OCENA STANU TECHNICZNEGODACHOWYCH DZWIGARÓW DREWNIANYCH HALI KOMPREOROWNI ZAKŁADÓW MECHANICZNYCH BUMAR-ŁABĘDY S.A. w GLIWICACH

Transkrypt

1 OCENA STANU TECHNICZNEGODACHOWYCH DZWIGARÓW DREWNIANYCH HALI KOMPREOROWNI ZAKŁADÓW MECHANICZNYCH BUMAR-ŁABĘDY S.A. w GLIWICACH Zleceniodawca: ZAKŁADY MECHANICZNE BUMAR-ŁABĘDY S.A. ul. Mechaników 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 PRZEDMIOT I ZAKRES OPRACOWANIA MATERIAŁY ŹRÓDŁOWE OGÓLNY OPIS PRZEDMIOTU OPINII OPIS STANU TECHNICZNEGO KONSTRUKCJI DACHU ORAZ WSTĘPNE ZALECENIA REMONTOWE Uwagi ogólne Uszkodzenia dźwigarów dachowych w nawie północnej Uszkodzenia dźwigarów dachowych w nawie południowej Uszkodzenia płatwi kratowych, krokwi i elementów naświetli w nawie północnej Uszkodzenia płatwi kratowych, krokwi i elementów naświetli w nawie południowej Uszkodzenia deskowania dachu Ogólne podsumowanie obecnego stanu technicznego OBLICZENIA SPRAWDZAJĄCE Założenia Obliczenia krokwi dachu naświetla Obliczenia płatwi portalowej dachu naświetla Obliczenia krokwi dachu pomiędzy naświetlami Obliczenia krokwi dachu przy naświetlach od strony ściany zewnętrznej Obliczenia płatwi kratowej dachu pomiędzy naświetlami Obliczenia wiązara głównego Podsumowanie obliczeń sprawdzających PRZYCZYNY POWSTANIA USZKODZEŃ ZALECENIA REMONTOWE PODSUMOWANIE ORAZ WNIOSKI KOŃCOWE 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. 2

3 1 PODSTAWA FORMALNA OPRACOWANIA Przegląd i ocenę stanu technicznego dachowych dźwigarów drewnianych dla Hali kompresorowni (hali 910) o nr inw i powierzchni zabudowy: 3011,00m 2 przeprowadzono i opracowano na podstawie zamówienia nr MN406/2015,z dnia r., wystawionego przez Zakłady Mechaniczne Bumar-Łabędy S.A., ul. Mechaników 9, 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, 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: 3

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, 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 :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 :2004 Eurokod 1. Oddziaływanie na konstrukcje. Część 1-1: Oddziaływania ogólne. Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach. [3.6.4] PN-EN :2005 Eurokod 1. Oddziaływanie na konstrukcje. Część 1-3: Oddziaływania ogólne. Obciążenie śniegiem. [3.6.5] PN-EN :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 4

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 2x 20. 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. 5

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 6

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: 7

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). 8

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). 9

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 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 10

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. 11

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. 12

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/m 3 ) 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-EN :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 g k = 0,21 kn/m Obciążenie zmienne q k = 0,46 kn/m; 2 = 1,00 - klasa trwania obciążenia zmiennego: średniotrwałe - poziom przyłożenia obciążenia: na górnej powierzchni Klasa użytkowania konstrukcji: 2 13

14 1,95 0,42 1,95 0,42 14 WYNIKI: A = 105 cm 2 Wy = 245 cm 3 Wz = 131 cm 3 Jy = 1715 cm 4 Jz = 492 cm 4 m = 3,68 kg/m y z z 7,5 y A Md [knm] Rd [kn] 1,95 B 4,00 Wytrzymałości obliczeniowe drewna: f c,90,k = 2,50 MPa; f m,k = 24,00 MPa; f v,k = 4,00 MPa M = 1,3; k mod = 0,80 f c,90,d = k mod f c,90,k / M = 1,54 MPa f m,y,d = k h,y (k mod f m,k / M ) = 14,97 MPa f v,d = k mod f v,k / M = 2,46 MPa E 0,mean = 11,00 GPa; E 0,05 = 7,40 GPa; G 0,05 = 0,46 GPa Zginanie: M max,d = 1,95 knm; m,y,d = 7,95 MPa Warunek nośności: m,y,d /f m,y,d = 0,531 < 1 Ścinanie: V max,d = 1,95 kn; S y = 0,00 cm 3 d = V max,d S y / (J y b) = 0,28 MPa (wg wzoru Żurawskiego) d = 0,28 MPa < f v,d = 2,46 MPa (11,3%) Docisk na podporze: R max,d = R A,d = 1,95 kn; k c,90 = 1,00 c,90,d = R max,d / (b b p ) = 0,26 MPa < k c,90 f c,90,d = 1,54 MPa (16,9%) Ugięcie końcowe: k def = 0,80 w fin = 21,31 mm < w fin,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/m 3 ) 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-EN :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 14

15 0,598-0,397 b=24,0 Obciążenie wiatrem ścian naświetla (świetlni) Obciążenie wiatrem wg PN-EN / Ściany pionowe budynków na rzucie prostokąta (p.7.2.2) kierunek wiatru -0,896-0,598 A B Fw,e [kn/m 2 ] D E A B e/5=4,8-0,896-0,598 d=8,0 d-e/5=3,2 - 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. v b,0 = 22 m/s - Współczynnik kierunkowy: c dir = 1,0 - Współczynnik sezonowy: c season = 1,00 - Bazowa prędkość wiatru: v b = c dir c season v b,0 = 22,00 m/s - Wysokość odniesienia: z e = 13,00 m - Kategoria terenu II współczynnik chropowatości: c r (z e ) = 1,0 (13,0/10) 0,17 = 1,05 (wg Załącznika krajowego NA.6) - Współczynnik rzeźby terenu (orografii): c o (z e ) = 1,00 - Średnia prędkość wiatru: v m (z e ) = c r (z e ) c o (z e ) v b = 23,00 m/s - Intensywność turbulencji: I v (z e ) = 0,180 - Gęstość powietrza: = 1,25 kg/m 3 - Wartość szczytowa ciśnienia prędkości: q p (z e ) = [1+7 I v (z e )] (1/2) v m 2 (z e ) = 747,1 Pa = 0,747 kpa - Współczynnik konstrukcyjny: c s c d = 1,000 Elewacja nawietrzna - pole D: - Współczynnik ciśnienia zewnętrznego c pe = c pe,10 = +0,800 Siła oddziaływania wiatru na powierzchnię zewnętrzną: F w,e = c s c d q p (z e ) c pe = 1,000 0,747 0,800 = 0,598 kn/m 2 Elewacja zawietrzna - pole E: - Współczynnik ciśnienia zewnętrznego c pe = c pe,10 = -0,531 Siła oddziaływania wiatru na powierzchnię zewnętrzną: F w,e = c s c d q p (z e ) c pe = 1,000 0,747 (-0,531) = -0,397 kn/m 2 Obciążenia wiatrem wg PN-EN strona nawietrzna strona zawietrzna 0,598 x 4,0 =2,392kN/m 0,397 x 4,0 =1,588 kn/m 15

16 OBCIĄŻENIA: 2,304 2,304 2,304 2,304 1,040 1,040 1,040 1,040 2,392 1, ,588 2, ,392 1,588 1, , 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 16

17 MOMENTY-OBWIEDNIE: -5,704-5, ,493 1, ,145-2,145 2,145-2,145-2,102 2,102-2,102 2, , ,237 3,237-3, , , ,228 3, TNĄCE-OBWIEDNIE: 5,709 8,546 8,541 0,202 3,335 0,025-5,023 0,840 0,003 0,980-0, ,003-0,840-1, , ,023-0,202-0,025-3, ,541-8, , ,689 1,057-0,025 0,025-1,057-4,689-0,960 0, ,760 4,760 4, ,730 5,023 0,037-3,335 0,247 1,711 0,037 3,335-1,711-5, ,037-1,783-4, ,719-0,247 1, , ,778-1,715 1,715-1,778 NORMALNE-OBWIEDNIE: -19,253-5,972 6, ,586-0,072-1,209-8,500-0,072-1,209-2,051-1,573-0,072-1,573-2,051-1, ,586-0,072-1,209-8,500 6,251-5,972-9,521-19,253-9, , ,034 6,189-17,451-1,704-1,704-3,823 6,189-3,823-6,034-19,385 7, , ,521 7,647 7,647-20,871 7,647-3,894 2,400-8,686 2,400-8,686 2,362-8, ,894-0,873-0,029-0, ,029-0,050-0, ,362-8,724-7,322-7,322-17,521-7,322-7,322-20, ,987 2,256-8,830-0,989 2,256-0,989-8,830-20,987 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 17

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 18

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 19

20 13 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 cm 2 Wy = 352 cm 3 Wz = 339 cm 3 Jy = 2289 cm 4 Jz = 2116 cm 4 m = 5,69 kg/m y z y z 12,5 20

21 13 Wytrzymałości obliczeniowe drewna: f c,0,k = 21,00 MPa; f m,k = 24,00 MPa M = 1,3; k mod = 0,90; k h,y = 1,03 f c,0,d = k mod f c,0,k / M = 14,54 MPa f m,y,d = k h,y (k mod f m,k / M ) = 17,10 MPa E 0,05 = 7,40 GPa; G 0,05 = 0,46 GPa Zginanie ze ściskaniem osiowym: N c,d = 9,52 kn, c,0,d = 0,59 MPa M y,d = 5,70 knm, m,y,d = 16,19 MPa Warunek nośności przekroju: k m = 0,7 ( c,0,d /f c,0,d ) 2 + m,y,d /f m,y,d = 0, ,947 = 0,948 < 1 ( c,0,d /f c,0,d ) 2 + k m m,y,d /f m,y,d = 0, ,663 = 0,664 < 1 Warunek smukłości elementu: Sprawdzenie w prześle: Klasa trwania obciążenia: krótkotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2 A = 163 cm 2 Wy = 352 cm 3 Wz = 339 cm 3 Jy = 2289 cm 4 Jz = 2116 cm 4 m = 5,69 kg/m y z y z 12,5 Zginanie ze ściskaniem osiowym: N c,d = 9,52 kn, c,0,d = 0,59 MPa M y,d = 1,69 knm, m,y,d = 4,80 MPa Warunek nośności przekroju: k m = 0,7 ( c,0,d /f c,0,d ) 2 + m,y,d /f m,y,d = 0, ,281 = 0,282 < 1 ( c,0,d /f c,0,d ) 2 + k m m,y,d /f m,y,d = 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 k c,y = 0,753 c,0,d /(k c,y f c,0,d ) + m,y,d /f m,y,d = 0, ,281 = 0,334 < 1 ( c,0,d /f c,0,d ) 2 + k m m,y,d /f m,y,d = 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 21

22 13 A = 163 cm 2 Wy = 352 cm 3 Wz = 339 cm 3 Jy = 2289 cm 4 Jz = 2116 cm 4 m = 5,69 kg/m y z y z 12,5 Wytrzymałości obliczeniowe drewna: f c,0,k = 21,00 MPa; f m,k = 24,00 MPa M = 1,3; k mod = 0,90; k h,y = 1,03 f c,0,d = k mod f c,0,k / M = 14,54 MPa f m,y,d = k h,y (k mod f m,k / M ) = 17,10 MPa E 0,05 = 7,40 GPa; G 0,05 = 0,46 GPa Zginanie ze ściskaniem osiowym: N c,d = 20,99 kn, c,0,d = 1,29 MPa M y,d = 3,24 knm, m,y,d = 9,19 MPa Warunek nośności przekroju: k m = 0,7 ( c,0,d /f c,0,d ) 2 + m,y,d /f m,y,d = 0, ,538 = 0,546 < 1 ( c,0,d /f c,0,d ) 2 + k m m,y,d /f m,y,d = 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 k c,y = 0,820; k c,z = 0,486 c,0,d /(k c,y f c,0,d ) + m,y,d /f m,y,d = 0, ,538 = 0,646 < 1 c,0,d /(k c,z f c,0,d ) + k m m,y,d /f m,y,d = 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/m 3 ) 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-EN :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 22

23 2,30 0,42 2,30 0,42 14 Rozpiętość przęsła l = 4,00 m Belka w remontowanym obiekcie starym - klasa trwania obciążenia zmiennego: średniotrwałe Klasa użytkowania konstrukcji: 2 A = 105 cm 2 Wy = 245 cm 3 Wz = 131 cm 3 Jy = 1715 cm 4 Jz = 492 cm 4 m = 3,68 kg/m y z z 7,5 y A Md [knm] Rd [kn] 2,30 B 4,00 Wytrzymałości obliczeniowe drewna: f c,90,k = 2,50 MPa; f m,k = 24,00 MPa; f v,k = 4,00 MPa M = 1,3; k mod = 0,80 f c,90,d = k mod f c,90,k / M = 1,54 MPa f m,y,d = k h,y (k mod f m,k / M ) = 14,97 MPa f v,d = k mod f v,k / M = 2,46 MPa E 0,mean = 11,00 GPa; E 0,05 = 7,40 GPa; G 0,05 = 0,46 GPa Zginanie: M max,d = 2,30 knm; m,y,d = 9,37 MPa Warunek nośności: m,y,d /f m,y,d = 0,626 < 1 Warunek stateczności: - zwichrzenie współczynnik stateczności giętnej (zwichrzenia) k crit = 1,0 m,y,d = 9,37 MPa < k crit f m,y,d = 14,97 MPa (62,6%) Ścinanie: V max,d = 2,30 kn; S y = 0,00 cm 3 d = V max,d S y / (J y b) = 0,33 MPa (wg wzoru Żurawskiego) d = 0,33 MPa < f v,d = 2,46 MPa (13,3%) Docisk na podporze: R max,d = R A,d = 2,30 kn; k c,90 = 1,00 c,90,d = R max,d / (b b p ) = 0,31 MPa < k c,90 f c,90,d = 1,54 MPa (19,9%) Ugięcie końcowe: w inst = 13,89 mm; k def = 0,80 w fin = 25,00 mm < w fin,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/m 3 ) Zestawienie obciążeń stałych wykonano przy następujących założeniach: 23

24 h=3,0 h=3,0 - 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 / Dachy bliskie i przylegające do wyższych budowli (p.5.3.6) przypadek (i) przypadek (ii) s [kn/m 2 ] 5,8 0,576 5,8 2,880 1,344 ls=6,0 b1=24,0 b2=4,0 b1=24,0 b2=4,0 - Dachy bliskie i przylegające do wyższych budowli - Obciążenie charakterystyczne śniegiem gruntu (wg Załącznika krajowego NA): - strefa obciążenia śniegiem 2 s k = 0,9 kn/m 2 - Warunki lokalizacyjne: normalne, przypadek A (brak wyjątkowych opadów i brak wyjątkowych zamieci) - Sytuacja obliczeniowa: trwała lub przejściowa - Współczynnik ekspozycji: - teren wystawiony na działanie wiatru C e = 0,8 - Współczynnik termiczny C t = 1,0 Obciążenie równomierne dachu niższego - przypadek (i): - Współczynnik kształtu dachu niższego: 1 = 0,8 Obciążenie charakterystyczne: s = 1 C e C t s k = 0,8 0,8 1,0 0,900 = 0,576 kn/m 2 Maksymalne obciążenie nierównomierne dachu niższego - przypadek (ii): - Długość zaspy: l s = 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 C e C t s k = 4,000 0,8 1,0 0,900 = 2,880 kn/m 2 Minimalne obciążenie nierównomierne dachu niższego - przypadek (ii): - Współczynnik kształtu dachu niższego: 1 = 0,8 - Długość zaspy: l s = 2 h = 2 3,0 = 6,0 m > 4,0 m 24

25 5,63 0,42 5,63 0,42 14 = 1 +( 2-1 ) [1-(b 2 /l s )] = 0,8+(4,000-0,8) [1-(4,0/6,0)] = 1,867 Obciążenie charakterystyczne: s = C e C t s k = 1,867 0,8 1,0 0,900 = 1,344 kn/m 2 Dla uproszczenia obciążenie nierównomierne zastąpiono uśrednionym obciążeniem stałym na całej długości krokwi s = 1,34+2,88)=2,11 kn/m 2, 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 z Md [knm] A = 105 cm 2 y y Rd [kn] Wy = 245 cm 3 Wz = 131 cm 3 z A Jy = 1715 cm 4 7,5 Jz = 492 cm 4 5,63 m = 3,68 kg/m B 4,00 Wytrzymałości obliczeniowe drewna: f c,90,k = 2,50 MPa; f m,k = 24,00 MPa; f v,k = 4,00 MPa M = 1,3; k mod = 0,80 f c,90,d = k mod f c,90,k / M = 1,54 MPa f m,y,d = k h,y (k mod f m,k / M ) = 14,97 MPa f v,d = k mod f v,k / M = 2,46 MPa E 0,mean = 11,00 GPa; E 0,05 = 7,40 GPa; G 0,05 = 0,46 GPa Zginanie: M max,d = 5,63 knm; m,y,d = 22,98 MPa Warunek nośności: m,y,d /f m,y,d = 1,535 > 1 (!!!) Warunek stateczności: - zwichrzenie współczynnik stateczności giętnej (zwichrzenia) k crit = 1,0 m,y,d = 22,98 MPa > k crit f m,y,d = 14,97 MPa (153,5%) (!!!) Ścinanie: V max,d = 5,63 kn; S y = 0,00 cm 3 d = V max,d S y / (J y b) = 0,80 MPa (wg wzoru Żurawskiego) d = 0,80 MPa < f v,d = 2,46 MPa (32,7%) Docisk na podporze: R max,d = R B,d = 5,63 kn; k c,90 = 1,00 c,90,d = R max,d / (b b p ) = 0,75 MPa < k c,90 f c,90,d = 1,54 MPa (48,8%) Ugięcie końcowe: w inst = 33,54 mm; k def = 0,80 w fin = 60,37 mm > w fin,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. 25

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/m 3 ) 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-EN :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: 2,880 2,880 2,880 2,880 2,880 2,880 2,880 1,041 1,041 1,041 1,041 1,041 1,041 1, 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 26

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: -1,081-0,204-0,320-0,055-0,645-0,121-0,320-0,055-1,081-0, TNĄCE-OBWIEDNIE: 7 0, , , , , ,174 0,226 0,268 0,226 0,174 3,614 4,221 3,352 3,873 3,003 5,055 0,685 0,804 0,632 0,737 0,565 0,957 0,018 0,019 0, ,023-0, , ,737-0, , ,018-0, , , ,352-3,873-3,614 0,023 0,156 0,080 0,075 0,008 0,019 0,068 0,018 0,069-4,221 0,001-5,055-0,018-0, , , ,068-0,008-0, , ,080-0,156 NORMALNE-OBWIEDNIE: 18,191 18,191 3,807 54,501 54,501 54,501 3,807-0,685-3, ,197-6, ,197-6, ,685-3,614 33,983 33,983-9,972-7,915 33,983-9,972-6,807-1,319-9,972 33,983-9,972-7,915-9,972 33,983 33, , , ,858 6,858-39,272 6,858 11,066 11,066 11,066 6,858 6,858 6,858-0,713-3,641-48,903-48,903-1,224 3,781-6,382 3,781-39,272-48,903-48,903-1,224-6,382-48,903-0,713-3,641-1,346-7, ,834-1, , ,942-39,299-39,299 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 27

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 28

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 29

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 30