Projekt połączenia nakładkowego belek

Case Study — Projekt konstrukcji budynku generatora parowego – połączenia stalowe

🎯 Cel projektu

Celem projektu było wykonanie obliczeń statyczno-wytrzymałościowych wraz z analizą nieliniową dla połączeń konstrukcji stalowych budynku generatora parowego stanowiącego obiekt techniczny infrastruktury energetycznej. Zakres obejmował weryfikację obliczeń w programie Idea Statica.

🏗️ Zakres konstrukcyjny

Połączenia stalowe

• weryfikacja naprężeń w połączeniu
• weryfikacja odkształceń plastycznych w połączeniu,
• sprawdzenie nośności śrub,
• analiza naprężeń w spoinach.

🔧 Kluczowe zagadnienia projektowe

1. Układ statyczny i przenoszenie sił

• Określenie schematu pracy połączenia: przegubowe, częściowo sztywne czy pełnosztywne.
• Analiza sił wewnętrznych przekazywanych przez połączenie:
  • siły osiowe,
  • siły poprzeczne,
  • momenty zginające,
  • siły od wiatru działającego na okap.

2. Geometria połączenia i warunki montażowe

• Dobór geometrii blach węzłowych, żeber, nakładek i płyt czołowych.
• Zapewnienie miejsca na montaż śrub i dostęp narzędzi.
• Uwzględnienie tolerancji montażowych i odkształceń konstrukcji podczas wznoszenia.

3. Nośność elementów łączących

• Dobór klasy i średnicy śrub.
• Sprawdzenie nośności śrub na:
  • ścinanie,
  • docisk,
  • rozciąganie,
  • połączenia mieszane (ścinanie + rozciąganie).
• Weryfikacja pracy śrub w układach wielorzędowych i ewentualnego nierównomiernego rozkładu sił.

4. Analiza spoin

• Dobór rodzaju i wymiarów spoin (pachwinowe, czołowe).
• Sprawdzenie nośności spoin na:
  • ścinanie,
  • rozciąganie,
  • złożone stany naprężenia.
• Ocena wpływu spoin na lokalne odkształcenia elementów cienkościennych.

5. Weryfikacja naprężeń i odkształceń w połączeniu

• Analiza naprężeń w blachach węzłowych, półkach i środnikach elementów głównych.
• Sprawdzenie odkształceń plastycznych i lokalnych wyboczeń.
• Ocena ryzyka uplastycznienia strefy okapowej przy obciążeniach ekstremalnych.

6. Stabilność elementów w strefie okapu

• Sprawdzenie lokalnej stabilności półek i środników.
• Weryfikacja potrzeby zastosowania żeber usztywniających.
• Ocena wpływu połączenia na globalną stabilność ramy (zwłaszcza przy połączeniach sztywnych).

7. Odporność ogniowa

• Dobór rozwiązań zapewniających wymaganą klasę odporności ogniowej (np. R30, R60).
• Ocena wpływu temperatury na nośność śrub i spoin.
• Ewentualne zabezpieczenia ogniochronne (natryski, farby pęczniejące).

8. Trwałość i ochrona antykorozyjna

• Dobór powłok antykorozyjnych dla elementów połączenia.
• Uwzględnienie warunków środowiskowych (C3, C4, C5).
• Zabezpieczenie stref trudno dostępnych po montażu.

9. Aspekty wykonawcze i kontrolne

• Technologia montażu: kolejność skręcania, spawania, podparcia tymczasowe.
• Kontrola jakości spoin i śrub (NDT, momenty dokręcania).
• Możliwość demontażu lub regulacji połączenia, jeśli wymagane.

📈 Efekt końcowy

Efektem końcowym dokumentacji jest kompletny zestaw opracowań projektowych obejmujący wszystkie niezbędne rysunki, obliczenia oraz opisy techniczne, pozwalający na jednoznaczne wykonanie i ocenę poprawności projektowanego rozwiązania. Dokumentacja zawiera:

• model obliczeniowy wraz z pełną analizą statyczno–wytrzymałościową,
• sprawdzenia naprężeń, odkształceń i stabilności,
• szczegółowe rysunki wykonawcze
• zestawienia materiałowe oraz wymagania dotyczące śrub, spoin i elementów dodatkowych,
• opis techniczny określający założenia projektowe, przyjęte normy, parametry materiałowe i zakres analiz,
• wnioski końcowe, potwierdzające spełnienie wymagań normowych oraz przyjętych kryteriów projektowych.

Dokumentacja w tej formie stanowi podstawę do realizacji, kontroli jakości oraz dalszych etapów procesu inwestycyjnego.