Soluţii constructive pentru hale metalice cu structura uşoară - apcmr

SISTEME DE CONSTRUCŢII INDUSTRIALE
STUDII DE CAZ
Zsolt NAGY
Lindab SRL, Şoseaua de Centură, Nr. 8, Ştefăneştii de Jos, 8246, România
Rezumat
Prezenta lucrare are scopul de a prezenta din punct de vedere al soluţiilor constructive
sistemele de hale metalice Lindab cu structura uşoară utilizate în România, precum a oferi o
imagine prin prisma costurilor şi a consumurilor de materiale. Lucrarea cuprinde şi studii de
caz al unor investiţii realizate recent.
Cuvinte cheie
Hale metalice, Structură uşoară, Soluţii tipizate.
1. Introducere
Începutul anilor 90 a însemnat şi pentru domeniul clădirilor industriale un punct de
răscruce. Schimbările radicale produse în modul de viaţă, treptat-treptat a impus unele
necesităţi, care nu se conformau la conceptele de proiectare practicate: în soluţiile de
proiectare predomina betonul - o soluţie cunoscută ieftină, iar cele metalice, care oricum erau
puţine, se bazau pe soluţii de laminate grele.
În prima parte a anilor ’90 au început să apară pe piaţa Românească unele firme
internaţionale cu soluţii complete de construcţii metalice ca: Lindab, Butler, Astron, Remco,
Frisomat etc.
Comparativ unele sisteme structurale se prezintă astfel:
69

Aceste soluţii complete de hale metalice uşoare oferă 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 internaţional cu sediul în Suedia care dezvoltă, produce şi
promovează soluţii moderne pentru construcţii civile şi industriale şi sisteme
ecologice de ventilaţii, 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 structură: 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 structură;
- dispuse în traveile marginale şi după caz în travei intermediare.
Structura secundară:
- realizată din pane şi rigle Z, C în general de dimensiune 100-150-200 mm;
- dispunerea lor la cca. 1,20 m interax la acoperiş şi cca. 1,50 m la pereţi.
Închideri perete:
LVP20 (1035 mm lăţime)
- protejare anticorozivă cu polyester (20 µm) respectiv zincare (275 g/mp);
- protejare interioară strat primer (6-8 µm);
- calitate oţel: σ c = 330 N/mm 2 SUB250 (EN10147).
Închideri acoperiş:
LTP45 (900 mm lăţime)
- protejare anticorozivă cu polyester (20 µm) respectiv zincare (275 g/mp);
- protejare interioară strat primer (6-8 µm);
- calitate oţel: σ c = 330 N/mm 2 SUB250 (EN10147).
Detalii utilizate:
- Set de detalii standard, conferind arhitectura tipică
Izolaţia termică:
- saltea de vată de sticlă;
- densitate 12-16 kg/m 3 , lăţime de 1,20 m;
- grosime uzuală 100,120 mm.
70

Accesorii:
- O gamă largă: ferestre, uşi, porţi 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 situaţii.
În secţiunea următoare se vor compara performanţele de consum de oţel obţinute în
urma întocmirii unor proiecte cu valorile de referinţă obţinute în urma unui studiu. Studiul
viza influenţa elementelor geometrice pentru diferite zone de încărcare asupra consumului de
oţel utilizând acelaşi calitate de oţel (OL37).
3.1.1. Studiu de caz nr. 1 : Hală de producţie Woodcraft - Tg. Mureş
Date geometrice de bază:
• Deschidere = 25 m deschidere liberă;
• 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 zăpadă: 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-rigidă. Secţiunile elementelor fiind
de clasa 3, structura s-a considerat nedisipativă.
În urma proiectării consumul de oţel din structura principală de rezistenţă a rezultat 36
kg/mp. Comparativ, această 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 oţel a crescut brusc de
la 32 kg/mp la 36 kg/mp (cca. 12%) – Figura 1;
• Diferenţa este mare faţă de o creştere ameliorată de la 4 m la 5 m înălţime 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: Hală depozit şi producţie Lindab - Bucureşti
Date geometrice de bază:
• Deschidere = 2x24 m deschidere liberă (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 zăpadă: 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 nedisipativă.
În urma proiectării consumul de oţel din structura principală de rezistenţă a rezultat 30
kg/mp. Comparativ, această valoare faţă de valorile de referinţă obţinute în urma analizei
arată următoarea tendinţă:
• Prin creşterea calităţii oţelului de la OL37 la OL52 consumul de oţel a scăzut de la 37
kg/mp (determinat prin extrapolare) la 30 kg/mp (cca. 23%) – Figura 2;
• Diferenţa de consum obţinut (23%) este diminuat de diferenţa de preţ datorită calităţii
(cca. 10-12%) între OL 37 şi OL52.
35
34
CADRE ARTICULATE ZONA II
Rezultat în urma
proiectării : 36 kg/mp
33
32
Rezultat studiu : 32 kg/mp
Consum otel [kg/mp]
31
30
29
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
Consum otel [kg/mp]
37
35
33
Rezultat studiu : 37 kg/mp
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
29
27
0 5 10 15 20 25 30 35
Deschidere [m]
Fig. 2
Rezultat în urma
proiectării : 30 kg/mp
72

Este important de menţionat faptul că în nici una din cazuri nu se aplică restricţia de
zvelteţe, care ar avea un impact semnificativ asupra consumului de oţel.
3.2. Analize cu considerarea închiderilor
În următoarea secţiune sînt prezentate aspectele tehnico-economice privind închiderile
unei hale Lindab realizate cu soluţii 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 înţelegerea informaţiilor prezentate:
• Structura: reprezintă structura principală de rezistenţă (grinzi, stâlpi, contravântuiri,
şuruburi de îmbinare;
• Table cutate: sînt tablele de acoperiş şi perete de pe ambele feţe;
• Profile uşoare Z, C: reprezintă sistemul de pane de acoperiş şi rigle de pereţi;
• Izolaţii, folii: reprezintă termoizolaţia din acoperiş şi perete, folii anticondens şi barieră
contra vaporilor din acoperiş şi perete respectiv fâşiile de izolare împotriva punţilor
termice;
• Şorţuri: reprezintă totalitatea elementelor de tinichigerie (coame, streşini, colţuri, etc.);
• Elemente de legătură: reprezintă prinderile necesare tablelor cutate de pane şi rigle,
şuruburi de ţesere, şuruburi de prindere ale şorţurilor;
• Jgheaburi: reprezintă sistemul de jgheaburi şi burlane pentru realizarea scurgerilor apelor
pluviale;
• Proiectare: costurile proiectării structurii de rezistenţă şi detalii (fără fundaţii, arhitectură şi
instalaţii).
Comentarii:
În cazul studiului de caz nr. 1 variaţia 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 înălţime.
În cazul studiului de caz nr. 2 creşterea calităţii oţelului de la OL37 la OL 52 aduce o scădere
totală a costurilor de cca. 5%. Efectul este diminuat datorită 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
Structură 36.8% 56.1% 40.60 36.00
Table cutate 30.6% 24.8% 33.77 15.93
Profile uşoare Z, C 10.0% 10.0% 11.00 6.43
Izolaţii, folii 7.9% 4.3% 8.67 2.78
Şorţuri 6.1% 2.5% 6.75 1.59
Elem de legătură 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 -
Partial 100.0% 100.0% 110.22 64.22
73

Componente-procent valori
Componente -Eur/mp
10%
8%
6% 4% 2% 3% Table cutate
Structură
31%
36%
Profile uşoare Z, C
Izolaţii, folii
Şorţuri
Elem de legătură
Jgheaburi
Proiectare, asistenţă
45.00
40.00
35.00
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
-
40.60
Structură
33.77
Table
cutate
11.00
8.67
6.75
3.94
Profile Izolaţii, folii Şorţuri Elem de
uşoare Z,
legătură
C
3.73
1.76
Jgheaburi Proiectare,
asistenţă
Componente-procent greutate
Componente -kg/mp
25%
10%
0.4%
4% 2% 2%
0%
57%
Structură
Table cutate
Profile uşoare Z, C
Izolaţii, folii
Şorţuri
Elem de legătură
Jgheaburi
Proiectare, asistenţă
40.00
35.00
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
-
36.00
Structură
15.93
Table
cutate
6.43
Profile
uşoare Z,
C
2.78 1.59 0.23 1.25 -
Izolaţii, folii Şorţuri Elem de
Jgheaburi Proiectare,
legătură
asistenţă
Fig. 3
4. Concluzii
Studiile efectuate arată, 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 implică o modificare semnificativă a
preţului total al sistemului.
Acest lucru este exploatat de furnizorii de sisteme prin:
• folosirea oţelurilor de calitate superioară (OL 52) pentru structură;
• confecţionarea structurii în soluţie sudată 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 fabricaţie;
• alegerea soluţiei adecvate de ancorare a stâlpilor în fundaţie.
Diferenţele înregistrate în prezenta analiză sînt datorate variaţiei dimensiunilor
geometrice şi a încărcărilor aferente. În cazul secţiunilor mai suple supuse la încărcări mari
(ex. zone cu încărcări exagerate de zăpadă) se pune rezolvarea problemei pierderii stabilităţii
prin încovoiere cu răsucire. 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 manoperă foarte variată (costurile forţei de
muncă).
Concepţia de "sistem" îmbină o serie de parametri (costuri materiale, montaj, termene
de livrare şi execuţie, cerinţe estetice etc.) care însumate răspund unor situaţii impuse la un
nivel de performanţă înalt.
Bibliografie
1. Zsolt Nagy- Soluţii constructive pentru hale metalice cu structura uşoară. Universitatea
„Politehnica” Timişoara, 2001. Referat de doctorat Nr. 1.
74

2. Catalog de hale Lindab elaborat de Britt Srl., 1999.
3. Proiecte de execuţie lucrări:
a. Hală de producţie – Bucureşti (Beneficiar: Lindab SRL, Proiectant structură: Britt
Srl Timişoara, Furnizor : Lindab Srl).
b. Hală de prelucrarea lemnului – Tg. Mureş (Beneficiar: Woodcraft Srl, Proiectant
structură: Britt Srl Timişoara, Furnizor : Lindab Srl).
Poze lucrări prezentate:
Foto 1: Hală de producţie - Woodcraft Tg.
Mureş
Foto 2: Hală de producţie şi birouri - Lindab
Bucureşti
Foto 3: Hală de producţie în construcţie -
Lindab Bucureşti
Foto 4: Clădire de birouri în construcţie -
Lindab Bucureşti
Foto 5: Hală de producţie finalizat – Lindab
Bucureşti
Foto 6: Detaliu bază 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