Consum Hale Metalice

SISTEME DE CONSTRUC ŢII INDUSTRIALE STUDII DE CAZ Zsolt NAGY Lindab SRL, Şoseaua de Centur ă, Nr. 8, Ştef ăneştii de Jos, 8246, România

Rezumat  Prezenta lucrare are scopul de a prezenta din punct de vedere al solu ţ iilor iilor constructive  sistemele de hale metalice Lindab cu structura u şoar ă utilizate în România, precum a oferi o imagine prin prisma costurilor  şi a consumurilor de materiale. Lucrarea cuprinde  şi studii de caz al unor investi ţ ii ii realizate recent. Cuvinte cheie  Hale metalice, metalice, Structur ă u şoar ă , Solu ţ ii ii tipizate.

1.

Introducere

Începutul anilor 90 a însemnat şi pentru domeniul cl ădirilor industriale un punct de r ăscruce. Schimbările radicale produse în modul de via ţă, treptat-treptat a impus unele necesităţi, care nu se conformau la conceptele de proiectare practicate: în solu ţiile de  proiectare predomina betonul - o soluţie cunoscut ă ieftină, iar cele metalice, care oricum erau  puţine, se bazau pe solu ţii de laminate grele. În prima parte a anilor ’90 au început s ă apar ă pe piaţa Românească unele firme internaţionale cu solu ţii complete de construcţii metalice ca: Lindab, Butler, Astron, Remco, Frisomat etc. Comparativ unele sisteme structurale se prezint ă astfel:

69

Aceste soluţii complete de hale metalice u şoare ofer ă investitorilor o serie de avantaje: • Calitate foarte bună a materialelor; • Uşurinţă la montaj (grad mare de prefabricare); • Soluţii flexibile; • Termene de realizare reduse (etc.). 2.

Prezentarea sistemului Lindab „Clasic”- aspecte tehnice

Date generale: - Lindab este un concern interna ţional cu sediul în Suedia care dezvolt ă, produce şi  promovează soluţii moderne pentru construc ţii civile şi industriale şi sisteme ecologice de ventila ţii, având ca materie primă tabla de oţel de cea mai bună calitate. Soluţii practicate - Structura principală: (vezi anexa 1): Stâlpi, grinzi: - calitate oţel: OL37, OL 52; - Soluţia de structur ă: profile compuse (secţiuni sudate) sau europrofile; - Sistemul static: cadre dublu articulate sau dublu încastrate; - Traveei uzuale: 5....6 m; - Deschideri uzuale: 12...30 m; - Înălţimi uzuale: 3...6 (articulat) şi 5...8 m (încastrat). Contravântuiri: - tip tiranţi cu calitatea oţelului idem structur ă; - dispuse în traveile marginale şi după caz în travei intermediare. Structura secundar ă: - realizată din pane şi rigle Z, C în general de dimensiune 100-150-200 mm; - dispunerea lor la cca. 1,20 m interax la acoperi ş şi cca. 1,50 m la pere ţi. Închideri perete: LVP20 (1035 mm lăţime) -  protejare anticorozivă cu polyester (20 µm) respectiv zincare (275 g/mp); -  protejare interioar ă strat primer (6-8 µm); - calitate oţel: σc = 330 N/mm2 SUB250 (EN10147). Închideri acoperiş: LTP45 (900 mm lăţime) -  protejare anticorozivă cu polyester (20 µm) respectiv zincare (275 g/mp); -  protejare interioar ă strat primer (6-8 µm); - calitate oţel: σc = 330 N/mm2 SUB250 (EN10147). Detalii utilizate: - Set de detalii standard, conferind arhitectura tipic ă Izolaţia termică: - saltea de vat ă de sticlă; - densitate 12-16 kg/m3, lăţime de 1,20 m; - grosime uzuală 100,120 mm. 70

Accesorii: - O gamă largă: ferestre, uşi, por ţi industriale, elemente transparente, luminatoare omidă, trape de fum etc. în funcţie de cerinţele proiectului 3.

Aspecte tehnico-economice - hale Lindab „Clasic”

3.1. Analize din punct de vedere structural 

Variaţia unor elemente geometrice sau a unor caracteristici de materiale pot avea un impact important asupra costurilor în unele situa ţii. În secţiunea următoare se vor compara performan ţele de consum de o ţel obţinute în urma întocmirii unor proiecte cu valorile de referin ţă obţinute în urma unui studiu. Studiul viza influenţa elementelor geometrice pentru diferite zone de înc ărcare asupra consumului de oţel utilizând acelaşi calitate de oţel (OL37). 3.1.1. Studiu de caz nr. 1 : Hal ă de produc ţ ie Woodcraft - Tg. Mure ş

Date geometrice de baz ă: Deschidere = 25 m deschidere liber ă; Lungime = 50 m (10 traveei x 5m); Înălţime = 6,0 m; α = 8 grade. Încărcări: Încărcarea seismică: α=1, ks=0,12, ψ=1, Tc=0,7s Încărcare ză padă: 1,50 kN/mp • • • •

• •

Structura executată în cadre din oţel, secţiuni compuse, calitatea OL 37, dublu articulate la bază, baza stâlpului s-a considerat cu comportare semi-rigid ă. Secţiunile elementelor fiind de clasa 3, structura s-a considerat nedisipativ ă. În urma proiectării consumul de o ţel din structura principală de rezistenţă a rezultat 36 kg/mp. Comparativ, aceast ă valoare faţă de valorile de referinţă obţinute în urma analizei arată următoarea tendinţă: • Prin creşterea înălţimii la streaşină de la 5 m la 6 m consumul de o ţel a crescut brusc de la 32 kg/mp la 36 kg/mp (cca. 12%) – Figura 1; • Diferenţa este mare fa ţă de o cre ştere ameliorată de la 4 m la 5 m în ălţime la streaşină, unde diferenţa în consum este numai de la 31 kg/mp la 32 kg/mp (cca. 3%). 3.1.2. Studiu de caz nr. 2: Hal ă depozit  şi produc ţ ie Lindab - Bucure şti

Date geometrice de baz ă: Deschidere = 2x24 m deschidere liber ă (în două nave); Lungime = 48 m (8 traveei x 6m); Înălţime = 6,0 m; α = 12 grade. Încărcări: Încărcarea seismică: α=1, ks=0;2, ψ=1, Tc=1;5s Încărcare ză padă: 2;90 kN/mp • • • •

• •

71

Structura executată în cadre din oţel, secţiuni compuse, calitatea OL 52, dublu încastrate la bază. Secţiunile elementelor fiind de clasa 3, structura s-a considerat nedisipativ ă. În urma proiectării consumul de o ţel din structura principală de rezistenţă a rezultat 30 kg/mp. Comparativ, aceast ă valoare faţă de valorile de referinţă obţinute în urma analizei arată următoarea tendinţă: • Prin creşterea calităţii oţelului de la OL37 la OL52 consumul de o ţel a scăzut de la 37 kg/mp (determinat prin extrapolare) la 30 kg/mp (cca. 23%) – Figura 2; • Diferenţa de consum ob ţinut (23%) este diminuat de diferenţa de preţ datorită calităţii (cca. 10-12%) între OL 37 şi OL52. CADRE ARTICULATE ZONA II

Rezultat în urma  proiectării : 36 kg/mp

35

34

33

Rezultat studiu : 32 kg/mp

32

   ]   p   m31    /   g    k    [    l   e    t 30   o   m   u   s   n 29   o    C

Cadru cu H=4m, T=5m Cadru cu H=4m, T=6m Cadru cu H=5m, T=5m Cadru cu H=5m, T=6m

28

27

26

25 0

5

10

15

20

25

30

35

Deschidere [m]

Fig. 1 CADRE INCASTRATE ZONA III

41

39

Rezultat studiu : 37 kg/mp 37

   ]   p   m    /   g    k    [    l 35   e    t   o   m   u   s   n 33   o    C

Cadre cu H=5.5m, T=5m Cadre cu H=5.5m, T=6m Cadre cu H=6.5m, T=5m Cadre cu H=6.5m, T=6m Cadre cu H=7 m, T=5m Cadre cu H=7 m, T=6m

31

Rezultat în urma  proiectării : 30 kg/mp

29

27 0

5

10

15

20

Deschidere [m]

Fig. 2 72

25

30

35

Este important de menţionat faptul că în nici una din cazuri nu se aplic ă restricţia de zvelteţe, care ar avea un impact semnificativ asupra consumului de o ţel. 3.2. Analize cu considerarea închiderilor 

În următoarea secţiune sînt prezentate aspectele tehnico-economice privind închiderile unei hale Lindab realizate cu solu ţii standard. Soluţiile de închidere sînt prezentate în anexa nr. 2. Rezultatele analizei sînt centralizate în tabelul 1. Reprezentarea datelor din tabel sub formă de diagramă sînt prezentate în figura 3. Comentarii privind componentele pentru în ţelegerea informaţiilor prezentate: • Structura: reprezintă structura principală de rezistenţă (grinzi, stâlpi, contravântuiri, şuruburi de îmbinare; • Table cutate: sînt tablele de acoperi ş şi perete de pe ambele fe ţe; • Profile uşoare Z, C: reprezintă sistemul de pane de acoperi ş şi rigle de pereţi; • Izolaţii, folii: reprezintă termoizolaţia din acoperi ş şi perete, folii anticondens şi barier ă contra vaporilor din acoperi ş şi perete respectiv fâşiile de izolare împotriva punţilor  termice; • Şor ţuri: reprezintă totalitatea elementelor de tinichigerie (coame, streşini, colţuri, etc.); • Elemente de leg ătur ă: reprezintă prinderile necesare tablelor cutate de pane şi rigle, şuruburi de ţesere, şuruburi de prindere ale şor ţurilor; • Jgheaburi: reprezintă sistemul de jgheaburi şi burlane pentru realizarea scurgerilor apelor   pluviale; • Proiectare: costurile proiectării structurii de rezistenţă şi detalii (f ăr ă fundaţii, arhitectur ă şi instalaţii). Comentarii: În cazul studiului de caz nr. 1 varia ţia înălţimii de la 5 la 6 m are un impact de 4,4% în costul total al suprastructurii faţă de 1% ceea ce reprezintă variaţia costului de la 4 la 5 m în ălţime. În cazul studiului de caz nr. 2 cre şterea calităţii oţelului de la OL37 la OL 52 aduce o sc ădere totală a costurilor de cca. 5%. Efectul este diminuat datorit ă diferenţei de preţ ale oţelurilor  OL37 şi OL 52. Tabelul 1 Hala : Verheyen 25 x 50 x 6 m Componente

% valoare

% greutate

Eur/mp

Kg/mp

Structur ă

36.8%

56.1%

Table cutate

30.6%

24.8%

Profile uşoare Z, C

10.0%

10.0%

11.00

6.43

Izolaţii, folii

7.9%

4.3%

8.67

2.78

Şor ţuri

6.1%

2.5%

6.75

1.59

Elem de legătur ă

3.6%

0.4%

3.94

0.23

Jgheaburi

1.6%

2.0%

1.76

1.25

Proiectare, asistenţă

3.4%

0.0%

3.73

100.0%

100.0%

110.22

Partial

73

40.60

36.00

33.77

15.93

-

64.22

Componente-procent valori 

Componente -Eur/mp 

Structur ă 6%

4% 2% 3%

Table cutate 36%

8%

Profile uşoare Z, C  Izolaţ ii, folii 

Şor ţ uri 

10%

Elem de leg ătur ă

45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 -

Jgheaburi 

31%

40.60 33.77

11.00

Structur ă

Proiectare, asistenţă

Table

Profile

cutate

uş oare Z,

8.67

Izolaţ ii, folii

6.75

Şor ţ uri

3.94

Elem de

1.76

3.73

Jgheaburi Proiectare,

legătur ă

asistenţă

C

Componente-procent greutate  0.4%

Componente -kg/mp  40.00

0%

Structur ă 4%

2% 2%

25%

30.00

Table cutate

10%

57%

36.00

35.00 25.00

Profile uşoare Z, C 

20.00

Izolaţ ii, folii 

15.00

Şor ţ uri 

10.00

15.93 6.43 2.78

5.00

Elem de leg ătur ă

1.59

0.23

1.25

Elem de

Jgheaburi Proiectare,

-

-

Jgheaburi 

Structur ă

Proiectare, asistenţă

Table

Profile

cutate

uş oare Z,

Izolaţ ii, folii

Şor ţ uri

legătur ă

asistenţă

C

Fig. 3 4. Concluzii

Studiile efectuate arat ă, că o componentă semnificativă atât din punct de vedere al  ponderii în preţul final cît şi al greutăţii finale structura principală de rezistenţă ocupă un loc important. Orice îmbunătăţire adusă acestei componente implic ă o modificare semnificativă a  preţului total al sistemului. Acest lucru este exploatat de furnizorii de sisteme prin: • folosirea oţelurilor de calitate superioar ă (OL 52) pentru structur ă; • confecţionarea structurii în solu ţie sudat ă pentru ca din punct de vedere al formei elementului şi a secţiunii acesta să fie utilizat cît mai eficient; • adecvarea proiectului la tehnologiile disponibile de fabrica ţie; • alegerea solu ţiei adecvate de ancorare a stâlpilor în funda ţie. Diferenţele înregistrate în prezenta analiz ă sînt datorate variaţiei dimensiunilor  geometrice şi a încărcărilor aferente. În cazul secţiunilor mai suple supuse la înc ărcări mari (ex. zone cu înc ărcări exagerate de z ă padă) se pune rezolvarea problemei pierderii stabilit ăţii  prin încovoiere cu r ăsucire. Pe de altă parte nivelul dezvoltării tehnologice - posibilităţile de fabricaţie a structurii variate (structuri sudate automat sau manual, structuri din profile laminate) implică de la caz la caz costuri de manoper ă foarte variată (costurile for ţei de muncă). Concepţia de "sistem" îmbin ă o serie de parametri (costuri materiale, montaj, termene de livrare şi execuţie, cerinţe estetice etc.) care însumate r ăspund unor situaţii impuse la un nivel de performanţă înalt. Bibliografie

1.

Zsolt Nagy- Soluţii constructive pentru hale metalice cu structura u şoar ă. Universitatea „Politehnica” Timişoara, 2001. Referat de doctorat Nr. 1. 74

2. 3.

Catalog de hale Lindab elaborat de Britt Srl., 1999. Proiecte de execuţie lucr ări: a. Hală de producţie – Bucureşti (Beneficiar: Lindab SRL, Proiectant structur ă: Britt Srl Timişoara, Furnizor : Lindab Srl). b. Hală de prelucrarea lemnului – Tg. Mure ş (Beneficiar: Woodcraft Srl, Proiectant structur ă: Britt Srl Timişoara, Furnizor : Lindab Srl).

Poze lucrări prezentate:

Foto 1: Hală de producţie - Woodcraft Tg. Mureş

Foto 2: Hal ă de producţie şi birouri - Lindab Bucureşti

Foto 3: Hală de producţie în construcţie Lindab Bucureşti

Foto 4: Clădire de birouri în construc ţie Lindab Bucureşti

Foto 5: Hal ă de producţie finalizat – Lindab Bucureşti

Foto 6: Detaliu baz ă de stîlp

75

Anexa 1. Cadre articulate şi încastrate – detalii structurale:

Detalii: 1. Configurare cadru curent articulat 2. Îmbinare grindă stâlp 3. Baza stâlpului 4. Îmbinare la coamă

76

Anexa 2. Detalii închideri hale Lindab:

Detalii: 5. Detaliu coamă 6. Detaliu soclu 7. Detaliu streaşină 8. Prindere riglă stâlp 9.

77

contrapagină

78