Projektowanie Konstrukcji Budowlanych
inż. Piotr Witek
ul. Młyńska 10/10, 44-100 Gliwice
605-531-541
biuro@pkbpw.pl

Cena konstrukcji ze wzgledu na obciążenie wiatrem - projekty hal

Projekt hali :

W prawidłowo zaprojektowanej hali wszytkie obciążenia stałe i użytkowe i zmienne klimatyczne sa przenoszone przez konstrukcje w sposób bezpieczny i uporządkowany za dachu na grunt. W chwili obecnej projektanci maja z zadanie spełnić 2 warunki:

Stan Granicznej Nośności - SGN i Stan Granicznej Użytkowalności - SGU.

Pozniższy artykuł głównie dotycz SGU przy analizie słupów.

 

Hale magazynowe ceny

W ostatnim czasie natrafiłem wraz z swoim klientem na oferte hali na jednym z portali aukcyjnych której cena budziła ogromne zdziwienie. Była to konstrukcja hali 400m2 , słupy wraz z ryglem kratowym i stężeniami za , uwaga - 25 000zł netto. Wychodzi 77Zł netto za 1m2 hali – podkreślono że to promocja !!!

Licząc po cenie materiału 3,00zł za 1kg stali wychodzi 25 000zł : 3,0zł/kg = 8 333 kg

Przeliczając wage na powierzchnię 1m2 wychodzi 20,83 kg/1m2 co jest wartością bardzo niską, zdecydowanie za niską. Słupy w omawianej konstrukcji miały 4,5m wysokości i były to profile zamknięte. W mojej ocenie hala conajmniej 10kg/m2 była za lekka – oferta dotczyła III strefy śniegowej.

Wielu inwestrów na widok kratownicy myśli że to bardzo mocna konstrukcja (wkrótce przygotuje materiał na temat wytrzymałości elementów konstrukcji), niezastanawiając sie nad słupami które oprócz sił grawitacyjnych, (siły ściskające), przenosza siły poziome od wiatru. I chciałbym troche przybliżyć charakter tego obciążenia i jego wpływ na prace konstrukcji.

 

Obciązenie klimatyczne - wiatr

Wiatr to obciążenie, które wpływa na przemieszczenia poziome konstrukcji nazywane Stanem Granicznej Użytkowalności. Jest to jeden z warunków jaki należy spełnić - obligatoryjnie. Dla hal jednokondygnacyjnych warunek graniczny to H/150 (H - wysokość słupa). Zadaniem projektanta jest dobranie poszczególnych elementów tak aby powyższy warunek SGU był spełniony.

W Polsce wyróżniamy III strefy obciążenia wiatrem, oraz dodatkowo norma PN-EN 1994-1-4-2008 wprowadza łącznie V kategorii ekspozycji terenu.

Do zobrazowania siły wiatru przedstawiam obciążenie z gotowego projektu hali 12x36m o wysokości ściany 8m.
Parcie wiatru na ścianę:
II strefa, II kategoria ekspozycji terenu, obciążenie charakterystyczne 73kg/m2
II strefa, III kategoria ekspozycji terenu, obciążenie charakterystyczne 61kg/m2
Różnica jest znacząca gdy rozpatrzymy całą ścianę o łącznej powierzchni 288m2,


w pierwszym przypadku, II kategoria terenu, łaczne obciążenie obliczeniowe na ścianie to 21 Ton

w drugim przypadku, III kategoria terenu, łączne obciążenie na ścianie to 17,6 Ton

Są to znaczne wartości. Oczywiście rozkładają sie na wiele układów konstrukcyjnych (słupów, ram)

 

Obciążenie wiatrem w kombinacji obciążen z ciężarem śniegu, cieżarem instalcji i poszycia wraz z cieżarem własnym sa decydującymi o stateczności całej hali. W omawianej ofercie hali za 25000zł konstrukcja słupów sprawiała wrażenie jak by nikt nieprzykładał obciążenia wiatrem. W cwhili obecnej jest wiele rozwiązań budzacych ogromne wątpiwosci co do popraności zastosowanych rozwiązań !!!

 

Projekty hal stalowych

Wyobraź sobie że podczas znacznych porywów wiatru słupy hali wychylaja się dwukrotnie za dużo, ocbiążenia na dachu spowodują że zamiast sił osiowych w słupach będą powstawać momenty zginające słup, które będą dodatkow zwiększać wychylenie słupa.

Dochodzi do sytuacji w której wychylone słupy oprócz sił pionowych (osiowych) zaczynają przenosić z dachu dodatkwo siły w postaci momentów zginających które sie pojawiają w sytuacji wychylonego słupa.

Sa to dodatkowe wartości które napewno nie były brane pod uwage w tej konkretnej hali z serwisu aukcyjnego.

Hala oferowana na serwisie aukcyjnym była konstrukcją o słupach wsprnikowych tzn. Sztywno zamocowanych w fundamentach przynajmniej tak powinno być, firma mojemu klientowi zaproponowała profil zamknięty "kwadraciak" 133x133 o ściance 4,50mm (nieznalazłem takiego profilu w dostępnych katalogach), wysokosć słupa 4,50m. Generalnie połaczenie słupa z fundamentem na zdjeciach wygladało bardzo wątpliwie. W tak zaprojektowanej hali o stabilnosci konstrukcji decyduje połączenie słupa z fundamentem. Jeżeli siły poziome działające na ramieniu (długość słupa) dodatkow zostaną obciązone siłami w postaci momentów zginajacych to katastrofa budowlana w postaci przewrócenia się hali jest gwarantowana. Jezeli w hali słup będzie źle zaprojetowany to rozmieszczenie kotew również bedzie źle wykonane. Kotwy będa za blisko siebie, na zbyt małym ramieniu, co spowoduje że nieprzeniosą sił występujących w podstawie.

Także w przypadku źle zaprojektowanych słupów do poważnej awari/katastrofy budowlanej może dojśc w warunkach letnich. W ostatnim czasie silnych porywów wiatru w lecie niebrakuje.

Poniżej prosta analiza słupa wspornikowego oferowanego na serwisie aukcyjnym o którym mowa!

Obciazenie od cięzar własnego i sniegu – łącznie przypada na słup 33,40kN (wartość obliczeniowa)

Obciążenia słupa od parcia wiatru – 1,50kN/m

Wyniki nie pozostawiają wątpliwości ze konstrukcja jest zbiorem przypadkowych elementów które nietworzą całości (unikam słów źle zaprojektowana, bo prawdpodobnie nikt tgo nie projektował, właściciel firmy na tzw. oko uznał ze będzie dobrze)

Graniczna wartość konstrukcji w STANIE GRANICZNEJ UZYTKOWALNOŚCI wyłacznie od parcia wiatru jest przekroczona 2,36 razy. Norma dopuszcza przemieszczenie słupa na poziomie H/150 = 450cm / 150 = 3,00cm a mamy wartość 7,10cm !!!!

Z kombinacji obciązęń ciężaru włąsnego i poszycia, oraz śniegu wartość jest przekroczona o 25%.

Analiza w STANIE GRANCZNEJ NOŚNOŚCI jest wogóle wykluczona przy takich przemiszczeniach !!!

Także słupek RK130/4 czy nawet 133x4,5 to zdecydowanie za mało. A jaki słup w takim razie powinien być ??

Jezeli chcemy mieć profil zamknięty to RP200x100x4 jest ciągle za mały ze względu na przemisczenia konstrukcji !!!! Zwiększamy wysokosc przekroju o 7cm i to jest niewystarczające!!!

Takze konstrukcje w niektórych cenach niemają prawa być realziowane na terenie Polski !!!

 

Gotowe projekty

Poniżej prezntuje przykład gotowego projektu hali 12x36m zaprojektowanej w III strefie śniegowej i II strefie wiatrowej. Słupy hali spełniają warunek nośności i użytkowalności. Słupy zaprojektowano z profilu IPE wzmacnianaego w narożach połączenia słupa z ryglem. Słup w fundamencie zamocowany sztywno.

Wytężenie słupó w Stanie granicznej nośności to 90% a w Stanie Granicznej Użytkowalności 71% w prawidłowo zaprojektowanej hali.

Projekt hali - 12x36m - przemieszczenia

W sytuacji zmiany na słup mniejszy o 3 profile mamy, w stanie nośności 1,78% (przekroczenie nośności) i w stanie granicznej użytkowalności 0,96%.

Prawidłowy dobór obciążenia wiatrem przy wymiarowaniu konstrukcji może znacząco wpłynąć na ostateczny koszt realizacji. W konstrukcjach słupów wspornikowych szczególnie.

Na chwilę obecną na rynku jest wiele firm które same niewiedzą co oferują, sposób w jaki nazywają poszczególne elementy konstrukcyjne mrozi krew w żyłach. Inwestorzy kuszeni nierealną ceną czesto ryzykują życie/zdrowie swoje, swoich bliskich i pracowników.

Także oby nie było "Mądry Polak po szkodzie"

Osoby zainteresowane konstrukcjami dla budownictwa zapraszam do konatktu, projektujemy i realizujemy w rozsądnych cenach. Nasze rozwiazania spełniaja normy europejskie.

Gotowe projekty - oferta - hale stalowe