osi A (fot. BU1_5622) i w osi B
(fot. BU1_5623) są wyraźnie ugięte. W węźle podporowym występuje dodatkowy
element wzmacniający połączenie pomiędzy dolnym pasem a skrajnym (ukośnym)
elementem pasa górnego. Całość spięta została 4 szpilkami stalowymi. Świadczy to o złej
kondycji tego połączenia już w latach ubiegłych. Węzeł ten należy wzmocnić wg
rozwiązania pokazanego na rysunku nr 3 w załączniku 1 do niniejszego opracowania, oraz
wymienić drewniane siodło (2 x 190x190mm i długości ok. 0,9m) pod wzmacnianym
węzłem.
5.3 Uszkodzenia dźwigarów dachowych w nawie południowej
(a) Z uwagi na długotrwałe zawilgocenie i występującą już zaawansowaną korozję
biologiczną (początek zgnilizny miękkiej) elementów dźwigara w osi 2 łączących się
w węźle pasa dolnego w osi G (fot. BU1_6030) należy wymienić na nowe z drewna
klasy C24 następujące elementy: ukośny krzyżulec w polu F-G od strony dźwigara w
osi 3 (wymiary elementu 250x55 mm i długość ok. 4,9 m) wraz z nakładkami (górną
oraz dolną o przekroju 250x60 mm), krzyżulec w polu G-H (wymiary elementu
2x150x40 mm i długości ok. 4,8 m) oraz element dystansowy pomiędzy krzyżulcami
znajdujący się pod węzłem (wymiary elementu 250x190 mm i długości ok. 0,8 m).
(b) W tym samym dźwigarze (oś 2), z uwagi na korozję biologiczną drewna
(fot. BU1_6043), należy wymienić na nową, wykonaną z drewna klasy C24 nakładkę
pasa dolnego o wymiarach 250x95 mm i długości ok. 5,8 m (od strony dźwigara w osi 3,
w polu H-I).
9
(c) Z tego samego powodu (korozja biologiczna) koniecznie trzeba wymienić na nowe,
wykonane z drewna klasy C24 nakładki o wymiarach 2x250x40 mm i długości ok. 4,5 m
ukośnego elementu pasa górnego w osiach H-I (dźwigar w osi 2 - fot. BU1_6045 oraz
dźwigar w osi 5 - fot. BU1_6112). Po demontażu uszkodzonych nakładek należy ocenić
stan techniczny elementu głównego (zwłaszcza od strony górnego węzła w osi H).
W przypadku stwierdzenia korozji biologicznej te elementy także wymienić na nowe.
(d) Z uwagi na długotrwałe zawilgocenie i korozję biologiczną krzyżulca w polu G-H w
dźwigarze w osi 5 (wymiary elementu 2x150x40 mm i długości ok. 4,8 m) zaleca się
wymienić obie gałęzie krzyżulca na nowe, wykonane z drewna klasy C24.
(e) Zarówno krokiew, jak i element pasa górnego dźwigara w osi 11 na odcinku pomiędzy
osiami H i G są silnie skorodowane (fot. BU1_6267) – elementy należy wymienić na
nowe, wykonane z drewna klasy C24. Pas górny wymienić na nowy na odcinku 2,5 m od
węzła w osi H, pasy połączyć dwustronnymi nakładkami 2x 250x100 mm i długości
2,5 m. Czoła pasów w styku należy spasować. Nakładki łączyć 6 śrubami 20, po trzy
śruby w dwóch szeregach. Rozstaw śrub w wzdłuż włókien 400 mm, odległość od końca
(pasa lub nakładki) min. 200mm. Rozstaw w poprzek włókien 80 mm, rozmieścić
symetrycznie względem osi podłużnej.
(f) W pasie dolnym dźwigara w osi 6 na odcinku pomiędzy osiami F i G zaobserwowano
ukośne pęknięcie elementu (fot. BU1_6163), które zostało zabezpieczone,
prawdopodobnie jeszcze w latach 60. Pękniecie to przechodzi na gałąź pasa dolnego
w osiach E-F, od strony dźwigara w osi 7 (fot. BU1_6161). Pęknięcie podłużne w styku
węzła F/6 obniża znacząco nośność połączenia, dlatego też tą gałąź pasa dolnego należy
wymienić na nową, wykonaną z drewna klasy C24.
(g) Dźwigary w osiach 4, 6 i 8 na odcinku pomiędzy osiami G i I w przeszłości były
naprawiane (część elementów wymieniono na nowe). Niestety część z tych napraw
wykonana została nieprawidłowo. I tak ,w dźwigarze w osi 6 w polu pomiędzy osiami H
oraz I, fragment ukośnego elementu pasa górnego został wymieniony, ale ponieważ
został źle docięty (za krótki) brakujący odcinek wypełniono fragmentem deski ułożonym
w poprzek włókien, całość maskując od spodu dodatkową deską (fot. BU1_6158).
Połączenie to należy rozebrać i wykonać na nowo z elementem o prawidłowo dobranej
długości (wymienić dolny element o przekroju 250x190 mm). Połączenie elementu
starego i nowego powinno być spasowane tak, aby powierzchnie czołowe tych
elementów się stykały (zaleca się, aby element ten wkleić za pomocą żywicy).
10
(h) Nieprawidłowo również został naprawiony dźwigar w osi 8 w obrębie węzła
podporowego (fot. BU1_6200). Pierścienie zębate zastosowane w tym węźle są za małe
i nie spełniają swojej funkcji (co wykazano w punkcie 6 niniejszego opracowania) –
(fot. BU1_6216). Źle dobrano rodzaj łączników (pierścienie) – nie są one w stanie
przenieść całej siły występującej w połączeniu, co spowodowało ich wykrzywienie, a w
konsekwencji może prowadzić do ścięcia drewna i powstania sytuacji awaryjnej.
W węźle I dźwigara 8 stwierdzono wygięte śruby spinające połączenia na podwójny
wrąb. Świadczy to o utracie nośności w tym węźle. Przyczyną może być ścięcie wzdłuż
włókien we wrębie lub niewłaściwie odtworzone połączenie. Węzeł ten należałoby
rozebrać, zastosować nowe pierścienie gładkie o średnicy 200 mm, zamiennie można
wykonać wzmocnienie połączenia pasa górnego z pasem dolnym stalowym
elementem ściągającym zgodnie ze schematem pokazanym na rys. 3 w załączniku 1.
5.4 Uszkodzenia płatwi kratowych, krokwi i elementów naświetli w nawie północnej
W trakcie przeglądu konstrukcji dachowej w hali kompresorowni nie stwierdzono
korozji biologicznej w elementach konstrukcji naświetli, płatwi kratowych i krokwi.
Wszystkie te elementy noszą ślady zacieków w obrębie otwieranych okien (w osi B). Jest to
również główna przyczyna łuszczenia się powłoki, którą pokryte były wszystkie elementy.
(a) Zacieki widoczne na pasach górnych i krzyżulcach płatwi kratowych w osi B w polach
1-2 (fot. BU1_5897), 3-4 (fot. BU1_5902), 5-6 (fot. BU1_5912), 9-10
(fot. BU1_5931).
(b) Zacieki widoczne na elementach konstrukcji naświetli w osi B w polach 1-2
(fot. BU1_5897), 3-4 (fot. BU1_5902), 5-6 (fot. BU1_5912), 7-8 (fot. BU1_5922), 9-
10 (fot. BU1_5931).
(c) Zacieki widoczne na poszczególnych krokwiach w polu A-B i B-C (od strony osi B)
w polach 1-2 (fot. BU1_5897), 3-4 (fot. BU1_5902), 5-6 (fot. BU1_5912), 7-8
(fot. BU1_5922), 9-10 (fot. BU1_5931).
5.5 Uszkodzenia płatwi kratowych, krokwi i elementów naświetli w nawie południowej
W trakcie przeglądu konstrukcji dachowej w hali kompresorowni nie stwierdzono
korozji biologicznej w elementach konstrukcji naświetli, płatwi kratowych i krokwi (za
11
wyjątkiem krokwi w osi dźwigara 11 na odcinku pomiędzy osiami G-H). Wszystkie te
elementy noszą ślady zacieków w obrębie otwieranych okien (w osi H). Jest to również
główna przyczyna łuszczenia się powłoki, którą pokryte były wszystkie elementy.
(a) Zacieki widoczne na pasach górnych i krzyżulcach płatwi kratowych w osi H
w polach 1-2 (fot. BU1_5996), 3-4 (fot. BU1_5991), 5-6 (fot. BU1_5981), 9-10
(fot. BU1_5961).
(b) Zacieki widoczne na elementach konstrukcji naświetli w osi H w polach 1-2
(fot. BU1_5996), 3-4 (fot. BU1_5991), 5-6 (fot. BU1_5981), 9-10 (fot. BU1_5961).
(c) Zacieki widoczne na poszczególnych krokwiach w polu G-H i H-I (od strony osi H)
w polach 1-2 (fot. BU1_5996), 3-4 (fot. BU1_5991), 5-6 (fot. BU1_5981), 9-10
(fot. BU1_5961).
5.6 Uszkodzenia deskowania dachu
Stan techniczny papowego pokrycia dachowego można określić jako dobry. Najwięcej
nieszczelności pokrycia dachowego występuje w miejscach połączenia ze ścianami naświetli.
Lokalnie zbutwiałe elementy deskowania dachu należy bezwzględnie wymienić na nowe.
Miejsca zinwentaryzowanych uszkodzeń deskowania dachu schematycznie pokazano na
rzucie hali (rys. 1 w załączniku 1). Zdecydowana większość uszkodzeń deskowania dachu
zlokalizowana jest wzdłuż osi B i H. W trakcie lokalnej wymiany deskowania należy zwrócić
uwagę na stan techniczny krokwi bezpośrednio stykających się ze zbutwiałymi deskami.
W przypadku stwierdzenia występowania korozji biologicznej krokwi należy wymienić je na
nowe o takim samym przekroju, z drewna klasy C24, na długości sięgającej co najmniej 0,5m
poza zinwentaryzowane uszkodzenia.
5.7 Ogólne podsumowanie obecnego stanu technicznego
Biorąc pod uwagę wnioski z wizji lokalnych oraz wyniki analiz obliczeniowych
generalnie można stwierdzić, obecny stan techniczny konstrukcji dachu uznać należy jako
bardzo zróżnicowany, a lokalnie nawet przedawaryjny, zagrażający bezpiecznemu
użytkowaniu hali. Należy mieć na uwadze fakt, że większość uszkodzeń elementów
konstrukcji dachowej wynika z regularnego zalewania wodą z opadów atmosferycznych
w obrębie otwieranych okien naświetli w osi B i H.
12
Cechą wspólną występującą w całej konstrukcji dachowej jest powszechne rozluźnienie
styków nakładkowych połączeń pasów górnych i dolnych, zarówno w dźwigarach jak
i kratowych płatwiach oraz w połączeniach pasów ze skatowaniem. Rozwartość styków jest
różna, od kilku milimetrów do nawet 20 mm (przykład fot. BU1_6089). Przykładowe
rozejścia się styków pokazano na fotografiach BU1_6087, BU1_5714, BU1_5670. Z uwagi
na ponad 70-letni okres użytkowania i naturalne procesy zmian wilgotności drewna,
większość styków elementów w węzłach ulega rozluźnieniu i rozwarciu. Taki stan techniczny
węzłów sprawia, że ich nośność maleje i konieczne jest okresowe dokręcanie śrub
spinających te połączenia.
Również cechą wspólną obu naw jest występowanie na niewielkich powierzchniach
nieszczelności poszycia dachowego oraz występowanie niewielkich ilości skorodowanych
(zbutwiałych lub objętych znaczną korozją biologiczną) desek poszycia dachu. Lokalizację
skorodowanego poszycia (do wymiany) zamieszczono na rysunku nr 1 w załączniku 1.
W większości elementów dźwigarów występują pęknięcia podłużne o znacznej
rozwartości i głębokości. Aktualnie nie zaobserwowano tworzenia się istotnych nowych
pęknięć oraz powiększania się już istniejących. Nie mniej jednak, kilka miejsc wymaga
zabezpieczenia przeciw powiększaniu się pęknięć.
W związku z nieszczelnością poszycia dachu oraz otwartymi oknami w naświetlach
występują liczne zawilgocenia konstrukcji drewnianej, szczególnie węzłów (głównie w pasie
górnym w osi B i H), a także zawilgocenia całych elementów skratowania dźwigarów
(schematycznie zaznaczone je na rysunkach) oraz elementów płatwi kratowych.
Podsumowując wymienione uszkodzenia należy również nadmienić, że przedstawione
uszkodzenia, stwierdzone w trakcie przeglądu, nie wyczerpują wszystkich przypadków
uszkodzeń. Dotyczy to szczególnie miejscach trudnodostępnych gdzie nie było możliwości
dokonać szczegółowej kontroli. W trakcie naprawy poszycia dachowego należy zwrócić
uwagę szczególnie na stan krokwi i w razie widocznej korozji (zbutwienia) krokwi, należy je
każdorazowo wymienić na nowe.
Integralną częścią powyższego opisu uszkodzeń, stanowi załączona do niniejszego
opracowania dokumentacja rysunkowa (Załącznik 1). Na rysunku 1 przedstawiono rzut hali
wraz z numeracją osi i lokalizacją występujących uszkodzeń deskowania dachu, na rysunku 2
widoki głównych dźwigarów dachowych z naniesionymi uszkodzeniami, a na rysunku 3
schematyczne pokazano zalecany sposób wykonania wzmocnienia węzła podporowego
dźwigara w osi 2 nawy północnej.
13
6 OBLICZENIA SPRAWDZAJĄCE
6.1 Założenia
Obliczenia przeprowadzono dla wybranych elementów drewnianej konstrukcji
dachowej. Zestawienia obciążeń oraz analizy statyczno-wytrzymałościowe przeprowadzono
zgodnie z aktualnymi normami (Eurokodami). Na podstawie oględzin wizualnych elementów
konstrukcji drewnianej oraz wyników badań wytrzymałości przeprowadzonych w 1973 roku
przez pracowników Instytutu Inżynierii Budowlanej Politechniki Łódzkiej – na potrzeby
oszacowania wielkości wytężenia w poszczególnych elementach konstrukcji – określono
jakość drewna jako klasa KS (średnia) co odpowiada klasie wytrzymałościowej C24 dla
gatunku drewna sosny i świerku.
6.2 Obliczenia krokwi dachu naświetla
Drewna klasy KS – co odpowiada C24 (mean = 4,2 kg/m3 )
Zestawienie obciążeń stałych wykonano przy następujących założeniach:
- deskowanie gr 25 mm. 0,025 x 0,8 x4,2 =0,084kN/m
- 2 x papa na lepiku (przyjęto) 0,1 x 0,8 =0,08kN/m
- krokwie 0,075 x 0,14m 0,075 x 0,14 x 4,2 =0,044kN/m
razem =0,21 kN/m
Obciążenia śniegiem wg PN-EN1991-1-3:2005 (spadek dachu <30°)
(II strefa ob. śniegiem, dach wystawiony na działanie wiatru )
0,8 x 0,8x1,0x0,9 x 0,8 =0,46kN/m
Wymiary przekroju: przekrój prostokątny Szerokość b = 7,5 cm Wysokość h = 14,0 cm Drewno: Drewno lite iglaste wg PN-EN 338:2011, klasa wytrzymałości C24 Obciążenia belki: Obciążenie stałe gk = 0,21 kN/m
Obciążenie zmienne qk = 0,46 kN/m; 2 = 1,00 - klasa trwania obciążenia zmiennego: średniotrwałe - poziom przyłożenia obciążenia: na górnej powierzchni Klasa użytkowania konstrukcji: 2
14
WYNIKI:
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: fc,90,k = 2,50 MPa; fm,k = 24,00 MPa; fv,k = 4,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80
fc,90,d = kmod·fc,90,k / M = 1,54 MPa
fm,y,d = kh,y·(kmod·fm,k / M) = 14,97 MPa
fv,d = kmod·fv,k / M = 2,46 MPa E0,mean = 11,00 GPa; E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie:
Mmax,d = 1,95 kNm; m,y,d = 7,95 MPa Warunek nośności:
m,y,d/fm,y,d = 0,531 < 1 Ścinanie: Vmax,d = 1,95 kN; Sy = 0,00 cm
3
d = Vmax,d·Sy / (Jy·b) = 0,28 MPa (wg wzoru Żurawskiego)
d = 0,28 MPa < fv,d = 2,46 MPa (11,3%) Docisk na podporze: Rmax,d = RA,d = 1,95 kN; kc,90 = 1,00
c,90,d = Rmax,d / (b·bp) = 0,26 MPa < kc,90·fc,90,d = 1,54 MPa (16,9%) Ugięcie końcowe: kdef = 0,80 wfin = 21,31 mm < wfin,lim = 1,5·l / 200 = 30,00 mm (71,0%)
6.3 Obliczenia płatwi portalowej dachu naświetla
Drewna klasy KS – co odpowiada C24 (mean = 4,2 kg/m3 )
Zestawienie obciążeń stałych wykonano przy następujących założeniach (rozstaw 4,0m).
Z uwagi na niepokrywanie się lokalizacji krokwi i węzłów płatwi kratowej do obliczeń
przyjęto pas górny obciążono równomiernie na długości:
- deskowanie gr 25 mm. 0,025 x 4,2 =0,11kN/m
- 2 x papa na lepiku (przyjęto) 0,1 =0,1kN/m
- krokwie 0,075 x 0,14m co 0,8m 0,075 x 0,14 x 4,2/0,8 =0,055kN/m
razem =0,26 kN/m
0,26x4 1,041,
Obciążenia śniegiem wg PN-EN1991-1-3:2005 (spadek dachu <30°)
(II strefa ob. śniegiem, dach wystawiony na działanie wiatru )
0,8 x 0,8x1,0 x 0,9 x 4,0 =2,304kN/m
A = 105 cm2
Wy = 245 cm3
Wz = 131 cm3
Jy = 1715 cm4
Jz = 492 cm4
m = 3,68 kg/m
A B
4,00
1,9
5
0,4
2
1,9
5
0,4
21,95
Md [kNm]Rd [kN]
z
z
y y
14
7,5
15
Obciążenie wiatrem ścian naświetla (świetlni)
Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4 / Ściany pionowe budynków na rzucie prostokąta (p.7.2.2)
- Budynek o wymiarach: d = 8,0 m, b = 24,0 m, h = 13,0 m - Wymiar e = min(b,2·h) = 24,0 m - Wartość podstawowa bazowej prędkości wiatru (wg Załącznika krajowego NA):
- strefa obciążenia wiatrem 1; A = 250 m n.p.m. vb,0 = 22 m/s - Współczynnik kierunkowy: cdir = 1,0 - Współczynnik sezonowy: cseason = 1,00 - Bazowa prędkość wiatru: vb = cdir·cseason·vb,0 = 22,00 m/s - Wysokość odniesienia: ze = 13,00 m
- Kategoria terenu II współczynnik chropowatości: cr(ze) = 1,0·(13,0/10)0,17
= 1,05 (wg Załącznika krajowego NA.6)
- Współczynnik rzeźby terenu (orografii): co(ze) = 1,00 - Średnia prędkość wiatru: vm(ze) = cr(ze)·co(ze)·vb = 23,00 m/s - Intensywność turbulencji: Iv(ze) = 0,180
- Gęstość powietrza: = 1,25 kg/m3
- Wartość szczytowa ciśnienia prędkości:
qp(ze) = [1+7·Iv(ze)]·(1/2)··vm2(ze) = 747,1 Pa = 0,747 kPa
- Współczynnik konstrukcyjny: cscd = 1,000 Elewacja nawietrzna - pole D: - Współczynnik ciśnienia zewnętrznego cpe = cpe,10 = +0,800 Siła oddziaływania wiatru na powierzchnię zewnętrzną: Fw,e = cscd·qp(ze)·cpe = 1,000·0,747·0,800 = 0,598 kN/m
2
Elewacja zawietrzna - pole E: - Współczynnik ciśnienia zewnętrznego cpe = cpe,10 = -0,531 Siła oddziaływania wiatru na powierzchnię zewnętrzną: Fw,e = cscd·qp(ze)·cpe = 1,000·0,747·(-0,531) = -0,397 kN/m
2
Obciążenia wiatrem wg PN-EN1991-1-4
strona nawietrzna 0,598 x 4,0 =2,392kN/m
strona zawietrzna 0,397 x 4,0 =1,588 kN/m
Fw,e [kN/m2]
kierunekwiatru
D E
A
A
B
B
0,5
98
-0,896-0,598
-0,896 -0,598
-0,3
97
e/5=4,8 d-e/5=3,2
d=8,0
b=
24,0
16
OBCIĄŻENIA:
OBCIĄŻENIA: ([kN],[kNm],[kN/m])
------------------------------------------------------------------
Pręt: Rodzaj: Kąt: P1(Tg): P2(Td): a[m]: b[m]:
------------------------------------------------------------------
Grupa: A "Stałe" Stałe f= 1,35/1,00
1 Liniowe 0,0 1,040 1,040 0,00 2,56
2 Liniowe 0,0 1,040 1,040 0,00 2,88
3 Liniowe 0,0 1,040 1,040 0,00 2,56
Grupa: B "śnieg" Zmienne f= 1,50
1 Liniowe 0,0 2,304 2,304 0,00 2,56
2 Liniowe 0,0 2,304 2,304 0,00 2,88
3 Liniowe 0,0 2,304 2,304 0,00 2,56
Grupa: C "Wiatr z L" Zmienne f= 1,50
4 Liniowe 90,0 2,392 2,392 0,00 2,80
5 Liniowe 90,0 1,588 1,588 0,00 2,80
Grupa: D "Wiatr z P" Zmienne f= 1,50
4 Liniowe -90,0 1,588 1,588 0,00 2,80
5 Liniowe -90,0 2,392 2,392 0,00 2,80
==================================================================
W Y N I K I
Teoria I-go rzędu
Kombinatoryka obciążeń
==================================================================
OBCIĄŻENIOWE WSPÓŁ. BEZPIECZ.:
------------------------------------------------------------------
Grupa: Znaczenie: d: f:
------------------------------------------------------------------
Ciężar wł. 1,10
A -"Stałe" Stałe 1,35/1,00
B -"śnieg" Zmienne 1 1,00 1,50
C -"Wiatr z L" Zmienne 2 1,00 1,50
D -"Wiatr z P" Zmienne 2 1,00 1,50
------------------------------------------------------------------
KRYTERIA KOMBINACJI OBCIĄŻEŃ:
------------------------------------------------------------------
Nr: Specyfikacja:
------------------------------------------------------------------
1 ZAWSZE : A
EWENTUALNIE: B+C/D
------------------------------------------------------------------
1 2 3
4 5
6
7
8
9
10
11
12 13 14
1516
17 18
1,040 1,040
2,304 2,304
1,040 1,040
2,304 2,304
1,040 1,040
2,304 2,304
2,392
2,392
1,588
1,588
1,588
1,588
2,392
2,392
17
MOMENTY-OBWIEDNIE:
TNĄCE-OBWIEDNIE:
NORMALNE-OBWIEDNIE:
SIŁY PRZEKROJOWE - WARTOŚCI EKSTREMALNE: T.I rzędu
Obciążenia obl.: Ciężar wł.+"Kombinacja obciążeń"
------------------------------------------------------------------
Pręt: x[m]: M[kNm]: Q[kN]: N[kN]: Kombinacja obciążeń:
------------------------------------------------------------------
1 1,120 3,301* 0,185 -1,134 ABC
2,560 -5,704* -8,541 -0,605 ABD
2,560 -5,704 -8,541* -0,605 ABD
2,560 -0,817 -1,743 -0,072* a
0,960 0,548 0,037 -0,072* a
0,000 0,000 2,368 -1,209* AC
1,600 1,900 0,006 -1,209* AC
1 2 3
4 5
6
7
8
9
10
11
12 13 14
1516
17 18
1,493
-5,704
1,493
-5,704
1,493
-5,704
1,493
-5,704
2,145
-2,102
2,145
-2,102
3,237
-3,228
3,237
-3,228
2,102
-2,145
2,102
-2,145
3,228
-3,237
3,228
-3,237
1 2 3
4 5
6
7
8
9
10
11
12 13 14
1516
17 18
5,709
0,202
-0,840
-8,541
8,546
-0,003
0,003
-8,546
8,541
0,840
-0,202
-5,709
3,335 -5,023
5,023 -3,335
5,023 -3,335
3,335 -5,023
0,980
-1,036
1,057
-0,9604,689
-4,760
4,730
-4,719
1,711
-1,783
1,778
-1,715
1,036
-0,980
0,960
-1,057
4,760
-4,689
4,719
-4,730
1,783
-1,711
1,715
-1,778
0,0370,037
-0,037-0,037
0,2470,247
-0,247-0,247
0,0370,037
-0,037-0,037
0,0250,025
-0,025-0,025
-0,025-0,025
0,0250,025
1 2 3
4 5
6
7
8
9
10
11
12 13 14
1516
17 18
-0,072-1,209 -0,072-1,209-2,051
-9,521
-2,051
-9,521
-0,072-1,209 -0,072-1,2092,586 -8,500
2,400 -8,686
2,586 -8,500
2,400 -8,686
-1,573
-19,253
-1,704
-19,385-3,823
-17,451
-3,894
-17,521-0,873
-20,871
-0,989
-20,987
-1,573
-19,253
-1,704
-19,385
-3,823
-17,451
-3,894
-17,521
-0,873
-20,871
-0,989
-20,987
7,647
-7,322
7,647
-7,322
-0,029-0,050 -0,029-0,050
7,647
-7,322
7,647
-7,322
6,251
-5,972
6,189
-6,034
6,251
-5,972
6,189
-6,034
2,362 -8,724
2,256 -8,830
2,362 -8,724
2,256 -8,830
18
2 1,080 1,689* 0,332 -9,521 ABC
0,000 -5,704* 8,546 -9,521 ABD
0,000 -5,704 8,546* -9,521 ABD
0,000 -0,817 1,602 -2,051* a
1,440 0,336 -0,000 -2,051* a
0,000 -5,704 8,546 -9,521* ABD
1,080 1,689 0,332 -9,521* ABC
3 1,440 3,301* -0,185 -1,134 ABD
0,000 -5,704* 8,541 -0,605 ABC
0,000 -5,704 8,541* -0,605 ABC
0,000 -0,817 1,743 -0,072* a
1,600 0,548 -0,037 -0,072* a
2,560 -0,000 -2,368 -1,209* AD
0,960 1,900 -0,006 -1,209* AD
4 1,400 2,334* -0,000 -5,496 AD
1,400 -3,516* -0,000 2,493 aC
0,000 0,000 -5,023* 2,586 aC
2,800 -0,000 5,023* 2,400 aC
0,000 0,000 -5,023 2,586* aC
2,800 0,000 -3,001 -8,686* ABD
5 1,400 3,516* 0,000 2,493 aD
1,400 -2,334* 0,000 -5,496 AC
0,000 0,000 5,023* 2,586 aD
2,800 0,000 -5,023* 2,400 aD
0,000 0,000 5,023 2,586* aD
2,800 -0,000 3,001 -8,686* ABC
6 2,106 2,145* 1,057 -7,598 AD
2,106 -2,102* -0,960 -1,704 aC
2,106 2,145 1,057* -7,598 AD
0,000 0,000 -1,036 -1,573* aC
2,106 1,966 0,972 -19,385* ABD
7 1,134 3,237* 4,730 -3,894 aC
1,134 -3,228* -4,719 -5,544 AD
0,000 2,145 -4,760* -5,473 AD
0,000 -2,102 4,689 -3,823* aC
1,134 -2,928 -4,296 -17,521* ABD
8 0,000 3,237* -1,783 -8,009 aC
0,000 -3,228* 1,711 -2,133 AD
0,000 3,237 -1,783* -8,009 aC
0,000 -3,226 1,710 -0,873* aD
1,851 -0,000 -1,528 -20,987* ABC
9 2,106 2,102* 0,960 -1,704 aD
2,106 -2,145* -1,057 -7,598 AC
2,106 -2,145 -1,057* -7,598 AC
0,000 0,000 1,036 -1,573* aD
2,106 -1,966 -0,972 -19,385* ABC
10 1,134 3,228* 4,719 -5,544 AC
1,134 -3,237* -4,730 -3,894 aD
0,000 -2,145 4,760* -5,473 AC
0,000 2,102 -4,689 -3,823* aD
1,134 2,928 4,296 -17,521* ABC
19
11 0,000 3,228* -1,711 -2,133 AC
0,000 -3,237* 1,783 -8,009 aD
0,000 -3,237 1,783* -8,009 aD
0,000 3,226 -1,710 -0,873* aC
1,851 0,000 1,528 -20,987* ABD
12 0,465 0,009* -0,000 7,647 aC
0,000 0,000* 0,037 7,647 aC
0,000 0,000 0,037* 7,647 aC
0,000 0,000 0,037 7,647* aC
0,465 0,009 -0,000 7,647* aC
0,000 0,000 0,037 -7,322* AD
0,465 0,009 -0,000 -7,322* AD
13 3,070 0,379* -0,000 -0,050 aD
0,000 0,000* 0,247 -0,050 aD
0,000 0,000 0,247* -0,050 aD
0,000 0,000 0,247 -0,029* AB
3,070 0,379 -0,000 -0,029* AB
0,000 0,000 0,247 -0,050* aC
3,070 0,379 -0,000 -0,050* aC
14 0,465 0,009* -0,000 7,647 aD
0,000 0,000* 0,037 7,647 aD
0,000 0,000 0,037* 7,647 aD
0,000 0,000 0,037 7,647* aD
0,465 0,009 -0,000 7,647* aD
0,000 0,000 0,037 -7,322* AC
0,465 0,009 -0,000 -7,322* AC
15 1,179 0,015* -0,000 6,220 AD
0,000 0,000* 0,025 6,251 AD
2,358 -0,000* -0,025 6,189 AD
0,000 0,000 0,025* 6,251 AD
2,358 -0,000 -0,025* 6,189 AD
0,000 0,000 0,025 6,251* AD
2,358 -0,000 -0,025 -6,034* aC
16 0,000 0,000* -0,025 6,251 AC
2,358 0,000* 0,025 6,189 AC
1,179 -0,015* 0,000 6,220 AC
0,000 0,000 -0,025* 6,251 AC
2,358 0,000 0,025* 6,189 AC
0,000 0,000 -0,025 6,251* AC
2,358 0,000 0,025 -6,034* aD
17 0,000 0,000* 0,000 -8,724 ABD
1,600 0,000* 0,000 -8,830 ABD
0,000 0,000* 0,000 -8,724 ABD
1,600 0,000* 0,000 -8,830 ABD
0,000 0,000 0,000* -8,724 ABD
1,600 0,000 0,000* -8,830 ABD
0,000 0,000 0,000 2,362* aC
1,600 0,000 0,000 -8,830* ABD
18 0,000 0,000* 0,000 -8,724 ABC
1,600 0,000* 0,000 -8,830 ABC
0,000 0,000* 0,000 -8,724 ABC
1,600 0,000* 0,000 -8,830 ABC
0,000 0,000 0,000* -8,724 ABC
1,600 0,000 0,000* -8,830 ABC
20
0,000 0,000 0,000 2,362* aD
1,600 0,000 0,000 -8,830* ABC
------------------------------------------------------------------
REAKCJE - WARTOŚCI EKSTREMALNE: T.I rzędu
Obciążenia obl.: Ciężar wł.+"Kombinacja obciążeń"
------------------------------------------------------------------
Węzeł: H[kN]: V[kN]: R[kN]: M[kNm]: Kombinacja obciążeń:
------------------------------------------------------------------
5 10,657* 0,000 10,657 AD
-12,670* -0,000 12,670 aC
10,657 0,000* 10,657 AD
-12,670 -0,000* 12,670 aC
-0,153 0,000* 0,153 A
-12,670 -0,000 12,670* aC
6 12,670* -0,000 12,670 aD
-10,657* 0,000 10,657 AC
12,670 -0,000* 12,670 aD
-10,657 0,000* 10,657 AC
0,153 0,000* 0,153 A
12,670 -0,000 12,670* aD
9 11,867* 19,346 22,696 ABC
-1,039* 7,114 7,190 aD
5,922 22,234* 23,009 ABD
5,566 3,906* 6,800 aC
5,922 22,234 23,009* ABD
12 1,039* 7,114 7,190 aC
-11,867* 19,346 22,696 ABD
-5,922 22,234* 23,009 ABC
-5,566 3,906* 6,800 aD
-5,922 22,234 23,009* ABC
------------------------------------------------------------------
* = Wartości ekstremalne
Obliczenia sprawdzające dla najbardziej wytężonych przekrojów.
Sprawdzenie wytężenia: dla płatwi świetlni (pręty nr 1 do 3) siła osiowa ściskająca;
N= -9,521kN z równoczesnym występowaniem momentu zginającego w płaszczyźnie
pionowej w przęśle M= 1,689 kNm oraz w węźle M= 5,704 kNm (przekrój 13,0x12,5 cm)
Długość wyboczeniowa = 0,7 x 2,88 = 2,02 m.
Sprawdzenie w węźle:
Klasa trwania obciążenia: krótkotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2 WYNIKI:
A = 163 cm2
Wy = 352 cm3
Wz = 339 cm3
Jy = 2289 cm4
Jz = 2116 cm4
m = 5,69 kg/m
z
z
y y
13
12,5
21
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: fc,0,k = 21,00 MPa; fm,k = 24,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,90; kh,y = 1,03
fc,0,d = kmod·fc,0,k / M = 14,54 MPa
fm,y,d = kh,y·(kmod·fm,k / M) = 17,10 MPa E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie ze ściskaniem osiowym:
Nc,d = 9,52 kN, c,0,d = 0,59 MPa
My,d = 5,70 kNm, m,y,d = 16,19 MPa Warunek nośności przekroju: km = 0,7
(c,0,d/fc,0,d)2 + m,y,d/fm,y,d = 0,002 + 0,947 = 0,948 < 1
(c,0,d/fc,0,d)2 + km·m,y,d/fm,y,d = 0,002 + 0,663 = 0,664 < 1
Warunek smukłości elementu:
Sprawdzenie w prześle:
Klasa trwania obciążenia: krótkotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Zginanie ze ściskaniem osiowym:
Nc,d = 9,52 kN, c,0,d = 0,59 MPa
My,d = 1,69 kNm, m,y,d = 4,80 MPa Warunek nośności przekroju: km = 0,7
(c,0,d/fc,0,d)2 + m,y,d/fm,y,d = 0,002 + 0,281 = 0,282 < 1
(c,0,d/fc,0,d)2 + km·m,y,d/fm,y,d = 0,002 + 0,196 = 0,198 < 1
Warunek smukłości elementu:
y = 53,83 < gr = 150 (35,9%)
z = 22,17 < gr = 150 (14,8%) Warunek stateczności elementu: - wyboczenie kc,y = 0,753
c,0,d/(kc,y·fc,0,d) + m,y,d/fm,y,d = 0,054 + 0,281 = 0,334 < 1
(c,0,d/fc,0,d)2 + km·m,y,d/fm,y,d = 0,002 + 0,196 = 0,198 < 1
Sprawdzenie wytężenia: dla pasa zastrzału ściskanego (pręty nr 6 do 11) siła osiowa
ściskająca; N= -20,987 kN z równoczesnym występowaniem momentu zginającego w
płaszczyźnie pionowej w węźle M= 3,237 kNm
Długość wyboczeniowa = 0,85 x 3,24 = 2,75 m, z płaszczyzny układu, oraz
0,85x2,01=1,79 m, w płaszczyźnie układu.
Klasa trwania obciążenia: krótkotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2
A = 163 cm2
Wy = 352 cm3
Wz = 339 cm3
Jy = 2289 cm4
Jz = 2116 cm4
m = 5,69 kg/m
z
z
y y
13
12,5
22
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: fc,0,k = 21,00 MPa; fm,k = 24,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,90; kh,y = 1,03
fc,0,d = kmod·fc,0,k / M = 14,54 MPa
fm,y,d = kh,y·(kmod·fm,k / M) = 17,10 MPa E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie ze ściskaniem osiowym:
Nc,d = 20,99 kN, c,0,d = 1,29 MPa
My,d = 3,24 kNm, m,y,d = 9,19 MPa Warunek nośności przekroju: km = 0,7
(c,0,d/fc,0,d)2 + m,y,d/fm,y,d = 0,008 + 0,538 = 0,546 < 1
(c,0,d/fc,0,d)2 + km·m,y,d/fm,y,d = 0,008 + 0,376 = 0,384 < 1
Warunek smukłości elementu:
y = 47,70 < gr = 150 (31,8%)
z = 76,21 < gr = 150 (50,8%) Warunek stateczności elementu: - wyboczenie kc,y = 0,820; kc,z = 0,486
c,0,d/(kc,y·fc,0,d) + m,y,d/fm,y,d = 0,108 + 0,538 = 0,646 < 1
c,0,d/(kc,z·fc,0,d) + km·m,y,d/fm,y,d = 0,183 + 0,376 = 0,559 < 1
Nośność wystarczająca – pomimo nie uwzględnienia w obliczeniach istniejących
nakładek wzmacniających.
6.4 Obliczenia krokwi dachu pomiędzy naświetlami
Drewna klasy KS – co odpowiada C24 (mean = 4,2 kg/m3 )
Zestawienie obciążeń stałych wykonano przy następujących założeniach:
- deskowanie gr 25 mm. 0,025 x 0,8 x4,2 =0,084kN/m
- 2 x papa na lepiku (przyjęto) 0,1 x 0,8 =0,08kN/m
- krokwie 0,075 x 0,14m 0,075 x 0,14 x 4,2 =0,044kN/m
razem =0,21 kN/m
Obciążenia śniegiem wg PN-EN1991-1-3:2005 (spadek dachu <30°)
(II strefa ob. śniegiem, dach normalny na działanie wiatru)
0,8 x 1,0x1,0 x 0,9x0,8 =0,576kN/m
A = 163 cm2
Wy = 352 cm3
Wz = 339 cm3
Jy = 2289 cm4
Jz = 2116 cm4
m = 5,69 kg/m
z
z
y y
13
12,5
23
Rozpiętość przęsła l = 4,00 m Belka w remontowanym obiekcie starym - klasa trwania obciążenia zmiennego: średniotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: fc,90,k = 2,50 MPa; fm,k = 24,00 MPa; fv,k = 4,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80
fc,90,d = kmod·fc,90,k / M = 1,54 MPa
fm,y,d = kh,y·(kmod·fm,k / M) = 14,97 MPa
fv,d = kmod·fv,k / M = 2,46 MPa E0,mean = 11,00 GPa; E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie:
Mmax,d = 2,30 kNm; m,y,d = 9,37 MPa Warunek nośności:
m,y,d/fm,y,d = 0,626 < 1 Warunek stateczności: - zwichrzenie współczynnik stateczności giętnej (zwichrzenia) kcrit = 1,0
m,y,d = 9,37 MPa < kcrit·fm,y,d = 14,97 MPa (62,6%) Ścinanie: Vmax,d = 2,30 kN; Sy = 0,00 cm
3
d = Vmax,d·Sy / (Jy·b) = 0,33 MPa (wg wzoru Żurawskiego)
d = 0,33 MPa < fv,d = 2,46 MPa (13,3%) Docisk na podporze: Rmax,d = RA,d = 2,30 kN; kc,90 = 1,00
c,90,d = Rmax,d / (b·bp) = 0,31 MPa < kc,90·fc,90,d = 1,54 MPa (19,9%) Ugięcie końcowe: winst = 13,89 mm; kdef = 0,80 wfin = 25,00 mm < wfin,lim = 1,5·l / 200 = 30,00 mm (83,3%)
Przy założeniu obciążenia śniegiem (bez uwzględnienia worków śnieżnych) według
aktualnie obowiązującej normy obciążeń śniegiem [3.6.4], oraz po uwzględnieniu
zapisów normy Eurokod 5, pozwalających na obliczanie ugięć z uwzględnieniem
wpływów opóźnionych, stwierdzono ok. 13%. zapas wielkości dopuszczalnych ugięć.
6.5 Obliczenia krokwi dachu przy naświetlach – od strony ściany zewnętrznej
Drewna klasy KS – co odpowiada C24 (mean = 4,2 kg/m3 )
Zestawienie obciążeń stałych wykonano przy następujących założeniach:
A = 105 cm2
Wy = 245 cm3
Wz = 131 cm3
Jy = 1715 cm4
Jz = 492 cm4
m = 3,68 kg/m
A B
4,00
2,3
0
0,4
2
2,3
0
0,4
22,30
Md [kNm]Rd [kN]
z
z
y y
14
7,5
24
- deskowanie gr 25 mm. 0,025 x 0,8 x4,2 =0,084kN/m
- 2 x papa na lepiku (przyjęto) 0,1 x 0,8 =0,08kN/m
- krokwie 0,075 x 0,14m 0,075 x 0,14 x 4,2 =0,044kN/m
razem =0,21 kN/m
Obciążenie śniegiem wg PN-EN 1991-1-3 / Dachy bliskie i przylegające do wyższych
budowli (p.5.3.6)
- Dachy bliskie i przylegające do wyższych budowli - Obciążenie charakterystyczne śniegiem gruntu (wg Załącznika krajowego NA):
- strefa obciążenia śniegiem 2 sk = 0,9 kN/m2
- Warunki lokalizacyjne: normalne, przypadek A (brak wyjątkowych opadów i brak wyjątkowych zamieci)
- Sytuacja obliczeniowa: trwała lub przejściowa - Współczynnik ekspozycji:
- teren wystawiony na działanie wiatru Ce = 0,8
- Współczynnik termiczny Ct = 1,0 Obciążenie równomierne dachu niższego - przypadek (i): - Współczynnik kształtu dachu niższego:
1 = 0,8 Obciążenie charakterystyczne:
s = 1·Ce·Ct·sk = 0,8·0,8·1,0·0,900 = 0,576 kN/m2
Maksymalne obciążenie nierównomierne dachu niższego - przypadek (ii): - Długość zaspy: ls = 2·h = 2·3,0 = 6,0 m - Współczynniki kształtu dachu:
s = 0
w = 4,0
2 = s + w = 0+4,000 = 4,000 Obciążenie charakterystyczne:
s = 2·Ce·Ct·sk = 4,000·0,8·1,0·0,900 = 2,880 kN/m2
Minimalne obciążenie nierównomierne dachu niższego - przypadek (ii): - Współczynnik kształtu dachu niższego:
1 = 0,8 - Długość zaspy: ls = 2·h = 2·3,0 = 6,0 m > 4,0 m
s [kN/m2]przypadek (i)
0,5765,8°
b1=24,0 b2=4,0
h=
3,0
przypadek (ii)
1,3442,880
5,8°
b1=24,0 b2=4,0
h=
3,0
ls=6,0
25
= 1 +(2 - 1)·[1-(b2/ls)] = 0,8+(4,000-0,8)·[1-(4,0/6,0)] = 1,867 Obciążenie charakterystyczne:
s = ·Ce·Ct·sk = 1,867·0,8·1,0·0,900 = 1,344 kN/m2
Dla uproszczenia obciążenie nierównomierne – zastąpiono uśrednionym obciążeniem
stałym na całej długości krokwi
s = 1,34+2,88)=2,11 kN/m2,
czyli dla rozstawu krokwi 0,8 m obciążenie śniegiem wynnosi 0,8x2,11=1,688 kN/m - klasa trwania obciążenia zmiennego: średniotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: fc,90,k = 2,50 MPa; fm,k = 24,00 MPa; fv,k = 4,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80
fc,90,d = kmod·fc,90,k / M = 1,54 MPa
fm,y,d = kh,y·(kmod·fm,k / M) = 14,97 MPa
fv,d = kmod·fv,k / M = 2,46 MPa E0,mean = 11,00 GPa; E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie:
Mmax,d = 5,63 kNm; m,y,d = 22,98 MPa Warunek nośności:
m,y,d/fm,y,d = 1,535 > 1 (!!!) Warunek stateczności: - zwichrzenie współczynnik stateczności giętnej (zwichrzenia) kcrit = 1,0
m,y,d = 22,98 MPa > kcrit·fm,y,d = 14,97 MPa (153,5%) (!!!) Ścinanie: Vmax,d = 5,63 kN; Sy = 0,00 cm
3
d = Vmax,d·Sy / (Jy·b) = 0,80 MPa (wg wzoru Żurawskiego)
d = 0,80 MPa < fv,d = 2,46 MPa (32,7%) Docisk na podporze: Rmax,d = RB,d = 5,63 kN; kc,90 = 1,00
c,90,d = Rmax,d / (b·bp) = 0,75 MPa < kc,90·fc,90,d = 1,54 MPa (48,8%) Ugięcie końcowe: winst = 33,54 mm; kdef = 0,80 wfin = 60,37 mm > wfin,lim = 1,5·l / 200 = 30,00 mm (201,2%) (!!!)
Przy założeniu obciążeń śniegiem według aktualnie obowiązującej normy obciążeń
śniegiem [3.6.4], stwierdzono znaczne (53%) przekroczenie naprężeń dopuszczalnych
w krokwiach, oraz dwukrotne przekroczenie wielkości ugięć dopuszczalnych
zlokalizowanych w pasmach naświetli, przy ścianach zewnętrznych. W miejscach tych
istnieje możliwość gromadzenia się worków śnieżnych.
A = 105 cm2
Wy = 245 cm3
Wz = 131 cm3
Jy = 1715 cm4
Jz = 492 cm4
m = 3,68 kg/m
A B
4,00
5,6
3
0,4
2
5,6
3
0,4
25,63
Md [kNm]Rd [kN]
z
z
y y
14
7,5
26
Wobec powyższego bezwzględnie należy monitorować ilość zaleganego śniegu na
dachu i w razie gromadzenia się warstwy śniegu przy naświetlach powyżej 30 cm
bezzwłocznie go usuwać. Również w trakcie usuwania śniegu nie wolno dopuścić do
gromadzenia na żadnym fragmencie powierzchni dachu warstwy śniegu o grubości
powyżej 30 cm.
6.6 Obliczenia płatwi kratowej dachu pomiędzy naświetlami
Drewna klasy KS – co odpowiada C24 (mean = 4,2 kg/m3 )
Zestawienie obciążeń stałych wykonano przy następujących założeniach (rozstaw 4,0m) :
- deskowanie gr 25 mm. 0,025 x 4,2 =0,11kN/m
- 2 x papa na lepiku (przyjęto) 0,1 =0,1kN/m
- krokwie 0,075 x 0,14m co 0,8m 0,075 x 0,14 x 4,2/0,8 =0,055kN/m
razem =0,26 kN/m
Obciążenia stałe (jak wyżej) 0,26x4 1,041,
Obciążenia śniegiem wg PN-EN1991-1-3:2005 (spadek dachu <30°)
(II strefa ob. śniegiem, dach normalny na działanie wiatru - bez
uwzględnienia możliwości tworzenia się worków śnieżnych)
0,8 x 1,0 x1,0 x 0,9 x 4,0 =2,88kN/m
OBCIĄŻENIA:
OBCIĄŻENIA: ([kN],[kNm],[kN/m])
------------------------------------------------------------------
Pręt: Rodzaj: Kąt: P1(Tg): P2(Td): a[m]: b[m]:
------------------------------------------------------------------
Grupa: A "stałe" Stałe f= 1,35/1,00
1 Liniowe 0,0 1,041 1,041 0,00 1,50
2 Liniowe 0,0 1,041 1,041 0,00 1,25
3 Liniowe 0,0 1,041 1,041 0,00 1,25
4 Liniowe 0,0 1,041 1,041 0,00 1,25
5 Liniowe 0,0 1,041 1,041 0,00 1,25
6 Liniowe 0,0 1,041 1,041 0,00 1,50
Grupa: B "śnieg" Zmienne f= 1,50
1 Liniowe 0,0 2,880 2,880 0,00 1,50
2 Liniowe 0,0 2,880 2,880 0,00 1,25
3 Liniowe 0,0 2,880 2,880 0,00 1,25
4 Liniowe 0,0 2,880 2,880 0,00 1,25
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
13 14 15 1617 18 19 20 21 22
1,041 1,041
2,880 2,880
1,041 1,041
2,880 2,880
1,041 1,041
2,880 2,880
1,041 1,041
2,880 2,880
1,041 1,041
2,880 2,880
1,041 1,041
2,880 2,880
27
5 Liniowe 0,0 2,880 2,880 0,00 1,25
6 Liniowe 0,0 2,880 2,880 0,00 1,50
------------------------------------------------------------------
==================================================================
W Y N I K I
Teoria I-go rzędu
Kombinatoryka obciążeń
==================================================================
KRYTERIA KOMBINACJI OBCIĄŻEŃ:
------------------------------------------------------------------
Nr: Specyfikacja:
------------------------------------------------------------------
1 ZAWSZE : A
EWENTUALNIE: B
------------------------------------------------------------------
MOMENTY-OBWIEDNIE:
TNĄCE-OBWIEDNIE:
NORMALNE-OBWIEDNIE:
SIŁY PRZEKROJOWE - WARTOŚCI EKSTREMALNE: T.I rzędu
Obciążenia obl.: Ciężar wł.+"Kombinacja obciążeń"
------------------------------------------------------------------
Pręt: x[m]: M[kNm]: Q[kN]: N[kN]: Kombinacja obciążeń:
------------------------------------------------------------------
1 0,656 1,127* -0,179 -0,000 AB
1,500 -1,081* -5,055 -0,000 AB
1,500 -1,081 -5,055* -0,000 AB
1,500 -1,081 -5,055 -0,000* AB
0,656 1,127 -0,179 -0,000* AB
1,500 -1,081 -5,055 -0,000* AB
0,656 1,127 -0,179 -0,000* AB
2 0,703 0,458* 0,158 -48,903 AB
0,000 -1,081* 4,221 -48,903 AB
0,000 -1,081 4,221* -48,903 AB
0,000 -0,204 0,804 -9,972* a
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
13 14 15 1617 18 19 20 21 22
-0,204
-1,081
-0,204
-1,081
-0,055
-0,320
-0,055
-0,320-0,121
-0,645
-0,121
-0,645
-0,055
-0,320
-0,055
-0,320-0,204
-1,081
-0,204
-1,081
0,1740,0590,1740,059
0,2260,0160,2260,016
0,2680,0580,2680,058
0,2260,0160,2260,016
0,1740,0590,1740,059
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
13 14 15 1617 18 19 20 21 22
3,614
0,685
-0,957
-5,055
4,221
0,804
-0,565
-3,003
3,352
0,632
-0,737
-3,873
3,873
0,737
-0,632
-3,352
3,003
0,565
-0,804
-4,221
5,055
0,957
-0,685
-3,6140,1560,080 0,075
-0,001
0,075
-0,001
0,008
-0,069
0,0680,068
-0,068-0,068
0,069
-0,008
0,001
-0,075
0,001
-0,075 -0,080-0,156
0,0230,023
-0,023-0,0230,0180,018
-0,018-0,0180,0190,019
-0,019-0,0190,0190,019
-0,019-0,0190,0180,018
-0,018-0,0180,0230,023
-0,023-0,023
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
13 14 15 1617 18 19 20 21 22
-9,972
-48,903
-9,972
-48,903
-9,972
-48,903
-9,972
-48,903
-9,972
-48,903
-9,972
-48,903
-9,972
-48,903
-9,972
-48,903
33,983
6,858
33,983
6,858
33,983
6,858
33,983
6,858
54,501
11,066
54,501
11,066
54,501
11,066
54,501
11,066
33,983
6,858
33,983
6,858
33,983
6,858
33,983
6,858-0,713-3,641
-0,685-3,614
-1,224-6,382
-1,197-6,355
-1,224-6,382
-1,197-6,355
-0,713-3,641
-0,685-3,614
-7,942
-39,299
-7,915
-39,272
18,191
3,807
18,165
3,781
-1,346-6,834
-1,319-6,807-1,319-6,807
-1,346-6,834
18,165
3,781
18,191
3,807
-7,915
-39,272
-7,942
-39,299
28
0,703 0,090 0,034 -9,972* a
0,000 -1,081 4,221 -48,903* AB
0,703 0,458 0,158 -48,903* AB
3 0,547 0,649* 0,191 -48,903 AB
1,250 -0,645* -3,873 -48,903 AB
1,250 -0,645 -3,873* -48,903 AB
1,250 -0,121 -0,737 -9,972* a
0,547 0,127 0,033 -9,972* a
1,250 -0,645 -3,873 -48,903* AB
0,547 0,649 0,191 -48,903* AB
4 0,703 0,649* -0,191 -48,903 AB
0,000 -0,645* 3,873 -48,903 AB
0,000 -0,645 3,873* -48,903 AB
0,000 -0,121 0,737 -9,972* a
0,703 0,127 -0,033 -9,972* a
0,000 -0,645 3,873 -48,903* AB
0,703 0,649 -0,191 -48,903* AB
5 0,547 0,458* -0,158 -48,903 AB
1,250 -1,081* -4,221 -48,903 AB
1,250 -1,081 -4,221* -48,903 AB
1,250 -0,204 -0,804 -9,972* a
0,547 0,090 -0,034 -9,972* a
1,250 -1,081 -4,221 -48,903* AB
0,547 0,458 -0,158 -48,903* AB
6 0,844 1,127* 0,179 0,000 AB
0,000 -1,081* 5,055 0,000 AB
0,000 -1,081 5,055* 0,000 AB
0,000 -1,081 5,055 0,000* AB
0,844 1,127 0,179 0,000* AB
0,000 -1,081 5,055 0,000* AB
0,844 1,127 0,179 0,000* AB
7 1,500 0,174* 0,075 33,983 AB
0,000 -0,000* 0,156 33,983 AB
0,000 -0,000 0,156* 33,983 AB
0,000 -0,000 0,156 33,983* AB
1,500 0,174 0,075 33,983* AB
0,000 0,000 0,080 6,858* a
1,500 0,059 -0,001 6,858* a
8 1,250 0,226* 0,008 33,983 AB
1,250 0,016* -0,069 6,858 a
0,000 0,174 0,075* 33,983 AB
0,000 0,174 0,075 33,983* AB
1,250 0,226 0,008 33,983* AB
1,250 0,016 -0,069 6,858* a
0,000 0,059 -0,001 6,858* a
9 1,250 0,268* -0,000 54,501 AB
0,000 0,016* 0,068 11,066 a
0,000 0,226 0,068* 54,501 AB
0,000 0,226 0,068 54,501* AB
1,250 0,268 -0,000 54,501* AB
0,000 0,016 0,068 11,066* a
1,250 0,058 -0,000 11,066* a
10 0,000 0,268* 0,000 54,501 AB
29
1,250 0,016* -0,068 11,066 a
1,250 0,226 -0,068* 54,501 AB
1,250 0,226 -0,068 54,501* AB
0,000 0,268 0,000 54,501* AB
1,250 0,016 -0,068 11,066* a
0,000 0,058 0,000 11,066* a
11 0,000 0,226* -0,008 33,983 AB
0,000 0,016* 0,069 6,858 a
1,250 0,174 -0,075* 33,983 AB
1,250 0,174 -0,075 33,983* AB
0,000 0,226 -0,008 33,983* AB
0,000 0,016 0,069 6,858* a
1,250 0,059 0,001 6,858* a
12 0,000 0,174* -0,075 33,983 AB
1,500 0,000* -0,156 33,983 AB
1,500 0,000 -0,156* 33,983 AB
1,500 0,000 -0,156 33,983* AB
0,000 0,174 -0,075 33,983* AB
1,500 0,000 -0,080 6,858* a
0,000 0,059 0,001 6,858* a
13 0,000 0,000* 0,000 -3,641 AB
0,870 0,000* 0,000 -3,614 AB
0,000 0,000* 0,000 -3,641 AB
0,870 0,000* 0,000 -3,614 AB
0,000 0,000 0,000* -3,641 AB
0,870 0,000 0,000* -3,614 AB
0,870 0,000 0,000 -0,685* a
0,000 0,000 0,000 -3,641* AB
14 0,000 0,000* 0,000 -6,382 AB
0,870 0,000* 0,000 -6,355 AB
0,000 0,000* 0,000 -6,382 AB
0,870 0,000* 0,000 -6,355 AB
0,000 0,000 0,000* -6,382 AB
0,870 0,000 0,000* -6,355 AB
0,870 0,000 0,000 -1,197* a
0,000 0,000 0,000 -6,382* AB
15 0,000 0,000* 0,000 -6,382 AB
0,870 0,000* 0,000 -6,355 AB
0,000 0,000* 0,000 -6,382 AB
0,870 0,000* 0,000 -6,355 AB
0,000 0,000 0,000* -6,382 AB
0,870 0,000 0,000* -6,355 AB
0,870 0,000 0,000 -1,197* a
0,000 0,000 0,000 -6,382* AB
16 0,000 0,000* 0,000 -3,641 AB
0,870 0,000* 0,000 -3,614 AB
0,000 0,000* 0,000 -3,641 AB
0,870 0,000* 0,000 -3,614 AB
0,000 0,000 0,000* -3,641 AB
0,870 0,000 0,000* -3,614 AB
0,870 0,000 0,000 -0,685* a
0,000 0,000 0,000 -3,641* AB
17 0,867 0,010* 0,000 -39,286 AB
0,000 0,000* 0,023 -39,299 AB
30
1,734 0,000* -0,023 -39,272 AB
0,000 0,000 0,023* -39,299 AB
1,734 0,000 -0,023* -39,272 AB
1,734 0,000 -0,023 -7,915* a
0,000 0,000 0,023 -39,299* AB
18 0,761 0,007* 0,000 18,178 AB
0,000 0,000* 0,018 18,191 AB
1,523 0,000* -0,018 18,165 AB
0,000 0,000 0,018* 18,191 AB
1,523 0,000 -0,018* 18,165 AB
0,000 0,000 0,018 18,191* AB
1,523 0,000 -0,018 3,781* a
19 0,761 0,007* -0,000 -6,821 AB
0,000 0,000* 0,019 -6,834 AB
1,523 -0,000* -0,019 -6,807 AB
0,000 0,000 0,019* -6,834 AB
1,523 -0,000 -0,019* -6,807 AB
1,523 -0,000 -0,019 -1,319* a
0,000 0,000 0,019 -6,834* AB
20 0,761 0,007* -0,000 -6,821 AB
0,000 0,000* 0,019 -6,807 AB
1,523 -0,000* -0,019 -6,834 AB
0,000 0,000 0,019* -6,807 AB
1,523 -0,000 -0,019* -6,834 AB
0,000 0,000 0,019 -1,319* a
1,523 -0,000 -0,019 -6,834* AB
21 0,761 0,007* 0,000 18,178 AB
0,000 0,000* 0,018 18,165 AB
1,523 0,000* -0,018 18,191 AB
0,000 0,000 0,018* 18,165 AB
1,523 0,000 -0,018* 18,191 AB
1,523 0,000 -0,018 18,191* AB
0,000 0,000 0,018 3,781* a
22 0,867 0,010* 0,000 -39,286 AB
0,000 0,000* 0,023 -39,272 AB
1,734 0,000* -0,023 -39,299 AB
0,000 0,000 0,023* -39,272 AB
1,734 0,000 -0,023* -39,299 AB
0,000 0,000 0,023 -7,915* a
1,734 0,000 -0,023 -39,299* AB
------------------------------------------------------------------
REAKCJE - WARTOŚCI EKSTREMALNE: T.I rzędu
Obciążenia obl.: Ciężar wł.+"Kombinacja obciążeń"
------------------------------------------------------------------
Węzeł: H[kN]: V[kN]: R[kN]: M[kNm]: Kombinacja obciążeń:
------------------------------------------------------------------
8 0,000* 23,535 23,535 AB
0,000* 4,797 4,797 a
0,000* 6,255 6,255 A
0,000 23,535* 23,535 AB
0,000 4,797* 4,797 a
0,000 23,535 23,535* AB
14 0,000* 23,535 23,535 AB
31
0,000* 4,797 4,797 a
0,000* 6,255 6,255 A
0,000 23,535* 23,535 AB
0,000 4,797* 4,797 a
0,000 23,535 23,535* AB
------------------------------------------------------------------
* = Wartości ekstremalne
Obliczenia sprawdzające dla najbardziej wytężonych przekrojów.
Sprawdzenie wytężenia: dla pasa dolnego (pręty nr 7 do 12) siła osiowa rozciągająca;
N= 54,501 kN z równoczesnym występowaniem momentu zginającego w płaszczyźnie
pionowej M= 0,268 kNm (przekrój 13,0x9,0 cm z osłabieniem śrubami 12 – i gniazdem 3
cm na wrąb) do obliczeń przyjęto przekrój 13,0-3,0 x 9,0-1,2 = 10x7,8 cm Klasa trwania obciążenia: średniotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: ft,0,k = 14,00 MPa; fm,k = 24,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80; kh = 1,08; kh,y = 1,08
ft,0,d = kh·(kmod·ft,0,k / M) = 9,34 MPa
fm,y,d = kh,y·(kmod·fm,k / M) = 16,02 MPa E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie z rozciąganiem osiowym:
Nt,d = 54,50 kN, t,0,d = 6,99 MPa
My,d = 0,27 kNm, m,y,d = 2,08 MPa Warunek nośności przekroju: km = 0,7
t,0,d/ft,0,d + m,y,d/fm,y,d = 0,748 + 0,130 = 0,878 < 1
t,0,d/ft,0,d + km·m,y,d/fm,y,d = 0,748 + 0,091 = 0,839 < 1
Sprawdzenie wytężenia: dla pasa górnego (pręty nr 3 i 4) siła osiowa ściskająca;
N= 48,903 kN z równoczesnym występowaniem momentu zginającego w płaszczyźnie
pionowej w przęśle M= 0,65 kNm oraz 0,54 w węźle (przekrój 13,0x9,0 cm z osłabieniem
śrubami 12 – i gniazdem 3 cm na wrąb) do obliczeń przyjęto przekrój równoważny w węźle
13,0-3,0 x 9,0-1,2 = 13,0x7,8 cm oraz 13,0x9,0 cm w przęśle.
Obliczenia w węźle: Klasa trwania obciążenia: średniotrwałe
A = 78,0 cm2
Wy = 130 cm3
Wz = 101 cm3
Jy = 650 cm4
Jz = 395 cm4
m = 2,73 kg/m
z
z
y y
10
7,8
32
Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: fc,0,k = 21,00 MPa; fm,k = 24,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80; kh,y = 1,08
fc,0,d = kmod·fc,0,k / M = 12,92 MPa
fm,y,d = kh,y·(kmod·fm,k / M) = 16,02 MPa E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie ze ściskaniem osiowym:
Nc,d = 48,90 kN, c,0,d = 6,27 MPa
My,d = 0,55 kNm, m,y,d = 4,23 MPa Warunek nośności przekroju: km = 0,7
(c,0,d/fc,0,d)2 + m,y,d/fm,y,d = 0,235 + 0,264 = 0,500 < 1
(c,0,d/fc,0,d)2 + km·m,y,d/fm,y,d = 0,235 + 0,185 = 0,420 < 1
Obliczenia w przęśle: klasa trwania obciążenia: średniotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: fc,0,k = 21,00 MPa; fm,k = 24,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80; kh,y = 1,03
fc,0,d = kmod·fc,0,k / M = 12,92 MPa
fm,y,d = kh,y·(kmod·fm,k / M) = 15,20 MPa E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie ze ściskaniem osiowym:
Nc,d = 48,90 kN, c,0,d = 4,18 MPa
My,d = 0,65 kNm, m,y,d = 2,56 MPa Warunek nośności przekroju: km = 0,7
(c,0,d/fc,0,d)2 + m,y,d/fm,y,d = 0,105 + 0,169 = 0,273 < 1
A = 78,0 cm2
Wy = 130 cm3
Wz = 101 cm3
Jy = 650 cm4
Jz = 395 cm4
m = 2,73 kg/m
z
z
y y
10
7,8
A = 117 cm2
Wy = 253 cm3
Wz = 175 cm3
Jy = 1648 cm4
Jz = 790 cm4
m = 4,09 kg/m
z
z
y y
13
9
33
(c,0,d/fc,0,d)2 + km·m,y,d/fm,y,d = 0,105 + 0,118 = 0,223 < 1
Warunek smukłości elementu:
y = 26,91 < gr = 150 (17,9%)
z = 38,87 < gr = 150 (25,9%) Warunek stateczności elementu: - wyboczenie kc,z = 0,895
(c,0,d/fc,0,d)2 + m,y,d/fm,y,d = 0,105 + 0,169 = 0,273 < 1
c,0,d/(kc,z·fc,0,d) + km·m,y,d/fm,y,d = 0,361 + 0,118 = 0,480 < 1
Sprawdzenie wytężenia: dla krzyżulca ściskanego (pręty nr 17 i 22) siła osiowa ściskająca;
N= 39,3 kN w konstrukcji występuja różne przekroje do obliczeń przyjęto przekrój min.
7,5x9,0 cm Klasa trwania obciążenia: średniotrwałe Długość wyboczeniowa ley = 1,52 m Długość wyboczeniowa lez = 1,52 m Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: fc,0,k = 21,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80
fc,0,d = kmod·fc,0,k / M = 12,92 MPa E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Ściskanie wzdłuż włókien: Nc,d = 39,30 kN Warunek nośności przekroju:
c,0,d = Nc,d / A = 5,82 MPa < fc,0,d = 12,92 MPa (45,1%) Warunek smukłości elementu:
y = 70,21 < gr = 150 (46,8%)
z = 58,50 < gr = 150 (39,0%) Warunek stateczności elementu: - wyboczenie względem osi y kc,y = 0,551
c,0,d/(kc,y·fc,0,d) = 0,817 < 1 - wyboczenie względem osi z kc,z = 0,695
c,0,d/(kc,z·fc,0,d) = 0,648 < 1
6.7 Obliczenia wiązara głównego
Masę własną wiązara przyjęto automatycznie w programie obliczeniowym. Elementy
nie ujęte w modelu obliczeniowym (nakładki, wkładki, śruby, pierścienie oszacowano na
około 25 % masy dźwigara) przyjęto poprzez zwiększenie współczynnika bezpieczeństwa o
25%, czyli: 1,35 x 1,25 = 1,69
A = 67,5 cm2
Wy = 84,4 cm3
Wz = 101 cm3
Jy = 316 cm4
Jz = 456 cm4
m = 2,36 kg/m
z
z
y y
7,5
9
34
Obciążenia stałe nie ujęte w zestawieniach oszacowano na 15% i ujęto w obliczeniach
zwiększając współczynnik bezpieczeństwa o 15%, czyli 1,35x1,15=1,55
Oddziaływanie stałe na dźwigar z płatwi kratowych dachu pomiędzy naświetlami
przyłożono jako obciążenie charakterystyczne skupione (reakcja z płatwi) w węzłach wiązara
= 4,74 kN.
Oddziaływanie stałe z ramy podpierającej płatwie świetlni przyłożono jako obciążenie
charakterystyczne skupione (reakcja z płatwi) w węzłach wiązara = 5,39 kN.
Obciążenie konstrukcję przeszklenia świetlni:
masa szyby zbrojonej 0,006x2,6x2,7 =0,042kN/m
masa konstrukcji ram okna 0,055x0,1x2,6x4,2 =0,060 kN/m
2x0,055x0,1x1,0x4,2 =0,046 kN/m
elementy nieujęte (przyjęto) =0,05 kN/m
Razem =0,20kN/m
Obciążenie na węzeł 0,20x4 =0,80 kN
Oddziaływanie śniegu z płatwi kratowych dachu pomiędzy naświetiami przyłożono
jako obciążenie charakterystyczne skupione (reakcja z płatwi) w węzłach wiązara = 11,52kN.
Oddziaływanie śniegu z z ramy podpierającej płatwie świetlni przyłożono jako
obciążenie charakterystyczne skupione (reakcja z płatwi) w węzłach wiązara = 9,22 kN.
Oddziaływanie wiatru na szklaną ścianę świetlni (wyznaczenie obciążenia poniżej)
- nawietrzna 0,552 x 0,5 x 8 = 2,21 kN/m
- zawietrzna 0,282 x 0,5 x 8 = 1,13 kN/m
Oddziaływanie wiatru (parcie) z ramy podpierającej płatwie świetlni przyłożono jako
obciążenie charakterystyczne skupione (reakcja z płatwi) w węzłach wiązara = 1,95 kN.
Każdy z kierunku obciążenie wiatrem wyklucza się wzajemnie.
Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4 / Ściany pionowe budynków na rzucie prostokąta (p.7.2.2)
35
- Budynek o wymiarach: d = 24,0 m, b = 8,0 m, h = 13,0 m - Wymiar e = min(b,2·h) = 8,0 m - Wartość podstawowa bazowej prędkości wiatru (wg Załącznika krajowego NA):
- strefa obciążenia wiatrem 1; A = 250 m n.p.m. vb,0 = 22 m/s - Współczynnik kierunkowy: cdir = 1,0 - Współczynnik sezonowy: cseason = 1,00 - Bazowa prędkość wiatru: vb = cdir·cseason·vb,0 = 22,00 m/s - Wysokość odniesienia: ze = h = 13,00 m
- Kategoria terenu II współczynnik chropowatości: cr(ze) = 1,0·(13,0/10)0,17
= 1,05 (wg Załącznika krajowego NA.6)
- Współczynnik rzeźby terenu (orografii): co(ze) = 1,00 - Średnia prędkość wiatru: vm(ze) = cr(ze)·co(ze)·vb = 23,00 m/s - Intensywność turbulencji: Iv(ze) = 0,180
- Gęstość powietrza: = 1,25 kg/m3
- Wartość szczytowa ciśnienia prędkości:
qp(ze) = [1+7·Iv(ze)]·(1/2)··vm2(ze) = 747,1 Pa = 0,747 kPa
- Współczynnik konstrukcyjny: cscd = 1,000 Elewacja nawietrzna - pole D: - Współczynnik ciśnienia zewnętrznego cpe = cpe,10 = +0,739 Siła oddziaływania wiatru na powierzchnię zewnętrzną: Fw,e = cscd·qp(ze)·cpe = 1,000·0,747·0,739 = 0,552 kN/m
2
Elewacja zawietrzna - pole E: - Współczynnik ciśnienia zewnętrznego cpe = cpe,10 = -0,378 Siła oddziaływania wiatru na powierzchnię zewnętrzną: Fw,e = cscd·qp(ze)·cpe = 1,000·0,747·(-0,378) = -0,282 kN/m
2
OBCIĄŻENIA:
OBCIĄŻENIA: ([kN],[kNm],[kN/m])
Fw,e [kN/m2]
kierunekwiatru
D E
A
A
B
B
C
C
0,5
52
-0,896 -0,598 -0,374
-0,896 -0,598 -0,374
-0,2
82
e/5=1,6 4·e/5=6,4 d-e=16,0
d=24,0
b=
8,0
1 2 3 4
5
6
7
89
10
11 1213
14
1516
1718
19
20
2122
23
24
25
4,7405,3901,200
21,890
1,000
4,7405,3900,800
20,740
1,950
4,7405,3900,800
20,740
2,210
2,210
1,130
1,130
36
------------------------------------------------------------------
Pręt: Rodzaj: Kąt: P1(Tg): P2(Td): a[m]: b[m]:
------------------------------------------------------------------
Grupa: A "stałe" Stałe f= 1,55/1,00
5 Skupione 0,0 4,740 4,33
5 Skupione 0,0 5,390 4,33
5 Skupione 0,0 1,200 4,33
6 Skupione 0,0 4,740 4,03
6 Skupione 0,0 5,390 4,03
6 Skupione 0,0 0,800 4,03
7 Skupione 0,0 4,740 4,03
7 Skupione 0,0 5,390 4,03
7 Skupione 0,0 0,800 4,03
Grupa: B "śnieg" Zmienne f= 1,50
5 Skupione 0,0 21,890 4,33
6 Skupione 0,0 20,740 4,03
7 Skupione 0,0 20,740 4,03
Grupa: C "wiatr_czolo" Zmienne f= 1,50
5 Skupione 0,0 1,000 4,33
6 Skupione 0,0 1,950 4,03
Grupa: D "wiatr_L" Zmienne f= 1,50
14 Liniowe 90,0 2,210 2,210 0,00 3,00
Grupa: E "wiatr_P" Zmienne f= 1,50
14 Liniowe -90,0 1,130 1,130 0,00 3,00
------------------------------------------------------------------
==================================================================
W Y N I K I
Teoria I-go rzędu
Kombinatoryka obciążeń
==================================================================
OBCIĄŻENIOWE WSPÓŁ. BEZPIECZ.:
------------------------------------------------------------------
Grupa: Znaczenie: d: f: ------------------------------------------------------------------
Ciężar wł. 1,69
A -"stałe" Stałe 1,55/1,00
B -"śnieg" Zmienne 1 1,00 1,50
C -"wiatr_czolo" Zmienne 2 1,00 1,50
D -"wiatr_L" Zmienne 2 1,00 1,50
E -"wiatr_P" Zmienne 2 1,00 1,50
------------------------------------------------------------------
RELACJE GRUP OBCIĄŻEŃ:
KRYTERIA KOMBINACJI OBCIĄŻEŃ:
------------------------------------------------------------------
Nr: Specyfikacja:
------------------------------------------------------------------
1 ZAWSZE : A
EWENTUALNIE: B+C/D/E
------------------------------------------------------------------
37
MOMENTY-OBWIEDNIE:
TNĄCE-OBWIEDNIE:
NORMALNE-OBWIEDNIE:
SIŁY PRZEKROJOWE - WARTOŚCI EKSTREMALNE: T.I rzędu
Obciążenia obl.: Ciężar wł.+"Kombinacja obciążeń"
------------------------------------------------------------------
Pręt: x[m]: M[kNm]: Q[kN]: N[kN]: Kombinacja obciążeń:
------------------------------------------------------------------
1 3,750 1,860* -0,031 199,577 ABC
0,000 0,000* 1,023 199,577 ABC
0,000 0,000 1,023* 199,577 ABC
1 2 3 4
5
6
7
89
10
11 1213
14
1516
1718
19
20
2122
23
24
25
1,844
0,132
1,844
0,132
1,838
0,199
1,838
0,199
-0,500-0,550-0,500-0,5502,808
0,278
2,808
0,278
1,815
-1,337
2,658
-2,069
0,990
-2,897
0,990
-2,897
0,843
-0,732
2,809
-1,070
2,809
-1,070
1 2 3 4
5
6
7
89
10
11 1213
14
1516
1718
19
20
2122
23
24
25
1,0230,595
-0,101-0,529
0,6990,651
-0,650-0,697
0,4990,077
-0,850-1,271
0,6990,687
-0,424-0,437
0,6740,674
-0,674-0,674
1,3710,743
0,023
-0,605
0,605
-0,023-0,743-1,371
0,6740,674
-0,674-0,674
0,5620,562
-0,562-0,562
0,3250,325
-0,325-0,325
4,973 -2,543
2,542 -4,973
1,095
-0,647
0,911
-0,831
1,048
-1,090
0,823
-1,314
0,560
-1,198
0,335
-1,423
1,694
-0,455
1,510
-0,639
0,323-0,108
0,139-0,292
0,0920,092
-0,092-0,092
1,645
-0,499
1,461
-0,683
0,596
-1,158
0,371
-1,383
0,0920,092
-0,092-0,092
1 2 3 4
5
6
7
89
10
11 1213
14
1516
1718
19
20
2122
23
24
25
199,577
53,787
199,577
53,787
199,577
53,787
199,577
53,787
123,944
35,234
123,944
35,234
123,944
35,234
123,944
35,234
-56,160
-216,168
-55,603
-215,611
-57,431
-203,205
-57,268
-203,041
-57,414
-203,036
-57,250
-202,872
-41,678
-147,723
-42,561
-148,606
1,2210,757
1,3380,8743,817
-0,940
3,353
-1,403-12,544-50,678
-12,393-50,527
93,434
24,815
93,860
25,242
1,9711,537
2,1571,723
0,573-1,905
0,879-1,598
2,606
-5,107
2,625
-5,088
1,256
-3,588
1,278
-3,565
1,284
-3,555
1,306
-3,532
0,982
-1,737
1,000
-1,719
2,222-2,832
2,547-2,507
0,850-3,595
0,579-3,866
0,986
-1,732
1,005
-1,714
0,116
-0,060
0,138
-0,037
2,886-1,970
3,194-1,662
0,148-0,435
0,446-0,137
-0,422-0,447
-0,133-0,158
38
0,000 0,000 1,023 199,577* ABC
3,750 1,860 -0,031 199,577* ABC
0,000 0,000 0,595 53,787* aE
2,000 0,628 0,033 53,787* aE
2 2,000 2,515* -0,001 199,577 ABC
0,000 0,132* 0,692 53,787 aE
0,000 0,216 0,699* 62,667 aC
4,000 1,838 -0,676 199,577* ABC
2,000 2,515 -0,001 199,577* ABC
0,000 0,132 0,692 53,787* aE
2,000 0,841 0,017 53,787* aE
3 0,250 1,847* -0,007 123,944 ABC
4,000 -0,550* -1,271 123,944 ABC
4,000 -0,550 -1,271* 123,944 ABC
4,000 -0,550 -1,271 123,944* ABC
0,250 1,847 -0,007 123,944* ABC
4,000 -0,500 -0,850 35,234* aE
1,500 0,570 -0,007 35,234* aE
4 2,500 0,339* -0,015 35,234 aE
0,000 -0,550* 0,699 123,944 ABC
0,000 -0,550 0,699* 123,944 ABC
0,000 -0,550 0,699 123,944* ABC
2,500 0,321 -0,003 123,944* ABC
0,000 -0,500 0,687 35,234* aE
2,500 0,339 -0,015 35,234* aE
5 2,163 0,729* 0,000 -215,890 ABC
0,000 0,000* 0,674 -216,168 ABC
4,327 0,000* -0,674 -215,611 ABC
0,000 0,000 0,674* -216,168 ABC
4,327 0,000 -0,674* -215,611 ABC
4,327 0,000 -0,674 -55,603* aD
0,000 0,000 0,674 -216,168* ABC
6 4,029 2,808* 0,023 -203,041 ABC
0,000 0,000* 1,371 -203,205 ABC
0,000 0,000 1,371* -203,205 ABC
4,029 0,293 -0,602 -57,268* aD
0,000 0,000 1,371 -203,205* ABC
7 0,000 2,808* -0,023 -203,036 ABC
4,029 0,000* -1,371 -202,872 ABC
4,029 0,000 -1,371* -202,872 ABC
4,029 0,000 -0,747 -57,250* aD
0,000 2,808 -0,023 -203,036* ABC
8 2,391 0,806* 0,000 -148,165 ABC
0,000 0,000* 0,674 -147,723 ABC
4,782 0,000* -0,674 -148,606 ABC
0,000 0,000 0,674* -147,723 ABC
4,782 0,000 -0,674* -148,606 ABC
0,000 0,000 0,674 -41,678* aE
4,782 0,000 -0,674 -148,606* ABC
9 0,000 0,000* 0,000 1,221 aE
1,650 0,000* 0,000 1,338 aE
0,000 0,000* 0,000 1,221 aE
1,650 0,000* 0,000 1,338 aE
39
0,000 0,000 0,000* 1,221 aE
1,650 0,000 0,000* 1,338 aE
1,650 0,000 0,000 1,338* aE
0,000 0,000 0,000 0,757* ABD
10 2,163 0,608* -0,000 3,585 ABE
0,000 0,000* 0,562 3,817 ABE
4,327 -0,000* -0,562 3,353 ABE
0,000 0,000 0,562* 3,817 ABE
4,327 -0,000 -0,562* 3,353 ABE
0,000 0,000 0,562 3,817* ABE
4,327 -0,000 -0,562 -1,403* aD
11 0,000 0,000* 0,000 -50,678 ABC
2,135 0,000* 0,000 -50,527 ABC
0,000 0,000* 0,000 -50,678 ABC
2,135 0,000* 0,000 -50,527 ABC
0,000 0,000 0,000* -50,678 ABC
2,135 0,000 0,000* -50,527 ABC
2,135 0,000 0,000 -12,393* aE
0,000 0,000 0,000 -50,678* ABC
12 2,391 0,389* 0,000 93,647 ABC
0,000 0,000* 0,325 93,434 ABC
4,782 0,000* -0,325 93,860 ABC
0,000 0,000 0,325* 93,434 ABC
4,782 0,000 -0,325* 93,860 ABC
4,782 0,000 -0,325 93,860* ABC
0,000 0,000 0,325 24,815* aE
13 0,000 0,000* 0,000 1,971 ABC
2,620 0,000* 0,000 2,157 ABC
0,000 0,000* 0,000 1,971 ABC
2,620 0,000* 0,000 2,157 ABC
0,000 0,000 0,000* 1,971 ABC
2,620 0,000 0,000* 2,157 ABC
2,620 0,000 0,000 2,157* ABC
0,000 0,000 0,000 1,537* aE
14 1,500 3,729* -0,000 -1,751 aD
1,500 -1,907* -0,000 0,617 AE
0,000 0,000 4,973* -1,905 aD
3,000 -0,000 -4,973* -1,598 aD
3,000 0,000 2,288 0,879* ABE
0,000 0,000 4,973 -1,905* aD
15 1,809 1,815* 0,911 -5,088 aD
1,809 -1,337* -0,831 2,383 ABE
0,000 0,000 1,095* -5,107 aD
1,809 -1,095 -0,697 2,625* AE
0,000 0,000 1,095 -5,107* aD
16 0,000 2,658* -1,090 -3,506 aD
0,000 -2,069* 1,048 0,698 ABE
2,211 -0,000 -1,314* -3,484 aD
2,211 0,000 0,614 1,278* aE
0,000 1,769 -0,688 -3,588* ABD
17 2,211 0,990* 0,335 1,306 aE
2,211 -2,897* -1,423 -3,532 AD
2,211 -2,897 -1,423* -3,532 AD
40
2,211 0,990 0,335 1,306* aE
0,000 0,000 -1,198 -3,555* AD
18 0,000 0,990* -0,455 0,982 aE
0,000 -2,897* 1,694 -1,737 AD
0,000 -2,897 1,694* -1,737 AD
1,809 0,000 -0,639 1,000* aE
0,000 -2,897 1,694 -1,737* AD
19 3,654 0,843* 0,139 2,547 aD
3,654 -0,732* -0,292 -2,507 ABE
0,000 0,000 0,323* 2,222 aD
3,654 0,843 0,139 2,547* aD
0,000 0,000 -0,108 -2,832* ABE
20 1,602 0,074* 0,000 -3,731 AD
0,000 0,000* 0,092 -3,595 AD
3,204 0,000* -0,092 -3,866 AD
0,000 0,000 0,092* -3,595 AD
3,204 0,000 -0,092* -3,866 AD
0,000 0,000 0,092 0,850* aE
3,204 0,000 -0,092 -3,866* AD
21 1,809 2,809* 1,461 -1,714 AD
1,809 -1,070* -0,683 1,005 aE
0,000 0,000 1,645* -1,732 AD
1,809 -1,070 -0,683 1,005* aE
0,000 0,000 1,645 -1,732* AD
22 0,000 2,809* -1,158 0,116 AD
0,000 -1,070* 0,596 -0,060 aE
2,211 0,000 -1,383* 0,138 AD
2,211 0,000 -1,383 0,138* AD
0,000 -1,070 0,596 -0,060* aE
23 1,754 0,081* -0,000 3,040 AD
0,000 0,000* 0,092 2,886 AD
3,507 -0,000* -0,092 3,194 AD
0,000 0,000 0,092* 2,886 AD
3,507 -0,000 -0,092* 3,194 AD
3,507 -0,000 -0,092 3,194* AD
0,000 0,000 0,092 -1,970* aE
24 0,000 0,000* 0,000 -0,435 aD
2,915 0,000* 0,000 0,446 ABE
0,000 0,000* 0,000 -0,435 aD
2,915 0,000* 0,000 0,446 ABE
0,000 0,000 0,000* -0,435 aD
2,915 0,000 0,000* 0,446 ABE
2,915 0,000 0,000 0,446* ABE
0,000 0,000 0,000 -0,435* aD
25 0,000 0,000* 0,000 -0,447 ABE
2,830 0,000* 0,000 -0,158 ABE
0,000 0,000* 0,000 -0,447 ABE
2,830 0,000* 0,000 -0,158 ABE
0,000 0,000 0,000* -0,447 ABE
2,830 0,000 0,000* -0,158 ABE
2,830 0,000 0,000 -0,133* aC
0,000 0,000 0,000 -0,447* ABE
------------------------------------------------------------------
41
REAKCJE - WARTOŚCI EKSTREMALNE: T.I rzędu
Obciążenia obl.: Ciężar wł.+"Kombinacja obciążeń"
------------------------------------------------------------------
Węzeł: H[kN]: V[kN]: R[kN]: M[kNm]: Kombinacja obciążeń:
------------------------------------------------------------------
4 5,085* 34,791 35,161 AE
5,085* 25,609 26,109 aE
-9,945* 31,832 33,350 AD
-9,945* 22,650 24,737 aD
-0,000 84,078* 84,078 ABC
-9,945 22,650* 24,737 aD
-0,000 84,078 84,078* ABC
8 -0,000* 82,414 82,414 ABC
0,000* 24,321 24,321 aE
-0,000* 33,783 33,783 A
-0,000 82,414* 82,414 ABC
0,000 24,321* 24,321 aE
-0,000 82,414 82,414* ABC
15 0,000* 1,390 1,390 AD
-0,000* -0,373 0,373 aE
0,000* 0,238 0,238 A
0,000 1,390* 1,390 AD
-0,000 -0,373* 0,373 aE
0,000 1,390 1,390* AD
------------------------------------------------------------------
* = Wartości ekstremalne
Sprawdzenie wytężenia: dla pasa górnego (pręt nr 5 ) siła osiowa ściskająca
N= 216,2 kN z równoczesnym występowaniem momentu zginającego w płaszczyźnie
pionowej M= 0,729kNm
Klasa trwania obciążenia: średniotrwałe Długość wyboczeniowa ley = 4,33 m Długość wyboczeniowa lez = 4,33 m Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: fc,0,k = 18,00 MPa; fm,k = 18,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80
fc,0,d = kmod·fc,0,k / M = 11,08 MPa
fm,y,d = kmod·fm,k / M = 11,08 MPa
A = 475 cm2
Wy = 1979 cm3
Wz = 1504 cm3
Jy = 24740 cm4
Jz = 14290 cm4
m = 15,2 kg/m
z
z
y y
25
19
42
E0,05 = 6,00 GPa; G0,05 = 0,38 GPa Zginanie ze ściskaniem osiowym:
Nc,d = 216,20 kN, c,0,d = 4,55 MPa
My,d = 0,73 kNm, m,y,d = 0,37 MPa Warunek nośności przekroju: km = 0,7
(c,0,d/fc,0,d)2 + m,y,d/fm,y,d = 0,169 + 0,033 = 0,202 < 1
(c,0,d/fc,0,d)2 + km·m,y,d/fm,y,d = 0,169 + 0,023 = 0,192 < 1
Warunek smukłości elementu:
y = 60,00 < gr = 150 (40,0%)
z = 78,95 < gr = 150 (52,6%) Warunek stateczności elementu: - wyboczenie kc,y = 0,655; kc,z = 0,439
c,0,d/(kc,y·fc,0,d) + m,y,d/fm,y,d = 0,627 + 0,033 = 0,661 < 1
c,0,d/(kc,z·fc,0,d) + km·m,y,d/fm,y,d = 0,936 + 0,023 = 0,959 < 1
Sprawdzenie wytężenia: dla pasa górnego (pręty nr 6 i 7 ) siła osiowa ściskająca
N= 203,0 kN z równoczesnym występowaniem momentu zginającego w płaszczyźnie
pionowej M= 2,81 kNm
W węźle występuje osłabienie otworami pod 2 śruby 20 , czyli realny przekrój
w węźle to 0,25 x (0,19 – 2x0,02) m. Do obliczeń przyjęto 0,25x15 m.
Klasa trwania obciążenia: średniotrwałe Długość wyboczeniowa ley = 3,40 m Długość wyboczeniowa lez = 3,40 m Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: fc,0,k = 21,00 MPa; fm,k = 24,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80
fc,0,d = kmod·fc,0,k / M = 12,92 MPa
fm,y,d = kmod·fm,k / M = 14,77 MPa E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie ze ściskaniem osiowym:
Nc,d = 203,00 kN, c,0,d = 5,41 MPa
My,d = 2,80 kNm, m,y,d = 1,79 MPa Warunek nośności przekroju: km = 0,7
(c,0,d/fc,0,d)2 + m,y,d/fm,y,d = 0,175 + 0,121 = 0,297 < 1
(c,0,d/fc,0,d)2 + km·m,y,d/fm,y,d = 0,175 + 0,085 = 0,260 < 1
Warunek smukłości elementu:
y = 47,11 < gr = 150 (31,4%)
A = 375 cm2
Wy = 1562 cm3
Wz = 938 cm3
Jy = 19531 cm4
Jz = 7031 cm4
m = 13,1 kg/m
z
z
y y
25
15
43
z = 78,52 < gr = 150 (52,3%) Warunek stateczności elementu: - wyboczenie kc,y = 0,826; kc,z = 0,464
c,0,d/(kc,y·fc,0,d) + m,y,d/fm,y,d = 0,507 + 0,121 = 0,629 < 1
c,0,d/(kc,z·fc,0,d) + km·m,y,d/fm,y,d = 0,904 + 0,085 = 0,989 < 1
Sprawdzenie wytężenia: dla pasa dolnego. Największa siła rozciągająca jest w pręcie
nr 1 N= 199,58 kN z równoczesnym występowaniem momentu zginającego w płaszczyźnie
pionowej M= 1,84 kNm. W elemencie tym występuje osłabienie otworami pod śruby w
dwóch rzędach - 2 śruby poziome 20, lub 1 śruba 20 z gładkim pierścieniem 240x40x10
czyli realny przekrój w węźle to (0,25-0,02) x (0,19 – 2x0,02) m. Do obliczeń przy
rozciąganiu przyjęto przekrój 0,23x15 m.
Klasa trwania obciążenia: średniotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: ft,0,k = 14,00 MPa; fm,k = 24,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80
ft,0,d = kmod·ft,0,k / M = 8,62 MPa
fm,y,d = kmod·fm,k / M = 14,77 MPa E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie z rozciąganiem osiowym:
Nt,d = 199,58 kN, t,0,d = 5,78 MPa
My,d = 1,84 kNm, m,y,d = 1,39 MPa Warunek nośności przekroju: km = 0,7
t,0,d/ft,0,d + m,y,d/fm,y,d = 0,671 + 0,094 = 0,766 < 1
t,0,d/ft,0,d + km·m,y,d/fm,y,d = 0,671 + 0,066 = 0,737 < 1
Sprawdzenie wytężenia: dla krzyżulca rozciąganego nr 12 N= 93,86 kN. W elemencie
tym występuje osłabienie otworami pod śruby w dwóch rzędach - 2 śruby poziome 20,
Przekrój jest dwugałęziowy o przekroju pojedynczej gałęzi 0,25x0,055 m, czyli realny
przekrój elementu to (0,25-2x0,02) x (0,055) m. Do obliczeń przy rozciąganiu przyjęto
przekrój pojedynczej gałęzi 0
Klasa trwania obciążenia: średniotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2
A = 345 cm2
Wy = 1323 cm3
Wz = 863 cm3
Jy = 15209 cm4
Jz = 6469 cm4
m = 12,1 kg/m
z
z
y y
23
15
44
Wytrzymałości obliczeniowe drewna: ft,0,k = 14,00 MPa; fm,k = 24,00 MPa
M = 1,3; kmod = 0,80
ft,0,d = kmod·ft,0,k / M = 8,62 MPa E0,05 = 7,40 GPa; G0,05 = 0,46 GPa Zginanie z rozciąganiem osiowym:
Nt,d = 46,93 kN, t,0,d = 4,06 MPa Warunek nośności przekroju:
t,0,d/ft,0,d = 0,472 < 1
Sprawdzenie wytężenia w polaczeniu elementu dwugałęziowego z jednogałęziowym
pręta nr 1.
W takcie przeglądu konstrukcji dźwigara nr 8 w nawie południowej, w odbudowanym
fragmencie dźwigara w połączeniu zakładkowym pręta nr 1 stwierdzono 16 milimetrowe
rozwarcie styku (fot. BU1_6215), (odsunięcie nakładki od środkowej części pasa). W
rozwarciu, przy śrubie spinającej, zaobserwowano występowanie pierścienia zębatego 62
mm (fot. BU1_6212), zamiast pierścienia gładkiego 200x40. Nośność pierścienia zębatego
62 na jedno cięcie w jednej płaszczyźnie ścinania wynosi:
Fv,Rk = 18k1 k2 k3dc1,5
= 18·1·1· 450/350·621,5
=10544N = 10,54 kN
Fv,Rd = kmod·Fv,Rk / M = 0,8·10,54 /1,3 = 6,48 kN
Nośność pierścienia gładkiego 200x40 na jedno cięcie w jednej płaszczyźnie ścinania
wynosi mniejsza z wielkości:
Fv,0,Rk = 35k1 k2 k3 k4dc1,5
= 35·1·1· 450/350·1,0·2001,5
=118794N = 118,79 kN
Fv,0,Rk = 31,5k1 k3 he dc = 31,5·1· 450/350·20·200=151200 N = 151,20 kN
czyli Fv,0,Rk = 118,79 kN
Fv,Rd = kmod·Fv,Rk / M = 0,8·118,79 /1,3 = 73,1 kN
nośność jednej śruby w jednej płaszczyźnie ścinania
Schemat obciążenia łącznika: Łącznik obciążony poprzecznie w złączu drewno-drewno
A = 116 cm2
Wy = 404 cm3
Wz = 106 cm3
Jy = 4245 cm4
Jz = 291 cm4
m = 4,04 kg/m
z
z
y y
21
5,5
45
Schemat obciążenia łącznika: Łącznik obciążony poprzecznie w złączu drewno-drewno Złącze dwucięte Element drewniany "1": Drewno lite iglaste wg PN-EN 338:2011, klasa wytrzymałości C24
ft,0,k = 14 MPa, fc,0,k = 21 MPa, fm,k = 24 MPa, fv,k = 4 MPa, E0,mean = 11 GPa, k = 350 kg/m3
Grubość elementu drewnianego t1 = 9,5 cm
Kąt nachylenia siły w stosunku do włókien elementu 1 = 0,0o
Element drewniany "2": Drewno lite iglaste wg PN-EN 338:2011, klasa wytrzymałości C24
ft,0,k = 14 MPa, fc,0,k = 21 MPa, fm,k = 24 MPa, fv,k = 4 MPa, E0,mean = 11 GPa, k = 350 kg/m3
Grubość elementu drewnianego t2 = 19,0 cm
Kąt nachylenia siły w stosunku do włókien elementu 2 = 0,0o
Charakterystyka łącznika: Śruba M20 kl.4.6 Podkładka okrągła 6,0x60 mm Liczba łączników rozmieszczonych w szeregu wzdłuż włókien = 3 Rozstaw łączników wzdłuż włókien dla elementu 1 a1,1= 500 mm Rozstaw łączników wzdłuż włókien dla elementu 2 a1,2= 500 mm Obciążenie: Klasa trwania obciążenia: średniotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Obliczeniowa nośność łącznika w jednej płaszczyźnie ścinania: Fv,Rk = 18,32 kN
M = 1,3; kmod = 0,80
Fv,Rd = kmod·Fv,Rk / M = 11,27 kN Uwzględniajac rozstaw a1,1= 500 mm Obliczeniowa nośność efektywna 3 łączników rozmieszczonych w jednej płaszczyźnie w
jednym szeregu wzdłuż włókien: nef = 3,00 Fv,ef,Rd = nef·Fv,Rd = 33,82 kN Czyli w połaczeniu dwuciętym nośność samych 3 śrub wynosi: Fv,ef,Rd x 2 = 33,82 x 2 = 67,64 kN
Połączenie pasa dolnego - po remoncie - STAN ISTNIEJĄCY - w osiach 4, 6, 8 w polu H-I
Uwzględniając pierścienie zębate (6 pierścieni):
67,64 + 6 x 6,48 = 106,52 kN – jest to niewystarczająca nośność połączenia w przypadku
dociągniętego węzła, w pręcie występuje siła obliczeniowa 199,58 kN
9,5
19,0
9,5
46
Połączenie pasa dolnego - po remoncie - STAN PIERWOTNY - w polu H-I i A-B
Gdyby połączenie odtworzono właściwie to nośność obliczeniowa połączenia wyniosła by :
66,54 + 6 x 73,1 = 505,1 kN – jest to wystarczająca nośność połączenia w przypadku
dociągniętego węzła, w pręcie występuje siła obliczeniowa 199,58 kN
Należy odtworzyć to połączenie w sposób prawidłowy lub, alternatywnie można wykonać
połączenia na śruby M20 kl.4.6, w rozstawie śrub jak pokazano na rysunku 3 w załączniku 1.
Schemat obciążenia łącznika: Łącznik obciążony poprzecznie w złączu drewno-drewno Złącze dwucięte Element drewniany "1": Drewno lite iglaste wg PN-EN 338:2011, klasa wytrzymałości C24
ft,0,k = 14 MPa, fc,0,k = 21 MPa, fm,k = 24 MPa, fv,k = 4 MPa, E0,mean = 11 GPa, k = 350 kg/m3
Grubość elementu drewnianego t1 = 9,5 cm
Kąt nachylenia siły w stosunku do włókien elementu 1 = 0,0o
Element drewniany "2": Drewno lite iglaste wg PN-EN 338:2011, klasa wytrzymałości C24
ft,0,k = 14 MPa, fc,0,k = 21 MPa, fm,k = 24 MPa, fv,k = 4 MPa, E0,mean = 11 GPa, k = 350 kg/m3
Grubość elementu drewnianego t2 = 19,0 cm
Kąt nachylenia siły w stosunku do włókien elementu 2 = 0,0o
Charakterystyka łącznika: Śruba M20 kl.4.6 Podkładka okrągła 6,0x60 mm Liczba łączników rozmieszczonych w szeregu wzdłuż włókien = 6 Rozstaw łączników wzdłuż włókien dla elementu 1 a1,1= 200 mm Rozstaw łączników wzdłuż włókien dla elementu 2 a1,2= 200 mm Obciążenie: Klasa trwania obciążenia: średniotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2
Obliczeniowa nośność łącznika w jednej płaszczyźnie ścinania: Fv,Rk = 18,32 kN
M = 1,3; kmod = 0,80
Fv,Rd = kmod·Fv,Rk / M = 11,27 kN Obliczeniowa nośność efektywna 6 łączników rozmieszczonych w szeregu wzdłuż włókien: nef = 4,70 Fv,ef,Rd = nef·Fv,Rd = 52,95 kN
Uwzględniając dwuciętość połączenia oraz dwa szeregi śrub
Fv,ef,Rd = 2 x 2 x 52,95 = 211,8 kN co jest wielkością większą niż występująca w pręcie siła obliczeniowa 199,58 kN
9,5
19,0
9,5
47
6.8 Podsumowanie obliczeń sprawdzających
Obliczenia sprawdzające wykonano wg aktualnych przepisów normowych przy założeniu
drewna klasy C24. Obliczeniowo wykazano ograniczoną nośność konstrukcji dachowej
w odniesieniu do obowiązujących norm obciążenia. Decydującym o wytężeniu jest
obciążenie śniegiem. W przypadku przyjęcia wielkości normowej obciążenia śniegiem jako
obciążeniem równomiernie rozłożonym (bez uwzględnienia możliwości powstania worków
śnieżnych) stwierdzono niewielki zapas (12%), z uwagi na stan graniczy krokwi, ale
decydującym o kryterium wielkości obciążenia śniegiem jest, prawie graniczne (97%),
wytężenie pasów głównych wieszara.
W przypadku obliczeniowego uwzględnienia możliwości gromadzenia się i zalegania
śniegu przy naświetlach (występowanie tzw. „worków śnieżnych” zarówno ugięcia, jak
i obliczeniowe naprężenia w krokwiach są znacznie przekroczone.
W związku z powyższym obliczenia płatwi kratowych oraz dźwigarów głównych
wykonano przy założeniu obciążenia śniegiem równomiernym o wielkości obciążenia
0,58 kN/m2 – dla dachu świetlni oraz 0,72 kN/m
2 dla dachu głównego. Przy takich
założeniach obliczeniowa nośność konstrukcji jest niemal w 100 % wykorzystana.
Dlatego koniecznym jest prowadzenie stałego monitoringu grubości pokrywy śnieżnej
na dachu i nie dopuszczanie do tworzenia się worków śnieżnych. Maksymalna,
dopuszczalna grubość zalegania śniegu na dachu wynosi 0,30 m.
Alternatywnym rozwiązaniem jest wykonanie odpowiednich wzmocnień krokwi,
a w konsekwencji także płatwi kratowych oraz dźwigarów głównych – czyli praktycznie
całej konstrukcji przekrycia.
7 PRZYCZYNY POWSTANIA USZKODZEŃ
Analizując stan techniczny przedmiotowej konstrukcji stwierdzony w trakcie
wykonanego przeglądu uznać należy, że w przedmiotowej konstrukcji występują trzy główne
typy uszkodzeń:
1. Lokalna korozja drewna w elementach konstrukcji.
2. Niewłaściwie wykonana naprawa dźwigarów (prawdopodobnie w ostatniej dekadzie
lub nieco wcześniej – brak dokładnych danych).
3. Rozluźnienie połączeń pomiędzy elementami konstrukcji dachu
48
Aktualnie poszycie dachu znajduje się w dobrym stanie technicznym, niemniej jednak
z zauważonych zacieków należy wnioskować, ze w przeszłości dochodziło do lokalnych
nieszczelności dachu a tym samym do zawilgacania drewna w konstrukcji. Zwiększonej
wilgotności niektórych elementów sprzyjają nieszczelne lub otwarte okna naświetli.
Nieszczelności te przyczyniły się do rozwoju korozji biologicznej i lokalnego butwienia
drewna. Okresowe zmiany wilgotności powietrza w hali powodują zmiany wilgotności
drewna - co wpływa na jego skurcz i pęcznienie. W związku z tym częste zmiany wilgotności
drewna powodują luzowanie się połączeń skręcanych z wykorzystaniem śrub.
Wilgotność jest jednym z podstawowych czynników określających warunki pracy drewna
i jego wytrzymałość, decydujących o jego trwałości. Wilgotność powyżej 80% to tzw.
wilgotny stan ochronny drewna, a wilgotność poniżej 20% to tzw. suchy stan ochronny
drewna. Wilgotność drewna w przedziale od 20 do 80% to optymalne warunki do rozwoju
grzybów powodujących zgnilizny. Dlatego należy dbać o szczelność pokrycia dachowego jak
i świetlni, by w sposób naturalny ograniczyć rozwój korozji biologicznej (proces butwienia
drewna). Jest to bardzo istotne z uwagi na stwierdzone występowanie w elementach
konstrukcji przekrycia korozji biologicznej. W trakcie przeglądu w porze suchej pomierzona
wilgotność drewna była w granicach 14 ÷ 16%, natomiast po opadach deszczu wilgotność
drewna wynosiła już ponad 20%.
Uwzględniając wyniki wykonanych obliczeń statyczno-wytrzymałościowych wybranych
elementów, należy stwierdzić, że w okresach zimowych obliczeniowa nośność konstrukcji
jest ograniczona i nie można dopuścić do gromadzenia się nadmiernego śniegu na dachu.
W przypadku tworzenia się worków śnieżnych należy je niezwłocznie usuwać.
Prawdopodobnie w przeszłości dochodziło do nadmiernego gromadzenia się śniegu na dachu
– szczególnie od strony zachodniej. Nie doprowadziło to do wystąpienia awarii całej
konstrukcji ale jedynie lokalnego uszkodzenia lub zniszczenia jej fragmentów – o czym
świadczą naprawy polegające na odbudowie fragmentów wiązarów nożnych. Na skutek
nadmiernego gromadzenia się w przeszłości śniegu dochodziło do występowania
nadmiernego ugięcia fragmentów konstrukcji nośnej przekrycia hali, głównie krokwi, co w
efekcie ułatwiło rozszczelnienie powłoki papowej. Odpowiadają temu obserwowane większe
uszkodzenia konstrukcji w pasmach przyściennych.
49
8 ZALECENIA REMONTOWE
Zaleca się wykonanie następujących prac remontowych konstrukcji przekrycia
przedmiotowej hali:
(a) Niezwłocznie należy dokręcić wszystkie śruby we wszystkich węzłach, w których
występuje widoczne rozwarcie styków elementów. W trakcie dociągania śrub należy
zwrócić uwagę czy nie miażdży się drewno pod podkładką (przekroczenie naprężeń
w poprzek włókien). W razie konieczności zaleca się zastosować dodatkowe ściski oraz
podkładki ułatwiające dociąganie poszczególnych elementów styku do siebie. Zaleca się
wykorzystując pomost suwnicy podeprzeć dźwignikami wiązary w węzłach w celu
odciążenia elementów w połączeniach przed dokręcaniem śrub.
(b) Niezwłocznie należy także przystąpić do wzmocnienia połączenia dolnego pasa
jednogałęziowego z dwugałęziowym (nakładkami) w dźwigarach zlokalizowanych
w osiach 4, 6 i 8 w polu H-I oraz wykonać wzmocnienie połączenia ukośnego pasa
górnego z dolnym w węzłach podporowych 8/I oraz 2/A. Zaproponowane rozwiązanie
wzmocnienia pokazano na rysunku nr 3 w załączniku 1. Lokalizacja i rozstaw śrub
w połączeniu pasa dolnego dźwigara nr 4 i 6 wykonać analogicznie jak w dźwigarze nr 8
stosując podkładki pod śruby o grubości 6 mm i średnicy 60 mm.
(c) Każdorazowo, gdy wykonywane będą lokalne naprawy i wymiany poszycia dachowego
należy dokonać kontroli, czy również nie wymagają wymiany w tym miejscu – z uwagi
na występującą korozję biologiczną – krokwie niewymienione w punkcie 5 niniejszego
opracowania. W razie stwierdzenia występowania zgnilizny – elementy należy
bezwzględnie wymieniać na nowe. Dopuszczalna jest wymiana odcinka krokwi, pod
warunkiem usunięcia zbutwiałej części z zapasem co najmniej 0,5 m. Połączenie
odcinków należy sprawdzić obliczeniowo.
(d) Nieprawidłowo został naprawiony skrajny odcinek pasa górnego dźwigara w osi 6
w nawie południowej. Wykonując naprawę źle spasowano element uzupełniający
i włożono pomiędzy elementy ściskanego pasa fragment drewna ułożony kierunkiem
włókien poprzecznie do siły ściskającej, a następnie zamaskowano to połączenie
kawałkiem deski. Mając na uwadze fakt, że wytrzymałość drewna na ściskanie
w poprzek włókien jest ok. 10-krotnie mniejsza niż dla kierunku wzdłuż włókien, należy
bezwzględnie usunąć tę „wstawkę” i powstałą szczelinę (około 8 cm) wypełnić klejem
SikaDur 30 lub wkleić na żywicy odpowiedni fragment wykonany z drewna twardego
50
o kierunku włókien zgodnym z osią pasa, lub też wymienić ten fragment pasa w całości
(przekrój 250x190mm +2x250x40 mm o długości ok. 4,5 m). W przypadku dokonywania
wymiany pasa zaleca się wykorzystać most suwnicy i podeprzeć podnośnikami pas dolny
w węzłach oraz delikatnie odciążyć dźwigar przed rozpoczęciem prac. Podeprzeć
również pas górny za pierwszym słupkiem od ściany. Rozebrać nakładki węzła
podporowego i zdemontować śrubę spinającą. Rozebrać dolną nakładkę w węźle przy
pierwszym słupku, delikatne podnieść siłownikami pozostały pas górny i dolny w celu
wysunięcia demontowanego odcinka pasa.
Uwaga: W trakcie operacji podnoszenia pasów wiązarów głównych, należy zwrócić
szczególną uwagę na konstrukcje naświetli, a w szczególności przeszklenia. Zaleca się
podnosić równocześnie i równomiernie naprawiany dźwigar oraz sąsiedni dźwigar
z drugiej strony naświetla.
(e) Po wykonaniu niezbędnych pilnych prac remontowych należy także oczyścić (odkurzyć)
gniazda oparć dźwigów głównych. W miejscach tych łatwo gromadzą się różnego
rodzaju zanieczyszczenia utrudniające cyrkulację powietrza i przyczyniają się do
utrzymywania zwiększonego zawilgocenia węzłów. Szczególnie jest to niebezpieczne
w przypadku nieszczelności poszycia dachowego w ich bezpośrednim sąsiedztwie.
(f) Skorodowane nakładki pasów dolnych wymienione w punkcie 5 w nawie południowej
oraz dźwigara w osi 8 w nawie północnej – a także pękniętą nakładkę dźwigara w osi 10
w nawie północnej należy wymienić na nowe.
(g) Wszystkie elementy skratowania dźwigarów opisane na rysunkach jako skorodowane lub
wymienione w punkcie 5, należy wymienić na nowe, o takim samym przekroju
nominalnym, wykonane z drewna klasy min. C24. Na czas prowadzenia prac zaleca się
odciążenie dźwigara poprzez podparcie na siłownikach w miejscach węzłów
(z wykorzystaniem pomostu suwnicy).
Uwaga: Z uwagi na ingerencję w konstrukcję nośną, wszystkie prace związane
z wymianą elementów konstrukcyjnych dźwigara należy wykonywać pod stałym
nadzorem osób uprawnionych.
Z uwagi na lokalnie silnie zaawansowaną korozję elementów – niewykluczone, że
również w miejscach niewymienionych w opracowaniu, wszelkie prace muszą być
prowadzone przy pełnym zabezpieczeniu pracowników przed upadkiem z wysokości
(wszyscy pracownicy muszą być wyposażeni w indywidualne środki ochrony).
51
(h) Obligatoryjnie należy udrożnić i uzupełnić braki rynien i rur spustowych (przy
zachowaniu odpowiednich spadków), tak aby woda z opadów atmosferycznych mogła
być bezpiecznie odprowadzana z dachu.
(i) Z uwagi na powstałą korozję biologiczną konieczne jest wykonanie impregnacji
środkiem o działaniu grzybobójczym, a nie tylko ochronnym. Proponuje się
zastosowanie środka BORAMON C30 polskiej firmy Altax (lub innego środka
o porównywalnym działaniu).
Boramon C30 jest środkiem grzybobójczym: zwalcza występujące na drewnie grzyby
pleśniowe oraz grzyby domowe. Również zabezpiecza przed glonami, bakteriami oraz
larwami owadów – technicznymi szkodnikami drewna. Impregnat nanosi się poprzez
dwukrotne smarowanie pędzlem, lub dwukrotne opryskiwanie. Boramon C30 w
postaci koncentratu należy rozcieńczyć czystą wodą w stosunku 1:6 przy
zabezpieczaniu drewna powietrzno-suchego (1 część Boramonu C30 na 6 części wody)
lub w stosunku 1:4 przy zabezpieczaniu drewna o podwyższonej wilgotności. Nanosić
w ilości 200 ml/1m2roztworu roboczego – jako impregnacja, 400 ml/1m
2roztworu
roboczego dla elementów nowych, a dla elementów istniejących zwiększyć dwukrotnie
stężenie środka – w celu usunięcia zarodników grzybów na powierzchni. Istniejącą
konstrukcję należy oczyścić i nanieść dwukrotnie preparat Boramon C30 w ilości 200
ml roztworu roboczego na 1m2, najlepiej poprzez wcieranie pędzlem (zawsze wzdłuż
włókien). Po zastosowaniu, do czasu utrwalenia się Boramonu C30 w drewnie (ok. 2
dni od momentu naniesienia), należy chronić drewno przed opadami atmosferycznymi
(osłony z folii – dla fragmentów konstrukcji narażonych na działanie opadów
atmosferycznych). Bezwzględnie należy stosować się do zaleceń producenta i kart
technicznych środków ochronnych zastosowanych do odgrzybiania dachu i jego
zabezpieczenia przed korozją biologiczną.
9 PODSUMOWANIE ORAZ WNIOSKI KOŃCOWE
Na podstawie przeprowadzonych oględzin, obliczeń sprawdzających oraz analiz można
przyjąć, że w chwili obecnej drewniana konstrukcja dachu hali 910 (użytkowana obecnie jako
kompresorownia) w Zakładach Mechanicznych „BUMAR-ŁABĘDY” S.A. w Gliwicach,
przy ul. Mechaników 9 znajduje się w bardzo zróżnicowanym stanie technicznym. Większość
52
głównych elementów konstrukcji nośnej jest w zupełnie dobrym stanie technicznym, mimo
75 lat eksploatacji oraz nienależytej bieżącej konserwacji – szczególnie w ostatniej dekadzie.
Niemniej trzeba mieć na uwadze fakt, że czym niektóre z elementów nośnych trzeba
zakwalifikować jako będące w stanie przed awaryjnym lub wręcz awaryjnym, wymagającym
bezzwłocznego podjęcia działań remontowo-naprawczych.
Podstawową przyczyną powstałych uszkodzeń i wad obserwowanych w konstrukcji dachu
jest długoletnia eksploatacja obiektu i niewłaściwie wykonane naprawy. W efekcie, część
elementów konstrukcji nośnej przekrycia hali uległa znacznej degradacji i obecnie wymaga
wymiany lub naprawy.
W punkcie 5 niniejszego opracowania szczegółowo opisano uszkodzenia elementów
konstrukcyjnych, bezpośrednio zagrażające awarią dachu oraz podano wstępne zalecenia
naprawcze dla poszczególnych uszkodzeń. Natomiast w punkcie 8 pracy przedstawiono
szczegółowe zalecenia remontowe.
Reasumując powyższe analizy i rozważania, można sformułować następujące wnioski
oraz zalecenia końcowe, w tym zalecenia eksploatacyjne:
1. Przedmiotowa drewniana konstrukcja nośna przekrycia hali W-910 (kompresorownia)
znajduje się obecnie w zróżnicowanym stanie technicznym. Część elementów
konstrukcyjnych można w obecnym stanie zakwalifikować jako bliskie stanu
awaryjnego. Dotyczy to w szczególności węzłów pasa dolnego w osi A oraz w osi B
w dźwigarze w osi 2, a także nieprawidłowo wykonanych wcześniej napraw
dźwigarów 4, 6 i 8. Nie jest zatem możliwe dalsze bezpieczne użytkowanie hali bez
wykonania odpowiednich prac remontowo-wzmacniających.
2. Możliwe jest dopuszczenie do użytkowania hali do czasu wykonania pełnych prac
remontowo-wzmacniających jedynie po bezzwłocznym wykonaniu następujących
napraw:
poprawy wszystkich poluzowanych połączeń śrubowych (t.j. prawidłowe
dokręcenie śrub w połączeniach);
naprawy węzła I dźwigara 8, w którym stwierdzono wygięte śruby spinające
połączenia na podwójny wrąb. Węzeł ten należałoby rozebrać, zastosować nowe
pierścienie gładkie o średnicy 200 mm, zamiennie można wykonać wzmocnienie
połączenia pasa górnego z pasem dolnym stalowym elementem ściągającym
zgodnie ze schematem pokazanym na rys. 3 w załączniku 1;
53
niedopuszczenia w okresie zimowym do zalegania na powierzchni dachu
niezmrożonej warstwy śniegu o grubości większej niż 0,30m.
3. W wszystkie zalecane prace naprawczo-wzmacniające należy wykonać w jak
najszybszym czasie, przy czym, prace dotyczące napraw pokrycia dachu celem
zapewnienia jego szczelności i właściwego odprowadzania wód opadowych należy
wykonać bezzwłocznie i traktować je priorytetowo. Ostateczny termin wykonania
wszystkich prac remontowych (łącznie z pełną wymianą pokrycia dachu) nie może
przekroczyć 30 września 2016 roku, tzn. prace muszą bezwzględnie być wykonane
przed następnym okresem zimowym.
4. Z uwagi na fakt znacznego przekroczenia nośności krokwi przy założeniu normowego
obciążenia dachu śniegiem z uwzględnieniem możliwości powstawania „worków
śnieżnych”, w okresie zimowym konieczne jest monitorowanie grubości pokrywy
śnieżnej zalegającej na dachu. W przypadku stwierdzenia zalegania śniegu (nawet
miejscowo) o grubości powyżej 0,30 m, należy niezwłocznie przystąpić do jego
usunięcia oraz wyłączyć w tym czasie obiekt z użytkowania.
5. Alternatywnym, do konieczności prowadzenia monitoringu grubości warstwy śniegu
zalegającej na dachu hali, rozwiązaniem jest wykonanie wzmocnień konstrukcji
krokwi, a w konsekwencji także płatwi kratowych oraz dźwigarów głównych – a więc
prawie całej konstrukcji przekrycia hali.
6. Obiekt po wykonaniu zaleconych prac remontowo-wzmacniających oraz
zabezpieczających, przy należycie prowadzonym nadzorze, wykonywaniu przeglądów
okresowych oraz bieżącym usuwaniu powstających uszkodzeń i nieprawidłowości,
może być nadal bezpiecznie eksploatowany. Aby było to możliwe należy
bezwzględnie spełnić następujące, szczegółowe warunki:
a) zgodnie z obowiązującymi przepisami nadzoru budowlanego należy prowadzić
Książkę Obiektu, w której powinny się znaleźć protokoły z wykonywanych
przeglądów okresowych (wiosennych i jesiennych), a także z przeglądu
generalnego (szczegółowego), przeprowadzanego nie rzadziej, niż co 5 lat;
b) w Książce Obiektu należy także na bieżąco i sukcesywnie dokumentować
wszystkie naprawy, zastosowane materiały i wykonawców prac, wraz z datami
i dokumentami odbioru tych robót przez osoby do tego uprawnione;