■
■
Podstawy teoretyczne
Rozwój nowoczesnych konstruk-cji w inżynierii lądowej jest popar-ty wieloma badaniami naukowymi.
Dotyczą one nowych teorii – anali-tycznych, numerycznych i ekspery-mentalnych.
Bardzo istotną sprawą jest wy-bór zastosowanych materiałów i ich rozmieszczenie w obszarze kon-strukcji. Powszechne jest stosowa-nie kompozytów, gdzie matryca jest wypełniona włóknami (szklanymi, węglowymi lub aramidowymi), lub elementów kompozytowych – złożo-nych z dwóch lub więcej materiałów (np. żelbet, drewno zbrojone stalą, rury wypełnione betonem). Takie projektowanie wymaga stosowania nowych teorii i metod analizy.
Poniżej wskazano tylko te, które wydają się być bardziej istotne dla zastosowań do konstrukcji lekkich.
Metoda Elementów Skończonych – obecnie najbardziej popularna, jest przeznaczona dla zastosowań komputerowych. Nie wymaga komentarzy. Na tym podejściu bazują komercyjne programy komputerowe dla analizy niemal wszystkich konstrukcji. Wyko-rzystano ją również do analizy skomplikowanych kopuł pręto-wych, pokazanych na rys. 3 [11].
Jest to krajowy odpowiednik oprogramowania Hoshhina [8].
Metoda Różnic Skończonych – możliwa do zastosowania do zagadnień, gdzie teorię doprowa-dzono do różniczkowych równań równowagi. Jest ona dogodna do analizy dynamicznej budyn-ków wysokich, dla mostów i lot-niczych pasów startowych pod działaniem obciążeń ruchomych, rys. 1, 2. Stosuje się tam Metodę Czasoprzestrzeni, [10,11].
■
■
Lekkie konstrukcje
w budownictwie – zasady projektowania, tendencje, zalety i słabe strony - cz. II
SCC/VCA – niezb´dne przy pracach za granicà
Certyfikaty dla firm
Paszporty bezpieczeƒstwa dla pracowników
Coraz cz´Êciej zleceniodawcy z UE (Anglii, Francji, Holandii, Belgii, Niemiec, Skandynawii) wymagajà od pracowników zatrudnionych przy robotach budowlano-monta˝owych PASZPORTÓW BEZPIECZE¡STWA, a od firm certyfikatów SCC/VCA.
Zapraszamy na najbli˝sze szkolenia, których celem jest przygotowanie do egzaminu i zdobycie „indywidual-nych paszportów” upowa˝niajàcych do pracy w warunkach niebezpiecz-nych i/lub ucià˝liwych:
• dla kadry zarzàdzajàcej i nadzoru, 23-26.10.2007r.
• dla pracowników, 29-31.10.2007r.
Atuty szkoleƒ:
• bardzo du˝e doÊwiadczenie – ju˝ kilkaset osób odebrało paszporty
• bardzo dobre przygotowanie do egzaminu – ponad 95% zdawalnoÊç
Wi´cej informacji:
www.kema.pl/szkoleniaVCA www.kema.pl/certyfikatyVCA
WRZESIEŃ 2007 INŻYNIER BUDOWNICTWA
nu rzeczywistego, dając często spore błędy i uproszczenia sytuacji, dalekie od rzeczywistości. Wyniki obliczeń dla szczególnie dużych obiektów po-winno się sprawdzać doświadczalnie.
Z drugiej strony wymaga to czasu, pociąga koszty i nie jest łatwe.
Eksperymenty mogą dotyczyć następujących zagadnień:
Określenia właściwości szczegól-nie nowych materiałów.
Poszukiwania kształtu ogólnego powłok i kopuł prętowych pracu-jących w stanie niemal bezmomen-towym (w podejściu Islera).
Aerodynamiki konstrukcji obcią-żonej wiatrem, wspólne oddzia-ływanie grup obiektów, sposób przepływu mas powietrza, parcia, ssania i możliwe turbulencje etc.
Odpowiedzi konstrukcji na trzę-sienia ziemi i na szkody górnicze.
Aktywnej kontroli obciążeń sejs-micznych działających na budynki.
Innych testów modelowych.
Tendencje
Istnieje stała tendencja do pro-jektowania wyższych budynków, ko-puł i mostów większych rozpiętości, lżejszych konstrukcji, bardziej eko-nomicznych. Dla osiągnięcia takich rezultatów architekci i inżynierowie poszukują nowych rozwiązań. Krót-ko można wymienić następujące kie-runki działań.
Poszukuje się nowych, silniej-szych i lżejsilniej-szych materiałów.
Stosuje się kompozytowe mate-riały zbrojone różnego rodzaju włókami (węglowymi, szklanymi i aramidowymi itp.). Te zastoso-wania są coraz powszedniejsze.
Zastosowanie szkła na dachy i ściany osłonowe nadal jest mod-ne, fot. 3.
Konstrukcje drewniane są stoso-wane ponownie coraz częściej do:
małych domów, hal sportowych, fot. 4, i mostów. Jednak spotyka się obiekty dużej rozpiętości – po-równywalnej z osiąganymi przez konstrukcje stalowe. Współczes-ne klejoWspółczes-ne konstrukcje drewnia-ne mają wiele zalet: są łatwiejsze w konserwacji, odporne na korozję, kilkanaście razy lżejsze, bardziej przyjazne i eleganckie, a nawet bar-dziej odporne na działanie ognia!
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
Zastosowanie membran napię-tych linami jest coraz częstsze dla stadionów, dworców lotniczych, tymczasowych hal wystawowych, sklepów, a nawet rezydencji.
Zastosowanie lin jest bardzo po-pularne w konstrukcjach wiszą-cych i podwieszonych, zarów-no dla mostów, jak i budynków.
Często są one używane w połą-czeniu z membranami, blachami fałdowymi, pewnego rodzaju pa-nelami i ze szkłem.
Zastosowania konstrukcji lekkich podpartych powietrzem i pneu-matycznych jest coraz częstsze.
Poszukuje się stale nowych kształtów i nowych sposobów
za-■
■
■
■
Fot. 5. Kratownica aluminiowa, – imitacja bambusa z puszek
aluminiowych – Walter Janach, Szwajcaria
Fot. 6. Kratownica aluminiowa – imitacja bambusa z puszek aluminiowych – Walter Janach, Szwajcaria
Fot. 7. Trzy różne modele przekrycia przestrzennego wykonane z dwóch typowych prętów i jednego węzła Fot. 1. Dźwigar drewniany zbrojony stalą
Fot. 2. Węzeł kalenicowy konstrukcji dachu drewnianego, zbrojonego
Fot. 3. Podpory wielopunktowe w bibliotece Uniwersytetu Warszawskiego
Fot. 4. Dach nad krytą halą Namihaja Dome, Japonia, po podniesieniu – widoczne linie przegubów
63
WRZESIEŃ 2007 INŻYNIER BUDOWNICTWA
aranżowania przestrzeni, np. [6].
Do najciekawszych ostatnich pro-pozycji należą superlekkie kon-strukcje: pneumatyczno-prętowo-cięgnowe Luchsingera i kratownice aluminiowe Janacha (jeszcze niew-drożone) fot. 6, 7.
Wiele zalet ma propozycja systemu Unidom – pozwalający budować wielkie przekrycia na bazie wie-lościanów, bazujące na typowych dwóch prętach i jednym węźle.
Zalety
Jak już pokazano, lżejsze obiekty są bardziej ekonomiczne i szybsze
■
■
Rys. 2. Ugięcia [cm] mostu stalowego o rozpiętości 100 m (rys. 1b, c)
w jedenastu chwilach czasowych (serie), z parametrami: poruszająca się masa G = 100 t, prędkość ruchomej masy v = 36, 180, 360, 720, 3600km/h, Obrębski – LSCE 2002, 2003 Rys. 1. Ruchoma masa G (P = Gg); a) na
pasie lotniska; b) na stalowej swobodnie podpartej belce; c) jej przekrój
a)
b)
c)
Program składa się z dwóch zasadniczych części: roboczej i edukacyjnej. W części roboczej można wykonać (i wydrukować) protokoły z kontroli obiektu budowlanego: kontroli 5 letniej, kontroli 1 rocznej, przeglądu roboczego przed zimą, kontroli dodatkowej, we wszystkich zakresach technicznych: stanu konstrukcyjno-budowlanego, instalacji centralnego ogrzewania, instalacji gazowej, instalacji i aparatów w lokalu, estetyki obiektu i otoczenia itd.
W tej części programu znajdują się: Terminarz zadań, Książka adresowa i Identyfikator dat.
Część edukacyjna zawiera zbiory przepisów i orzeczeń sądów dotyczące tematyki kontroli obiektów budowlanych, opracowane w formie hipertekstu. W części edukacyjnej są także: Kurs kontroli obiektów budowlanych w 5-ciu lekcjach, publikacja - Jak prowadzić książkę obiektu budowlanego, Polska Klasyfikacja Obiektów Budowlanych, quizy, mnemoniki i wiele dodatkowych opracowań.
Program obejmuje już ostatnią nowelizację Prawa budowlanego z lipca 2007 r. Program PRZEGLĄD jest przeznaczony zarówno dla właścicieli i zarządców, jak i też dla uprawnionych do prowadzenia kontroli obiektów budowlanych w każdej z wymienionych w Prawie budowlanym specjalności.
Lokus Andrzej Jan Wiktor 33-300 Nowy Sącz ul. Marii Dąbrowskiej 16 www.lokus.com.pl e-mail: aw@lokus.com.pl
tel. (0 18) 443 93 28 tel. kom. 606 354 825 faks: (0 18) 443 93 28
P R Z E G L Ą D
program komputerowy, który ułatwia prowadzenie kontroli obiektów budowlanych
w wykonaniu. Ponadto mają nastę-pujące zalety:
osiągają większe rozpiętości, swo-bodne powierzchnie i objętości, bez pośrednich podpór;
podczas ich eksploatacji łatwo jest ad-aptować pomieszczenia do nowych potrzeb, przez przemieszczanie wy-posażenia i ścianek działowych;
■
■
konserwacja i remonty są łatwiej-sze, a wymieniane elementy kon-strukcyjne znacznie lżejsze;
są bardziej dogodne jako tym-czasowe i wielokrotnego użycia, łatwiejsze w montażu i demon-tażu;
rozwijalne konstrukcje mogą być użyte wielokrotnie na tym samym
■
■
■
TECHNOLOGIE
Zalety konstrukcji lekkich znacz-nie przewyższają ich słabe strony, co decyduje o ich stosowaniu.
Decyzje dotyczące wyboru kon-strukcji nośnej jej elementów skła-dowych spośród wielu wariantów powinny być dobrze przemyślane.
prof. dr hab. inż. JAN B. OBRĘBSKI profesor zwyczajny Politechniki Warszawskiej Instytut Mechaniki Konstrukcji Inżynierskich, Wydział Inżynierii Lądowej członek Komitetu Wykonawczego IASS 1996–2002, od 2002 r. członek Komitetu Doradczego IASS
Literatura
1. J.F. Gabriel (edytor): Beyond the cube.
Th e architecture of space frames & po-lihedra. John Wiley & Sons, Inc., New York/ Chichester/ Weinheim/ Brisbane/
Singapore/ Toronto 1997.
2. W. Gutkowski, J.B. Obrębski et all:
Statishe Berechnung der Raumstabverke.
Werner-Verlag (Arkady) Warszawa 1985 (tłumaczenie z polskiego „Obliczenia statyczne przekryć strukturalnych”, Ar-kady 1980).
3. L. Holloway (edytor): Design and spe-cifi cation of GRP cladding. Whitstable Litho Ltd, Whitstable, Kent 1978.
4. Z.S. Makowski: Räumliche Tragwerke aus Stahl. mbH, Düsseldorf 1963.
5. Z.S. Makowski (edytor): Analysis, de-sign and construction of double-layer grids. Praca zbiorowa. Skrypt do kursu w Space Research Centre, Guildford, UK.
6. Z.S. Makowski (edytor): Analysis, de-sign and construction of braced domes.
Praca zbiorowa. Skrypt do kursu w Space Research Centre, Guildford, UK.
7. H. Nooshin (edytor): Studies in space stru-ctures. (In Honour of Z.S. Makowski). Multi – Science Publishing Co. LTD, UK, 1991.
8. H. Nooshin, P. Disney, C. Yamamoto:
Formian. Multi – Science Publishing Co.
LTD, UK, 1993.
9. J.B. Obrębski: Cienkościenne sprę-żyste pręty proste. OWPW, Warszawa 1991/1999.
10. J.B. Obrębski: Wytrzymałość mate-riałów (plus spis treści w języku angiel-skim). Micro-Publisher J.B.O. Wydawni-ctwo Naukowe, Warszawa, 1997.
11. J.B. Obrębski (edytor) – Lightweight Stru-ctures in Civil Engineering. Księgi z między-narodowych konferencji 1995–2006.
■
■
Rys. 3. Dwuwarstwowe przestrzenne kopuły prętowe: sferyczne,
elipsoidalne, cykliczne z falami horyzontalnymi i pionowymi (Obrębski i Fahema)
Rys. 4. Przykłady przekrojów drewnianych, jednorodnych i zbrojonych stalą (Obrębski i Tolksdorf)
(przekrycia pływalni) lub w do-wolnym miejscu (obiekty wysta-wowe, sklepiki jarmarkowe);
przejezdne przekrycia pozwalają szybko, w ciągu kilku do kilku-dziesięciu minut, zamknąć lub otworzyć przestrzeń stadionu, opery leśnej itp.;
konstrukcje prętowo-cięgnowo--pneumatyczne (ang. tensairity) mają wyjątkowo małą ilość wbu-dowanego materiału, a bywają już używane jako obiekty wzniesione na dłuższy czasu