VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY VÍCEPODLAŽNÍ BUDOVA MULTI-STOREY BUILDING

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF METAL AND TIMBER STRUCTURES VÍCEPODLAŽNÍ BUDOVA MULTI-STOREY BUILDING BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR JIŘÍ STAVROVSKÝ Ing. KAREL SÝKORA BRNO 204

2

3

4 Abstrakt Práce se zabývá návrhem nosné ocelové konstrukce vícepodlažních garáží. Jedná se o šestipodlažní ocelovou konstrukci obdélníkového půdorysu o rozměrech 35,2 x 83,2 metrů a výšce 8,5 metrů. Statický výpočet je řešen kombinací ručního výpočtu a výpočtu pomocí programu Scia engineer. Ve statickém výpočtu jsou navrženy a posouzeny hlavní nosné konstrukční prvky jako: vazník, vaznice, ztužidla, sloupy, spřažený nosník, spoje, patka a kotvení. Součástí práce je výkresová dokumentace. Klíčová slova nosná ocelová konstrukce, vícepodlažní budova, garáže, spřažený nosník, sloup, vazník, vaznice, mezní stav únosnosti, mezní stav použitelnosti, vnitřní síly, zatížení, statický výpočet Abstract This thesis deals with design of steel structure multi-storey garage. It is the six-storey steel structure of rectangular plan with dimensions of 35,2 x 83,2 m and a height of 8,5 meters. The structure is designed for the site Brno. Static calculation is solved by a combination of manual calculation and calculation using software Scia engineer. There are the following main load bearing structural elements designed and examined in the structural analysis: truss, purlin, bracing, column, composite beam, joints, foot and anchoring. Thesis includes drawing documentation Keywords steel construction, multi-storey building, garage, composite beam, column, truss, purlin, the ultimate limit state, serviceability limit state, the internal forces, loads, structural analysis

5 Bibliografická citace VŠKP Jiří Stavrovský Vícepodlažní budova. Brno, s., 4 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav kovových a dřevěných konstrukcí. Vedoucí práce Ing. Karel Sýkora.

6

7

8 Poděkování: Chtěl bych poděkovat vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Karlu Sýkorovi, za odborné vedení, poskytnuté rady a zejména vstřícné jednání při konzultacích.

9 Abecední seznam použitých zkratek - latinka velká písmena A průřezová plocha, plocha A0 plocha otvorů v betonové desce Ac plocha tlačeného betonu u spřažení Ad moment od nárazu vozidla v mimořádné kombinaci Aeff efektivní smyková plocha AHEB80 plocha profilu HEB80 AHEB200 plocha profilu HEB200 AHEB240 plocha profilu HEB240 Ai plocha ideálního průřezu AIPE60 plocha profilu 60 Anet oslabená plocha Ant oslabená plocha při působení tahu Anv oslabená plocha při působení smyku Aref referenční plocha As plocha jádra šroubu As plocha ocelového profilu u spřažení Av plocha stojiny Av smyková plocha Az plocha smykové zarážky C součinitel závisející na zatíženi a podmínkách uloženi konců C2 součinitel závisející na zatíženi a podmínkách uloženi konců C3 součinitel závisející na zatíženi a podmínkách uloženi konců C,0 součinitel závisející na zatíženi a podmínkách uloženi konců C, součinitel závisející na zatíženi a podmínkách uloženi konců Cdur součinitel směru větru Ce(z) součinitel expozice Co(z) součinitel orografie Cpe,0 součinitel vnějšího aerodynamického tlaku Cr(z) součinitel drsnosti Csason součinitel ročního období Ct součinitel teploty D šířka hlavy spřahovacího trnu E modul pružnosti v tahu a tlaku oceli Ea modul pružnosti oceli Ecm modul pružnosti betonu F síla Fk charakteristická hodnota soustředné síly Fk přídavná tlaková síla od větru do sloupu Ft sila v tahu Fv,Ed návrhová smyková sila pro jeden střih spojovacího prostředku Fv,Rd návrhová únosnost pro jeden střih jednoho spojovacího prostředku Fv,TR síla od tření větru G modul pružnosti ve smyku G hmotnost Hd síla od nárazu vozidla Ia moment setrvačnosti ocelového průřezu u spřažení Ii moment setrvačnosti ideálního průřezu moment setrvačnosti v kroucení It

10 Iv(z) Iw Iy Iy, Iy.2 Iy,HEB80 Iy,HEB200 Iy,HEB240 Iy,IPE600 Iz Iz L Lcr Lcr,y Lcr,z Leff M Mb,,Rd Mcr Md MEd MEd,m Mg,k Mk Mq,k Mq,k, Mq,k,2 Mq,k,S Mq,k,F MRd MRk,y MRk,z My,Ed Mz,Ed N N Nb,Rd NEd NEd, NEd,min Npl,Rd NRk PRd PRd PRk R RA RB Si V intenzita turbulence výsečoví moment setrvačnosti moment setrvačnosti průřezu k ose y moment setrvačnosti stěnového ztužidla moment setrvačnosti stěnového ztužidla moment setrvačnosti profilu HEB80 moment setrvačnosti profilu HEB00 moment setrvačnosti profilu HEB240 moment setrvačnosti profilu IPE60 moment setrvačnosti průřezu k ose z moment setrvačnosti střešního ztužidla rozpěti, délka kritická vzpěrná délka kritická vzpěrná délka kolmo k ose y kritická vzpěrná délka kolmo k ose z efektivní délka ohybový moment návrhová únosnost v ohybu při klopeni pružný kriticky moment při klopeni návrhový moment návrhový ohybový moment návrhový moment od montážního zatížení charakteristická hodnota momentu od stálého zatížení charakteristická hodnota momentu charakteristická hodnota momentu od nahodilého zatížení charakteristická hodnota momentu od zatížení sáním větru charakteristická hodnota momentu od zatížení tlakem větru charakteristická hodnota momentu od zatížení sněhem charakteristická hodnota momentu od soustředného nahodilého zatížení návrhová únosnost v ohybu charakteristická hodnota momentu k ose y charakteristická hodnota momentu k ose z návrhový ohybový moment kolmo k ose y návrhový ohybový moment kolmo k ose z osová sila počet spřahovacích trnů návrhová vzpěrná únosnost tlačeného prutu návrhová hodnota normálové sily návrhová hodnota síly působící na jeden šroub minimální návrhová hodnota normálové síly návrhová plastická únosnost neoslabeného průřezu charakteristická únosnost v tlaku/tahu návrhová únosnost spřahovacího trnu redukovaná únosnost spřahovacího trnu charakteristická únosnost spřahovacího trnu reakce reakce reakce Statický moment plochy ideálního průřezu posouvající sila

11 Vb,Rd Ve VEd Vpl,Rd Wel,y Wel,z Wpl,y Wpl,z Wc,N Wt,N Wc,R Wt,R Weff,N Weff,R ZS ZSn smyková pevnost při boulení podélná smyková síla návrhová smyková (posouvající) sila plastická smyková únosnost elastický průřezový modul k ose y elastický průřezový modul k ose z plastický průřezový modul k ose y plastický průřezový modul k ose z průřezový modul ke spodním vláknům trap. plechu v normální poloze průřezový modul k horním vláknům trap. plechu v normální poloze průřezový modul ke spodním vláknům trap. plechu v reverzní poloze průřezový modul k horním vláknům trap. plechu v reverzní poloze efektivní průřezový modul v normální poloze efektivní průřezový modul v reverzní poloze zatěžovací šířka zatěžovací stav, kde n je číslo zatěžovacího stavu Abecední seznam použitých zkratek - latinka malá písmena a a a a a2 a3 ac b b b b2 bc bd beff beff, beff,2 c cfd ci cg cg cg2 d d d0 e e e2 fbv fcd fck šířka patního plechu vzdálenost účinná výška svaru rozteč rovnoběžně s vlákny mezi spojovacími prostředky v jedné řadě rozteč kolmo k vláknům mezi řadami spojovacích prostředků vzdálenost mezi spojovacím prostředkem a nezatíženým koncem šířka patky délka patního plechu šířka průřezu šířka pásnice šířka délka patky výška betonové desky spolupůsobící šířka spolupůsobící šířka na stranu nosíku od osy nosníku spolupůsobící šířka na stranu nosníku od osy nosníku zvětšení plochy průřezu na efektivní plochu u patního plechu součinitel tření těžiště ideálního průřezu těžiště průřezu vzdálenost těžiště od okraje vzdálenost těžiště od okraje průměr výška rovné časti stojiny průměr otvoru excentricita vzdálenost osy šroubů od okraje čelní desky vzdálenost osy šroubů od okraje čelní desky smyková pevnost při boulení návrhová hodnota válcové pevnosti betonu v tlaku charakteristická hodnota válcové pevnosti betonu v tlaku

12 fjd frd,u fu fub fy fy,red gk,n gk,n h h h0 hc iy iz kc,y kc,z ki kr kr kt kw kwt ky kyy kyz kz kzy kzz l l leff n n n q qb qed qk,m, qk,m,2 qp(z) qk.tr r sk t tf tp tw v vb,0 vb návrhová pevnost betonu v koncentrovaném tlaku návrhová pevnost betonu v soustředném tlaku mez pevnosti oceli mez mez kluzu oceli redukovaná mez kluzu oceli spojité zatíženi od vlastni tíhy, kde n značí typ zatížení spojité nahodilé zatížení, kde n značí typ zatížení výška prvku výška průřezu výška hlavice spřahovacího trnu výška patky poloměr setrvačnosti k ose y poloměr setrvačnosti k ose z součinitel vzpěrnosti součinitel vzpěrnosti součinitel turbulence redukční součinitel součinitel terénu součinitel redukce u únosnosti spřahovacích trnů součinitel vzpěrné délky bezrozměrny parametr krouceni součinitel vzpěrné délky součinitel interakce součinitel interakce součinitel vzpěrné délky součinitel interakce součinitel interakce rozpěti účinná délka svaru účinná délka počet prvků počet střihových rovin pracovní součinitel u výpočtu ideálního průřezu spojité zatížení u mezního stavu použitelnosti zaklaní dynamicky tlak větru návrhová hodnota spojitého zatížení charakteristická hodnota spojitého montážního zatížení charakteristická hodnota spojitého montážního zatížení soustředného maximální dynamicky tlak charakteristická hodnota spojitého zatížení od tření větru poloměr zaobleni pásnice charakteristická hodnota zatíženi sněhem tloušťka tloušťka pásnice tloušťka patního plechu tloušťka stojiny výška podlaží výchozí základní rychlost větru základní rychlost větru

13 vm w wk,d,ztuž wk,d,ztuž wk,t wk,s wk,n wy wz x z0 z za zg zmin zs charakteristická střední rychlost větru průhyb charakteristická hodnota spojitého zatížení od tlaku větru na ztužidlo charakteristická hodnota spojitého zatížení od sání větru na ztužidlo charakteristická hodnota zatížení tlakem větru charakteristická hodnota zatížení sáním větru tlak větru, kde n značí typ zatížení průhyb ve směru y průhyb ve směru z výška tlačené betonové části spřažené desky parametr drsnosti terénu výška nad terénem souřadnice působiště zatíženi vzhledem k těžišti průřezu souřadnice působiště zatíženi vzhledem ke středu smyku minimální výška souřadnice středu smyku vzhledem k těžišti průřezu Abecední seznam použitých zkratek - alfabeta malá písmena α αy αz αlt αs β γc γm γm0 γm γm2 δ δxx δlim δr δs δv ε ζg γb ζj κwt λ λrel λlt,rel λy,rel λz,rel λw μcr μ π sklon, uhel součinitel imperfekce k ose y součinitel imperfekce k ose y součinitel imperfekce pro klopení poměr mezi momentem v polovině rozpěti a koncovým momentem korelační součinitel pro svary závislý na druhu oceli dílčí součinitel spolehlivosti materiálu pro beton dílčí součinitel spolehlivosti materiálu dílčí součinitel spolehlivosti materiálu dílčí součinitel spolehlivosti materiálu (při posuzovaní stability prutů) dílčí součinitel spolehlivosti materiálu (spoje, oslabený průřez) průhyb nosníku nebo deformace nosníků deformace nosníku, kde xx značí číslo nosníku limitní průhyb nosníku nebo deformace nosníků dynamické součinitel celková deformace stěnového ztužidla celková deformace střešního ztužidla součinitel závisející na fy bezrozměrny parametr působiště zatíženi vzhledem ke středu smyku tíha betonu, betonového potěru bezrozměrny parametr nesymetrie průřezu bezrozměrny parametr krouceni štíhlost poměrná štíhlost poměrná štíhlost při klopeni poměrná štihlost k ose y poměrná štihlost k ose z poměrná štíhlost stojiny bezrozměrny kriticky moment tvarový součinitel zatíženi sněhem Ludolfovo číslo

14 ρ ρ σed σl σll τl τll φ φxx φy φz φlt χ χlt χy χz ψ0 ψ měrná hmotnost vzduchu redukční součinitel normálové napěti normálové napěti kolmé na účinnou plochu svaru normálové napěti rovnoběžné s osou svaru smykové napěti kolmé na osu svaru smykové napěti rovnoběžné s osou svaru pootočení pootočení, kde xx značí číslo nosníku nebo uzlu hodnota pro vypočet součinitele vzpěrnosti při rovinném vzpěru k ose y hodnota pro vypočet součinitele vzpěrnosti při rovinném vzpěru k ose z hodnota pro vypočet součinitele klopeni součinitel vzpěrnosti při rovinném vzpěru součinitel klopeni součinitel vzpěrnosti při rovinném vzpěru k ose y součinitel vzpěrnosti při rovinném vzpěru k ose z součinitel pro kombinační hodnotu proměnného zatíženi součinitel pro kvazistálou hodnotu proměnného zatíženi

15 Obsah bakalářské práce:. Technická zpráva 2. Statický výpočet 3. Výkresová dokumentace 4. Orientační výkaz spotřeby materiálu

16 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF METAL AND TIMBER STRUCTURES. TECHNICKÁ ZPRÁVA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR JIŘÍ STAVROVSKÝ Ing. KAREL SÝKORA BRNO 204

17 Jiří Stavrovský Technická zpráva 204 Obsah:. Zadání práce Geometrie konstrukce Konstrukční řešení Zatížení Střešní konstrukce Stropní konstrukce Sloupy Kotvení sloupů Svislá ztužidla Vodorovná ztužidla Opláštění Materiál Ochrana proti korozi Požární ochrana Popis výpočetního řešení konstrukce Montáž konstrukce Seznam použitých zdrojů

18 Jiří Stavrovský Technická zpráva 204. Zadání práce Předmětem bakalářské práce je návrh ocelových vícepodlažních garáží pro parkovaní osobních automobilů do 30 kn. Půdorysné rozměry jsou navrženy 35,2 m x 83,2 m, výška konstrukce je 8,5 metrů. Budova je navržena v lokalitě Brno. 2. Geometrie konstrukce Vnější rozměry budovy jsou 35,2 m x 83,2 metrů. Dispoziční řešení je dáno velikostí parkovacích míst a modulovou sítí, kde modulové osy A-G jsou ve vzdálenosti 5,6 a 6,4 metrů. Mezi modulovými osami -7 jsou vzdálenosti 5,2 metrů. Konstrukční výška jednotlivých podlaží je 3,0 metrů. Výška celé budovy je 8,5 metrů. Vjezd do dalších pater budovy je zřízen pomocí poloramp o sklonu 3,42 %. Dále je objekt osazen čtyřmi výtahy a schodišti. 3. Konstrukční řešení Budova je navržená jako ocelová konstrukce. Vodorovné prvky střechy jsou navrženy ze systému vazníku a vaznic. Stropní konstrukce je navržena jako spřažená ocelbetonová deska. Konstrukční systém je navržen ze vzájemně kloubově připojených prvků. Prostorové ztužení objektu je navrženo pomocí příhradových ztužidel ve střešní rovině a příhradových stěnových ztužidel. Ocelbetonová spřažená deska plní funkci vodorovného ztužidla v úrovni jednotlivých podlaží. 4. Zatížení Stálá zatížení tvoří vlastní tíha konstrukce a tíha skladeb podlahy a opláštění. Nahodilá zatížení jsou uvažována zatížení sněhem, větrem, osamělými břemeny a vozidly. Mimořádná zatížení tvoří nárazy vozidel do sloupů. 5. Střešní konstrukce Konstrukce střechy je navržena z pozinkovaného trapézového plechu VSŽ 2 003, který tvoří nosný střešní plášť. Plech je podepřen po,28 nebo,2 metrech soustavou vaznic a vazníků. Vaznice profilu IPE60 jsou zapuštěny a kloubově připojeny k vazníku pomocí čelní desky. Čelní deska z úpalku úhelníku je přivařená k vaznici a pomocí šroubů připojena k vazníku. Vaznice jsou délky 5,2 metrů a,28 nebo,2 metrů osově vzdálené. Vazníky profilu IPE300 v příčném směru vynáší vaznice. Vazníky jsou kloubově připojeny ke sloupům pomocí čelní desky, kterou tvoří úpalek z úhelníku přivařený k vazníku a přišroubovaný pomocí šroubů ke sloupům. Délky vazníků jsou 6,4 nebo 5,6 metrů. 3

19 Jiří Stavrovský Technická zpráva Stropní konstrukce Konstrukce stropů je navržena jako spřažená ocelbetonová deska ve dvou směrech, spřažení je provedeno se stropnicemi i průvlaky. Průvlaky profilu IPE 270, které jsou délky 6,4 nebo 5,6 metrů jsou kloubově připojeny ke sloupům pomocí čelní desky podobně jako u vazníku. Průvlaky jsou spřažený s betonovou deskou. Stropnice profilu IPE270 jsou zapuštěny a kloubově připojeny na průvlaky podobným způsobem jako vaznice. Stropnice délky 5,2 metrů jsou ve směru kolmém na průvlaky také spřaženy z betonovou deskou. Spřažení je navrženo jako plné, pomocí spřahováních trnů přivařených svarovým límečkem k pásnici stropnic a průvlaků. Bednění pro betonovou desku je provedeno z trapézového plechu VSŽ 003. Železobetonová spřažená deska bude vyztužena dvěma svařovanými KARI sítěmi z oceli B500B průměru 8 mm. Výška desky nad vlnou je 60mm. Skladba podlahy navržena z betonového potěru tl. 30 mm a tenkovrstvého nátěru a pečetní vrstvy na bázi epoxidových pryskyřic. 7. Sloupy Sloupy jsou navrženy z profilů HEB výšky 3. Každý sloup je po 9 metrech výšky budovy odstupňován na menší profil. Stykování je provedené pomocí čelní desky a šroubů. Sloupy jsou navrženy tři odlišné profily podle intenzity zatížení. Sloupy profilu HEB 80 jsou navrženy po obvodu budovy a po 9 metrech směrem k patce odstupňovány na vetší profil HEB 200. Ostatní sloupy i sloupy ztužidla jsou navrženy HEB 240 s odstupňováním směrem k střešní rovině na HEB 200. Sloup, které nejsou součástí ztužidla nebudou vzhledem k menší intenzitě zatížení posouzeny. 8. Kotvení sloupů Kotvení sloupů je navrženo pomocí patního plechu tl. 20 mm připojené ke sloupům ovařením po obvodě svarem účinné výšky 5 mm. Svar je navržen konstrukčně. Podlití patky je navrženo tl. 50 mm. Vzhledem k velké posouvající síle je ve sloupech, které jsou součástí ztužidla navržena smyková zarážka z profilu HEM 20, zasahující 65 mm do patky. V ostatních případech přenese posouvající sílu tření na rozhraní patní plech betonová deska. Patní plech je kotven j patce pomocí dvou předem zabetonovaných patních šroubů M20, šrouby jsou konstrukční. Betonová patka z betonu C25/30 má rozměry,0 x,0 metrů a hloubku 0,9 metrů. 4

20 Jiří Stavrovský Technická zpráva Svislá ztužidla Svislé ztužení je navrženo pomocí příhradových ztužidel tvořených dvěma profily L 20x20x2 připojených pomocí styčníkového plechu tl. 2 mm přivařeného ke sloupům a průvlakům. Diagonála je kloubově připojena ke styčníkovému plechu pomocí čtyř šroubů M24. V podélném i příčném směru jsou navržena čtyři ztužidla. Diagonály ztužidla jsou navržena pro tahovou sílu, pro tlak se počítá z vybočením. 0. Vodorovná ztužidla Vodorovné střešní ztužidlo je navrženo jako příhradové z diagonál profilů L 55x55x5 připojených podobně jako svislé ztužidlo k vazníku. V podélném i příčném směru navržena dvě ztužidla. Vodorovné ztužení v úrovních podlaží zajištuje betonový spřažená deska.. Opláštění Opláštění budovy je z trapézových plechů TR5/280 tloušťky,0 mm, lakovaný barva šedobéžová RAL 000. Prosvětlení bude realizováno pomocí prosvětlovacích polykarbonátových desek. Plech i desky budou přikotveny pomocí tenkostěnných paždíků průřezů 45 S tl.,5 mm. Paždíky budou vruty připojeny ke sloupům. Detailnější řešení není předmětem bakalářské práce. 2. Materiál Materiál pro celou ocelovou konstrukci je navržen stejný, ocel S235 J0. Spojovací materiál je jakosti 5.6 a 8.8. Beton pro Spřaženou desku C25/ Ochrana proti korozi K ochraně ocelové konstrukce před vnějšími vlivy je navržen reaktivní nátěr Plamostop P9 [9], který zároveň zvyšuje požární ochranu ocelové konstrukce. Spojovací prostředky jsou od výroby pozinkovány, trapézové plechy také. 4. Požární ochrana Budova je navržena v souladu s ČSN Požární bezpečnost staveb, nevýrobní objekty. Budova se dělí na samostatné požární úseky dělené betonovou deskou, která tvoří vodorovnou dělící stěnu. Konstrukce schodiště tvoří samostatnou chráněnou únikovou cestu, které jsou od ostatních prostor odděleny jako samostatné požární úseky. Nejvzdálenější bod k chráněné únikové cestě nepřekročí 45,0 metrů. 5

21 Jiří Stavrovský Technická zpráva 204 Ke zvýšení požární ochrany je navrženo použití reaktivního nátěru Plamostop P9. [9] 5. Popis výpočetního řešení konstrukce Statický výpočet konstrukce bylo provedeno pomocí ručního výpočtu a programu SCIA Engineer. Posouzení MSÚ a MSP bylo provedeno v souladu s platnými normami ČSN EN 993 Navrhování ocelových konstrukcí a ČSN EN 994 Navrhování spřažených ocelobetonových konstrukcí. 6. Montáž konstrukce Jako první bude provedeno osazení sloupů na betonové patky a jejich zavětrováni provizorními montážními ztužidly nebo pomocným lešením. Dále budou na sloupy osazeny průvlaku a stropnice. Následně se provede stěnové příhradové ztužidlo. Obdobným způsobem budou provedena další podlaží. Kladení trapézového plechu a betonáž bude prováděna postupně od spodních podlaží. Stropnice i průvlaků musí být před betonáži podepřeny spojitým lešením. 7. Seznam použitých zdrojů [] ČSN EN 990 Zásady navrhování konstrukcí [2] ČSN EN 99 Zatížení konstrukcí [3] ČSN EN 993 Navrhování ocelových konstrukcí [4] ČSN EN 994 Navrhování spřažených ocelobetonových konstrukcí [5] ČSN Výkresy kovových konstrukcí [6] KARMAZÍNOVÁ, Marcela a Milan PILGR. Ocelové konstrukce vícepodlažních budov: pomůcka pro cvičení. Vyd.. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2004, 34 s. ISBN [7] ČSN Požární bezpečnost staveb, nevýrobní objekty. [8] Ověřování metodou dílčích součinitelů. ŠKOLENÍ ČKAIT: EUROKÓDY. Fakulta stavební - VŠB-TUO [online]. [cit ]. Dostupné z: fast0.vsb.cz/kolos/file/nexis/kombinace_zatizeni.ppt [9] Ocelářské tabulky - Profil IPE60. Ocelářské tabulky [online] [cit ]. Dostupné z: =0 6

22 Jiří Stavrovský Technická zpráva 204 [0] Ocelářské tabulky - Profil IPE300. Ocelářské tabulky [online] [cit ]. Dostupné z: 0 [] Ocelářské tabulky - Profil IPE200. Ocelářské tabulky [online] [cit ]. Dostupné z: 0 [2] Ocelářské tabulky - Profil IPE270. Ocelářské tabulky [online] [cit ]. Dostupné z: 0 [3] Ocelářské tabulky - Profil HE200B. Ocelářské tabulky [online] [cit ]. Dostupné z: e=0 [4] Ocelářské tabulky - Profil HE240B. Ocelářské tabulky [online] [cit ]. Dostupné z: e=0 [5] Ocelářské tabulky - Profil HE80B. Ocelářské tabulky [online] [cit ]. Dostupné z: e=0 [6] Ocelářské tabulky - Profil L 55x55x5. Ocelářské tabulky [online] [cit ]. Dostupné z: e=0 [7] Ocelářské tabulky - Profil L 20x20x2. Ocelářské tabulky [online] [cit ]. Dostupné z: S&je=0 [8] Ocelářské tabulky - Profil HE20M. Ocelářské tabulky [online] [cit ]. Dostupné z: je=0 7

23 Jiří Stavrovský Technická zpráva 204 [9] Protipožární nátěr na ocel: Plamostop P9 na ocel. Prodej protipožárních nátěrů IZOSTAV Ing. Josef Hruban [online]. [cit ]. Dostupné z: 8

24 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF METAL AND TIMBER STRUCTURES 2. STATICKÝ VÝPOČET BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR JIŘÍ STAVROVSKÝ Ing. KAREL SÝKORA BRNO 204

25 Obsah:. Geometrie konstrukce Výpočtový model Materiál Zatížení Klimatická zatížení Zatížení sněhem Zatížení větrem Zatížení větrem na střechu Zatížení větrem na stěny Kombinace Střešní plášť Skladba Geometrie Výpočtový model Zatížení Kombinace a vnitřní síly Průřezové a materiálové charakteristiky Posouzení MSÚ posouzení na ohyb Posouzení MSÚ posouzení na posouvající sílu Posouzení MSÚ posouzení kombinace momentu a posouvající síly Posouzení MSP průhyb Vaznice Geometrie Výpočtový model Zatížení Kombinace a vnitřní síly Průřezové a materiálové charakteristiky MSÚ ohyb s klopením MSÚ posouzení na svislý průhyb Vazník Geometrie Výpočtový model Zatížení Kombinace a vnitřní síly Průřezové a materiálové charakteristiky MSÚ ohyb s klopením MSP svislý průhyb Spřažená stropnice Geometrie Výpočtový model Zatížení Kombinace a vnitřní síly Průřezové a materiálové charakteristiky MSÚ Posouzení stropnice v montážním stavu Posouzení plechu v montážním stavu

26 9.9. MSP svislý průhyb Spřažený průvlak Geometrie Výpočtový model Zatížení Kombinace a vnitřní síly Průřezové a materiálové charakteristiky MSÚ MSP svislý průhyb Sloupy Geometrie Výpočtový model Zatížení Kombinace a vnitřní síly Sloup (součást ztužidla) Průřezové a materiálové charakteristiky MSÚ vzpěrný tlak Sloup 2 (krajní sloup) Průřezové a materiálové charakteristiky MSÚ tlak s ohybem Sloup 3 (krajní sloup) Průřezové a materiálové charakteristiky MSÚ tlak s ohybem Střešní ztužidlo Geometrie Výpočtový model Zatížení Kombinace a vnitřní síly Materiálové a průřezové charakteristiky MSÚ diagonály tah Stěnové ztužidlo Geometrie Výpočtový model Zatížení Kombinace a vnitřní síly Materiálové a průřezové charakteristiky MSÚ diagonály tah Kotvení sloupů Geometrie Výpočtový model MSÚ posouzení tlak rozhraní patka-plech MSÚ posouvající síla, smyková zarážka MSP sloupů, ztužidla a konstrukce jako celku Geometrie Výpočtový model Zatížení a kombinace Průřezové charakteristiky Výpočet deformací Posouzení

27 6. Přípoj vaznice na vazník Geometrie Zatížení Průřezové a materiálové charakteristiky Posouzení šroubů Posouzení svaru Posouzení čelní desky Přípoj vazníku na sloup Geometrie Zatížení Průřezové a materiálové charakteristiky Posouzení šroubů Posouzení svaru Posouzení čelní desky Přípoj stropnice na průvlak Geometrie Zatížení Průřezové a materiálové charakteristiky Posouzení šroubů Posouzení svaru Posouzení čelní desky Přípoj průvlak na sloup Geometrie Zatížení Průřezové a materiálové charakteristiky Posouzení šroubů Posouzení svaru Posouzení čelní desky Přípoj diagonály střešního ztužidla k vazníku Geometrie Zatížení Průřezové a materiálové charakteristiky Posouzení šroubů Posouzení svaru Vytržení skupiny šroubů Posouzení oslabeného průřezu v tahu Přípoj diagonály stěnového ztužidla k průvlaku Geometrie Zatížení Průřezové a materiálové charakteristiky Posouzení šroubů Posouzení svaru Vytržení skupiny šroubů Posouzení oslabeného průřezu v tahu

28 . Geometrie konstrukce Příčný řez Půdorys: 5

29 Výška konstrukce: H=8,5 m Šířka konstrukce: 35,2 m Délka konstrukce: 83,2 m Počet podlaží: 6 Konstrukční výška podlaží: 3,0 m Vzdálenost příčných vazeb: 5,2 m Vzdálenost podélných vazeb: 6,4 m a 5,6 m Vzdálenost vaznic:,28 m Více viz. samostatný výkres dispozice 2. Výpočtový model Základní nosný systém se skládá ze systému kyvných vazeb. Prostorová tuhost je zajištěna příhradovými ztužidly v obou směrech. Sloupy jsou uvažovány jako kyvné stojky. Průvlaky a vazníky jsou uvažovány jako prosté nosníky v obou směrech kloubově připojeny na sloupy. Vaznice a stropnice uvažovány jako prosté nosníky kloubově připojeny k vazníku, průvlaku. 3. Materiál Střešní plášť: Ocelový trapézový plech VSŽ =200 Materiál sloupů, vaznic, vazníků, ztužidel, průvlaků, stropnic a ztužidel: Ocel S235 =235 =20 Materiál spřažené betonové desky: Beton C25/20 =25 =30 Trapézový ocelový plech VSŽ 002 = Zatížení 4.. Zatížení klimatická 4... Zatížení sněhem Lokalita: Nadm. výška: Char. hodnota Brno..II. sněhová oblast Sk =,0 kn/m2 Normální krajina.souč. expozice Ce =,0 souč. tepla Ct =,0 = = 0,8,0,0,0 = 0,8 /2 6

30 4..2. Zatížení větrem lokalita Brno - II. větrová oblast sklon střechy 3 => plochá střecha kategorie terénu - II. krajina s nízkou vegetací výchozí základní rychlost větru: Vb,0 = 25,0 m/s součinitel ročního období: Cseason =,0 součinitel směru větru: Cdur =,0 Základní rychlost větru: "# = $%& ''( "#,0 =,0,0 25,0 = 25,0 /' Kategorie drsnosti terénu II. ) * =0,05 Výška nad terénem: )=8,5 Součinitel terénu: + =0,9 () * /0,05) = 0,90 Součinitel drsnosti: +(/0,) = =,24 Součinitel orografie: C0(8,5) =,0 Charakteristická rychlost větru: "= +(/0,) *(/0,) "# =,24,0 25,0 = 28, /' Měrná hmotnost vzduchu: 8 =,25 9/3 součinitel turbulence: k = Intenzita turbulence: Iv(z) = k/( C0(z).ln(z/z0)) = 0,69 Maximální dynamický tlak: : ;(4) =(+7 =>())) 0,5 8 "? : ;(/0,) =(+7 0,69) 0,5,25 28,=077,32 2 =, Zatížení větrem na střechu střešní plocha vystavená působení větru > 0 m 2 => Cpe,0 plochá střecha sklon Tlak větru: 7

31 Tlak větru působící na vnější povrchy: A=: ;(4) ;B,/* Maximální hodnoty: qp(z) Cpe,0 wk [kn/m 2 ], F -,8 -,98 SÁNÍ wk,s, I +0,2 +0,22 TLAK wk,t Zatížení větrem na stěny Maximální hodnoty: CD# 8,5D35,2 qp(z) Cpe,0 wk [kn/m 2 ], D 0,74 0,82 TLAK wk,t, E -0,37-0,4 SÁNÍ wk,s 8

32 5. Kombinace Kombinace pro MSÚ dle: 6.0 (EN 990 vzorec 6.0.) 6. (EN 990 vzorec 6..) Kombinace pro MSP dle: Charakteristická kombinace: γ 6. Střešní plášť 6.. Skladba γ Lehká střecha, trapézový plech VSŽ 2 003, žárově zinkovaný Geometrie Gk, j " + " P " + " Qk, " + " j i> ψ Vzdálenost vaznic: 280 mm VSŽ , i G, jgk, j " + " PP " + " Q,Qk, " + " j i> γ Q k, i γ Q, i ψ 0, i Q k, i Gk, j " + " P " + " Ad " + " ( ψ, neboψ 2,) Qk, " + " j i> ψ 2, i Q k, i 6.3. Výpočtový model Trapézový plech podepřený po 280 mm vaznicemi. 9

33 6.4. Zatížení na 0, m šířky plechu zat. stav název zatížení na m 2 zat. šířka ztížení na mb vaznice ZS vl. tíha plechu gk, = 0,6 kn/m 2 0, gk = 0,06 kn/m ZS2 sníh sk, = 0,8 kn/m 2 0, sk = 0,08 kn/m ZS3 vítr sání wk, = -,98 kn/m 2 0, wk, = -0,98 kn/m 2 ZS4 vítr tlak wk, = 0,22 kn/m 2 0, wk,2 = 0,022 kn/m 2 ZS5 soustř. zatížení Fk =,0 kn - Fk = 0, kn 6.5. Kombinace a vnitřní síly Ohybový moment [knm] Posouvající síly [kn] 6.6. Průřezové a materiálové charakteristiky E,F =E G,H =38,

34 E G,F =E I,H =24, # E BJJ =KLE,F ;E G,F N 000 E BJJ =KO38,498 0 P ;24,785 0 P Q 0,=2,48 0 P P = MSÚ posouzení na ohyb Návrhová únosnost v ohybu HR = E BJJ = 2,48 0P UV =0,50 S T*,0 WR,0 0,46 HR, 0,5 =0,92 záporný ohybový moment WR 0,34,0 HR, 0,50 =0, MSÚ posouzení na posouvající sílu: " WR,XY = ±2,7 Návrhová posouvající síla: " WR = " WR,XY = ±2,7 =±2,7 [=\ 235 = \ =,08 Poměrná štíhlost stojiny: ^ ]^ = 86,4 [ = 50,36 86,4,08,3 =0,42<,4 Smyková pevnost při boulení: ab = 0,48 = 0, =228,57 0,42 ]^ " a,hr = ^ ab S T/ = 50,36, UP =,86,0 " WR,0 " a,hr ±2,07,86 =0,8

35 " ;c,hr = ^ S T/ 3 =50,36, UP =5,99,0. 3 " WR,0 " ;c,hr ±2,07 5,99 =0, MSÚ posouzení kombinace momentu a posouvající síly: bod f e WR,J HR f? +g "? WR,J h,0 " ;c,hr e 0,43? 0,5 f +e 0,96? 5,99 f 0,80 bod b e WR,J HR f? +g "? WR,J h,0 " ;c,hr e 0,46? 0,5 f +e 2,07? 5,99 f 0, MSP průhyb: Průhyb na prutu [mm] Limitní hodnota průhybu: i cj = 2 80 =280 =7, 80 2

36 Posouzení: k lmn =o,pp nnqkr,s nn 7. Vaznice 7.. Geometrie Osová vzdálenost vaznic: 280 mm Délka vaznice: 5200 mm 7.2. Výpočtový model Uvažováno jako prostý nosník podepřený vazníkem. Zatěžovací šířka: 280 mm Kroucení se neuvažuje z důvodu dostatečné tuhostí střešního plášte. 3

37 7.3. Zatížení: zat. stav název zatížení na m 2 zat. šířka ztížení na mb vaznice ZS vl. tíha plechu gk, = 0,6 kn/m 2,28 gk = 0,2 kn/m ZS2 sníh sk, = 0,8 kn/m 2,28 sk =,02 kn/m ZS3 vítr sání wk, = -,98 kn/m 2,28 wk, = -2,53 kn/m 2 ZS4 vítr tlak wk, = 0,22 kn/m 2,28 wk,2 = 0,28 kn/m 2 ZS5 soustř. zatížení Fk =,0 kn - Fk =,0 kn ZS6 vl. tíha IPE60 gk,2 = 0,6 kn/m - gk,2 = 0,6 kn/m 7.4. Kombinace a vnitřní síly: Moment a posouvající síla od stálého zatížení: t, = / 0 u9 +9,? v 2? = / 0 (0,2+0,6) 5,2? =,25 " t, = 2 u9 +9,? v 2= (0,2+0,6) 5,2= 0,96 2 Moment a posouvající síla od sání větru: w,,/ = / (A 0 /) 2? = / 0 ( 2,53) 5,2? = 8,55 " w,,/ = 2 (A /) 2= 2 ( 2,53) 5,2= 6,58 Moment a posouvající síla od tlaku větru: w,,? = / 0 (A?) 2? = / 0 (0,28) 5,2? = 0,95 " w,,? = 2 (A?) 2= 2 (0,28) 5,2=0,73 Moment a posouvající síla od zatížení sněhem: w,,y = / 0 (A /) 2? = / 0 (,02) 5,2? = 3,45 " w,,y = 2 (A /) 2= 2 (,02) 5,2=2,65 Moment a posouvající síla od soustředného nahodilého zatížení: w,,z = / { ( ) 2 = / { (,0) 5,2? =,3 " w,,z = 2 ( )= 2 (,0)=0,5 Kombinace vnitřních sil: Maximální kladný ohybový moment a posouvající síla:,35 t, +,5 u w,,y +} * w,,? v+,5 w,,z =,35,25+,5 (3,45+0,6 0,95)+,5,3=9.67,35 " t, +,5 u" w,,y +} * " w,,? v+,5 " w,,z =,35 0,96+,5 (2,65+0,6 0,73)+,5 0,5=6,68 4

38 Maximální záporný ohybový moment a posouvající síla:,35 t, <,5 u w,,/ v,35,25<,5 -x8,55.x,4,35 " t, <,5 u" w,,? v<,5 " w,,z,35 0,96<,5 -x6,58. x8,57 5

39 7.5. Průřezové a materiálové charakteristiky IPE60 Geometrie h = 60 mm Průřezové charakteristiky b = 82 mm Osa y Osa z tf = 7.4 mm Iy = 8.69E+6 mm 4 Iz = 6.83E+5 mm 4 tw = 5 mm Wy =.09E+5 mm 3 Wz =.67E+4 mm 3 r = 9 mm Wy,pl =.24E+5 mm 3 Wz,pl = 2.6E+4 mm 3 ys = 4 mm iy = 65.8 mm iz = 8.4 mm d = 27.2 mm Sy = 6.9E+4 mm 3 Sz =.30E+4 mm 3 A = 200 mm 2 Kroucení a klopení AL = 0.62 m 2.m - Iw = 3.96E+9 mm 6 It = 3.58E+4 mm 4 G = 5.8 kg.m - iw = 20.5 mm ipc = 68.3 mm [9] 7.6. MSÚ ohyb s klopením Parametry klopení: Souřadnice aplikovaného zatížení: ) t =) X ) ~ =80 0=80 Parametr symetrie: = ) 4 2 \ = 4 = G =0 Parametr aplikovaného zatížení: t = ) t 4 2 \ = 4 = G = 0,08 5,2 \ U 80, U =0,79 Parametr kroucení: ƒ^g = ^ 2 \ =^ = G = 5,2 \ ,96 0 U 80, U =0,7 Součinitelé zatížení a podmínky koncových výztuh: / = /,* +u /,/ /,* v=,3+(,3,3)=,3? =0,46 P =0,53 pro kloubové uložení a parabolický průběh momentů bez výztuh bránící klopení 6

40 Relativní kritický moment: + = / +^G? +u? t P v? u? t P v 4 + =,35 e +0,7? +(0,46 0,79 0,53 0)? (0,46 0,79 0,53 0)f=,06 Kritický moment: + = + = 4 = G 2 + =, U 80, U 5,2 Srovnávací štíhlost: ] Š =\ E ;c, =\ 24 0U V =, Parametr klopení: Š =0,5 Œ+ Š u] Š 0,2v+] Š? Ž Š =0,5 +0,2(,09 0,2)+,09? =,8 =24,7 Redukční součinitel: Š = Š +?? Š +] Š =,8+,8? +,09?=0,605 Posouzení: a,hr = Š E ;c, S T/ a,hr = 0,605, =7,62 =po,s n> =pp,p n 7.7. MSP posouzení na svislý průhyb Průhyb ve směru z: A 4 = cos = g 5 : 2{ P 48 h A 4 = cos P 8,69 0 V g5, { P h=9,

41 Průhyb ve směru y: A = sin g 5 : 2{ = < 2P 48 h sin3 A 20 0 P 6,83 0 g5, { 384 6,49 Celkový průhyb: i A? <A 4? 6,49? <9,73?,7 < P h 48 Limitní hodnota průhybu: i cj ,8 250 Posouzení: k lmn, nnqkpp,o nn 8. Vazník 8.. Geometrie Osová vzdálenost vazníků: 5200 mm Délka vazníku: 6400 mm 8.2. Výpočtový model Uvažováno jako prostý nosník délky 6400 (5600) mm podepřený sloupy. Zatížený reakcemi od vaznic a vlastní tíhou. 8

42 Zatěžovací šířka: 5200 mm 8.3. Zatížení: Pro MSÚ: zat. stav Pro MSP: název zatížení (charakteristická hodnota) Zatížení (výpočtová hodnota) ZS reakce od vaznic Rn = 3,36 kn/m 2 ZS2 reakce od vaznic Rn, = -7,4 kn/m 2 ZS3 vl. tíha IPE300 gk,3 = 0,42 kn/m Rn2 = 0,567 kn/m 2 zat. stav název zatížení na m 2 zat. šířka ztížení na mb vazniku ZS vl. tíha plechu gk, = 0,6 kn/m 2 5,2 gk = 0,83 kn/m ZS2 sníh sk = 0,8 kn/m 2 5,2 sk = 4,6 kn/m ZS3 vítr sání wk, = -,98 kn/m 2 5,2 wk, = -0,3 kn/m 2 ZS4 vítr tlak wk,2 = 0,22 kn/m 2 5,2 wk,2 =,4kN/m 2 ZS5 vl. tíha IPE300 gk,3 = 0,42 kn/m - gk,3 = 0,42 kn/m ZS6 vl. tíha IPE40 gk,2 = 0,6 kn/m 5,2 gk,2 = 0,83 kn/m 8.4. Kombinace a vnitřní síly: Pro MSP: 9,/ <9,? <9,P <' <A,? 0,83<0,83<0,42<4,6<,4 7,38 / 9,/ <9,? <9,P <A,/ 0,83<0,83<0,42x0,3x0,42 / 9

43 Pro MSÚ: Klíč kombinace: Všechny hodnoty jsou zadávaný do programu SCIA již v kombinaci. Reakce od vaznic Rn, Rn2 v kombinaci dle vaznice a vlastní tíha IPE300 pře-násobena součinitelem,35. Maximální kladný ohybový moment a posouvající síla: Ohybový moment [knm] Posouvající síla [kn] 20

44 Maximální záporná ohybový moment a posouvající síla: Ohybový moment [knm] Posouvající síla [KN] 2

45 8.5. Průřezové a materiálové charakteristiky IPE300 Geometrie h = 300 mm Průřezové charakteristiky b = 50 mm Osa y Osa z tf = 0.7 mm Iy = 8.36E+7 mm 4 Iz = 6.04E+6 mm 4 tw = 7. mm Wy = 5.57E+5 mm 3 Wz = 8.05E+4 mm 3 r = 5 mm Wy,pl = 6.28E+5 mm 3 Wz,pl =.25E+5 mm 3 ys = 75 mm iy = 25 mm iz = 33.5 mm d = mm Sy = 3.4E+5 mm 3 Sz = 6.26E+4 mm 3 A = 5380 mm 2 Kroucení a klopení AL =.6 m 2.m - Iw =.26E+ mm 6 It = 2.0E+5 mm 4 G = 42.2 kg.m - iw = 37.5 mm ipc = 29 mm [0] 8.6. MSÚ ohyb s klopením Parametry klopení: Souřadnice aplikovaného zatížení: ) t =) X ) ~ =50 0=50 Parametr symetrie: = ) 4 2 \ = 4 = G =0 Parametr aplikovaného zatížení: t = ) t 4 2 \ = 4 = G = 0,5 6,4 \20 0 6,04 0 UV 80, U =0,83 Parametr kroucení: ƒ^g = ^ 2 \ =^ = G = 6,4 \ U 80, U =,557 Součinitelé zatížení a podmínky koncových výztuh: / = /,* +u /,/ /,* v=,3+(,23,3)=,23? =0,39 P =0,8 pro kloubové uložení a parabolický průběh momentů, zapuštěné vaznice jako výztuhy bránící klopení 22

46 Relativní kritický moment: + = / +^G? +u? t P v? u? t P v 4 + =,23 e +,57? +(0,39 0,83 0,8 0)? (0,39 0,83 0,8 0)f=,93 Kritický moment: + = + = 4 = G 2 + =, ,04 0 UV 80, U 6,4 Srovnávací štíhlost: ] Š =\ E ;c, =\ 628 0UV V =, Parametr klopení: Š =0,5 Œ+ Š u] Š 0,2v+] Š? Ž Š =0,5 +0,2(,7 0,2)+,7? =,28 =09 Redukční součinitel: Š = Š +?? Š +] Š =,28+,28? +,7?=0,552 Posouzení: a,hr = Š E ;c, S T/ a,hr = 0, V 235 =8,5, = p, n> =sr, r n Kratší vazník stejného profilu délky 5,6 metrů je zatížen menší intenzitou zatížení, vyhoví také MSP svislý průhyb Průhyb: A= = g5 : 2{ 384 h A = 20 0 P 8,36 0 g5 7, { h=9,

47 Limitní hodnota průhybu: i cj = ,6 250 Posouzení: k lmn,s nnqk,p nn Kratší vazník stejného profilu délky 5,6 metrů je zatížen menší intenzitou zatížení, vyhoví také. 9. Spřažená stropnice 9.. Geometrie Rozpětí stropnice: 5200 mm Osová vzdálenost stropnic: 2,33 mm Tloušťka desky: 0 mm Spřažení IPE200 splachovacími trny s betonovou deskou se ztraceným bedněním s VSŽ

48 9.2. Výpočtový model Uvažováno jako prostý nosník podepřený průvlaky. Rozpětí 5200: mm Zatěžovací šířka: 233 mm Pro MSÚ (MSP): Pro montážní stav: 9.3. Zatížení Stálé zatížení: Podlaha: C S a #0, ,33,6 / Betonová deska: -# 2x * #. S a -0, 2,33x0, , ,92 / Plech: 9,; #0,03 2,330,22 / název vl. tíha IPE200 plech VSŽ 002 betonová podlaha betonová deska Celkem zatížení (charakteristická hodnota) 0,22 kn/m 0,22 kn/m,6 kn/m 4,92 kn/m gk = 6,86 kn/m 25

49 Zatížení dopravou: Vozidla do 30 kn, rychlost větší než 0 /C => dynamický součinitel i + =,4, rychlost bude omezena do 20 /C Rovnoměrné spojité zatížení: :=2,5 /? Charakteristická hodnota: : =i + : #=,4 2,5 2,33=7,47 / Montážní zatížení: Vlastní tíha bez podlahy: 9, =6,86,6=5,26 / název zatížení (charakteristická hodnota) na m 2 zatěžovací šířka (m) zatížení (charakteristická hodnota) na m stropnice montážní zatížení qk,m,=0,75 kn/m 2 2,33 qk,m,=,6 kn/m 2 montážní zatížení qk,m,2=0,75 kn/m 2 2,33 qk,m,2=,6 kn/m 2 soustředné na 3 m soustředná síla Fk =,0 kn Fk =,0 kn 9.4. Kombinace a vnitřní síly Moment a posouvající síla od stálého zatížení: t, = 8 (9 ) 2? = 8 (6,86) 5,2? = 23,9 " t, = 2 (9 ) 2= 2 (6,86) 5,2=7,84 Moment a posouvající síla od dopravy: w, = / 0 (: ) 2? = / 0 (7,47) 5,2? = 25,25 " w, = 2 (: ) 2= 2 (7,47) 5,2=9,42 Moment od montážního zatížení: w,,/ = / 0 u:,,/v 2? = / 0 (,6) 5,2? = 5,4 Moment od soustředného montážního zatížení na 3,0 m stropnice: w,,? = :,,? 2 2 / 4 w,,? = 4,44 Moment od soustředné síly: w,,z = / ( { ) 2 =0,25,0 5,2=,3 Moment a posouvající síla od stálého zatížení: :,,? 2 /? 8 =,6 5,2 3 4,6 3? 8 t, = 8 u9,v 2? = 8 (5,26) 5,2? = 7,78 Kombinace vnitřních sil pro MSÚ:,35 t, +,5 u w, v=,35 23,9+,5 25,25=69,8,35 " t, +,5 u" w,, v=,35 7,84+,5 9,42=53,2 26

50 Kombinace vnitřních sil pro montážní stav:,35 t,, <,5 3 w,,/ <} * u w,,z w,,? v6,35 7,78<,5-5,4<0,7-4,44<,3..38,5 27

51 9.5. Průřezové a materiálové charakteristiky IPE200 Geometrie h = 200 mm Průřezové charakteristiky b = 00 mm Osa y Osa z tf = 8.5 mm Iy =.94E+7 mm 4 Iz =.42E+6 mm 4 tw = 5.6 mm Wy =.94E+5 mm 3 Wz = 2.85E+4 mm 3 r = 2 mm Wy,pl = 2.20E+5 mm 3 Wz,pl = 4.46E+4 mm 3 ys = 50 mm iy = 82.6 mm iz = 22.4 mm d = 59 mm Sy =.0E+5 mm 3 Sz = 2.23E+4 mm 3 A = 2850 mm 2 Kroucení a klopení AL = 0.77 m 2.m - Iw =.30E+0 mm 6 It = 6.98E+4 mm 4 G = 22.4 kg.m - iw = 25 mm ipc = 85.6 mm Beton: C20/30 =25 R = J =? =6,66 ª /, [] 9.6. MSÚ Ocel: S235 =235 R = J «=?P =235 ª /,* Spolupůsobící šířka: # BJJ =# BJJ,/ +# BJJ,? = =300 # BJJ,/ =# BJJ,? = 2 8 = =650 Výpočet neutrální osy z rovnováhy sil v průřezu: Rovnováha sil v průřezu: R ~ =0,85 R # BJJ R ~ = = =36,38 0,85 R # BJJ 0,85 6, =36,38 <# R =0 neutrální osa je v desce 28

52 Momentová únosnost: HR = R ~.) HR e20x 36,38 2 f 0V 28,46 p, s nq s,p n Smyková únosnost: " c,+r b S T* 3 890,4 235,0 3 20,8 Plocha stojiny: b ^ $5, ,4? l, p, q r, p n Návrh a posouzení spřažení: Podélná smyková síla: " B minl J ~ R J 0,85 R N " B mino ,75 0, , 6.66Q " B K O669, Q669,75 Spřahovácí trny: $8,2 ³3,3 C 8,0 C88 Únosnost spřahovacích trnů: $? 0,8 + Kµ 4 0,29 $? 29

53 8,2? 0,8 340 =70,76 + =Kµ 4 0,29,0 8,2? =83,9 H =70,76 Návrhová hodnota: HR = + = 70,76 S T?,25 =56,6 Redukovaná hodnota v žebrové desce: HR = +R G =56,6,2=63,40 G = 0,7 + # * C ; g C C ; h G = 0,7 25,5 50 e82 f=,2 '(%čkk2&$%º 50 Počet trnů na stropnici: = " HR =669,75 B =0,56 ' 63,4 Navrženo minimálně 3 ks trnů na l/2 rozpětí stropnice Posouzení stropnice v montážním stavu Klopení stropnice není uvažováno, před zatížením bude zabráněno klopení spojením stropnic trapézovým plechem. Posouzení je uvažováno v elastické oblasti. Ohybová únosnost stropnice, IPE200: HR =E c R =(235,94 0 ) 0 V =45,5 Posouzení: =, >,n =r,p VYOVÍ Průhyb stropnice: A= = g5 (9,+:,/ ) 2 { 384» # 2 + 2P 48 +:,? º 6 g2 2 2? º? 4 h+ºp 64 ¼h 30

54 A= 20 0 P,94 0 g 5-5,26<, { 384» < 3000P ¼hp,o nn 64 < P 48 <, g x2 2600? x 3000? 4 h Průhyb je příliš velký, stropnice bude při betonáži podepřena pevným lešením po celé délce Posouzení plechu v montážním stavu Plech VSŽ 002 E,F 7, E G,F 28, E G,H 7, E,H 8, E BJJ,F KLE,F ;E G,F N7,467 0 P P E BJJ,H KLE G,H ;E,H N7,6 0 P P Zatížení a vnitřní síly: 3

55 Moment [knm] Návrhová únosnost v ohybu pro normální polohu plechu: HR = E BJJ,F 7,467 0P UV 3,49 S *,0 WR D,0,6 HR 3,49 0,46 Návrhová únosnost v ohybu pro reverzní polohu plechu: HR E BJJ,F 7,55 0P UV 3,43 S *,0 BR D,0,53 HR 3,43 0, MSÚ svislý průhyb Stropnice při betonáži bude podepřena pevným lešením po celé délce => průhyb od montážního zatížení bude nulový. Posouzení spřažené stropnice po zatvrdnutí betonu: Pracovní součinitel: X Plocha tlačené betonové části: # BJJ , ? Plocha ideálního průřezu: j X < 2850< ,28? 7 32

56 Statický moment plochy ideálního průřezu: j = º + X º X = , Těžiště ideálního průřezu: º / = j = 724,0 0P =75,36 j 9606, =724,0 0 P P Moment setrvačnosti ideálního průřezu: = j == X + = + j ) ) X =, ,38P +9606,29 57,7 34,64 7 =94,08 0 V { Průhyb od zatížení: A= g 5 (: +: ) 2 { h = j 384 A = 20 0 P 94,08 0 V g5 (6,86+7,47) 5200{ h=6,9 384 Limitní hodnota průhybu: i cj = =5200 =20,8 250 Posouzení: k lmn =, nn>k=s, p nn 0. Spřažený průvlak 0.. Geometrie Rozpětí průvlaku: 6400 (5600) mm Osová vzdálenost průvlaku: 5200 mm Tloušťka desky: 0 mm 33

57 Spřažení IPE200 splachovacími trny s betonovou deskou se ztraceným bedněním s VSŽ Výpočtový model Uvažováno jako prostý nosník podepřený sloupy. Rozpětí: 6400 mm Zatížený reakcemi od stropnic a vlastní tíhou. 34

58 0.3. Zatížení Pro MSÚ označení název zatížení (charakteristická hodnota) Pro MSP Charakteristická hodnota zatížení dopravou: : =i + : #=,4 2,5 5,2=8,2 / zatížení (výpočtová hodnota) ZS reakce od stropnic 53,2 kn ZS2 vlastní tíha IPE270 0,36 kn/m 0,49 kn/m Charakteristická hodnota stálého zatížení: 9,~G+ ;IjB 9 = ).šíř &ů>2%+>2.íc &ů>2 )ž(>ºí šíř '&( Kº 9 = 6,86 5,2+0,36=7,08 / 2, Kombinace a vnitřní síly Klíč kombinace: Kombinace ZS+ZS2 Maximální moment a posouvající síla Ohybový moment [knm] 35

59 Posouvající síla [kn] 0.5. Průřezové a materiálové charakteristiky IPE270 Geometrie h = 270 mm Průřezové charakteristiky b = 35 mm Osa y Osa z tf = 0.2 mm Iy = 5.79E+7 mm 4 Iz = 4.20E+6 mm 4 tw = 6.6 mm Wy = 4.29E+5 mm 3 Wz = 5.22E+4 mm 3 r = 5 mm Wy,pl = 4.84E+5 mm 3 Wz,pl = 9.70E+4 mm 3 ys = 67.5 mm iy = 2 mm iz = 30.2 mm d = 29.6 mm Sy = 2.42E+5 mm 3 Sz = 4.85E+4 mm 3 A = 4590 mm 2 Kroucení a klopení AL =.04 m 2.m - Iw = 7.06E+0 mm 6 It =.6E+5 mm 4 G = 36. kg.m - iw = 33.7 mm ipc = 6 mm [2] 0.6. MSÚ Beton: C20/30 =25 R = J =? =6,66 ª /, Ocel: S235 =235 R = J «=?P =235 ª /,* Spolupůsobící šířka: # BJJ =# BJJ,/ +# BJJ,? = =600 36

60 # BJJ,/ # BJJ,? Výpočet neutrální osy z rovnováhy sil v průřezu: Rovnováha sil v průřezu: R ~ 0,85 R # BJJ R ~ ,6 0,85 R # BJJ 0,85 6, ,6 `# R 0 neutrální osa je v desce Momentová únosnost: HR R ~.) HR e245x 40,46 2 f 0V 238,6 r, s nq, r n Kratší průvlak stejného profilu délky 5,6 metrů je zatížen menší intenzitou zatížení, vyhoví také. Smyková únosnost: " c,hr b S T* , ,46 Plocha stojiny: b ^ $6,6 249,6647? l, r, s q p, n Kratší průvlak stejného profilu délky 5,6 metrů je zatížen menší intenzitou zatížení, vyhoví také. 37

61 Návrh a posouzení spřažení: Podélná smyková síla: " B =minl J = ~ R J 0,85 R N " B mino ,75 0, , 6.66Q " B K O078, Q078,7 Spřahovácí trny: $8,2 ³3,3 C R 8,0 C88 Únosnost spřahovacích trnů: $? 0,8 H Kµ 4 0,29 $? 8,2? 0, ,76 H Kµ 4 0,29,0 8,2? ,9 H 70,76 Návrhová hodnota: HR + 70,76 S,25 56,6 Redukovaná hodnota v žebrové desce: HR +R G 56,6,263,40 G 0,7 + # * C ; g C C ; xh G 0,7 25,5 50 e82 xf,2 '(%čkk2&$%º 50 Počet trnů na stropnici: " HR 078,7 B 7,0 ' 63,4 Navrženo 36 ks trnů po 70 mm na rozpětí stropnice. 38

62 0.7. Posouzení MSP Průvlak při betonáži bude podepřen pevným lešením po celé délce => průhyb od montážního zatížení bude nulový. Posouzení spřažené stropnice po zatvrdnutí betonu: Pracovní součinitel: = X = Plocha tlačené betonové části: # BJJ ,67676? Plocha ideálního průřezu: j X < 4590< ,29? 7 Statický moment plochy ideálního průřezu: j º < X º X ,6 2 7 Těžiště ideálního průřezu: º / j 577,89 0P 0,98 j 5472,29 Moment setrvačnosti ideálního průřezu: < ,89 0 P P = j = X < = < j ) ) X 5,79 0 < ,6P <5472,29 78,8 43, ,96 0 V { 39

63 . Sloupy Průhyb od zatížení: A= g 5 -: <9. 2 { h = j 384 A 20 0 P 232,96 0 V g5-8,2<7, { h5, Limitní hodnota průhybu: i cj ,6 250 Posouzení: k lmn,s nnqkp,o nn Kratší průvlak stejného profilu délky 5,6 metrů je zatížen menší intenzitou zatížení, vyhoví také... Geometrie Výška sloupu: 8,0 m Odstupňovaní po 9,0 m (3. podlaží).2. Výpočtový model Uvažováno jako kyvné stojky, s kloubovým uložením v patce a kloubově připojení průvlaků nebo vazníku. Sloup je zatížení vlastní tíhou, tíhou opláštění, užitným a stálým zatížením stropu, podlaží a mimořádným zatížením nárazem vozidla. Vzpěrné délky u všech sloupů ÂÂ + 3,0 40

64 .3. Zatížení Svislé zatížení: zat. název zatížení na m 2 ztížení na m 2 stav (mb) ZS vl. tíha plechu gk, = 0,6 kn/m 2 gk, = 0,6 kn/m 2 ZS2 sníh sk, = 0,8 kn/m 2 sk, = 0,8 kn/m 2 ZS3 vítr sání wk, = -,98 kn/m 2 wk, = -,98 kn/m 2 ZS4 vítr tlak wk, = 0,22 kn/m 2 wk, = 0,22 kn/m 2 ZS5 vl. tíha vaznice gk,2 = 0,6 kn/m,28 gk,2 = 0,3 kn/m ZS6 vl. tíha vazníku gk,3 = 0,42 kn/m 5,6 gk,3 = 0,07 kn/m ZS7 vl. tíha stropnice gk,4 = 0,22 kn/m 2,33 gk,4 = 0, kn/m 2 ZS8 vl. tíha průvlaku gk,4 = 0,36 kn/m 5,6 gk,4 = 0,06 kn/m 2 ZS9 vl. tíha plechu gk,5 = 0,6 kn/m 2 gk,5 = 0,6 kn/m 2 ZS0 vl. tíha desky gk,6 = 2,3 kn/m 2 gk,6 = 2,3 kn/m 2 ZS vl. tíha podlahy gk,7 = 0,75 kn/m 2 gk,7 = 0,75 kn/m 2 ZS2 zatížení dopravou qk, = 3,5 kn/m 2 qk, = 3,5 kn/m 2 ZS3 instalace gk,8 = 0,25 kn/m 2 vzduchotechniky na sloupech a ostatní instalace (sprinkler,..) ZS4 opláštění TR5/280 tl.,0 mm gk,8 = 0,5 kn/m 2 gk,8 = 0,5 kn/m 2 4

65 Náraz vozidla: (mimořádné zatížení) Ve směru jízdy à R =50 Kolmo na směr jízdy à R 25 Zatížení větrem: (vodorovné zatížení) Tlak a sání větru na stěny budovy. qp(z) Cpe,0 wk [kn/m 2 ] typ, D 0,74 0,82 TLAK wk,t, E -0,37-0,4 SÁNÍ wk,s.4. Kombinace a vnitřní síly Náraz vozidla: Zatížení větrem: Pro sloup 2 :)ěž. šíř 2 >ě&% 'ě%5, ,264 / 42

66 = 8 : )ž(>ºí >ýš? 8 4,264 3? 4,8 Pro sloup 3 :)ěž.šíř 2 >ě&% 'ě% ,92 / /8 )ž(>ºí >ýš? 8 4,92 3? 5,53 Přitížení sloupu od větru: (sloup je součástí ztužidla) šíř #%$(>Æ 2 >ě&% : G 35,2 0,82 4,43 / (č)%žk$2 2 šíř #%$(>Æ 'áí >ě&% : ~ 35,2 0,4 7,2 / (č)%žk$2 2 :: G : ~ 4,43<7,22,64 0,5 : C? 0,5 2,64 8? 3505,68 Přídavná tlaková/tahová síla do sloupu : C 3505,68 94,

67 Přitížení od opláštění budovy: )ěž(>ºí šíř >ýš '2(% % ,57,56 / Kombinace zatížení: Kombinace 6.0: zatížení od střešní konstrukce: (na m 2 ),35 -È<È5<È6<È3.<,5 -È2<} * È4.,35-0,6<0,3<0,07<0,25.<,5-0,8<0,6 0,22.2,22 / 44