Wszechstronność zastosowań hal stalowych sprawia, że są one szeroko wykorzystywane w większości gałęzi gospodarki – od rolnictwa i handlu poprzez sektor usługowy aż po produkcję różnego typu. Na bazie konstrukcji stalowych wznoszone są zarówno niewielkie warsztaty samochodowe, jak i hangary lotnicze czy wielkopowierzchniowe centra handlowe i wystawiennicze.

Tak rozległe możliwości adaptacji hali stalowej do wymagań danej branży czy przedsiębiorstwa wynikają nie tylko z zastosowania podczas budowy szerokiego wachlarza materiałów o różnorodnych właściwościach (m.in. pod względem izolacyjności cieplnej czy akustycznej, parametrów ochrony ogniowej), ale też z wykorzystania odmiennych rozwiązań konstrukcyjnych.

Jakie są najczęściej stosowane typy konstrukcji hal stalowych?

Budowa hali stalowej rozpoczyna się od projektu, a każdy projekt wymaga zastosowania indywidualnie dobranego układu konstrukcyjnego hali.

Zależnie od przeznaczenia hali, jej wielkości i innych parametrów (np. zakładanych obciążeń dachu hali, uwzględniających m.in. oddziaływania środowiskowe, ocieplenie czy obciążenia technologiczne), należy dopasować najbardziej optymalny ustrój nośny hali stalowej.

Pod względem typu ustrojów nośnych wyróżnia się ustroje przestrzenne (przekrycia strukturalne / siatkowe, kopuły i ruszty z belek pełnościennych lub kratowych) i płaskie (konstrukcje ramowe i kratownicowe, oparte na słupach mocowanych do stóp fundamentowych).

Te pierwsze wykorzystuje się na przykład w wielkopowierzchniowych obiektach takich jak hale widowiskowo-sportowe, w których nie ma możliwości zastosowania wewnętrznych podparć konstrukcji przekrycia.

Jednak w przypadku większości standardowych hal stalowych wykorzystywane są płaskie ustroje nośne ze względu na jednorodność wytwarzania elementów ich konstrukcji, a także łatwość montażu i transportu.

Konstrukcje ramowe (blachownicowe, pełnościenne)

Głównymi elementami konstrukcyjnymi są w tym przypadku dźwigary wykonane z profili gorącowalcowanych, cienkościennych lub spawanych i współpracujące z ułożonymi prostopadle do nich płatwiami.

Powtarzalne ramy konstrukcji hali, w których głównym elementem dachu są dźwigary blachownicowe, rozmieszcza się najczęściej w odległości od 5 do 7,6 metra od siebie.

Konstrukcje ramowe są łatwiejsze w produkcji niż kratownicowe, znacznie prościej też zabezpieczyć je przed korozją i ogniem.

Mogą osiągać rozpiętości od 6 do nawet 70 metrów, jednakże im większa rozpiętość konstrukcji, tym większy jej ciężar własny, a więc i wyższe koszty produkcji.

Dlatego przyjmuje się, że konstrukcje ramowe są najbardziej ekonomiczne przy małych rozpiętościach hali stalowej (poniżej 15 m). Ich dodatkową zaletą jest fakt, że nie zmniejszają przestrzeni roboczej wewnątrz hali i pozwalają bardziej optymalnie wykorzystać kubaturę budynku.

Konstrukcje kratownicowe

Składają się przede wszystkim z kratownic stalowych, które pełnią funkcję dźwigarów. Mówiąc najprościej, kratownica jest układem połączonych ze sobą stalowych prętów, posiadająca pas dolny i górny połączony tzw. skratowaniami.

Takie rozwiązanie cechuje się niższym zużyciem stali w porównaniu do konstrukcji ramowych, jednak wymaga większych nakładów pracy na etapie konstrukcji. Z tego względu przyjmuje się, że są optymalnym rozwiązaniem dla obiektów o rozpiętości powyżej 15m oraz wysokości powyżej 6m.

Wewnętrzne różnicowanie takich konstrukcji pozwala wyróżnić kratownice z pasem dolnym dochodzącym do słupa lub z pasem dolnym tzw. „podciętym”. Konstrukcje kratownicowe cechują się znaczną sztywnością i lekkością (ich masa własna jest znacznie mniejsza niż w przypadku konstrukcji zbudowanej z dźwigarów ramowych), dzięki czemu możliwa jest budowa hal o rozpiętości nawet do 50m bez konieczności stosowania słupów pośrednich.

Dodatkowo w razie potrzeby istnieje możliwość montażu instalacji różnego typu (np. elektrycznej) w przestrzeni konstrukcyjnej kratownicy. Nie bez znaczenia jest też fakt, że kratownice przenoszą ciężar dachu równomiernie, dzięki czemu konstrukcja jest odporna na działanie warunków atmosferycznych.

Z kolei wadą dźwigarów kratownicowych jest to, że są nawet trzykrotnie wyższe w stosunku do dźwigara pełnościennego tej samej długości, co w przypadku hal wysokiego składowania znacząco ogranicza wykorzystanie przestrzeni pod dachem.

Dach płaski – jest znacznie mniej narażony na zerwanie w przypadku silnych wiatrów niż dachy ze spadem, więc wybór dachu płaskiego na hali stalowej często jest podyktowany względami bezpieczeństwa.

Dodatkowo zapewnia łatwy dostęp do wszystkich systemów znajdujących się na dachu, jest trwały i ekonomiczny w budowie. Jednak płaski dach wiąże się z ryzykiem gromadzenia na jego powierzchni wody, która nie jest w naturalny sposób odprowadzana, jak ma to miejsce w przypadku dachów z niewielkim choćby kątem nachylenia. Z tego względu przy wyborze dachu płaskiego niezbędny jest montaż systemów odwodnieniowych.

Dach jednospadowy – wybierany zazwyczaj w przypadku hal o mniejszej rozpiętości, w przybudówkach i na długich, wąskich obiektach. Ma jedną połać dachu (dlatego nazywany bywa jednopołaciowym) i wyglądem przypomina dach płaski, ale przy jego zastosowaniu budynek jest z jednego boku wyższy, niż z drugiego.

Dach jednospadowy sprawdza się również, jeśli planujemy montaż ogniw fotowoltaicznych na dachu hali. Zalecany kąt nachylenia dachu jednospadowego na hali stalowej to 6 stopni.

Dach dwuspadowy – ma dwie skośne połacie dachowe, zazwyczaj symetryczne, połączone ze sobą w kaletnicy.

Jest to najbardziej ekonomiczne rozwiązanie w przypadku większości hal stalowych ze względu na to, iż jest prostszy w wykonaniu. Najbardziej optymalne jest nachylenie dachu dwuspadowego o kącie 10 stopni.

Dach pilasty (szedowy) – to ciąg dachów jedno- lub dwuspadowych, usytuowanych jeden za drugim. Najczęściej taki rodzaj dachu stosuje się na obiektach przemysłowych o znacznej rozpiętości, a wizualnie przypomina on brzeszczot piły.