Leszek CHODOR, dr inż. bud, inż.arch. ; lch@chodor-projekt.com.pl

Transkrypt

1 Opracowano z wykorzystaniem materiałów: [6 1.] G.G. Schierle, Architectural Structures Excerpts, University of Southern California Custom Publishing, 2003 [6.2.] Macdonald A.J., Structural Design for Architecture, Archtectural Press, Oxford-Boston, 1998 [6.3.] Pałkowski Sz., Konstrukcje stalowe. Wybrane zagadnienia. Obliczenia i projektowanie, PWN, Warszawa 2010 [6.4.] Trebilcock P, Lawson M., Architectural Design in Steel, Spon Press, 2004 Leszek CHODOR, dr inż. bud, inż.arch. leszek@chodor.pl ; lch@chodor-projekt.com.pl 1

2 Konstrukcje cięgnowe {1} Konstrukcje cięgnowe chętnie są chętnie stosowane we współczesnej architekturze Przykład konstrukcji cięgnowej. Przekrycie siatkowe. Cięgna rozpięte na konstrukcji obwodowej i centralnym pylonie Politechnika Świętokrzyska 2012, Leszek CHODOR Konstrukcje budowlane ( Architektura III) 2

3 Konstrukcje cięgnowe {2} Konstrukcje cięgnowe chętnie są chętnie stosowane we współczesnej architekturze Charakterystyka konstrukcji cięgnowych Konstrukcje cięgnowe nazywane także konstrukcjami wiszącymi należę do ekonomicznych i nowoczesnych o wielu specyficznych zaletach: - duża swoboda rozwiązań architektonicznych w kształtowaniu bryły obiektu, - możliwość przekrywania dużych powierzchni i uzyskiwania dużych rozpięto ści, - mały ciężar własny konstrukcji, wynikający z wysokiej wytrzymało ści materiału oraz faktu, że w przekrojach poprzecznych cięgien (lin) wystêpują tylko naprężenia rozciągające, - stosunkowo tani i prosty montaż konstrukcji niewymagaj¹cy na ogół skomplikowanych rusztowań. W związku z tymi pozytywnymi cechami konstrukcje cięgnowe są bezkonkuren cyjne w rozwiązaniach o dużych i bardzo dużych rozpiętoś ciach i znajdują przede wszystkim zastosowanie w takich obiektach budowlanych, jak : hale widowiskowo-sportowe, pawilony wystawowe, dworce i hangary, mosty wiszące i podwieszone, maszty i kominy z odciągami, wyciągi narciarskie i kolejki linowe, napowietrzne linie energetyczne, urz¹dzenia do transportu ludzi i materiału. Politechnika Świętokrzyska 2012, Leszek CHODOR Konstrukcje budowlane ( Architektura III) 3

4 Konstrukcje cięgnowe {3} Konstrukcje cięgnowe chętnie są chętnie stosowane we współczesnej architekturze Do konstrukcji cięgnowych o rekordowo dużej rozpiętoś ci, powierzchni bądź wysokoś ci należą: 1. most wiszący w Japonii o całkowitej długo ści 3911 m i rozpięto ści ś rodkowego przęsła 1991 m, 2 most podwieszony w Chinach o rozpiętoś ci środkowego przęsła 1088 m 3. przekrycie obiektów olimpijskich w Monachium o powierzchni m 4. zadaszenie stadionu w USA o ś rednicy 366 m na 100 tys. widzów, 5. Dach wiszący centrum kulturalnego w Hongkongu o pow m2 6. chłodnia kominowa o konstrukcji z sitaki ciegnowej o wyskosci 180 m i D=140 m, Wady: a) Przeniesienie sił na fundamenty oraz konstrukcja fundamentów b) Połączenia ciegien, c) Wstępne sprężenie, wykonawstwo Politechnika Świętokrzyska 2012, Leszek CHODOR Konstrukcje budowlane ( Architektura III) 4

5 Konstrukcje cięgnowe {4} Most wiszący Most wiszący w Japonii Akashi Bridge in Kobe, "Most Perłowy, Przebiega on od miasta Kōbe na wyspie Honsiu aż do wyspy Awaji, część autostrady nr 28[ arch. Frei Otto ] Politechnika Świętokrzyska 2012, Leszek CHODOR Konstrukcje budowlane ( Architektura III) 5

6 Konstrukcje cięgnowe {5} Most podwieszony Politechnika Świętokrzyska 2012, Leszek CHODOR Konstrukcje budowlane ( Architektura III) 6

7 Konstrukcje cięgnowe{6} Przekrycie cięgnowe (1972) Munich Olympic Stadium.. [ arch. Frei Otto ] 7

8 Typy konstrukcji cięgnowych {1} Najprostsze konstrukcje ciegnowe: Ustroje złożone z pojedyń czych cięgien 8

9 Typy konstrukcji cięgnowych {2} Płaskie dźwigary kratowe: Dżwigar Jawertha 9

10 Typy konstrukcji cięgnowych {3} Powierz chniowe siatki cięgnowe Cięgna nośne Cięgna napinające Dżwigar brzegowy 10

11 Typy konstrukcji cięgnowych {4} Most wiszący Most podwieszony (wantowy) 11

12 Typy konstrukcji cięgnowych {5} Największe mosty wiszące Największe mosty podwieszone Lp. Nazwa mostu Rozpiętość (m) Miejscowość Rok budowy I Akashi Kaikyo 1991 Kobe Naruto, Japonia Great Belt East 1624 Halsskov Sprogo, Dania Humber 1410 Hull, Anglia Jiangyin 1385 Jiangsu Prov., Chiny Tsing Ma 1377 Hongkong, Chiny Verrazano Narrows 1298 New York, USA Golden Gate 1280 San Francisco, USA Haga Kusten 1210 Veda, Szwecja Mackinac 1158 Mackinaw City, USA Minami Bisansato 1100 Kojirna Sakaide, Japonia 1988 Lp. Nazwa mostu Rozpiętość (m) Miejscowość Rok budowy l Sutong 1088 Suzhou-Natong, Chiny Stonecutters 1018 Hongkong, Chiny Tatara 890 Onomichi Imabari, Japonia Pont de Normandie 856 Le Havre, Francja Qingzhou Minjiang 605 Fuzhou, Chiny Yangpu 602 Szanghaj, Chiny Xupu 590 Szanghaj, Chiny Meiko Chuo 590 Nagoya, Japonia Skamsundet 530 Trondheim, Norwegia Tsurumi Tsubasa 510 Yokohama, Japonia

13 Liny{1} wielozwita spiralan otwarta spiralna zamknięta Kabel z pojedyńczych drutów Rodzaje lin spiralnych Thyssen Draht 13

14 Liny{2} właściwości mechaniczn e: 1- S235, 2- S355, 3- drut na liny 14

15 Liny{3} Ochrona przed korozją 15

16 Cięgna{1} Wymiarowa nie cięgien Rzeczywista siła zrywająca linę Siła nominalna Współczynnik sprawności 0,75do 0,95 Obliczeniow a nośność liny S Współczynnik pewności n=2 do 3 16

17 Cięgna{2} Zakotwienie cięgien Zakotwienia cięgien: pętlowe plastyczne klinowe zalewane Połączenie prętów 17

18 Cięgna{3} Zakotwienie cięgien Zakotwienia cięgien: pętlowe plastycz ne klinowe zalewane 18 typu BBR

19 Cięgna{4} Akcesoria Akcesoria: Głowica nakrętka dwustronna Wkręt stabilizujący Pierścień klin 19

20 Cięgna{5} Akcesoria Akcesoria: przegub węzeł stężęń Kabłąk (złaćze rapid) 20

21 Obciążenia konstrukcje cięgnowych Obciążenie: Śnieg Wiatr Tempera tura dt=-+ 35 st (nieco więcej niż wg nomy) 21

22 Statyka cięgna{1} Równanie cięgna nierozciągli wego Najprostsze tylko do obliczeń wdtenych M-Hy=0 (cięgno nie przenosi momentu zginającego H=M/y=M max /f długość cięgna s 22

23 Statyka cięgna{2} 23

24 Statyka cięgna{3} Nielinowości - Podatność konstrukcji wsporczej - Wydłużalno ść cięgien - Nachylenie cięgien 24

25 Konstrukcje cięgnowe - realizacje{1} Denver (Colorado) International Airport (1993) [ arch. Perez Architects ] Przekrycia cięgnowe stosowane są najczęściej z pokryciem z membran 25

26 Konstrukcje cięgnowe - realizacje{2} Konstrukcja cięgnowa z memebraną Konstrukcja ciegnowa z membraną: Schlumberger Research Centre, Cambridge (architekt: Michael Hopkins & Partners) 26

27 Konstrukcje cięgnowe - realizacje{3} Konstrukcja ciegnowa -podwieezszenie zadaszenia: Schlumberger Research Centre, Cambridge Fleetguard, Quimper, (architect: Richard Rogers Partnership) 27

28 Konstrukcje cięgnowe - realizacje{4} Konstrukcja ciegnowa -podwieszenie zadaszenia: Oxford Ice Rink, (architekt: Nicholas Grimshaw & Partners) 28

29 Konstrukcje cięgnowe detale {1} Głowica słupa, Fleetguard, Quimper (architect: Richard Rogers Partnership) 29

30 Konstrukcje cięgnowe detale {2} Pośrednie zamocowanie lin Renault Parts Distribution Centre (architekt: Foster and Partners) 30

31 Konstrukcje cięgnowe detale {3} Zamocowanie lin do fundamentu Hanover Trade Hall (architekt: Thomas Herzog) 31

32 Konstrukcje cięgnowe detale {4} Wsporniki-prowadnice lin Sainsbury's supermarket (architekt: Nicholas Grimshaw & Partners) 32

33 Konstrukcje cięgnowe detale {5} Detal łączenia lin Igus Factory, Cologne (architekt: Nicholas Grimshaw & Partners) 33

34 Konstrukcje cięgnowe detale {6} Detal połączenia lin ze stopą słupa Sports stadium, Cologne (architekt: Verena Dietrich) 34

35 Konstrukcje cięgnowe detale {7} Połączenie liny ze słupem 35

36 Konstrukcje cięgnowe detale {8} Detale łączenia lin 36

37 Konstrukcje cięgnowe detale {9} Detale łączenia lin 37

38 Konstrukcje cięgnowe detale {10} Detale łączenia lin 38

39 Konstrukcje cięgnowe detale {11} Zastosowanie rur i lin 39