W pracy zwrócono uwagę na niektóre zagadnienia przy projektowaniu przestrzennych konstrukcji w budynkach o dużej rozpiętości. Projektowanie obiektów użyteczności publicznej, do których zaliczają się nowoczesne centra handlowo-rozrywkowe o dużych powierzchniach wewnętrznych, jest związane z rozwiązaniem szeregu skomplikowanych, powiązanych ze sobą zadań architektonicznych i inżynierskich. Skuteczne rozwiązanie tych problemów wiąże się przede wszystkim z przyjęciem i wdrożeniem w praktyce przemyślanych decyzji dotyczących wielkorozpiętościowych obiektów przestrzennych oraz ich przekryć. W ten właśnie sposób możliwe jest stworzenie komfortowych warunków dla użytkowników przy jednoczesnym zapewnieniu wymagań technicznych. Pozbawiona podpór pośrednich przestrzeń, przekryta przestrzenną metalową konstrukcją o dużej rozpiętości, nadaje budynkowi niezwykłą wyrazistość emocjonalną i plastyczną. Właśnie tak złożone zadanie inżynierskie zostało rozwiązane podczas projektowania centrum handlowego River Mall zlokalizowanego w Kijowie, na nabrzeżu Dniepru.
EN
The work draws attention to some issues when designing spatial structures in long-span buildings. Designing public buildings, which include modern shopping and entertainment centers with large internal areas, involves solving the number of complex, interrelated architectural and engineering tasks. Effective solution of these problems is primarily associated with the adoption and implementation in practice of well-thought-out decisions regarding large-span spatial objects and their coverings. In this way, it is possible to create comfortable conditions for users while ensuring technical requirements. The space, devoid of intermediate supports, covered with the spatial metal structure with a large span, gives the building extraordinary emotional and artistic expressiveness. Such the complex engineering task was solved when designing the River Mall shopping center located in Kiev, on the Dnieper embankment.
In the article, the author presents an analysis of the ultimate limit states ULS and SLS serviceability of ribs in a densely ribbed roof with prestressed concrete beams RS139. 3D numerical models of the ceilings were made in the calculation program, changing the quantity and length of RS139 beams. The results of the analysis are presented in charts. Cross-sections with spans from 10 to 15 meters were subjected to detailed analysis. Such spans of densely ribbed floors are not yet used in projects.
PL
W artykule przedstawiono analizę stanów granicznych nośności ULS i użytkowalności SLS żeber w stropie gęstożebrowym, z belkami strunobetonowymi RS139. Wykonano modele numeryczne 3D stropów w programie obliczeniowym, zmieniając liczbę oraz długość belek RS139. Wyniki przeprowadzonej analizy przedstawiono na wykresach. Szczegółowej analizie poddano przekroje o rozpiętości 10-15 m. Obecnie taka rozpiętość stropów gęstożebrowych nie jest jeszcze stosowana w projektach.
Corrugated steel structures buried in the surrounding soil are currently used worldwide in road and railway engineering as culverts, pedestrian and animal crossings, tunnels and bridges. The need of large span corrugated steel structures is rapidly growing however their behavior analysis is still understudied. There is also a lack of discussion about the impact of additional strengthening elements for the behavior of corrugated steel structures. This study analyses the influence of rational steel mesh layout on the behavior of a large span deepest corrugation steel structure. The numerical two-dimensional model of two-radius 17.5 m span profile with corrugation of 237 mm depth and 500 mm pitch was developed to replicate the ongoing project in Lithuania. Originally the stiffness of the structure from both sides was increased by six layers of steel meshes as lateral support. Nevertheless, the current study was looking for rational steel mesh layout. Also, the influence of different layouts of steel mesh on corrugated steel plate utilization to buckling failure in the peaking, dead load and in the most unfavorable live load location phase was analyzed. The finite element model results indicated that steel meshes could be used to control structure deformations and internal reactions. Vertical displacement of the crown of the structure could be reduced by 45% in the peaking phase when using proper steel meshes layout. Furthermore, steel meshes could be a decisive factor for the bearing capacity of corrugated steel structure in a positive sense.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano główne układy nośne podestów dużych rozpiętości w halach przemysłowych. Przypomniano statykę i zasady kształtowania ram Vierendeela. Przedstawiono sposób wykorzystania tych ram w podestach. Omówiono ich wady i zalety. Zamieszczono kilka przykładów obliczeniowych. Wyliczono zużycie stali dla ram klasycznych słupowo-ryglowych i ram Vierendeela przy identycznych obciążeniach i rozpiętościach. Przeanalizowano ramy o przęsłach od 12 m do 21 m. Wyniki analiz wykazały, że na ramy Vierendeela przy rozpiętości powyżej 15 m zużywa się zdecydowanie mniej stali. Są więc oszczędniejszym rozwiązaniem dla podestów dużych rozpiętości, jeśli zaakceptuje się pewne ich ograniczenia.
EN
The article describes the main load-bearing systems of long-span platforms in industrial halls. It recalls the statics and principles of forming Vierendeel frames. It shows how these frames are used in platforms, as well as discusses their advantages and disadvantages. It also includes several calculation examples. Steel consumption was calculated for classic post and beam frames and Vierendeel frames at identical loads and spans. The frames with spans between 12 m and 21 m were analyzed. The results of the analysis showed that Vierendeel frames with spans above 15 m consume significantly less steel. Therefore, they are a more economical solution for long-span platforms, accepting some of their limitations.
Projektowanie konstrukcji smukłych o dużych rozpiętościach lub wysokościach, znacząco obciążonych, wymaga analizy i rozwiązania wielu zagadnień projektowych. Są to m.in.: konieczność oceny wrażliwości konstrukcji na wzbudzenia aerodynamiczne od obciążeń dynamicznych oraz analiza wpływu obciążeń wysokocyklowych na zmęczenie konstrukcji. Przedstawiono wybrane przykłady takich konstrukcji.
EN
Designing slender structures with large spans or heights, and at the same time heavily loaded, poses additional challenges for designers. These are for example the need to assess the structure’s susceptibility to aerodynamic excitation from dynamic loads and the analysis of the impact of high-cycle loads on fatigue. This article presents selected examples of such structures.
Przedmiotem rozważań zaprezentowanych w pracy są przemieszczenia i naprężenia w elementach stalowych dźwigarów kratowych, spowodowane zmianami temperatury zewnętrznej i nierównomiernym rozkładem temperatur wewnątrz hali. Wielodniowe pomiary przemieszczeń stalowych, kratowych dźwigarów dachowych dużej rozpiętości połączone z pomiarami temperatury w przestrzeni hali i w różnych punktach dźwigarów wykazały znaczący wpływ nierównomiernego rozkładu temperatur na przemieszczenia. Zmierzone wartości przemieszczeń zostały porównane z przemieszczeniami otrzymanymi drogą symulacji numerycznych, w których danymi wejściowymi były pomierzone temperatury. Poza przemieszczeniami w pracy przeanalizowano także wzrost naprężeń w wybranych elementach dźwigara kratowego, spowodowany nierównomiernym rozkładem temperatur. Oceniono destrukcyjny wpływ temperatury na stan wytężenia analizowanych stalowych dźwigarów kratowych.
EN
The subject of considerations presented in the work are displacements and stresses in steel elements of truss girders, caused by changes in the external temperature and uneven distribution of temperatures inside the hall. Multi-day measurements of displacement of steel, large-span truss roof girders combined with temperature measurements in the hall space and at various points of the girders showed a significant influence of uneven temperature distribution on the displacements. The measured displacement values were compared with the displacements obtained by numerical simulations, in which the input data were measured temperatures. In addition to displacements, the increase of stress in selected elements of the truss girder, caused by uneven temperature distribution, was also analyzed in the paper. The destructive effect of temperature on the strain and stress state of the analyzed steel truss girders was assessed.
Arch bridges are built since two thousand years at least. Structural materials changed during this time. The design methods were changed also. The biggest impact was noted with development of Finite Element Method and graphical methods of preparation of technical drawings which is strictly combined with development of computers. These processes appeared also in Polish construction industry, especially from the beginning of 90-ties XX century. But in this paper we do not consider mentioned above problems. We would like to present development of arch bridges from construction technology point of view. This aspect of creation of bridge structures is not very often the subject-matter of analysis. For many investors, design engineers and contractors optimization of structures is most important issue. For most of them the reduction of volume (weight) of structural material is only solution. But sometimes it is not true – the construction technology gives much more efficient results. We present below examples of realization in Poland medium and large span arch bridges – steel, concrete and hybrid structures.
PL
Mosty łukowe są budowane od więcej niż dwóch tysięcy lat. W Europie ten typ konstrukcji jako pierwsi zastosowali Rzymianie. Niezależnie od nich mosty łukowe zaczęli w tym samym czasie budować Chińczycy. Materiałem konstrukcyjnym aż do epoki Renesansu był kamień (granit, piaskowiec, marmur). Mosty kamienne były budowane jeszcze w XIX wieku, a nawet są budowane jeszcze obecnie, choć sporadycznie. Jeszcze w Średniowieczu pojawiły się konstrukcje ceglane, które stopniowo zastępowały kamień, ale ich rozkwit nastąpił wraz z budową linii kolejowych. Koniec XVIII wieku to początek budowy mostów stalowych, najpierw żeliwnych, a od lat 20-tych XIX wieku wykonywanych ze stali zgrzewnej. W latach 50-tych tego wieku opanowano produkcję stali zlewnej, która jest produkowana do dzisiaj, tyle, że zdecydowanie o innych właściwościach fizyko – mechanicznych. Koniec XIX wieku to z kolei początek budowy konstrukcji betonowych i żelbetowych. Wiek XX przyniósł rozwój nowych materiałów, co znalazło także swój wyraz w projektowaniu i budowie mostów łukowych. Jeszcze przed II wojną światową pojawiły się mosty łukowe z elementami sprężonymi oraz mosty aluminiowe. Mosty z drewna klejonego to już lata 50-te XX wieku, a od 1982 roku rozpoczęto stosowanie kompozytów polimerowych jako materiału konstrukcyjnego.
In the last decade many buildings such as multipurpose buildings, malls, auditoriums, sports halls which have long-span building floor structure. Various research results indicate that in general long-span concrete floor structures have a fundamental frequency of less than 7 Hz. This will risk a resonance if this floor receives dynamic loads of people jogging to follow the song with a frequency of 2-3 Hz. This research was conducted to numerically analyze the long-span building floor model using SAP2000, to determine the fundamental frequency and maximum displacement of the floor structure model. It was also investigated how to increase its fundamental frequency and reduce the maximum displacement. The results have shown that the numerical analysis of the plate model long-span floor building using SAP2000 produces a fundamental frequency of 5.19 Hz. Model III with Reinforcing double equal angles (84x37x10x2.5) steel truss provides the best results, increases the fundamental frequency to be 7.93 Hz, and with a variety of static and dynamic loads, decreases the value of the displacement and far from the allowable displacement.
The performance-based analysis of the large-space steel sports hall is presented. Load-bearing structure of the hall consists of spatial long-span truss girders that are made of modern square hollow sections. Both fire development analysis and mechanical response analysis are discussed in detail. Fire Dynamics Simulator and Safir programs are used. Main focus is put on the factors that could affect the final fire resistance of the structure. Uniform and non-uniform heating, different boundary conditions and local imperfections are taken into account. Structures with and without fireproof insulation are considered. Values of the critical temperature, failure modes and fire resistance estimated for various cases are presented. Computer simulations were carried out both for fire growth and decay phase. As a result it is clearly shown that some reductions of the required fireproof insulation are possible. Moreover, the structure without complete traditional fireproof insulation is able to survive not only the direct fire exposure but also the cooling phase.
PL
Aktualne normy europejskie EN 1991-1-2 i EN 1993-1-2 dopuszczają do stosowania różnorodne metody oceny odporności ogniowej, które mogą być wykorzystane zarówno w odniesieniu do pojedynczych elementów jak i całych ustrojów nośnych. Podejście obliczeniowe bazujące na właściwościach danej strefy pożarowej (tzw. performance-based approach) powinno uwzględniać zarówno analizę rozwoju pożaru jak i odpowiedzi mechanicznej konstrukcji. Wykorzystanie tego typu metody może być szczególnie istotne w przypadku obiektów o stosunkowo dużych kubaturach stref pożarowych, takich jak na przykład wielkogabarytowe hale o konstrukcji stalowej. Możliwy jest wówczas nie tylko lepszy wgląd w zachowanie się konstrukcji w warunkach pożaru ale istnieje także możliwość dostosowania izolacji ogniochronnej do rzeczywistego zapotrzebowania. Jednocześnie przeprowadzenie kompletnych symulacji typu "performance-based" jest niezwykle czasochłonne oraz wymaga połączenia wiedzy z zakresu inżynierii pożarowej oraz inżynierii lądowej. Dodatkowo wpływ niektórych czynników (takich jak przykładowo lokalne imperfekcje łukowe) na prognozowaną odporność ogniową nie został do tej pory w pełni rozpoznany. W tej sytuacji w artykule przedstawiono opartą na charakterystyce danej strefy pożarowej analizę odporności ogniowej wielkogabarytowej hali sportowej o konstrukcji stalowej. Rozpatrywana hala charakteryzuje się zarówno znacznymi wymiarami w rzucie (70m x 60m) jak i stosunkowo dużą wysokością (16.5m). Główny ustrój nośny składa się z trójpasowych dźwigarów kratowych o rozpiętości 60m, rozmieszczonych w rozstawie co 6m. Obliczenia rozwoju pożaru wykonano za pomocą programu Fire Dynamics Simulator. Do opracowania analizy odpowiedzi mechanicznej konstrukcji wykorzystano program Safir.
Omówiono uproszczoną metodę obliczeń nośności płatwi przy obciążeniu grawitacyjnym według Eurokodu 3, którą stosowano w zrealizowanych projektach przekryć dachowych rozpiętości 13,00 m. Podano wyniki analizy możliwości zastosowania dostępnych na rynku w Polsce profilowanych na zimno kształtowników na płatwie ciągłe rozpiętości 12,00÷14,00 m.
EN
The paper presents simplified calculation method of purlin resistance moment due gravity loading, according to Eurocode 3, which one used in realised roof structures span 13,00 m. Paper describes also the analysis results of usage the cold formed sections accessible in Polish market, for continuous purlins span 12,00 to 14,00 m.
Omówiono badania nad zastosowaniem lekkiego betonu kruszywowego do konstruowania płyt kablobetonowych dużej rozpiętości. Omówiono zalety zastosowania takiego betonu zamiast betonu zwykłego oraz przedstawiono wyniki analizy obliczeniowej płyty wykonanej z betonu zwykłego oraz z betonu lekkiego o gęstości 1710 kg/m3.
EN
The results of research on the use of lightweight aggregate concrete to construct large span post-tensioned slabs have been presented. The opportunities and benefits of the use of such concrete instead of ordinary concrete have been discussed. The results of calculation of post-tensioned slab made of ordinary concrete and lightweight aggregate concrete with a density 1710 kg/m3 have been presented and compared.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano problem nadmiernych ugięć prefabrykowanych dźwigarów żelbetowych o rozpiętości 15 m, stanowiących główne elementy nośne wiaty przemysłowej. Przeanalizowano różne przyczyny takiego stanu rzeczy. Stwierdzono, że ugięcia spowodowane są głównie procesami reologicznymi betonu: pełzaniem i skurczem. Procesy te rozpoczęły się bezpośrednio po wykonaniu elementów.
EN
In the paper the problem of excessive deflections of precast reinforced concrete girders with span of 15 m is described. The girders are main structural elements of industrial shed. Different reasons of such state were analyzed. It was stated that the deflections were caused with rheological processes of the concrete: creep and shrinkage. The processes begun directly after the girders execution.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano problemy konstrukcyjne dotyczące kształtowania nietypowego wspornika o dużym 13 m wysięgu poziomym. W celu spełnienia warunku nośności i ugięć przyjęto w słupie wspornika zbrojenie sztywne. Dodatkowo zastosowano szereg rozwiązań konstrukcyjnych umożliwiających właściwe posadowienie konstrukcji i bezpieczeństwo eksploatacyjne części przewieszonej.
EN
This paper describes the structural problems of forming an unusual bracket with large horizontal outreach for 13 m. To fulfill the condition of load capacity as well as deflection capacity in the supporting column rigid reinforcement was builtin. In addition, a number of structural solutions were used to enable the proper foundation and operational safeness of the structure.
Opisano konstrukcję nowego mostu podwieszonego o rekordowej rozpiętości przęsła, wynoszącej 1104 m, którego budowa zakończyła się na dalekim wschodzie Rosji. Przeprawa przekracza cieśninę Wschodni Bosfor, łącząc Władywostok z wyspą Russkij Ostrow. Opisano krótko również drugi duży obiekt podwieszony, o rozpiętości przęsła równej 737 m, usytuowany w centrum Władywostoku.
EN
Short description of two new large cable-stayed bridges, constructed recently in Russia, is given in the paper. A bridge to the Russkiy Island, across Bosphorus the Eastern Strait, has a 1104 m long main span, which is the new world record for structures of this type. Second bridge, erected across the Golden Horn Bay in Vladivostok, has a 737 m long main span.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The biggest possible ordinary ellipse from the 200 x 55 mm corrugation with a span of 12,09 m was constructed in the South ofHungary in 2009. The corrugated steel structure was designed and built under the highway M60 with a cover of 4,59 m which is a veiy high cover related to the span. Longitudinal concrete ribs were used to increase the stiffness of the structure The paper shows the steps of the structure's construction. Continuous measurement of the span and the displacements has been carried out, starting from the assembly phase, to the backfilling phase, but the monitoring was not finished with the handover of the highway. The structure is still being monitored today.. The paper presents the result of these measurements, vertical displacements of the big ellipse throughout 24 months and shows the importance of ensuring drainage of embankment.
PL
Największa dopuszczalna konstrukcja o kształcie elipsy z blachy o fali 200 x 55 mm i rozpiętości 12,09 m została zbudowana na południu Węgier w 2009 r. Konstrukcja z blachy falistej została wykonana pod autostradą M60 z naziomem wynoszącym 4,59 m, co stanowi bardzo dużą wartość naziomu w stosunku do rozpiętości. Do zwiększenia sztywności konstrukcji użyto wzdłużnych żeber betonowych. Praca przedstawia etapy budowy tej konstrukcji. Prowadzono ciągłe pomiary rozpiętości oraz przemieszczeń, rozpoczynając od fazy montażu, aż po fazę zasypywania, ale monitoring nie został zakończony w momencie oddania autostrady do użytku i trwa nadal. Praca przedstawia rezultaty tych pomiarów i pionowe przemieszczenia elipsy w okresie 24 miesięcy oraz omawia znaczenie zapewnienia odpowiedniego drenażu nasypu.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
While it has long been understood that culvert response to live load depends on three dimensional effects, and that design of these heavily redundant structures should account for ultimate strength, it has only recently been possible to measure and calculate this behaviour. Laboratory tests on a deep corrugated metal box culvert of 10m span are described, including tests before burial and one test of the shallow buried structure up to the ultimate strength limit. Three dimensional finite element analysis is then discussed. The ultimate strength test demonstrates the substantial reserve capacity due to three dimensional load spreading. Finally, the potential for undertaking design using parametric studies based on three dimensional finite element analyses is illustrated.
PL
Mimo tego, że od dawna rozumiemy, że reakcja przepustów na obciążenia zmienne zależy od sił działających w trzech wymiarach, a podczas projektowania tych wysoce redundantnych konstrukcji należy brać pod uwagę ich wytrzymałość graniczną, dopiero niedawno pojawiła się możliwość mierzenia i obliczania takiego zachowania. W tej pracy opisano testy laboratoryjne przepustu skrzynkowego ze stalowej blachy falistej o głębokiej fali o rozpiętości 10 m, w tym testy przed zasypaniem oraz jeden test konstrukcji z płytkim naziomem aż do granicy wytrzymałości. Następnie omówiona jest trójwymiarowa analiza elementów skończonych. Test wytrzymałości granicznej pokazuje znaczącą rezerwę wytrzymałości dzięki rozprzestrzenianiu się obciążeń w trzech wymiarach. Na koniec przedstawiono potencjał projektowania przy użyciu badań parametrycznych opartych o trójwymiarowe analizy elementów skończonych.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.