Obsah. Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Motivace. Opakování Prostorová tuhost. Opakování Spoje ve skeletech.

Transkript

1 OCELOVÉ KONSTRUKCE Studijní program: STVEBNÍ INŽENÝRSTVÍ pro bakalářské studium Kód předmětu: K134OK1 4 kredit (2 + 2), zápočet, zkouška Prof. Ing. František Wald, CSc., místnost B 632 Slabus přednášek 1. Úvod, historie i ocelových konstrukcí, k použití, významné stavb, výroba oceli 2. Vlastnosti oceli, zkoušk materiálu, značení oceli 3. Výroba konstrukcí 4. Spolehlivost konstrukcí, mezní stav, norm pro navrhování, tah 5. Tlak, vzpěrný tlak 6. Klasifikace průřezů, ohb, hospodárný návrh 7. Svařování, svařované spoje 8. Nýtování a šroubování, šroubované spoje 9. Skelet budov, prostorová tuhost 10. Skelet budov, spoje, vsoké budov 11. Jednopodlažní hal 12. Hal velkých rozpětí 13. Most, názvosloví, lávk 14. Ochrana proti korozi a požáru 1 2 Motivace 3 Vsoké budov 4 Opakování Prostorová tuhost Kvné vazb Svislá ztužidla Příhradová Rámová Smíšená Stěnová 5 6

2 Ocelobetonové strop Štíhlé stropní konstrukce k Prolamované nosník 7 Vsoké budov 8 Stčník v konstrukci Vliv tuhosti spoje na globální analýzu Kloubové připojení Tuhé připojení B C C D D D 9 10 Ohbová tuhost spoje Zjednodušení při návrhu Pracovní diagram spoje Popis pro návrh M Moment Ohbová tuhost S j M Rd Momentová únosnost M Rd φ Rotační kapacita ϕ Cd Sj S j ϕ Cd Natočení Tuhý spoj Kloubový spoj Polotuhý spoj ϕ 11 12

3 Stčník ve skeletu nosník -sloup nosník nosník 13 Vsoké budov 14 Požadavk Přenos smkových sil Natočení nosníků Zamezit kontakt dolní pásnice nosníku se sloupem Neplánované osové síl v přípoji Dolní pásnice od sloupu nejméně 10 mm Přenos vazebných sil Zajišťující celistvost konstrukce Nosník 457 mm srozpětím 6,0 m jako prostý nosník natočení v podporách 22 mrad (miliradiánů, 1,26 ) při MSÚ Na skutečné konstrukci částečné vetknutí konců menší natočení Celistvost konstrukce Zřícení budov Ronan Point ve VB v 1968 Při mimořádném zatížení í přenášejí ř prvk a stčník č vodorovné síl Celistvosti konstrukce dostatečnou vzájemnou vazbou všech nosných prvků Přípoje nosníků na sloup musí přenést vodorovné síl Zabránit progresivnímu zřícení konstrukce při mimořádné situaci Vsoké konstrukce 17 Kloubové stčník ve skeletech klasické levné (rozhoduje cena) Příložkami Čelní deskou Nosník Dvojicí úhelníků Krátkou čelní deskou Deskou na stojině nosníku 18

4 příložkami s kontaktem -příložkami bez kontaktu Vložka Případné vložk na stěně Konce profilu Konce profilu Vložka Konce profilu upraven upraven upraven pro přenesení síl pro přenesení síl pro přenesení síl kontaktem kontaktem kontaktem Případné vložk na stěně Dělící deska Poblíž vodorovného vztužení sloupu stropem Do 500 mm nad úrovní podlah Model kloubového přípoje průvlaku a nosníku ke sloupu Návrh pouze na působící normálovou sílu Vložka Případné vložk na stěně Konce profilu bez úprav Případné vložk na stěně ě Konce profilu bez úprav a) Příložk vně obrsu profilu b) Příložk uvnitř obrsu profilu čelní deskou Kontaktní Šroubovaný Svařovanýř Přípoje nosníku ke sloupu Přípoj úhelník Připojovaný pj nosník Vrovnání výrobních tolerancí dír pro šroub o 2 mm větší než je jmenovitý rozměr šroubu Přednostně dvojice úhelníků Rozklad vnitřních sil v přípoji několik modelů: Předpoklad reakce smkových sil mezi nosníkem a sloupem v líci sloupu Skupina šroubů připojující úhelník ke stojině nosníku Na přenos smkové síl a Ohbového momentu od excentricit připojení mezi skupinou šroubů a lícem sloupu. Šroub připojující úhelník ke sloupu pouze smkovou silou. Rozhoduje otlačení tlč šroubů ve stojině jiě nosníků Rotační kapacita přípoje Deformační kapacita úhelníků a Prokluz v otvorech. (Deformace šroubů zanedbatelná). Úhelník o co nejmenší tloušťce stěn a s co největší roztečí šroubů na sloupu Při montáži se nosník s úhelník seshora zasunuje mezi sloup 23 Přípoje nosníku ke sloupu Krátká čelní deska Vložka 24

5 Nejekonomičtější Obtíže při montáži bez možnosti vrovnání výrobních tolerancí řešením pouze záporné tolerance délk dílce nosníku vložk sotvor prodlouženými k dolní hraně plechu Čelní desk se navrhují s přesahem nad pásnici nosníku, ale k pásnici se nepřivařují Čelní deska co nejvýše pro zvýšení stabilit během montáže Rotační kapacita tenkou čelní deskou deformovatelnou ze své rovin a dostatečnými roztečemi šroubů. Pro nosník do výšk 450 mm deska 8mmsroztečí šroubů 90 mm Pro nosník s výškou nad 450 mm deska 10 mm s roztečí 140 mm Výška přípoje únosností stojin nosníku ve smku Svar na plnou únosnost stojin nosníku tepelně ovlivněná část desk u svaru vkazuje malou deformační kapacitu Postup návrhu 1. Únosnost skupin šroubů ve smku 2. Únosnost čelní desk ve smku a v otlačení 3. Únosnost stojin nosníku ve smku 4. Únosnost svarů čelní desk a stojin nosníku ve smku 5. Únosnost šroubů v otlačení ve stěně sloupu 6. Celistvost přípoje Únosnost přípoje v tahu (čelní desk, stěn nosníku, svaru a skupin šroubů) na působící vazebné síl 27 Přípoje nosníku ke sloupu Přípoj deskou na stojině nosníku 28 Jednoduchý d na výrobu i na montáž Montáž dír větší o 2mm Dír vražené nebo vvrtané Desk přivařené ve výrobně na sloup Předpoklad výpočtu Výslednice smkových sil působí v líci sloupu nebo v ose šroubů. Konzervativně se obě části navrhují na působící smkovou sílu a na ohbový moment od excentricit Nebezpečí ztrát únosnosti ohbem u dlouhých h desek Rotační kapacita deformační kapacitou šroubů ve stojině nosníku a v desce v otlačení č 29 Postup návrhu 1. Únosnost skupin šroubů 2. Deska ve smku 3. Stojina nosníku ve smku 4. Svar desk na sloupu na plnou únosnost připojovaného plechu, svar větší než 0,8 tloušťk desk 5. Smk ve stěně sloupu 6. Únosnost desk v ohbu ohbový moment od excentricit v přípoji 7. Celistvost přípoje Únosnost přípoje v tahu (desk, stěn nosníku, svaru, skupin šroubů a stěn sloupu) na působící vazebné síl 30

6 Jiné tp přípojů Konzola Montážní Nosná Jiné tp přípojů Zarážka Montážní Nosná Top and seat cleats (major and minor axes) Seat and stabilit cleats (major and minor axes) Shear plate (major axis) Shear plate (major axis) Přípoj nosníku na průvlak Přípoj krátkou čelní deskou Průvlak 10 mm Připojovaný pj nosník 33 Nosník do stejné úrovně s průvlakem Pásnice připojovaného nosníku se zkracuje Pro nosník s podobnou výškou jako průvlak se upravují obě pásnice nosníku. Při zkrácení obou pásnic je třeba ř věnovat ě zvýšenou pozornost ztrátě stabilit při ohbu. Dostatečná rotační kapacita přípoje Zajištěna volným kroucením průvlaku Pro průvlak zajištěné proti natočení Oboustranným přípojem Rotační kapacitou v přípoji samotném. Správným návrhem čelní l í deska tloušťk od 8 mm do 10 mm 34 Přípoj nosníku na průvlak Přípoj deskou na stojině ě nosníku 10 mm Průvlak Při připojení na průvlak ve stejné úrovni Pásnice se zkracují nebo Dlouhá deska Omezení únosnosti vlivem zkrácení pásnice nebo Vlivem dlouhé desk na stojině Při jednostranném přípoji je průvlak kroucen vlivem excentricit přípoje. Vliv kroucení na napjatost t průvlaku ů je v tomto t případě možno zanedbat Experiment Výrazná redukce již malého natočení v přípoji nosníku 35 36

7 Přípoj nosníku na průvlak Svařovaný Výjimečně nejasná funkce, nebezpečné Kloub obtížně realizovatelný Je jeden detail je považovaný za vhodný Přípoj k železobetonovému jádru ž + ± 50 mm, (ošetřit smlouvou) Svařovaný na ocelovou desku kotvenou při betonáži Šroubovaný (příčná tolerance obtížněji) Pomocí ocelových kotev Stčník spřažených ocelobetonových kcí Vsoké konstrukce Příklad stčníku s kontaktní deskou Příklad stčníku s čelní deskou F Rd F t1,rd z F Rd z F c,rd F t2,rd M j,rd = F Rd z 41 F = c,rd F + t1,rd F t2,rd 42

8 Vsoké budov 43 Vsoké konstrukce 44 Shrnutí Krásné stčník - krásné konstrukce Evropské projekt na výuku OK ESDEP - 26 lekcí, 2000 diapozitivů, 12 video, 1995 Stčník 30% cen konstrukce Stčník 100% cen pro výrobce automatizace/tpizace Vrobit lze jakékoliv stčník V současnosti o stčnících rozhoduje cena při zachování/zvýšení spolehlivosti WIVISS - lekce na CD, 1999 DSETT - PowerPoint, 2000 SteelCal - internet, 2000 CESTRUCO - stčník, 2003 ccess STEEL elektronické text, 2007 equest e-learning WIVIS SteelCal 47 48

9 Literatura na stčník v OK VB Green book N Blue book DST Slabus přednášek 1. Úvod, historie i ocelových konstrukcí, k použití, významné stavb, výroba oceli 2. Vlastnosti oceli, zkoušk materiálu, značení oceli 3. Výroba konstrukcí 4. Spolehlivost konstrukcí, mezní stav, norm pro navrhování, tah 5. Tlak, vzpěrný tlak 6. Klasifikace průřezů, ohb, hospodárný návrh 7. Svařování, svařované spoje 8. Nýtování a šroubování, šroubované spoje 9. Skelet budov, prostorová tuhost 10. Skelet budov, spoje, vsoké budov 11. Jednopodlažní hal 12. Hal velkých rozpětí 13. Most, názvosloví, lávk 14. Ochrana proti korozi a požáru 50 Děkuji za pozornost 51