FAKULTA APLIKOVANÝCH VĚD KATEDRA MECHANIKY ODDĚLENÍ STAVITELSTVÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE PROBLEMATIKA ŘEŠENÍ DŘEVĚNÝCH LEPENÝCH VAZNÍKŮ PRO ZASTŘEŠENÍ HAL

Transkript

1 FAKULTA APLIKOVANÝCH VĚD KATEDRA MECHANIKY ODDĚLENÍ STAVITELSTVÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE PROBLEMATIKA ŘEŠENÍ DŘEVĚNÝCH PLZEŇ, 014

2

3 Anotace Tato iplomová práce je zaměřena na řešení problematiy onstruce z řevěných lepených vazníů pro zastřešení hal. Práce obsahuje všeobecné poznaty o těchto technologiích, jejich návrhu a posuzování včetně názorného návrhu a výpočtu zastřešení pro sportovní halu. Součástí projetu je staticé posouzení zařivených lepených vazníů a vybraných onstrucí. Toto posouzení bylo proveeno ručním výpočtem le platných norem ČSN EN a za pomoci moelu ve výpočtovém programu Scia Engineer 01. Přiložená výresová oumentace byla zpracována v programu Revit Architecture 01. Návrh objetu, jeho ispozice, onstruce a materiály jsou v soulau s platnými normami ČSN EN. Klíčová slova: Lepené lamelové onstruce, zařivené nosníy z lepeného lamelového řeva, sportovní hala, projetová oumentace, staticý výpočet, výpočtový moel

4 Abstract This thesis is ocuse on solving the structure o glue laminate timber construction. All general nowlege about these technologies, esign an calculation or the sports hall roo are inclue. In the project ocumentation is also a static analysis o curve glue laminate timber an selecte structures. This assessment has been evaluate by manual calculations accoring to stanars CSN EN an with structural analysis by programe Scia Engineer 01. Enclose technical rawings have been prepare in Revit Architecture 01. Builing construction, isposition, esign an materials are in accorance with the applicable stanars CSN EN. Keywors: Glue laminate construction, curve glue laminate timber, sports hall, project ocumentation, statical analysis, structural analysis 4

5 Prohlášení Prohlašuji, že jsem iplomovou práci na téma Problematia řešení řevěných lepených vazníů pro zastřešení hal vypracoval samostatně za pomoci oborných onzultací s veoucím baalářsé práce a za použití oborné literatury a norem uveených v přiloženém seznamu. V Plzni, ne Bc. Huml Michal 5

6 Poěování Tímto chci poěovat panu Ing. Luďovi Vejvarovi za veení, cenné ray a čas společně strávený při onzultacích iplomové práce. Dále ěuji všem, co mě v průběhu stuia jaýmoliv způsobem poporovali, zejména svojí roině za trpělivost a pomoc v obtížných chvílích. Věřím, že svoje nabyté zušenosti zúročím v proesním, ale i osobním životě a tím všem buu moci splatit poporu, teré se mi ostalo. 6

7 OBSAH: 1 ÚVOD LEPENÉ LAMELOVÉ DŘEVO VÝROBA Řezivo Výrobní proces Přepisy a požaavy VLASTNOSTI A VÝHODY Rozměry prvů Tvarová variabilita Požární oolnost Pevnost a tuhost Nízá eologicá zátěž Fatory ovlivňující pevnost prvů POSUZOVÁNÍ PRVKŮ Z LLD Euroó ČSN KONCEPČNÍ NÁVRH ŘEŠENÍ SPORTOVNÍ HALY VLIV DISPOZICE OBJEKTU KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Hlavní nosná onstruce haly Stabilita a ztužení onstruce OPTIMALIZACE KONSTRUKCE LEPENÉHO NOSNÍKU ÚVOD OPTIMALIZACE TVARU ZAKŘIVENÍ NOSNÍKU Návrh možných variant Analýza variant Závěrečné posouzení MOŽNOSTI ULOŽENÍ NOSNÍKU Návrh možných variant Analýza variant Závěrečné posouzení OPTIMALIZACE SPOLUPŮSOBENÍ S OKOLNÍMI KONSTRUKCEMI Vytvoření nového moelu onstruce

8 4.4. Analýza vnitřních sil na novém moelu Návrh optimálního řešení Analýza vnitřních sil na novém řešení ZÁVĚR OPTIMALIZACE VÝPOČETNÍ MODEL KONSTRUKCE ÚVOD VÝPOČET ZATÍŽENÍ (DLE ČSN EN ) Zatížení stálé a proměnné - užitné Výpočet zatížení sněhem Výpočet zatížení větrem MODEL VE VÝPOČETNÍM SOFTWARE Zatížení moelu Kombinace zatěžovacích stavů Výpočet a výsley ZÁVĚR TVORBY VÝPOČETNÍHO MODELU DIMENZOVÁNÍ PRVKŮ DIMENZOVÁNÍ NOSNÍKU Z LLD Materiálové charateristiy Posouzení zařivené části nosníu na ohyb a tah olmo vlánům Smy za ohybu Tla olmo vlánům Posue na vzpěrnou pevnost Klopení Deormace POSOUZENÍ ČEPOVÉHO ULOŽENÍ NOSNÍKU NA ZÁKLAD Dimenzování styčníového plechu Posouzení čepu na smy Posouzení čepu na ohyb Posouzení čepu - ombinace ohybu a smyu Posouzení únosnosti plechu a čepu v otlačení Posouzení betonu po patní esou Posouzení únosnosti nosníu ve smyu Přenos tlaové osové síly - řevo - ocelová esa Přenos posouvající síly - řevo - boční ocelová esa Návrhová únosnost svorníů a olíů

9 6..11 Nutné minimální vzálenosti spojovacích prostřeů Posouzení tloušťy patní esy (ocel - beton) Posouzení přípoje řevěného vazníu vloženým plechem Posouzení patního plechu (ocel řevo) POSOUZENÍ ČEPOVÉHO SPOJE SE VZPĚROU Dimenzování styčníového plechu Posouzení čepu na smy Posouzení čepu na ohyb Posouzení čepu - ombinace ohybu a smyu Posouzení únosnosti plechu a čepu v otlačení Posouzení únosnosti nosníu ve smyu Návrhová únosnost svorníů a olíů Nutné minimální vzálenosti spojovacích prostřeů Posouzení přípoje řevěného vazníu vloženým plechem Posouzení patního plechu (ocel řevo) POSOUZENÍ ČEPOVÉHO ULOŽENÍ NA SLOUP Dimenzování styčníového plechu Posouzení čepu na smy Posouzení čepu na ohyb Posouzení čepu - ombinace ohybu a smyu Posouzení únosnosti plechu a čepu v otlačení Posouzení únosnosti nosníu ve smyu Návrhová únosnost svorníů a olíů Nutné minimální vzálenosti spojovacích prostřeů Namáhání tahem olmo vlánům (rizio trhlin) Posouzení příložového plechu na tah Posouzení únosnosti plechu a svorníu v otlačení Posouzení patního spoje ocelových přílože na ohyb POSOUZENÍ MONTÁŽNÍHO STYKU Návrhové zatížení jenoho spojovacího prostřeu Nutné minimální vzálenosti spojovacích prostřeů Návrhová únosnost svorníů a olíů Posouzení únosnosti plechu a svorníu v otlačení POSOUZENÍ PODÉLNÝCH ZTUŽIDEL Materiálové charateristiy Dimenzování na vzpěr Posouzení na vzpěr ose z (slabší osa)

10 6.6.4 Posouzení na ombinaci vzpěru s ohybem Dimenzování styčníového plechu Návrhová únosnost svorníů a olíů Nutné minimální vzálenosti spojovacích prostřeů POSOUZENÍ KŘÍŽOVÝCH ZTUŽIDEL Posouzení lana v tahu Dimenzování styčníového plechu ZHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ DIMENZOVÁNÍ TAH KOLMO K VLÁKNŮM Zachycení tahu olmo vlánům Závěr imenzování na tah olmo vlánům NAMÁHÁNÍ V OHYBU A SMYKU POSOUZENÍ STABILITY TLAK KOLMO K VLÁKNŮM TAH KOLMO K VLÁKNŮM U PŘÍPOJŮ SPOJE OSTATNÍ KONSTRUKCE POPIS NAVRŽENÉ KONSTRUKCE POPIS KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ Hlavní onstruční systém Ztužující prvy onstruce Montážní spoj Spoje ocel-řevo Zesílení závitovými tyčemi STABILITA A ZTUŽENÍ KONSTRUKCE MONTÁŽ A DOPRAVA Doprava Montáž ZÁVĚR POUŽITÁ LITERATURA SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK SEZNAM PŘÍLOH

11 1 ÚVOD Tématem iplomové práce je řešení problematiy užití lepeného lamelového řeva pro velorozponové onstruce halových objetů. Zaměřuje se hlavně na problematiu návrhu a imenzování prvů a jejich onstručního řešení. Vešeré výpočty jsou vele obecného uveení o tématiy emonstrovány na onrétním přílau pro onstruci sportovní haly. Pro návrh a výpočet onstruce byla vybrána víceúčelová sportovní hala. Dispoziční návrh haly a onstruční řešení něterých součástí bylo převzato z polaního projetu pro iplomovou práci a není proto její součástí. Samotná práce se zaměřuje přeevším na optimalizaci, imenzování a onstruční proveení hlavní nosné onstruce z lepeného lamelového řeva a jejího napojení na oolní onstruce. Na začátu iplomové práce jsou uveeny vlastnosti lepeného lamelového řeva a jeho přenosti pro použití na aném typu objetu, včetně normativních přepisů, terými se aný návrh říí. V ruhé apitole je řešena problematia optimalizace tvaru a uspořáání hlavní nosné onstruce z pohleu hospoárného a unčního návrhu. Výstupem této optimalizace je přeběžný návrh onstruce, terá je v alším průběhu práce ále rozvinuta a oplněna. Násleující oíl práce se zaměřuje na výpočet zatížení onstruce, výpočet vnitřních sil na onstruci a náslené imenzování jenotlivých prvů. Mimo imenzování nosných prutových prvů je součástí řešení taé návrh jejich spojů a uložení. Závěrem jsou z výsleů imenzování vyvozeny závěry o problematicých místech při návrhu prvů z lepeného lamelového řeva a popis výsleného onstručního řešení. LEPENÉ LAMELOVÉ DŘEVO Lepené lamelové řevo (LLD, BSH Brettschichtholz, Glulam Glue laminate timber) je vysoohonotový inženýrsý onstruční materiál, terý je velice výhoné uplatnit pro velorozponové onstruce stavebních objetů. Doonale spojuje unci staticou a esteticou. Konstruční prvy je možno vyrábět téměř libovolného tvaru a proilu, limitováni jsme přeevším opravními apacitami, na teré je nutno brát při návrhu ohle. 11

12 Prvy z lepeného lamelového řeva je možné ohýbat ve více směrech a tím optimalizovat jejich tvar pro potřeby staticé, ale samozřejmě taé esteticé unce architetonicého návrhu. Výhoné může taé být ombinování LLD s jinými onstručními materiály, napříla s ocelovými nebo železobetonovými onstrucemi. Ke je možné ve velice namáhaných místech onstruce, e by pevnost lepeného řeva nevyhověla, nebo by bylo náročné proveení onstručního spojení v aném místě, užít napříla pevnější ocel..1 VÝROBA LLD je onstruční materiál vyráběný z běžného pilařsého řeziva, v ČR začala jeho výroba již v roce 195. Princip výroby lepeného lamelového řeva spočívá v plošném slepení řevěných lamel na sebe. Tímto způsobem se vyrábějí přímé nebo tvarované nosníy, teré mají široé možnosti použití ve stavebnictví přeevším pro střešní onstruce. Výroba lepených nosníů, při apliaci vylepšeného systému lepení a moerních lepících směsí, i v současnosti přestavuje perspetivní oblast využití pro značné množství řeva a umožňuje výrobu valitních stavebních prvů velých průřezů a éle..1.1 Řezivo Pro výrobu se používá řezivo s tloušťou nejvýše 45 mm a élou mezi 1,5 až 5 m. Nejčastěji se užívají jehličnaté ruhy jao smr a mořín, ale taé listnaté, např. ub. Řezivo musí být uměle vysoušeno vůli užití lepiel, teré vyžaují maximální vlhost lepeného řeziva oolo 15%. Povrch je čtyřstranně rézován, přípaně i broušen..1. Výrobní proces Jenotlivé lamely jsou na élu spojovány lepeným zubovitým spojem. Vznine neonečná lamela, terá se násleně řeže na požaované ély. Nařezané lamely jsou násleně opět orézovány a při nanášení lepila se uláají nastojato o lisu vele sebe. Tvar lisu je uzpůsoben onečnému tvaru nosníu. Lepila jsou složena z prysyřičné složy a tvrila, teré se míchají při nanášení. Konrétně se užívají melamin-ormalehyové prysyřice (MF), alternativně vousložové PUR lepilo (le DIN 105, EN 01). 1

13 PROBLEMATIKA ŘEŠENÍ DŘEVĚNÝCH Po vytvrnutí lepila se nosníy z bočních stran opětovně rézují pro ostranění zbytů lepiel a vytvoření oonale hlaého povrchu. Celý výrobní proces je zaončen onečnou úpravou nosníů. Do této úpravy patří vrtání otvorů pro spojovací prostřey, prořezávání proilu pro vložené plechy, přípaně apliace ochranných láte na řevo. Obráze.1 Lisování a lepení oblouového nosníu (ČDZ Praha, a.s.) Výroby bývají zpravila zhotoveny pro onrétní požaavy oběratele. Většina výrobců prouuje přímé i zařivené tvary obvyle v élách o 5 m, ale u něterých irem může éla lepeného řeva osahovat až 50 m. Při spojení něolia prvů a materiálů lze vytvořit nosnou onstruci s rozponem přesahujícím 100 m. Limitováni jsme zejména přepravními apacitami, ale taé tvarem nosníu. Přestože tvarová variabilita je opravu vysoá, většina výrobců omezuje tvar nosníu uáním maximálního poloměru zařivení nosníu Rmin=1,5 m a výšou proilu o,5 m. Pou je potřeba nosníu ély větší než je možné vyrobit nebo přepravit jao jenolitou onstruci, je nutné rozělení na menší ílce, teré se spojí pomocí montážních spojů přímo na staveništi. 1

14 .1. Přepisy a požaavy V Česé republice se požaavy na technicé vlastnosti LLD upravují le ČSN EN (7 81) Dřevěné onstruce Lepené lamelové řevo a lepené rostlé řevo Požaavy. Tato norma je česou verzí evropsé normy EN 14080:01. Tato evropsá norma stanovuje požaavy na technicé vlastnosti lepených lamelovaných výrobů, pro použití v pozemních stavbách a mostech. Stanovuje minimální požaavy pro výrobu, pravila pro honocení a proazování shoy a pro označování lepených lamelových výrobů. Platí pro LLD vyrobené z jehličnatých ruhů řeva uveených v této normě nebo topolu, teré obsahuje vě nebo více lamel s tloušťou o 6 mm o 45 mm (včetně).. VLASTNOSTI A VÝHODY..1 Rozměry prvů Oproti rostlému řevu jsou u LLD teoreticy možné neomezené rozměry z ůvou užití tzv. neonečné lamely. Omezení ovšem způsobují technologicé možnosti výrobních procesů, jao jsou veliosti rézovacích strojů, výrobních prostor a taé opravní apacity. Pou nála přesahuje élu 16 m, šířu,5 m nebo výšu,5 m je nutné řešit potřebná opravní opatření le přepisů, jao jsou mitavá světla, zvláštní povolení, přípaně policejní oprovo. Nutné je taé uvažovat s opravní trasou, zejména se zaměřit na poloměry zatáče a pojezy... Tvarová variabilita Vele přímých nosných prvů je možné íy technologii výroby vytvářet taé zařivené prvy. Zařivení je umožněno íy tvarování jenotlivých lamel pře lepením. Většina výrobců uává minimální poloměry zařivení, teré je nutné při návrhu onstruce respetovat. Díy možnosti zařivení je možné vytvářet působivé architetonicé onstruce, ale taé využít zařivení pro navýšení nosníů z ůvou pozějších průhybů po zatížení. Tvar onstruce se samozřejmě taé promítá o výslené ceny onstruce. Formy na lisování je nutné upravit pole ažého tvaru nosníu a tím rostou i nálay. 14

15 .. Požární oolnost Lamelové prvy mají taé velmi obrou požární oolnost, rychlost ohořívání je uávána 0,5 0,7 mm za minutu bez ztráty únosnosti. Proto se lepené lamelové řevo s oblibou používá na onstruce, e se shromažďují lié - sportovní haly, výstavní pavilony at...4 Pevnost a tuhost LLD osahuje vyšších honot pevností než běžné rostlé řevo. Toho je osaženo íy rovnoměrnému rozělení suů po celém průřezu vzhleem lepení lamel. Díy tomuto vzniá téměř homogenní materiál. Pevnost je možné taé regulovat možným ombinováním lamel různých pevností. Napříla u nosníů namáhaných na ohyb je možné na více zatížená rajní vlána použít lamely vyšší tříy pevnosti než na střeovou část. Pro zvýšení únosnosti prvů z lepeného lamelového řeva je možno využít uvnitř pásy s vlány vysoé pevnosti, popřípaě nim přilepit jiné materiály (řevo jiného ruhu, materiály na bázi řeva, sleněná nebo uhlíová vlána, ocel)...5 Nízá eologicá zátěž Další nespornou výhou LLD zísáme, pou bueme tento onstruční materiál posuzovat z hleisa environmentálních opaů na životní prostřeí. Toto hleiso je v nešní obě velice atuální, pro něteré zaázy veřejného charateru se oonce vyžauje a proto si nemůžeme ovolit jej zanebávat. Při posouzení opaů výstavby se často používá analýzy celého životního cylu použitého materiálu (LCA - Lie Cycle Assessment). Zjenoušeně řečeno je o posouzení výrobu a jeho opaů na životní prostřeí v celém jeho životním cylu - výroba použití recylace. LCA byl široce používán pro porovnání opaů stavebních materiálů, jao je řevo, ocel a beton na životní prostřeí a věci na celém světě přišli e stejnému závěru: v porovnání s alternativami, řevostavby prouují méně znečištění ovzuší a voy, vyžaují méně energie v celém jejich životním cylu a vytvářejí nižší emise CO. 15

16 ..6 Fatory ovlivňující pevnost prvů Pevnost prvů z LLD ovlivňují něteré atory. Systematicé výzumy 1 uázaly, že pevnost ovlivňuje jaost řeziva a pevnost zubovitých spojů a lepení. K porušení prvů ochází vžy v nejslabším místě. Tímto místem jsou nejčastěji suy v lamele nebo spoj. Proto je ůležité ontrolovat nejen valitu použitého řeziva a jeho správné roztříění, ale taé valitu proveení spojů a jejich lepení. Vysoou tříou řeziva nebo naopa vysoou valitou spojování lamel nelze samostatně zaručit vysoou jaost výsleného prvu. Vžy je nutná ombinace těchto vou atorů.. POSUZOVÁNÍ PRVKŮ Z LLD..1 Euroó 5 Navrhováním a posuzováním prvů z lepeného lamelového řeva se zabývá Euroó 5: Navrhování řevěných onstrucí. Tato norma sestává z násleujících částí: Část 1-1: Obecná pravila a pravila pro pozemní stavby; Část 1-: Navrhování onstrucí na účiny požáru; Část : Mosty. Pro užití u halových objetů je tey zejména ůležitá část ČSN EN : Navrhování řevěných onstrucí Část 1-1: Obecná pravila Společná pravila a pravila pro pozemní stavby... ČSN Současně s euroóem 5 je v součinnosti taé česá nároní norma ČSN Navrhování, výpočet a posuzování řevěných stavebních onstrucí - Obecná pravila a pravila pro pozemní stavby. Tato není evropsou normou, ale je v soulau s novou oncepcí spolehlivosti, terá je zaváěna v evropsých normách pro navrhování stavebních onstrucí (Euroóech), a plně vychází ze zása Euroóu 5: Navrhování řevěných onstrucí. 1 Colling 1990a a 1990b 16

17 Platí pro navrhování a prováění staveb a nosných a výztužných onstručních prvů ze řeva a materiálů na bázi řeva. Zabývá se pouze požaavy na únosnost, použitelnost a trvanlivost nosných onstrucí. Jinými požaavy, např. na tepelnou a zvuovou izolaci, se norma nezabývá. 17

18 KONCEPČNÍ NÁVRH ŘEŠENÍ SPORTOVNÍ HALY.1 VLIV DISPOZICE OBJEKTU Volba typu onstruce zastřešení haly má velý vliv při požaavcích na ispozici objetu. A proto s ní musíme uvažovat již v počátcích návrhu. Při návrhu ispozice je nutno respetovat požaavy technicých norem, zejména: Supina norem ČSN 7xxxx Navrhování a prováění staveb o 741xx Funční íly staveb o Šatny, umývárny, záchoy o 7410 Schoiště, šimé rampy ČSN EN Zařízení pro iváy Po ohoě s veoucím práce bylo zaání určeno v poobě návrhu víceúčelové sportovní haly se zázemím pro sportovce. Použito na primární onstruci haly mělo být lepené lamelové řevo s možností ombinace s jiným onstručním materiálem nebo systémem. Taovouto sportovní halu bylo z prvotních úvah možné řešit věma způsoby. První možností je vytvoření samostatně působící a onstručně oělené haly oplněné přiléhajícím zázemím pro sportovce, se terým by byla provozně propojena. Druhou možností je vytvoření ompatního celu, ve terém by sportovní hala přímo navazovala na sportovní zázemí. Vzhleem provozu víceúčelové sportovní haly a možnosti vytvoření ivácého hleiště se jeví ruhá možnost, tey vytvoření ompatní haly, u teré bue zázemí navazující součástí, jao přijatelnější.. KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Pro taovýto typ haly se jeví jao výhoné spojení něolia onstručních stavebních materiálů. Na přelenutí velého rozponu sportovního hřiště užití onstruce z LLD a pro vytvoření sportovního zázemí železobetonový onstruční systém. Železobetonová onstruce sportovního zázemí umožňuje vytvořit vhonou ispozici ostačujících apacit pro sportovce, personál i iváy. Konstruční systém sportoviště tvořený zařivenými nosníy z LLD splní staticé požaavy při zachování eonomicého hleisa a navíc přiá esteticou honotu. 18

19 PROBLEMATIKA ŘEŠENÍ DŘEVĚNÝCH Dispoziční řešení sportovního zařízení, včetně onstručního návrhu sportovního zázemí, bylo již vyhotoveno a převzato z polaního přemětu pro iplomovou práci (projet S). Řešení železobetonové onstruce sportovního zázemí není součástí této práce, a proto se jím nebue zabývat. Diplomová práce se soustřeí přeevším na řešení a optimalizaci onstruce sportovní haly z nosníů z LLD...1 Hlavní nosná onstruce haly Hlavní nosná onstruce haly je navržena z rovinných rámů, teré se opaují po osové vzálenosti 5 m. Železobetonový selet sportovního zázemí tvoří z jené strany poporu pro nosnou onstruci sportovní haly. Půorysná plocha sportoviště nutná zastřešení je 0x45m. Níže jsou naznačeny schémata možných variant řešení rámů zastřešení sportovní haly z lepeného lamelového řeva. Obráze.1 Schematicé varianty možností řešení rámů 19

20 Pro návrh taovéto onstruce jsou rozhoující: řešení rámového rohu namáhání na velé ohybové momenty opravní apacity Z ůvou velého namáhání ohybovými momenty byla vybrána varianta zařiveného oblouového jenoílného nosníu. Honoty ohybového namáhání buou u oblouového tvaru osahovat příznivějších honot íy transormaci zatížení vele ohybového momentu taé o normálové síly. U rámů, teré jsou rozělené na příčel a stoju, by mohlo být problematicé místo rámového rohu a zajištění jeho stálé tuhosti. Zařivené proveení onstruce navíc může působit jao zajímavější architetonicý prve a vytváří větší užitný objem uvnitř haly. NÁVRH: Zařivený loubově uložený nosní Zálaní ílce nosné onstruce jsou navrženy z lepeného lamelového řeva tříy pevnosti GL 8h. Konstruce je tvořena opaujícími se voj-loubovými rámy po osové vzálenosti 5 metrů. Kažý rám je tvořen atypicým zařiveným nosníem, terý je na jené straně v úrovni terénu loubově uložen na zálaovou patu a na straně ruhé, ve výšce 9,5 m loubově uložen na železobetonový sloup, terý je součástí seletu sportovního zázemí haly. Sponí líc lepeného rámu je v nejvyšším boě 9, m na hrací plochou a vrchol vnějšího střešního pláště je ve výšce 11, m. Střešní rovina je ve spáu 4,54%. Z ůvou transportních apacit bue lepený rám rozělen na vě části oblouovou a přímou část. Styy jsou proveeny pomocí vložených ocelových plechů, ocelových olíů a přesných svorníů. Kloubové uložení je řešeno pomocí ocelových čepových ložise. Obvoový plášť je navržen z ompletizovaných řevěných panelů se zabuovanou tepelně-izolační vrstvou, teré buou otveny přímo hlavní nosné onstruci nosníu z LLD. Konstruce těchto panelů umožňuje jejich uzpůsobení zařivenému proilu opláštění. Finální vnější povrch zastřešení bue proveen titan-zinovým plechem. Boční opláštění bue řešeno jao lehá proslená asáa. 0

21 Obráze. Stuiový návrh onstruce sportovní haly perspetivní pohle.. Stabilita a ztužení onstruce Jenotlivé rámy je nutno zajistit proti lopení a vybočení ze své roviny. V přípaě nezajištění vzniají u tato velých rozponů velá příavná namáhání. A taé je třeba zajistit ostatečnou tuhost střešní roviny. Zajištění v poélném směru je proveeno pomocí řevěných ztužiel z LLD. Ztužila jsou upevněna loubově po bocích hlavních nosníů v jejich ose po vzálenosti 4 m. Vzpěrnou élu těchto ztužujících nosníů by bylo možno zmenšit za pomocí vzpěr rozepřených mezi sponí hranou ztužujícího nosníu a bočnicí lepeného nosníu, pou by bylo zapotřebí. Tuhost v poélném směru zajišťuje taé tuhá robustní onstruce železobetonového seletu, na terou je onstruce zastřešení haly napojena. Zajištění tuhosti pláště ve své rovině je proveeno pomocí příčných řížových ztužiel - ocelových táhel. Tato táhla tvoří zavětrovací říže v jenotlivých polích o rozměrech 4 x 5 metrů a jsou otvena o bočnic lepeného rámu v místě uložení poélných ztužiel. Toto řížové ztužení je proveeno ve vou rajních a střením poli. 1

22 4 OPTIMALIZACE KONSTRUKCE LEPENÉHO NOSNÍKU 4.1 ÚVOD Optimalizace onstruce má za cíl najít nejvhonější řešení onstruce z LLD z pohleu unčního, staticého, esteticého a eonomicého. Pomocí analýzy různých variantních návrhů hleá nejvhonější z nich. Klíčovým je nalezení správného oncepčního unčního návrhu, terý bue ále porobněji rozpracován. 4. OPTIMALIZACE TVARU ZAKŘIVENÍ NOSNÍKU 4..1 Návrh možných variant Optimalizace tvaru nosníu haly byla proveena porovnáním tří možných variant tvaru. Kažá varianta má svoje přenosti i slabiny. Proto bue ále uveeno jejich porobné porovnání a zvolena nejvhonější varianta le různých ritérií. Porovnání variant ze staticého hleisa bylo proveeno za pomoci programu Scia Engineer 01. V tomto programu bylo vytvořeno něoli tvarových variant nosníu a násleně shoně zatíženo. Veliost zatížení působícího na onstruci byla ohanuta na zálaě přeběžného onceptu objetu. Výslené vnitřní síly na nosníách byly použity pro porovnání. Vytvořena byla varianta se slonem nosníu směrem oblouové části o veliosti 1,4 (var 1 prve B4) a vě varianty se slonem opačným, směřujícím o oblouové části o veliosti,6 (var - prve B5) a 5,19 (var - prve B6). Veliosti slonů zařivení byly voleny náhoným ohaem. Varianty: 1) slon nosníu 1,4 směrem oblouové části ) slon nosníu,6 směrem o oblouové části ) slon nosníu 5,19 směrem o oblouové části Uložení nosníu bylo voleno na vou pevných loubech. Porobněji se problematiou uložení onstruce bue věnovat násleující apitola.

23 Obráze 4.1 Varianty zařivení oblouového nosníu Pro výpočet vnitřních sil byly nejprve stanoveny zatěžující účiny, teré byly v poobě zatěžovacích stavů vneseny o programu Scia. Účiny byly ohanuty na zálaě oncepčního návrhu. Z těchto stavů byly vytvořeny ombinace zatěžovacích stavů. Výslené vnitřní síly, sloužící pro posouzení, jsou výsleem obály účinů těchto ombinací. Porobný výpočetní protool z programu Scia Engineer je připojen v příloze této práce. 4.. Analýza variant Kritéria vhoná pro posouzení: průběh vnitřních sil na nosníu vnější účiny onstruce eormace onstruce po zatížení vliv na unčnost střešního pláště

24 onstruční možnosti prvů z LLD esteticé hleiso eonomicé hleiso Z výsleů programu Scia Engineer (viz násleující tabula nebo porobný výpočet v příloze) je patrné, že vnitřní síly na počítaných variantách jsou různé. Extrémů honot vnitřních sil je osaženo u varianty 1 a varianty. První varianta tvaru osahuje největších honot normálových sil N a naopa nejmenší namáhání ohybovým momentem M y. U třetí varianty je tomu přesně opačně. Dosahuje největších honot namáhání ohybovým momentem My a nejmenší normálovou silou N. Druhá varianta je, co se týče vnitřních sil, ompromisem mezi variantou 1 a a osahuje střeních honot. Mimo hleiso posouzení vnitřních sil je taé nutné nahlénout na problém z hleisa unčnosti střešní onstruce. Varianta 1 bue usměrňovat vešerou ešťovou vou jením směrem na oblouovou část. Mohlo by ocházet e stéání velého množství voy a bylo by nutné náležitě řešit renáž a ovo vo po oblouovou částí opláštění. U alších vou variant oje rozložení sváěných ešťových vo oběma směry. Vzhleem nemožnosti vytvoření oapového otou ešťových vo u oblouové části je zajisté vhonější, co se týče unčnosti střešní onstruce, volit variantu nebo. Z pohleu onstručního řešení by mohlo být problematicé velé zařivení oblouové části u třetí varianty. U větších řivostí oblouů vzniá poměrně značné raiální napětí působící v tahu olmo vlánům. Toto napětí může rozvrstvit nosníy v místech lepení a snížit ta jejich ohybovou tuhost. 4

25 Tabula 4.1 Vnitřní síly na nosníách (výstup Scia engineer) Obráze 4. Průběh vnitřních sil na prutu - My 5

26 Obráze 4. Průběh eormací na prutu Tabula 4. Honoty eormace na nosníách 6

27 Pou porovnáme eormace vzniající u různých variant, zjistíme, že největších eormací bue ocházet u nejvíce zařiveného nosníu varianty (prve B6). Nejmenší eormace buou vzniat u první varianty (prve B4). Druhý nosní (prve B5) je opět ompromisem mezi rajními možnostmi a osahuje střeních honot. 4.. Závěrečné posouzení Varianta 1 Tento nosní bue vyvozovat největší voorovné síly, teré buou ovlivňovat oolní onstruce a více namáhat spoje v místě uložení onstruce. Bue ze nejmenší ohybové namáhání samotné onstruce nosníu. Z hleisa unčnosti střešního pláště není příliš vhoný z ůvou usměrnění ešťové voy pouze jením směrem. Varianta Tato varianta je ompromisem mezi variantou 1 a. Dosahuje střeních honot namáhání onstruce a honot eormací. Z hleisa unčnosti střešního pláště je vhonější než varianta 1. Varianta Poslení varianta vyvozuje nejmenší voorovné vnější síly. Namáhání nosníu ohybem a honoty eormací buou největší. Ze subjetivního hleisa by mohla vyazovat vzhleem velé řivosti onstruce nejvyšší esteticou honotu a taé bue vytvářet největší vnitřní prostor. Ovšem je nutné přihlénout e ompliacím z ůvou velého zařivení nosníu a tím i pravěpoobnými problémy s tahem olmo vlánům, což může navýšit eonomicé nálay. Pro alší porobný výpočet a návrh onstruce volím variantu, terá má příznivý průběh vnitřních sil (maximální záporný a laný ohybový moment M y je téměř shoný). Oproti variantě 1 je lepší z unčního hleisa a osahuje menších eormací a vnitřního namáhání než varianta třetí. NÁVRH: Varianta nosní se slonem,6 směrem o oblouové části 7

28 4. MOŽNOSTI ULOŽENÍ NOSNÍKU Dále bylo nutno určit typ uložení onstruce lepeného nosníu. Pro určení uložení bylo ále uvažováno již jen s ruhou variantou tvaru nosníu. Tato varianta byla vybrána jao nejvhonější v přechozí apitole. Vzhleem e onstručním možnostem bylo ohanuto něoli možností uložení a nim vytvořena aevátní staticá schémata. Staticý moel byl vytvořen opět v programu Scia engineer 01. Moel byl násleně zatížen stejnými zatěžovacími stavy jao při optimalizaci tvaru nosníu. Byly použity taé stejné ombinace zatěžovacích stavů a proveen výpočet. Porobný protool z výpočtu je připojen v příloze této práce Návrh možných variant Vytvořeny byly opět tři varianty staticého moelu. Dvě varianty staticy neurčité a jena staticy určitá. Všechny varianty jsou stejného tvaru i zatížení. Liší se pouze v typu uložení rajních boů nosníu. Kloubové uložení je onstručně možno řešit pomocí čepového ložisa. Toto uložení bue v přípaě pevného loubu pevně uloženo na popůrnou onstruci. V přípaě posuvného loubu by musel být umožněn posuv v místě uložení v horizontálním směru. Obráze 4.4 Varianty uložení vlevo loubové, vpravo vetnutím 8

29 Varianty: 1) pevný loub + pevný loub ) posuvný loub + pevný loub ) posuvný loub + vetnutí Obráze 4.5 Varianty uložení nosníu U první varianty se jená o vojloubový oblouový nosní uložený na pevných loubech. Konstruce je jenou staticy neurčitá. Konstručně je možné toto uložení provést pomocí čepových loubů, teré buou pevně uložené. Varianta ruhá je opět vojloubový nosní. Ze je ale levé popoře umožněn horizontální posuv. Konstruce je staticy určitá. Třetí varianta je nosní vetnutý po pravé straně a na straně levé poporován posuvným loubem. Konstruce je jenou staticy neurčitá. 9

30 4.. Analýza variant Kritéria vhoná pro posouzení: průběh vnitřních sil na nosníu vnější účiny onstruce eormace onstruce po zatížení vliv staticé určitosti x neurčitosti onstruce Vnitřní síly Tabula 4. Vnitřní síly na nosníách (výstup Scia engineer) Z výslených vnitřních sil jsou na různých variantách patrné velé rozíly. První varianta nosníu (nosní B5), u teré není umožněn posuv žáné z popor, osahuje vyváženého rozložení laného a záporného momentu. Dosahuje ale taé největších normálových sil, teré jsou rozložené poél celé ély nosníu. 0

31 Obráze 4.6 Průběh vnitřních sil na prutu- My Obráze 4.7 Průběh vnitřních sil na prutu N 1

32 Druhá varianta (nosní B6) osahuje největších honot laného ohybového momentu. V ůsleu umožnění posunu v levé popoře je minimalizován záporný ohybový moment v oblouové části. Normálová síla lesá směrem o pevné popory a na rovné části nosníu je minimální. Třetí varianta má průběh ohybového momentu rozělený na přibližně stejný laný a záporný, terý osahuje největších honot ze všech variant v místě vetnutí a na přímé části nosníu. Průběh normálové síly je obobný jao u ruhé varianty Deormace Tabula 4.4 Honoty eormací na nosníách (výstup Scia engineer) Výpočet eormací na nosníách uazuje, že le přepolau je velých honot průhybu a posunů osaženo u variant s posuvným loubem. Naopa nejmenších honot osahuje první varianta (prve B5). Bez umožnění posunu v poporách je eormace tvořena pouze vlastní eormací nosníu. A to průhybem v rovné části a vyboulením směrem ven u oblouové části. Největších honot eormací je osaženo u ruhé varianty (prve B6). Konstruce se posune v levém směru po posuvném uložení nosníu a íy tomu osáhne velice velých honot eormací.

33 Střeních eormačních honot osahuje třetí varianta (prve B7). I přes posuvné uložení na levé straně neosahuje ta velých honot posuvu a eormací jao ruhá varianta. Ve větším posunu brání uložení vetnutím, teré neumožní natočení celého oblouu. Obráze 4.8 Honoty eormací na nosníách morá- ve směru x, červená ve směru z 4... Vnější reace Vnější reace, teré bue vyvozovat onstruce, jsou taé ovlivněny hlavně přítomností posuvného loubu. U ruhé a třetí varianty, e je umožněn voorovný posuv v levé popoře, jsou i voorovné vnější sily vyvozené onstrucí minimální. První varianta bue vyvozovat větší voorovné síly, teré se násleně přenesou v místě uložení o oolních onstrucí, a je nutné s tímto počítat.

34 Obráze 4.9 Honoty vnějších reací onstruce 4.. Závěrečné posouzení Z výsleů je patrné, že nejpříznivějších honot vnitřních sil osahuje první varianta (prve B5). Vnitřní síly jsou ve vyváženém poměru a osahují taé nejmenší honoty ohybového momentu My, což se příznivě projeví při návrhu průřezu nosníu. Deormace onstruce osahují taé nejnižších honot. Problémem může být vzni voorovných vnějších sil v místě uložení, teré buou zatěžovat oolní onstruce. Taé je nutné brát zřetel na staticou neurčitost onstruce a s tím spojený větší vliv teplotního namáhání. Je proto nutné s tímto v alším návrhu počítat. NÁVRH: Varianta 1 nosní na vou pevných loubech 4

35 4.4 OPTIMALIZACE SPOLUPŮSOBENÍ S OKOLNÍMI KONSTRUKCEMI Konstruce lepeného vazníu je uložena po jené straně na onstruci sportovního zázemí. Konstruce zázemí je navržena jao železobetonový selet. Selet je tvořený sloupy a průvlay, teré ohromay tvoří rámovou onstruci. Rámy jsou orientovány ve stejné rovině jao nosníy sportovní haly- tey příčné. Pro alší návrh onstruce byla v přechozí apitole vybrána varianta nosníu s věma pevnými louby. V ůsleu pevného uložení loubů buou vzniat voorovné síly, teré bue onstruce lepeného nosníu vyvozovat. Je nutné s tímto zatížením počítat. Orientace rámů železobetonového seletu v rovině shoné s onstrucí lepených vazníů je pro přenos těchto voorovných sil výhoná, protože rámy tato vyazují aleo větší tuhost Vytvoření nového moelu onstruce Pro lepší napoobení sutečného spolupůsobení nosníové onstruce sportovní haly a železobetonového seletu zázemí byl vytvořen nový D moel onstruce opět za pomocí Scia engineer. Moel nosníu na vou pevných loubech byl upraven a oplněn částí rámové onstruce železobetonového seletu sportovního zázemí. Pro tento přeběžný výpočet postačí pouze část moelu ve vourozměrném proveení pro lepší napoobení spolupůsobení onstrucí. Zatížení na onstruce včetně ombinací bylo převzaté taé z minulého moelu nosníu. Porobný a přesný moel bue vytvořen až pro přesně vypočtené zatěžovací pomíny. Obráze 4.10 Výpočetní moel onstruce s uložením na rám seletu 4.4. Analýza vnitřních sil na novém moelu 5

36 Z výsleů je patrné, že nahrazení loubové popory navazující onstrucí rámového seletu se znatelně promítlo o vnitřních sil zařiveného nosníu. Toto je způsobeno spolupůsobením tuhosti rámu seletu s rámem nosníu. Ohybový moment M y již neosahuje ta optimálně vyvážených honot (poobná veliost honoty laného a záporného momentu). Ve svém extrému osahuje až 95 N.m, což je znatelný nárůst oproti přepolau ze zjenoušeného moelu. Obráze 4.11 Průběh vnitřních sil na moelu -My Obráze 4.1 Průběh vnitřních sil na moelu - N Tento onstruční moel vyazuje něteré slabiny, pro teré by bylo optimální nalézt lepší onstruční řešení: nárůst laného ohybového momentu na přímé nosníové části přenos vešerých voorovných sil o vrcholu sloupové části seletu 6

37 4.4. Návrh optimálního řešení Obě slabiny je možné vyřešit vložením alšího prutu vzpěry, terá: upraví průběh ohybového momentu My a sníží jeho extrémní veliost přenese normálové síly, teré vyvozuje nosní o nižších pater seletové onstruce Obráze 4.1 Návrh nového moelu onstruce se vzpěrou Vzpěra je zvolena jao oboustranně loubově uložená. Tomu bue opovíat i reálné onstruční proveení spoje Analýza vnitřních sil na novém řešení Obráze 4.14 Průběh vnitřních sil na moelu se vzpěrou -My Po úpravě moelu v programu Scia engineer a proveení nového výpočtu je patrné, že ošlo e splnění přepolaů. 7

38 Ohybový moment se íy vložení vzpěry, terá v alším boě poporuje lepený nosní, zmenšil a osáhl vyrovnanějších honot. Horizontální síly, teré vyvozuje lepený nosní, se přes vzpěru přenesou o nižšího patra rámového seletu a tím minimalizují jejich vliv na onstruci. Obráze 4.15 Průběh vnitřních sil na moelu se vzpěrou - N 4.5 ZÁVĚR OPTIMALIZACE Optimalizací onstručního řešení bylo osaženo návrhu, terý bue možné ále etailně rozpracovat. Důraz byl laen zejména na staticé, onstruční, unční a eonomicé řešení. Vytvořený rám se vzpěrou bue použit pro vytvoření výsleného D moelu celé onstruce haly. V porobném zpracování moelu, včetně přesného výpočtu zatížení na onstruci lze po násleném staticém výpočtu očeávat řáově poobné výsley sil působících uvnitř onstruce jao u přeběžného D moelu. 8

39 5 VÝPOČETNÍ MODEL KONSTRUKCE 5.1 ÚVOD Pro přesný návrh onstručních prvů celé sportovní haly je nutné určit síly, terými buou jenotlivé prvy namáhány. K tomuto bue vytvořen prostorový moel onstruce ve výpočetním programu Scia engineer. Moel vychází ze zvolené varianty řešení optimalizace onstruce, terá byla proveena v přechozí apitole. Proily a materiály jenotlivých onstručních prvů buou nejprve přibližně ohanuty a v průběhu imenzování mohou být upraveny. Moel bue zatížen jenotlivými zatěžovacími stavy. Jao pola pro tyto zatěžovací stavy bue nejprve proveen ruční výpočet zatížení le ČSN EN Porobný výpočet zatížení se bue zabývat pouze částí sportovní haly. Pro rámovou onstruci sportovního zázemí bue pouze ohanut nebo přípaně pro limaticá zatížení vygenerován programem scia engineer. Část sportovního zázemí není přemětem řešení této práce a ohanuté honoty jsou pro tento výpočet ostačující. Bue proveen pro zatížení stálá a proměnná. Mezi proměnná buou patřit zatížení užitná, zatížení sněhem a větrem. Scia engineer obsahuje generátor zatížení sněhem a větrem le Euroóu. Pro porovnání buou vytvořena zatížení za pomocí at z ručního výpočtu, ale taé tímto generátorem. Výslené zatěžovací stavy buou použity o zatěžovacích ombinací. Kombinace buou vytvořeny le vzorců uveených v ČSN EN 1990 Zásay navrhování onstrucí. Konstruce buou posouzeny na mezní stav únosnosti (ále jen MSÚ) a mezní stav použitelnosti (ále jen MSP). 9

40 5. VÝPOČET ZATÍŽENÍ (DLE ČSN EN ) Pro posouzení navrženého typu onstruce potřebujeme znát zatížení. Zatížení se stanoví le normy ČSN EN Zatížení tvoří složy stálého a proměnného. Do stálého zatížení započteme vlastní tíhu onstruce a střešní opláštění, technologie zavěšené na onstruci (vzuchotechnia, osvětlení). Do zatížení proměnného zařaíme zatížení užitná a limaticá -větrem a sněhem. Objet se nachází v I. sněhové oblasti (le mapy sněhových oblastí na území ČR ČSN EN ) a II. větrné oblasti (le mapy větrových oblastí na území ČR příloha 1 - ČSN 7 005) Zatížení stálé a proměnné - užitné zatížení charateristicé [N/m ] γ F návrhové [N/m ] stálé TiZn plech 0,8mm, 5,7g/m 0,057 1,5 0,077 benění z nehoblovaných pren tl. 4mm 0,100 1,5 0,15 systém vrchních svlaů pro ovětrání 0,00 1,5 0,041 paropropustná olie - - nosná žebra z řevěných řezaných hranolů 00x100 0,080 1,5 0,110 minerální izolace mezi žebra 00mm, 0,5N/m 0,100 1,5 0,15 minerální izolace po žebry 40mm, 0,5N/m 0,00 1,5 0,70 systém sponích svlaů 0,00 1,5 0,040 parozábrana - - trojstranně hoblovaná prna s mezerou ošetřená lazurovacím nátěrem tl. 16 mm 0,064 1,5 0,086 zavěšené technologie + zavětrování 0,500 1,5 0,675 celem stálé g = 1,161 1,5 g = 1,57 proměnné užitné zatížení- nepochozí střecha q = 0,75 1,5 q = 1,1 zatížení celem (g+q) = 1,91 (g+q) =,7 40

41 5.. Výpočet zatížení sněhem Stanovení zatížení sněhem se prováí le ČSN EN Vzhleem atypicému tvaru střešní onstruce bylo proveeno stanovení tvarových součinitelů jao ombinace pultové a válcové střechy. S. C. C. S i e t C 1,0 součinitel expozice e C t 1,0 tepelný součinitel I. sněhová oblast charateristicá honota zatížení sněhem le mapy sněhových oblastí ČSN EN S 0, 7PA tvarové součinitele: selová část: 0 0,8 1 válcová část: h =,1m b = 1,4m h/b=,1/1,4=0, slon střechy je větší než 60 - sníh se neurží na střešním plášti 41

42 Obráze 5.1 Schéma onstruce haly a určení místa oblouu se slonem 60 V místě nástupu oblouu mohou vzniat sněhová navátí, proto je nutno s nimi uvažovat. Sníh se neurží u slonu většího než 60, proto je třeba určit místo e oblou přeoná tento slon (viz schéma výše) Zatěžovací stav I S. C. C. S 0, ,7 0,56N / m i e t Tento stav přestavuje rovnoměrné zatížení sněhem mimo úse oblouové části, e se sníh vůli velému slonu neurží. Obráze 5. Schéma zatěžovacího stavu I rovnoměrné zatížení sněhem 4

43 5... Zatěžovací stav II S. C. C. S 0, ,7 0,56N / m i e t S. C. C. S.1.1.0,7 1,4N / m i e t V zatěžovacím stavu II je uvažováno na pultové části střešní roviny s rovnoměrným navátím sněhu a v oblouové části s loálním navátím až po ótu oblouu, e tečna osahuje slonu 60 (e se urží sníh na opláštění). Obráze 5. Schéma zatěžovacího stavu II s loálním navátím 5... Zatěžovací stav III S. C. C. S.1.1.0,7 1,4N / m i e t V tomto přípaě je uvažováno pouze s loálně navátým sněhem na oblouové části pláště haly. K tomuto zatížení by mohlo ojít v přípaě, že silný vítr ovál sníh ze střešní roviny a ten by se uržel pouze v oblouovém závětří. 4

44 Obráze 5.4 Schéma zatěžovacího stavu III uvažováno pouze loální navátí sněhu 5.. Výpočet zatížení větrem Stanovení zatížení větrem se prováí le ČSN EN Vzhleem atypicému tvaru střešní onstruce bylo proveeno stanovení tvarových součinitelů jao ombinace pultové a válcové střechy. II. větrná oblast V b,0 = 5 m/s le mapy větrných oblastí (příloha ČSN EN ) Zálaní rychlost větru: V C b ir. Cseason. Vb,0 Rovinatý terén C 0 =1,0 Kategorie terénu III C season = 1,0 V b = 5 m/s Z 0 =0, m Z min =5 m Stření rychlost větru (onstruce o výšce 10 m) z 10m z min K R 0,07 0,19.(0,/ 0,05) 0, C R ( z 10m) 0,.ln(10/ 0,) 0,76 44

45 v m ( z 10m) 0,76.1,0.5 19m / s Intenzita turbulence I v (z) I v 1 ( z 10m) 0,85 1.ln(10/ 0,) Maximální charateristicý tla větru q p 1 7.0,85.0,5.1, N / ( z 10m) m h b q p ( z) q ( z ) 676N / m p e Tla větru působící na vnější povrch W q ( z ). C e p e pe Vítr působící v příčném směru e 45m q p 676N / m 0m 9,5 / 0, C pe, 10 A B 1 0,5 C 0,4 45

46 Obráze 5.5 Schéma zatěžovacího stavu I vítr o zápau (zprava) Obráze 5.6 Schéma zatěžovacího stavu II vítr o výchou (zleva) 5... Vítr působící v poélném směru q p 676N / m h 11m b 0m 45m 46

47 e min e / 4 e / b;h min 0;19 e /10 0 /10 m 0 / 4 0 / 7,5m 15m 0m C pe,10 F 1,6 G 1, H 0,8 I 0,5 D 0,7 E 0, Obráze 5.7 Schéma rozložení součinitelů C pe,10 při poélném zatížení větrem Pozn.: Do programu Scia engineer lze při tvorbě zatěžovacích stavů větrem vláat pouze součinitele C pe,10 a zatěžovací šířu. Není proto nutné ále přepočítávat zatížení na N/m. 47

48 5. MODEL VE VÝPOČETNÍM SOFTWARE Výpočetní moel bue vytvořen v programu Scia engineer 01. Vytvořený moel bue násleně zatížen zatěžovacími stavy, určeny příslušné ombinace a proveen výpočet. Jao zála moelu slouží vourozměrná rámová onstruce v souřaném systému XZ ze závěru optimalizace onstručního uspořáání. Konstruce byla ále upřesněna v rámové části seletu sportovního zázemí. Výpočtový moel železobetonového rámu zázemí nyní přesně opovíá onstručnímu výresu této části. Tím oje ještě většímu zpřesnění výsleů a chování onstruce jao celu. Moel bue vytvořen z těchto rámů opaujících se po osové vzálenosti pěti metrů. Mezi těmito rámy buou vytvořeny prostorové vztahy pomocí příčných ztužiel a zavětrovacích řížů. Obráze 5.8 Výpočetní moel onstruce rámu vytvořený ve Scia engineer 48

49 Obráze 5.9 Výpočetní D moel onstruce vytvořený ve Scia engineer 5..1 Zatížení moelu Moel je zatížen zatěžovacími stavy vycházejícími z ručního výpočtu le normy ČSN EN Zatížení o vlastní tíhy onstruce program scia generuje automaticy. Ručně bylo oplněno zatížení o stálého a užitného, teré bylo vypočteno v přechozí apitole. Dále bylo vloženo zatížení o účinů sněhu a větru. Protože se jená o netypicý tvar onstruce, pro terý zejména limaticá normativní zatížení lze jen přibližně ovoit, byl na určení těchto zatížení použit taé generátor v samotném programu. Zatížení z ručního výpočtu a zatížení z generátoru buou ohromay vložena o výslených ombinací zatěžovacích stavů. Tímto se ocílí minimalizace možné chyby při určení zatížení na atypicou onstruci. 49

50 Tabula 5.1 Zatěžovací stavy na onstruci Vešerá zatížení jsou vložena na prutové prvy rámové onstruce. Vypočtená plošná zatížení střešního pláště byla přepočtena na liniová s opovíající zatěžovací šířou. Ručně vypočtená zatížení větrem a sněhem jsou v moelu přiřazena pouze části zastřešení sportovní haly. Vygenerovaná limaticá zatížení programem jsou určena pro celou onstruci včetně rámové onstruce sportovního zázemí. Obráze 5.10 Uáza vloženého zatížení vítr zatěžovací stav VTR.1 50

51 Náhle na veliosti všech použitých zatížení je možný v příloze iplomové práce. 5.. Kombinace zatěžovacích stavů Z vytvořených zatěžovacích stavů byly násleně určeny jejich ombinace. Kombinace jsou určeny pro mezní stav únosnosti a mezní stav použitelnosti. Ke ombinacím ochází le vzorců uveených v ČSN EN 1990 Zásay navrhování onstrucí. EN MSÚ (STR) Mezní stav únosnosti EN MSP char. Mezní stav použitelnosti Scia engineer obsahuje vlastní generátor ombinací. Stačí proto pouze zaat parametry ombinace a určit zatěžovací stavy, terých se ombinace týá. Násleně program sám generuje množství ombinací le zaaných ritérií. Vešeré ombinace jsou uveeny v příloze DP. Tabula 5. Kombinace zatěžovacích stavů 51

52 5.. Výpočet a výsley Po proveení MKP výpočtu v programu scia, byly určeny výslené vnitřní síly na onstruci. Výsley byly určeny obálovou metoou. Zajímají nás proto extrémy těchto vznilých sil. Vnitřní síly na rámové onstruci seletu sportovního zázemí není nutné blíže speciiovat. Tato část není alším řešením této práce. Určující jsou výsley na části onstruce sportovní haly, zejména na zařiveném nosníu. Výstup těchto sil a eormací je potřebný pro imenzování a posouzení jenotlivých onstručních prvů a spojů. Zísaná ata jsou vnitřní síly na jenotlivých prutech, reace v poporách a eormace onstruce. Je potřeba zjistit extrémní honoty vnitřních sil na jenotlivých prvcích onstruce. Proto zísáme výpis honot z obály jenotlivých sil na ažém typu prutu. Kažý typ prvu poté posouíme na zísanou maximální honotu namáhání. Obráze 5.11 Obála momentu M y na celé onstruci 5

53 5...1 Účiny o limaticých zatížení U velorozponových onstrucí a zejména u oblouových halových objetů je nutné bát zvýšené pozornosti na účiny o povětrnostních vlivů, tey o účinů větru a sněhu. V reálných situacích může často nastat nesymetricé zatížení onstruce, teré vyvoí nerovnoměrné namáhání onstruce, se terým je nutno počítat. Všechny výslené honoty sil namáhání jsou číselně vyjářeny v tabulách vyexportovaných z programu scia jao součást obály všech zatěžovacích stavů. Výsley jsou uveeny v alší apitole. Zatížení větrem - poélné U zatížení větrem je z pohleu návrhu ztužiel a zavětrovacích prvů ůležité zejména zatížení v poélném směru. V tomto směru vyazuje onstruce nejmenší tuhost. Vešeré zatížení buou přenášet ztužující prvy a proto je nutné je správně naimenzovat. Obráze 5.1 Zatěžovací stav VTR.1- poélné zatížení větrem 5

54 Obráze 5.1 Deormace o poélného zatížení větrem (stav VTR.1) Obráze 5.14 Normálové síly v řížovém zavětrování o poélného zatížení větrem 54

55 Zatížení větrem příčné Obráze 5.15 Zatěžovací stav VTR. příčné zatížení větrem Obráze 5.16 Moment M y vyvozený zatěžovacím stavem VTR. 55

56 Příčné zatížení větrem se v ohleu na vnitřní síly promítne přeevším o průběhu ohybového momentu M y. Vliv na ztužující prvy je minimální a vešeré zatížení přenesou hlavní nosníy svojí tuhostí v příčném směru. Zatížení sněhem Při zatížení sněhem velorozponových onstrucí je ůležité zejména nesymetricé zatížení. Vzhleem tomu, že u řešené onstruce je o poloviční rám, není vliv nesymetricého zatížení příliš velý. Nesymetricé zatížení vyvozuje přibližně stejný tvar momentových průběhů, vyjma loálního zatížení sněhovým navátím na vrcholu oblouové části. Obráze 5.17 Zatěžovací stav SN 1.- nerovnoměrné zatížení sněhem 56

57 Obráze 5.18 Ohybový moment M y vyvozený zatěžovacím stavem SN1. Obráze 5.19 Zatěžovací stav SN.- zatížení sněhovým navátím v oblouové části 57

58 Obráze 5.0 Ohybový moment My vyvozený loálním sněhovým navátím (SN.) 5... Výsley obály MSÚ všech zatěžovacích stavů Vnitřní síly hlavní lepený nosní Tabula 5. Výslené extrémy vnitřních sil na hlavních nosníách Z výsleů je patrné, že největšího namáhání je osaženo u zařiveného nosníu po označením B1. Proto buou použity vnitřní síly z D řezu tímto prvem. 58

59 Pozn.: Jená se o symetricou onstruci, proto by bylo alternativně možné použít terýoliv nosní vyjma rajních (mají poloviční zatěžovací šířu). Rozíly ve vnitřních silách na nosníách uvnitř pole jsou zanebatelné. Nesymetričnost vznila pravěpoobně variantami zatížení větrem a užití generátoru tohoto zatížení. Vnitřní síly vzpěra hlavního nosníu Tabula 5.4 Výslené extrémy vnitřních sil na prutu vzpěry Obráze 5.1 Obála momentu My na řezu prvem B1 59

60 Obráze 5. Obála pos. síly V z na řezu prvem B1 Obráze 5. obála normálové síly N na řezu prvem B1 Vnitřní síly poélná ztužila Tabula 5.5 Výslené extrémy vnitřních sil na poélných ztužilech 60

61 Vnitřní síly pruty řížového zavětrování Tabula 5.6 Výslené extrémy vnitřních sil na prutech zavětrování 5.4 ZÁVĚR TVORBY VÝPOČETNÍHO MODELU Výsley vnitřních sil na D výpočetním moelu onstruce opovíaly přibližně výsleům na přechozím zjenoušeném D moelu. Na zálaě toho lze prohlásit tyto výsley za platné. Vešeré porobné výsley jsou obsaženy v příloze práce ve výpočtovém protoolu z programu Scia engineer. Nyní yž známe nejvíce namáhané pruty onstruce a honoty veliosti těchto sil, můžeme prvy na tyto síly naimenzovat a posouit. 61

62 6 DIMENZOVÁNÍ PRVKŮ Přemětem této práce je řešení nosné onstruce zastřešení sportovní haly, proto buou naimenzovány a posouzeny všechny její součásti. Důraz je laen na posue hlavních nosníů z LLD a přípané možnosti zesilování a úprav proilu nosníu v přípaě potřeby. Vele toho buou taé navrženy a posouzeny všechny prvy ztužení, spoje a přípoje na oolní onstruce. Posuy se týají těchto prvů: hlavní nosníy z LLD příčná ztužila z LLD ocelové řížové zavětrování čepové uložení nosníů spoje pomocí přesných svorníů a olíů. Návrh a posuy buou proveeny pole technicých norem: ČSN EN a ČSN pro řevěné prvy ČSN EN pro ocelové prvy ČSN EN pro betonové prvy 6.1 DIMENZOVÁNÍ NOSNÍKU Z LLD Pro imenzování nosníu z LLD je nutné vzhleem jeho složité geometrii a z toho vyplývajících namáhání řeva potřebné rozsáhlejší posouzení. Důležité je posouit zejména zařivenou část nosníu. Proto bue nutné na něterá riteria posouit zvlášť přímou a zařivenou část. Nosní je navržen onstantního průřezu v celé jeho élce. Lze ovšem přepoláat, že v závislosti posouzení na různá namáhání, bue nutné jeho proil upravit. Při imenzování těchto prvů jsou často rozhoující napětí v tahu olmo vlánům. 6

63 Ta mohou způsobit porušení (rozvrstvení) nosníů a ta snížit jejich ohybovou tuhost. Napětí v tahu olmo vlánům vzniají v zařivených oblastech. Při navrhování zařivených nosníů nebývají mimo zachycení tahu olmo vlánům žáné větší potíže. A nosní se posuzuje způsobem poobným přímému nebo selovému nosníu. V přípaě nevyhovění nosníu na tyto síly, lze je zachytit pomocí oatečných vyztužení závitovými tyčemi, rohoží ze selných vláen, přípaně za pomoci jiného opatření. U zařivených nosníů s malými poloměry zařivení se musí uvážit vele napětí o vnějších účinů taé napětí vzniající ohýbáním jenotlivých lamel pře lepením. Nutné je taé věnovat pozornost posouzení na tla olmo vlánům v místě poepření nosníu a správný návrh veliosti těchto popor. Nosní je tey potřeba posuzovat na: pevnost v ohybu na oraji rovnoběžně s vlány pevnost v tahu olmo vlánům ve vrcholovém průřezu zařivené části pevnost ve smyu za ohybu v místě poepření pevnost v tlau olmo vlánům v místě poepření posouzení stability na vzpěrnou pevnost a lopení eormace 6

64 6.1.1 Materiálové charateristiy Třía pevnosti GL8h Pevnost v ohybu Pevnost v tahu m, g, N / 8 mm t, 0, g,,5n / 19 mm t, 90, g,,45n / 0 mm Pevnost v tlau c, 0, g,,5n / 6 mm c, 90, g,,0n / mm Pevnost ve smyu Moul pružnosti E v, g,,n / mm 0, g, mean N / 1600 mm E g 1000 mm E 0,,05 N / 90, g, mean N / 40 mm Moul pružnosti ve smyu Hustota G g, mean N / g, g / 780 mm 410 m Návrhové pevnosti: 1,5 (lepené lamelové řevo) M Třía provozu 1 0,8 (le EC 5 Tab..1- Honoty K mo mo) Pevnost v ohybu Pevnost v tahu 8 0 mm m, g, m, g, mo,8 17,9N / M 1,5 19,5 0 mm t,0, g, t, 0, g, mo,8 1,48N / M 1,5 0,45 0 mm t,90, g, t, 90, g, mo,8 0,9N / M 1,5 64

65 Pevnost v tlau 6,5 0 mm c,0, g, c, 0, g, mo,8 16,96N / M 1,5,0 0 mm c,90, g, c, 90, g, mo,8 1,9 N / M 1,5 Pevnost ve smyu, 0 mm v, g, v, g, mo,8,05n / M 1,5 Přeběžné imenzování: Smy v popoře: v, v, 1 Vz, b. h v, 1 -volím b=00 mm V z, 180,47.10 v,, 0,967N / b. h ,5. Vz, 1,5.180,47.10 h b. 00.,05 v, 660mm mm Průhyb: w inst 5. E 84. E. l 5. E 84. E. l 4 4, inst, inst l mean. I mean b. h h E 84. E, inst mean. b. l , mm NÁVRH: Průřez 00 x 1400 mm 65

66 Průřezové charateristiy: Proil 00x1400 mm A b. h mm I y I z W y W z b. h h. b 1 b. h 6 1 h. b h 1400 i y 404, 1mm 1 1 b 00 i z 57, 7mm 1 1 4, mm 8 9,.10 mm 7 6,5.10 mm 6 9,.10 mm

67 6.1. Posouzení zařivené části nosníu na ohyb a tah olmo vlánům Obráze 6.1 Schéma zařivené části nosníu Geometricé charateristiy: t=40 mm (tloušťa lamel) r=7,74 mm (poloměr zařivení nosníu) r in =7,74 mm (poloměr zařivení u sponích vláen) h=h ap =1400 mm b=00 mm 0 (nosní onstantního průřezu) 5 Výpočet návrhových honot napětí v ohybu a napětí v tahu: Návrhový moment (výstup z programu Scia) M, 490,4N m ap. Návrhová honota největšího napětí v ohybu: m, l 6. M bh ap, ap 67

68 e l 1 h r ap h r ap 4 h r ap 1 11,4tg 5, 4tg 0,5 8tg 0,6 8,tg 7, 8tg 4 6tg tg tg ,0 0,5 0,6 l 1 1,40 0,5 7,74 1,40 0,6 7,74 1 0,068 0,0199 1, mm m,,084 8,0N / Návrhová honota napětí v tahu olmo vlánům: t,90, p 6M bh ap, ap e p 5 0, tg 6 h r ap 7 h r ap 5 0,5 1,5tg, tg 6 6 7,1tg 4tg tg tg ,5 0 p 0, 5 h ap r 68

69 p 1,4 0,5 0,045 7, mm t, 90,,045 0,4N / Napětí v ohybu musí vyhovovat těmto pomínám: e m, r m, 1 pro r in /t 40 r 0,76 0,001r t pro r in /t 40 r in / U zařivených nosníů s malými poloměry zařivení se musí uvážit vele napětí o vnějších účinů taé napětí vzniající ohýbáním jenotlivých lamel pře lepením. To se provee za pomocí součinitele r. r in / t 704/ mm 0,76 0, / 40 0, 96 r Návrhové napětí v tahu olmo vlánům musí vyhovovat pomínce: 0, V 0 V t,90, g t, 90, is /, e is je součinitel, terým se uvažuje rozělení napětí v tahu olmo vlánům. Exponent poílu reerenčního objemu V 0 =0,01 m a objemu V namáhaného příčným tahem uvažuje vliv objemu na pevnost v tahu olmo vlánům. Do výpočtu se nemá zaváět více než / celového objemu nosníu V b. Pro zařivený nosní stálého průřezu je is 1,4 V b h ap r V 0, 1,4 180 in h ap, nejvýše vša / V b.7,04.1,4,5m b. h. l.0,.1,4.14,4,61m 69

70 Jeliož se jená o atypicý přípa, použijeme ruční výpočet namáhané oblasti. Lze přepoláat, že tahem olmo vlánům bue zatížena celá zařivená oblast, proto výpočet bue mít tvar: V l oblouu. b. h 14,4.0,.1,4 4,0m ap V V 0 0, 0,01,61 0, 0, Posouzení: Napětí v ohybu: m,,0n / mm r m, g, 17,9.0,96 16,77N / 8 mm PRŮŘEZ VYHOVUJE Využití průřezu je 50%. Tah olmo vlánům: 0, V / V 1,4.0,.0,9 0,14 N t, 90,,40N / mm is 0 t,90, g, / 0 mm PRŮŘEZ NEVYHOVUJE Využití průřezu je 5%. ZÁVĚR: Průřez nevyhověl na tah olmo vlánům. Nyní je možné něoli variant řešení: Zvýšit tříu materiálu (z GL8h na GLh, GL6h) Zvětšit průřez nosníu v oblouové části Použít zesílení onstruce v oblouové části (závitové tyče, selná vlána) Zvýšení tříy materiálu bue mít na zvýšení únosnosti v tahu olmo vlánům pouze malý eet. Rozíl pevnosti v tahu olmo vlánům u tří GL8h a GLh je pouze cca 10% nárůst. Eetivnější řešení je zvětšení proilu nosníu nebo zesílení onstruce pomocí závitových tyčí, přípaně rohoží z usměrněných selných vláen. Možná je i ombinace obou řešení ohromay. 70

71 Varianty řešení tahu olmo vlánům A) Zesílení zvětšením průřezu A.1) Zesílení ve vrcholu oblouu na 00x1800 mm: Dostaneme nové průřezové charateristiy: 0, x 1,800 m (úhel přeřezání vláen) Obráze 6. Schéma zvýšeného průřezu oblouu (h ap =1800 mm) Návrhová honota napětí v tahu olmo vlánům: M, 490,4N m ap. t,90, p 6M bh ap, ap e p 5 5 0, tg 6 h r ap 7 h r ap 71

72 6 0,5 1,5tg, 6tg 7,1tg 4tg tg tg 0, ,0104 0,179 0,098 p h 0,0104 0,179 r ap h 0,098 r ap p 0,0104 0,179 1,8 7,74 0,098 1,8 7,74 0, mm t, 90,,057 0,6N / Návrhové napětí v tahu olmo vlánům musí vyhovovat pomínce: is 0, V 0 V t,90, g t, 90, is /, 1,4 V b h ap r 180 in h ap, nejvýše vša / V b.7,04.1,8 5,9m b. h. l 0,.1,7.14,17m 5 V 0, 1,8 o 180 V V 0 0, Posouzení: 0,01,17 0, 0, 0, V / V 1,4.0,.0,9 0,1 N t, 90,,6N / mm is 0 t,90, g, / 0 mm NEYHOVUJE Využití průřezu je 00%. Tah olmo vlánům v zařivené oblasti nevyhověl ani přes zesílení průřezu v místě největšího namáhání (zvětšení výšy h ap ). Pouze se snížilo využití průřezu z 5% na 00%. Je tey nutné najít jiné řešení problému s tahem olmo vlánům. Nosní můžeme opatřit zesílením, teré může přenést celou tahovou sílu olmo vlánům. A.) Rozšíření proilu bočnicemi na 60x1400 mm 7

73 Obráze 6. Schéma rozšířeného proilu oblouu bočnicemi Geometricé charateristiy: t=40 mm (tloušťa lamel) r=7,74 m h=h ap =1400 mm b=60 mm (poloměr zařivení nosníu) 0 (nosní onstantního průřezu) 5 Výpočet návrhových honot napětí v ohybu a napětí v tahu: Návrhový moment (výstup z programu Scia) M, 490,4N m ap. Návrhová honota největšího napětí v ohybu: m, l 6. M bh ap, ap mm m,,084 4,5 N / Návrhová honota napětí v tahu olmo vlánům: 7

74 t,90, p 6M bh ap, ap mm t, 90,,045 0,188 N / Posouzení: Napětí v ohybu: m,,5n / mm r m, g, 17,9.0,96 16,77N / 4 mm PRŮŘEZ VYHOVUJE Využití průřezu je 7%. Tah olmo vlánům: 0, V 0 V t,90, g t, 90, is /, Pro zařivený nosní stálého průřezu je is 1,4 V b h ap r V 0,6 1,4 180 in h ap, nejvýše vša / V b.7,04.1,4 7,1m b. h. l.0,6.1,4.14 4,7m V V 0 0, 0,01 4,7 0, 0,9 0, V / V 1,4.0,9.0,9 0,1 N t, 90,,188 N / mm is 0 t,90, g, / 0 mm PRŮŘEZ NEVYHOVUJE Využití průřezu je 157%. 157%. Průřez opět nevyhověl. Využití průřezu v tahu olmo vlánům se pouze snížilo na B)Zesílení pomocí závitových tyčí B.1) Zesílení závitovými tyčemi na rozšířeném průřezu (60 x1400 mm): 74

75 Je navrženo, aby byl nosní opatřen zesílením, teré může přenést celou tahovou sílu olmo vlánům. Síla na jenotu ély: F t, 90, t,90,. b F t, 90, 0, ,68N / mm Moul pružnosti olmo vlánům je E 90, g, mean 40N / mm. Na zálaě tohoto vychází tuhost na jenotu ély ,N / mm. Déla oblasti namáhané tahem olmo vlánům 4. rin.. 4.7,04..5 lt 1m zvoleno: a 1 500mm NÁVRH: závitové tyče M18 pole DIN 975 po 500 mm Pevnostní třía 4.6, ocel S5 A s 19mm M 1,1 Za přepolau napětí na mezi luzu 5 N/mm vychází návrhová pevnost: ,04N / mm Ft, 90, 67,68N / mm 1,1.500 S honotou E=10 N/mm vychází tuhost na jenotu ély honotou: ,64N / mm 500 a napětí řeva v tahu olmo vlánům se reuuje součinitelem 151, 0,65 151, 80,64 Posouzení: 75

76 Při přepolau přenosu celé tahové síly olmo vlánům zesílením lze zanebat vliv 0, objemu a rozělení napětí, tj. ( V / V ) 1 is 0 t, 90, 0,65.0,188 0,1 N / mm t,90, g, 0,9N / mm VYHOVUJE Využití průřezu je 4%. Obráze 6.4 Rozmístění závitových tyčí - řešení B.1 76

77 B.) Zesílení závitovými tyčemi na zesíleném průřezu oblouu (00 x1800 mm): Je navrženo, aby byl nosní opatřen zesílením, teré může přenést celou tahovou sílu olmo vlánům. Síla na jenotu ély: F t, 90, t,90,. b F t, 90, 0,6.00 5,0N / mm Moul pružnosti olmo vlánům je E 90, g, mean 40N / mm. Na zálaě tohoto vychází tuhost na jenotu ély ,0N / mm. Déla oblasti namáhané tahem olmo vlánům 4. rin.. 4.7,04..5 lt 1m zvoleno: a 1 500mm NÁVRH: závitové tyče M16 pole DIN 975 po 500 mm Pevnostní třía 4.6, ocel S5 A s 157mm M 1,1 Za přepolau napětí na mezi luzu 5 N/mm vychází návrhová pevnost: ,N / mm Ft, 90, 5,0N / mm 1,1.500 S honotou E =10 N/mm vychází tuhost na jenotu ély honotou: ,1N / mm 500 a napětí řeva v tahu olmo vlánům se reuuje součinitelem 84,0 0,56 84,0 65,1 77

78 Posouzení: Při přepolau přenosu celé tahové síly olmo vlánům zesílením lze zanebat vliv 0, objemu a rozělení napětí, tj. ( V / V ) 1 is 0 t, 90, 0,56.0,6 0,15 N / mm t,90, g, 0,9N / mm VYHOVUJE Využití průřezu je 5%. Obráze 6.5 Rozmístění závitových tyčí - řešení B. 78

79 B.) Zesílení závitovými tyčemi na zesíleném průřezu oblouu (00 x1800 mm) s větším rozestupem: Síla na jenotu ély: F t, 90, t,90,. b F t, 90, 0,6.00 5,0N / mm Moul pružnosti olmo vlánům je E 90, g, mean 40N / mm. Na zálaě tohoto vychází tuhost na jenotu ély ,0N / mm. Déla oblasti namáhané tahem olmo vlánům 4. rin.. 4.7,04..5 lt 1m zvoleno: a mm NÁVRH: závitové tyče M0 pole DIN 975 po 1000 mm Pevnostní třía 4.6, ocel S5 A s 45mm M 1,1 Za přepolau napětí na mezi luzu 5 N/mm vychází návrhová pevnost: ,4N / mm Ft, 90, 5,0N / mm 1, S honotou E =10 N/mm vychází tuhost na jenotu ély honotou: ,45N / mm 1000 a napětí řeva v tahu olmo vlánům se reuuje součinitelem 84,0 0,6 84,0 51,45 79

80 Posouzení: Při přepolau přenosu celé tahové síly olmo vlánům zesílením lze zanebat vliv 0, objemu a rozělení napětí, tj. ( V / V ) 1 is 0 t, 90, 0,6.0,6 0,16 N / mm t,90, g, 0,9N / mm VYHOVUJE Využití průřezu je 56%. Obráze 6.6 Rozmístění závitových tyčí - řešení B. 80

81 B.4) Zesílení závitovými tyčemi na půvoním průřezu (00x1400 mm): Síla na jenotu ély: F t, 90, t,90,. b F t, 90, 0, ,0N / mm Moul pružnosti olmo vlánům je E 90, g, mean 40N / mm. Na zálaě tohoto vychází tuhost na jenotu ély ,0N / mm. Déla oblasti namáhané tahem olmo vlánům 4. rin.. 4.7,04..5 lt 1m zvoleno: a 1 500mm NÁVRH: závitové tyče M18 pole DIN 975 po 500 mm Pevnostní třía 4.6, ocel S5 A s 19mm M 1,1 Za přepolau napětí na mezi luzu 5 N/mm vychází návrhová pevnost: ,04N / mm Ft, 90, 68,0N / mm 1,1.500 S honotou E =10 N/mm vychází tuhost na jenotu ély honotou: ,64N / mm 500 a napětí řeva v tahu olmo vlánům se reuuje součinitelem 84,0 0,51 84,0 80,64 81

82 Posouzení: Při přepolau přenosu celé tahové síly olmo vlánům zesílením lze zanebat vliv 0, objemu a rozělení napětí, tj. ( V / V ) 1 is 0 t, 90, 0,51.0,4 0,17 N / mm t,90, g, 0,9N / mm VYHOVUJE Využití průřezu je 59%. Obráze 6.7 Rozmístění závitových tyčí - řešení B.4 8

83 C) Zesílení pomocí selných vláen: C.1) Na rozšířeném průřezu (00x1800 mm): Zesílení na obou stranách nosníu z pásů 00 g/m s usměrněnými sleněnými vlány. Stření úhel mezi silou a směrem sleněných vláen je menší než 5 a jeho vliv na pevnost a tuhost je nepatrný. Tuhost na jenotu ély: te g ,0N / mm 0 Návrhová pevnost je vyhovující, protože Ft, 90, 0,6.00 5,0N / mm Fg, 100N / mm 4.60/1,1 18N / mm g, min , N mm 1, / F Napětí řeva v tahu olmo vlánům je reuováno součinitelem 84,0/(84,0 1,0) 0,88 Posouzení: Při přepolau přenosu celé tahové síly olmo vlánům zesílením lze zanebat vliv 0, objemu a rozělení napětí, tj. ( V / V ) 1 is 0 t, 90, 0,88.0,6 0,N / mm t,90, g, 0,9N / mm VYHOVUJE Využití průřezu je 79%. 8

84 Obráze 6.8 Schéma zesílení průřezu pomocí selných vláen 84

85 6.1.. Porovnání variant zesílení na tah olmo vlánům Varianta řešení Popis Schéma Proil Využití průřezu na tah olmo vlánům Pře zesílením [%] Po zesílení [%] A.1) Zesílení ve vrcholu oblouu na 00x1800 mm Zesílení proilu oblouu; hap=1800 mm 5% 00% A.) Rozšíření proilu bočnicemi na 60x1400 mm Úprava šířy proilu pomocí nalepených bočnic x80 mm 5% 157% B.1) Zesílení závitovými tyčemi na rozšířeném průřezu (60 x1400mm) Zesílení vlepenými závitovými tyčemi Ø18 po 500mm u průřezu 60x1400mm (var. A.) 157% 4% B.) Zesílení závitovými tyčemi na zesíleném průřezu oblouu (00 x1800mm) Zesílení vlepenými závitovými tyčemi Ø16 M16 pole DIN 975 po 500mm u průřezu 00x1800mm (var. A.1) 00% 5% Tabula 6.1 Varianty zesílení na tah olmo vlánům (1/) 85

86 Varianta řešení Popis Schéma Proil Využití průřezu na tah olmo vlánům Pře zesílením [%] Po zesílení [%] B.) Zesílení závitovými tyčemi na zesíleném průřezu oblouu (00 x1800mm) s větším rozestupem Zesílení vlepenými závitovými tyčemi Ø0 M0 pole DIN 975 po 1000 mm u průřezu 00x1800 mm (var. A.1) 00% 56% B.4) Zesílení závitovými tyčemi na půvoním průřezu (00x1400mm) Zesílení vlepenými závitovými tyčemi Ø18 M18 pole DIN 975 po 500 mm u průřezu 00x1400 mm 5% 59% C.1) Zesílení selnými vlány na rozšířeném průřezu (00x1800 mm) Zesílení nalepenými pásy 00g/m s usměrněnými sleněnými vlány na proilu 00x1800mm 00% 79% Tabula 6. Varianty zesílení na tah olmo vlánům (/) Dle přepolau nastal největší problém při posouzení na tah olmo vlánům ve vrcholové části zařiveného průřezu. U varianty A1 a A bylo proveeno zesílení průřezu. Varianta A1 zvyšuje výšu průřezu ve vrcholu h ap na 1800 mm. U varianty A ošlo zesílení pomocí bočních nalepených přílože z LLD v tloušťce 80 mm. Zesilování průřezu v přípaě velé řivosti oblouu se neuázalo jao příliš eetivní, avša alespoň znatelně snížilo veliost namáhání. Je vša nutné zvětšený proil ále zesílit pomocí jiných meto. 86

87 Nejlepším řešení se zá být zachycení těchto sil pomocí závitových tyčí, ja bylo proveeno u variant B1-B4. Navrženy byly závitové tyče rozestupů 500 a 1000 mm a průřezů M16, M18 a M0. Toto řešení vyhovělo jao oplně u zesíleného průřezu nosníu, ale taé u půvoního onstantního průřezu, ve všech přípaech. Jeno posouzení bylo taé proveeno pro zesílení pomocí rohoží ze selných vláen. Toto řešení v posuu na tah olmo vlánům taé s rezervou vyhovělo, avša osáhlo horšího výsleu než u použití závitových tyčí Závěr imenzování na tah olmo vlánům Nejvhonější varianta úpravy nosníu v oblouové části z ůvou namáhání na tah olmo vlánům se jeví ombinace varianty A1/B. Zvětšení proilu nosníu pomocí zvýšení výšy ve vrcholu h ap bue technologicy méně náročné než rozšiřování proilu nalepovanými bočnicemi a taé úspornější na spotřebu materiálu. U oplňového zesílení bylo zvoleno zesílení pomocí závitových tyčí. Rohože ze selných vláen by narušovaly architetonicý vzhle nosníů. Rozestup tyčí byl zvolen větší (1000 mm) z ůvou menší technologicé náročnosti proveení a menšího oslabování průřezu vazníu. Zvolena varianta: A1/B - Zesílení závitovými tyčemi M0 po 1000 mm na zvýšeném průřezu oblouu 00 x 1800 mm Pozn.: Lze přepoláat, že pou vyhoví slabší průřez na alší typy namáhání, musel by vyhovět taé průřez zesílený. Vnesení neonstantního průřezu o výpočtu by přineslo rizio vnesení chyby z ůvou příliš ompliovaného výpočtu na tato netypicé onstruci. Proto bue nosní na alší typy namáhání posouzen stále jao onstantního průřezu. 87

88 6.1. Smy za ohybu Musí být splněna pomína: v, v, g, 1,0 Návrhová smyová síla (výstup z programu Scia) V V z,,1 z,, 170,47N 18,47N Návrhové smyové napětí V z, 170,47.10 v,,1 0,91N / b. h V z, 180,47.10 v,, 0,967N / b. h mm mm Posouzení: v, v, g, 0,967, 0,4 1,0 VYHOVUJE Využití průřezu je 4% Tla olmo vlánům a) Posouzení v napojení vzpěry Posouzení na tla olmo vlánům je nutné v místě poepření vzpěrou. Úhel mezi vzpěrou a lepeným nosníem se je α =60. Síla se bue přenášet po tímto úhlem, proto je nutné přepočítat únosnost. c,, c,. c,, 1 Únosnost v tlau po úhlem α =60 88

89 c,,. c,0, c,90,.sin c,0, c,0, 1,4.1,5. v,.sin.cos cos c,, 4,54N / 16,96 16,96 4.sin.1, ,96.sin 60.cos60 1,4.1,5.,05 4 cos 60 mm Návrhová síla o vzpěry (výstup z programu Scia) F c,, 8, 0N c, 1,0 Výpočet ély popory l F 8,0.10. b 1,0.4,54.00 c,, popory 4 c,. c,, mm NÁVRH: l popory 500mm Výpočet návrhového napětí F 8, c,, c,,,8 N / b. l mm Posouzení: c,, c,. c,,,8 1,0.4,54 0,84 1 VYHOVUJE Využití průřezu je 84%. 89

90 6.1.5 Posue na vzpěrnou pevnost Pro posue na vzpěrnou pevnost musíme určit vzpěrné ély. Využijeme přepolau, že složité onstruce můžeme stabilitně vyšetřovat jao imperetní prostý nosní. Vzpěrné ély určíme jao vzálenost inlexních boů vlastního tvaru vybočení (míst s nulovým momentem). Protože inlexní boy mění svojí polohu na prutu v závislosti na vybrané zatěžovací ombinaci, určíme jejich polohu jao průměrnou z obály zatěžovacích stavů MSÚ. Pro výpočet vybočení v rovině lepeného nosníu postačí vě nejelší vzpěrné ély L y v přímé části nosníu a zařivená oblouová část. Pro výpočet vzpěru ve vybočení z roviny vazníu bue vzpěrná éla rovna vzálenosti prvů poélného ztužení - L z = 4000 mm. Obráze 6.9 Schéma vzpěrných éle v rovině nosníu 90

91 Posouzení přímé části vazníu a) Kombinace vzpěru a ohybu v rovině vazníu c, y c,0, c,0, m, y, m, y, m m, z, m, z, 1,0 0,7 (součinitel reistribuce napětí- obélníový průřez) m L y 1 16, 0m 1,0 (součinitel vzpěrné ély) Lcr, y. Ly 1,0.16,0 16, 0m Kriticá štíhlost y L cr, y i y 16,0 0,404 9,6 h 1400 i y 404mm 1 1 Poměrná štíhlost rel c,0, c, crit 6,5 64, 0,64 E 0, c, crit 64, 0MPa 9,6 Součinitel vzpěrnosti 0,1 (lepené lamelové řevo) c c rel 0, 0,1 0,64 0, 0,64 0, 7 0,51 rel 0,51 1 c, y 0,7 0,7 0,64 rel 1 0,947 Návrhové napětí za tlau N E 14, N (návrhová osová síla) 91

92 N E 14,.10 c, 0, 0, 444MPa A Návrhové napětí za ohybu M y E., 485,57N m (návrhové zatížení momentem) M M 485,57.10 y, E y, E m, y, 7,4N / W 1 1 y Posouzení: bh Ohybové namáhání ve směru z je možné zanebat z ůvou téměř nulových momentových sil ve směru z. mm c, y c,0, c,0, m, y, m, y, 0,444 0,946.16, 7,4 0,46 1,0 17, VYHOVUJE Využití průřezu je 46%. b) Kombinace vzpěru z roviny vazníu a ohybu c, z c,0, c,0, m, z, m, z, m m, y, m, y, 1,0 0,7 (obélníový průřez) m 1,0 (součinitel vzpěrné ély) L cr, z 4, 0 m Kriticá štíhlost L i cr, z z 4,0 0, , b 00 i z 57, 74mm 1 1 z 69, 9

93 Poměrná štíhlost rel c,0, c, crit 6,5 0,96 1,1 E c,0, 0,05 69, 6, ,1 E 0, c, crit 0, 96MPa 69, Součinitel vzpěrnosti 0,1 (lepené lamelové řevo) c c rel 0, 0,1 1,1 0, 1,1 1, 168 0,51 rel 0,51 1 c, z 1,168 1,168 1,1 rel 1 0,667 Návrhové napětí za tlau N E 14, N (návrhová osová síla) c, 0,,444N / 0 mm Návrhové napětí za ohybu M y E., 485,57N m (návrhové zatížení momentem) m, y,,4n / 7 mm Posouzení: Ohybové namáhání ve směru z je možné zanebat z ůvou téměř nulových momentových sil ve směru z. c, z c,0, c,0, m m, y, m, y, 0,444 0,667.16, 7,4 0,7 1,0.17, 0,4 1,0 VYHOVUJE Využití průřezu je 4%. 9

94 Posouzení oblouové části nosníu a) Kombinace vzpěru a ohybu v rovině vazníu c, y c,0, c,0, m, y, m, y, m m, z, m, z, 1,0 0,7 (obélníový průřez) m L y 1 1, 4m L O,7 11,8 0, 1,6 (součinitel vzpěrné ély) y Určeno le tabuly součinitele β pro oblou. Lcr, y. Ly 1,6.1,4 16, 91m Kriticá štíhlost L y i cr, y y 16,91 41,86 0,404 h 1400 i y 404mm 1 1 Poměrná štíhlost rel c,0, c, crit 6,5 57,45 0,679 E 0, c, crit 57, 45MPa 41,86 Součinitel vzpěrnosti 0,1 (lepené lamelové řevo) c c rel 0, 0,1 0,679 0, 0,679 0, 749 0,51 rel 0,51 1 c, y 0,749 0,749 0,679 rel 1 0,98 94

95 Návrhové napětí za tlau N E 66, 6N (návrhová osová síla) N E 66,6.10 c, 0, 0, 95MPa A Návrhové napětí za ohybu M y E., 490,4N m (návrhové zatížení momentem) M M 490,4.10 y, E y, E m, y, 7,50N / W 1 1 y Posouzení: bh Ohybové namáhání ve směru z je možné zanebat z ůvou téměř nulových momentových sil ve směru z. c, y c,0, c,0, m, y, m, y, 0,95 0,98.16,96 7,50 17,9 mm 0,48 1,0 VYHOVUJE Využití průřezu je 48%. b) Kombinace vzpěru z roviny vazníu a ohybu c, z c,0, c,0, m, z, m, z, m m, y, m, y, 1,0 0,7 (obélníový průřez) m 1,0 (součinitel vzpěrné ély) L cr, z 4, 0 m Kriticá štíhlost L i cr, z z 4,0 0, , b 00 i z 57, 74mm 1 1 z 69, 95

96 Poměrná štíhlost rel c,0, c, crit 6,5 0,96 1,1 E c,0, 0,05 69, 6, ,1 E 0, c, crit 0, 96MPa 69, Součinitel vzpěrnosti 0,1 (lepené lamelové řevo) c c rel 0, 0,1 1,1 0, 1,1 1, 168 0,51 rel 0,51 1 c, z 1,168 1,168 1,1 rel 1 0,667 Návrhové napětí za tlau N E 66, 6N (návrhová osová síla) N E 66,6.10 c, 0, 0,95N / A mm Návrhové napětí za ohybu M y E., 490,4N m (návrhové zatížení momentem) M 490,4.10 y, E m, y, Wy 7 6,5.10 7,50N / mm Posouzení: Ohybové namáhání ve směru z je možné zanebat z ůvou téměř nulových momentových sil ve směru z. c, y c,0, c,0, m m, y, m, y, 0,95 0,667.16, 0,7 7,5 17,9 0,8 1,0 VYHOVUJE Využití průřezu je 8%. 96

97 6.1.6 Klopení Napětí musí splňovat pomínu: m, y, crit m, 1,0 Návrhové napětí v ohybu M 490,4.10 y, E m, y, Wy 7 6,5.10 7,50N / Účinná éla nosníu Le 0,95. Lcrz 0, mm mm Poměrná štíhlost pro ohyb rel, m m, m, crit 8 59,8 0,684 0,78. b E0,05 0, m, crit 59, 8MPa h. l e Součinitel lopení (příčné a torzní stability) rel, m 0,75 crit 1 Posouzení: crit m, m, 7,5 1,0.17,9 0,4 1,0 VYHOVUJE Klopení nenastane. Využití průřezu je 4%. Kombinace lopení a tlau: crit m, m, VYHOVUJE c, z c,0, c,0, Využití průřezu je 6%. 7,5 1,0.17,9 0,95 0,667.16,96 0,6 1,0 97

98 6.1.7 Deormace Posouzení eormací je proveeno pomocí výstupu z prutového moelu z programu Scia. Ze byla určena veliost oamžitého průhybu EN. Pro určení onečného průhybu musíme ještě připočítat složu vliv otvarování nosníu v závislosti na ruhu provozu. w inst pro charateristicou ombinaci le w creep, terá zohleňuje Deormace určené z ombinace: EN MSP charateristicá Mezní stav použitelnosti Výslené honoty z programu Scia: Obráze 6.10 Honoty eormací na hlavním zařiveném nosníu Tabula 6. Honoty eormací na hlavních nosníách (výstup scia) 98

99 w net, in w inst w creep w c w in w c w L net, in 94, 7 mm w 0 (navýšení) c w w. (vliv otvarování) creep inst e 0,8 (třía provozu ) w e net, in 40, (40,.0,8) 0 7, 54 mm Posouzení na mezní limity eormací: wnet, in w in 7,54mm 94, 7mm VYHOVUJE 99

100 6. POSOUZENÍ ČEPOVÉHO ULOŽENÍ NOSNÍKU NA ZÁKLAD 6..1 Dimenzování styčníového plechu Navržená tloušťa: t 0 =1 mm t 1 =5 mm Ocel S55 Nutná tloušťa: t 0,7 F V, E y M 0 0,7 16, ,0 55 0,91mm návrh t =5 mm F a V, E. M ,68.10 t. y. návrh a =84 mm F c V, E. M 0 16,68.10 t. y 0 návrh c =114 mm.1, , ,17mm 8,51mm 6.. Posouzení čepu na smy Návrh čepu Ø60 mm, pevnost 5.8 Průměr čepu Otvor pro čep 60mm 0 6mm Mez pevnosti čepu Mez luzu čepu up 500MPa yp 55MPa 100

101 Návrhové zatížení čepového spoje R x 18, 1N, max R y 15, 0N, max R z 58, 94N, max Výslenice reací na čep Fv, E Rx Rz 18,1 58,94 16, 68N Návrhová únosnost čepu ve smyu F.0,6. A..60.0, up V, R 184, M 1,5 FV, R 184,N FV, E 16, 68N VYHOVUJE N 6.. Posouzení čepu na ohyb Návrhová únosnost čepu v ohybu M E F 8 V, E ( t 4t 0 t 16,68.10 M E ( ),17 N. m 8 Návrhový moment únosnosti M M 0,8. W. 1 ).60 0, ,0N m el yp R. M 0 1,0 6,0N. m M,17N m R E. VYHOVUJE 101

102 6..4 Posouzení čepu - ombinace ohybu a smyu M M E R F F V, E V, R 1,0,17 6,0 16,68 184, 0,1 1,0 VYHOVUJE 6..5 Posouzení únosnosti plechu a čepu v otlačení 1,5.. t. y 1, Fb, R 798, 75N 1,0 M 0 Fb, R 798,75N FV, E 16, 68N VYHOVUJE 6..6 Posouzení betonu po patní esou Návrhové síly N E FV, E 16, 68N M E Rx,. e 18,1.0,46 8,86N. m Kombinace maximálního tlau a maximálního momentu M c N 8,86 16,68 0,6 Rozměry patního plechu ppl 700mm b p 400mm c ppl 0,6 0, 8 0,7 10

103 Obráze 6.11 Gra závislosti pro určení tlačené oblasti patního plechu - určíme z grau pro určení tlačené části patního plechu 0, 58 x. ppl 0,58.0,7 0, 406m a=50 mm x 0,406 r ppl a 0,7 0,05 0, 515m ppl 0,7 c0 c a 0,6 0,05 0,56m Výslenice tlaového obrazce N. c 16,68.0,56 T b 0 44, 5N r 0,515 Z Tb N 44,5 16,68 7, 67N Maximální normálové napětí b,max T x. b b p R.44,5.10 b, max 4, 4MPa 0,406.0,4 bi 10

104 Obráze 6.1 Síly působící na otevní esu po čepovým uložením Návrhová pevnost betonu C0/7 c, 0MPa 0 c, 1,0. 0MPa 1,5 Posouzení b, max 4,4MPa c, 0MPa VYHOVUJE 6..7 Posouzení únosnosti nosníu ve smyu V E 18,47.10 v,. 0,98N / v, v, h. b mm 1,0 104

105 v, v, 0,98 0,4 1,0, VYHOVUJE 6..8 Přenos tlaové osové síly - řevo - ocelová esa F 58, E, z c, 0, 1,85 N / c,0, c,0, A 1,0 mm c,0, c,0, 1,85 19,08 0,097 1,0 VYHOVUJE 6..9 Přenos posouvající síly - řevo - boční ocelová esa c,90, A b. h V E A V h b. E c,90, 18, ,16 4mm Návrh boční esa h = 40 mm V b. h 18, E c, 90,,1 N / mm c,90,,16 N / VYHOVUJE mm 105

106 6..10 Návrhová únosnost svorníů a olíů 4mm,6,6 M y, R 0,. u,. 0, , N. mm t 1 94mm 410g m g, / h,,08.(1 0,01. ) 0,08.(1 0,01.4).410 5,55N / 0 mm Rozhoující návrhová únosnost na jenu střihovou plochu F v, R, h,1, min h,1,,.. t. 1. t1.. M y, R, 4. M y, R,.. t. h,1, h,1,. 1 1 F v, R, 5, , min 5, , ,. 90, , F 57640,8N min 67199N 5494,6N v, R, 5494, 6 Fv, R, 5494,6 Fv, R, mo 0,9. 807N 8, 07N 1, M N Dvojstřižný spoj F v, R, x8,04n 76, 08N Excentricita centra spoje o osy čepu r e 475mm Návrhové zatížení jenoho spojovacího prvu M E VE. re 18,47.0,475 86,67N. m M E. r1 86,67.0,566 FV, E,1 1, 68N r 4.(0,566 0,408 0,55 0,117 ) i 106

107 Posouzení spojovacího prostřeu FV, E,1 1,68N FV, R 76, 08N VYHOVUJE Obráze 6.1 Vzálenosti spojovacích prvů o těžiště spoje Nutné minimální vzálenosti spojovacích prostřeů 0 a (4 cos ) mm 1 a mm 7 ;80 max168;80 mm a t max 168, (1 6sin ). ;4 max4;96 mm a c max 96, ( sin ). ; max48;7 mm a t max 7 4, a c.4 7mm 4, 107

108 6..1 Posouzení tloušťy patní esy (ocel - beton) M W y l 16. l. 4,4.16. E b, max. 1 bh 6 W 1 1, ,16mm M R 56,.10 m, 540, 7 104,16 m, 540,7MPa c, 55MPa NEVYHOVUJE 56,N m MPa Nutno zvětšit tl. esy Nový návrh tloušťy 50 mm W y 1 bh 6 1 1, ,67mm M E 56,.10 m, 15, 17MPa W 416,67 m, 15,17 MPa c, 55MPa VYHOVUJE 6..1 Posouzení přípoje řevěného vazníu vloženým plechem Navrženo: -vložený plech tl. 1 mm -ocelové olíy Ø4 mm 108

109 Tla o patního plechu na oslabeném průřezu N 16,68.10 c, 0,, 41MPa A c A c mm c, 0,,41MPa c,0, g, 19, 08MPa VYHOVUJE Posouzení patního plechu (ocel řevo) Navržena tl. plechu 0 mm. W y 1. bh 6 1.1, ,67mm l 87,5 M R c, 0,. l.,41.87,5. 9, 5Nm M R 9,5.10 m, 18, 8MPa W 66,67 m, 18,8MPa y 55MPa VYHOVUJE 109

110 6. POSOUZENÍ ČEPOVÉHO SPOJE SE VZPĚROU 6..1 Dimenzování styčníového plechu Návrhové zatížení čepového spoje R x 177, 47N, max R z 9, 74N, max Výslenice reací na čep Fv, E Rx Rz 177,47 9,74 8, 0N Navržená tloušťa: 0 =6 mm t 0 =1 mm t 1 =5 mm Ocel S55 Nutná tloušťa: t 0,7 F V, E y M 0 0,7 8,0.10.1,0 55 mm návrh t =5 mm F a V, E. M 0 0 8,0.10 t. y. návrh a =65 mm F c t. y V, E. M 0 8,.10 0 návrh c =45 mm.1, , ,9mm 4,6mm 110

111 6.. Posouzení čepu na smy Návrh čepu Ø60 mm, pevnost 5.8 Průměr čepu Otvor pro čep 60mm 0 6mm Mez pevnosti čepu Mez luzu čepu up 500MPa yp 55MPa Návrhová únosnost čepu ve smyu F.0,6. A..60.0, up V, R 184, M 1,5 FV, R 184,N FV, E 8, N VYHOVUJE N 111

112 6.. Posouzení čepu na ohyb Návrhová únosnost čepu v ohybu M E F 8 V, E ( t 4t 0 t 8,.10 M E ( ),785N. m 8 Návrhový moment únosnosti M M 0,8. W. 1 ).60 0, ,0N m el yp R. M 0 1,0 6,0N. m M,785N m R E. VYHOVUJE 6..4 Posouzení čepu - ombinace ohybu a smyu M M E R F F V, E V, R 1,0,785 6,0 8, 184, 0,47 1,0 VYHOVUJE 6..5 Posouzení únosnosti plechu a čepu v otlačení 1,5.. t. y 1, Fb, R 798, 75N 1,0 M 0 Fb, R 798,75N FV, E 8, 4N VYHOVUJE 6..6 Posouzení únosnosti nosníu ve smyu V z, 170,47.10 v,,1 0,91N / b. h mm 11

113 v, v, v, v, 1,0 0,91 0,40 1,0, VYHOVUJE 6..7 Návrhová únosnost svorníů a olíů 4mm α =60 (úhel mezi směrem vláen a zatěžovací síly),6,6 M y, R 0,. u,. 0, , N. mm t 1 94mm 410g m g, / h, 0,,08.(1 0,01. ) 0,08.(1 0,01.4).410 5,55N / 0 mm 5,55 h,0, h,, 16,67N / 90 sin cos 1,71.sin 60 cos ,5 0,015 1,71 mm Rozhoující návrhová únosnost na jenu střihovou plochu F v, R, h,1, min h,1,,.. t. 1. t1.. M y, R, 4. M y, R,.. t. h,1, h,1,. 1 1 F v, R, 16, , min 16, , ,. 90, , F 7607,5N min 55459,8N 4479,4N v, R, 7607, 5 N 11

114 Fv, R, 7607,5 Fv, R, mo 0,9. 606N 6, 04N 1, M Dvojstřižný spoj F v, R, x6,04n 5, 08N Excentricita centra spoje o osy čepu r ex 9mm r ez 69mm Svislou tlaovou složu reace ve spoji (F E,z ) přenese patní esa zatížení spojovacích prostřeů může nastat pouze o voorovné složy reace (F E,x ). Návrhové zatížení jenoho spojovacího prvu M E, x FE, x. rex 177,47.0,9 5N. m M E, z FE, z. rez 9,74.0,068,1 N. m M E M E, x M E, z 5,1 8,9N. m F M E. r1 ri 5.0,54 0,16 0,086 V, E,1 4,.(0,54 ) N Posouzení spojovacího prostřeu FV, E,1 4,N FV, R 5, 08N VYHOVUJE 114

115 Obráze 6.14 Vzálenosti spojovacích prvů o těžiště spoje 6..8 Nutné minimální vzálenosti spojovacích prostřeů 60 a (4.cos ) 5,5.4 1mm 1 a mm 7 ;80 max168;80 mm a t max 168, (1 6sin ). ;4 max149;96 mm a c max 149, ( sin ). ; max89,6;7 mm a t max 90 4, a c.4 7mm 4, 6..9 Posouzení přípoje řevěného vazníu vloženým plechem Navrženo: -vložený plech tl. 1 mm -ocelové olíy Ø4 mm 115

116 Tla o patního plechu na oslabeném průřezu Únosnost v tlau po úhlem α = 60 c,,. c,0, c,90,.sin c,0, c,0, 1,4.1,5. v,.sin.cos cos c,, 4,54N / 16,96 16,96 4.sin.1, ,96.sin 60.cos60 1,4.1,5.,05 Návrhová síla o vzpěry (výstup z programu Scia) F c,, 8, 0N c, 1,0 N 8,.10 c,, 4, 07MPa A c 4 cos 60 mm A c mm c,, c,, 4,07 4,54 0,90 1,0 VYHOVUJE Posouzení patního plechu (ocel řevo) Navržena tl. plechu 0 mm W y M 1. bh 6 1.1, ,67mm l 87,5. l. 4,07.87,5. R c, 0, 15, 58 M R 15,58.10 m,, 69MPa W 66,67 m,,69mpa y 55MPa VYHOVUJE Nm 116

117 6.4 POSOUZENÍ ČEPOVÉHO ULOŽENÍ NA SLOUP Dimenzování styčníového plechu Návrhové zatížení čepového spoje R x 58, 08N, max R z 11, 01N, max Výslenice reací na čep Fv, E Rx Rz 58,08 11,01 17, 06N Navržená tloušťa: 0 =6 mm t 0 =1 mm t 1 =5 mm Ocel S55 Nutná tloušťa: t 0,7 F V, E y M 0 0,7 17, ,0 55 1,4mm návrh t =5 mm F a V, E. M ,06.10 t. y. návrh a =60 mm F c V, E. M 0 17,06.10 t. y 0 návrh c =69 mm.1, , ,5mm 6 7,8mm 117

118 6.4. Posouzení čepu na smy Návrh čepu Ø60 mm, pevnost 5.8 Průměr čepu Otvor pro čep 60mm 0 6mm Mez pevnosti čepu Mez luzu čepu up 500MPa yp 55MPa Návrhová únosnost čepu ve smyu F.0,6. A..60.0, up V, R 184, M 1,5 FV, R 184,N FV, E 17, 06N VYHOVUJE N 6.4. Posouzení čepu na ohyb Návrhová únosnost čepu v ohybu M E F 8 V, E ( t 4t 0 t ) 17,06.10 M E ( ) 1,55N. m 8 Návrhový moment únosnosti M M 0,8. W , ,0N m el yp R. M 0 1,0 6,0N. m M 1,55N m R E. VYHOVUJE Posouzení čepu - ombinace ohybu a smyu M M E R F F V, E V, R 1,0 118

119 1,55 6,0 17,06 184, 0,05 1,0 VYHOVUJE Posouzení únosnosti plechu a čepu v otlačení 1,5.. t. y 1, Fb, R 798, 75N 1,0 M 0 Fb, R 798,75N FV, E 17, 06N VYHOVUJE Posouzení únosnosti nosníu ve smyu V E 10,6.10 v,. 0,70N / v, v, h. b 1, mm v, v, 0,70 0,0 1,0, VYHOVUJE Návrhová únosnost svorníů a olíů 4mm α = 60 (úhel mezi směrem vláen a zatěžovací síly),6,6 M y, R 0,. u,. 0, , N. mm t 1 94mm 410g m g, / h, 0,,08.(1 0,01. ) 0,08.(1 0,01.4).410 5,55N / 0 mm 5,55 h,0, h,, 16,67N / 90 sin cos 1,71.sin 60 cos ,5 0,015 1, mm

120 Rozhoující návrhová únosnost na jenu střihovou plochu F v, R, h,1, min h,1,,.. t. 1. t1.. M y, R, 4. M y, R,.. t. h,1, h,1,. 1 1 F v, R, 16, , min 16, , ,. 90, , F 7607,5N min 55459,8N 4479,4N v, R, 7607, 5 Fv, R, 7607,5 Fv, R, mo 0,9. 606N 6, 04N 1, M Dvojstřižný spoj F v, R, x6,04n 5, 08N N Excentricita centra spoje o osy čepu r e 650mm Návrhové zatížení jenoho spojovacího prvu M E FE. rex 17,06.0,650 8,59N. m F M E. r1 ri 8,59.0,57 4.(0,57 0,1 0,099 V, E,1 9, 6 ) N Posouzení spojovacího prostřeu FV, E,1 9,6N FV, R 5, 08N VYHOVUJE 10

121 6.4.8 Nutné minimální vzálenosti spojovacích prostřeů Lepené lamelové řevo 60 a (4.cos ) 5,5.4 1mm 1 a mm 7 ;80 max168;80 mm a t max 168, (1 6sin ). ;4 max149;96 mm a c max 149, ( sin ). ; max89,6;7 mm a t max 90 4, a c.4 7mm 4, Ocelové příložy e,5.,5.4 60mm 1 e..4 48mm p,5.,5.4 84mm 1 p,5.,5.4 84mm Namáhání tahem olmo vlánům (rizio trhlin) Ověření pole EC5: V.,. b. t v e při přepolau b e 0,5h 0,84m 0,5.1,4 0, 7m Fv, E.sin 17,06.sin ,07 V 55, 0N. v,. be. t., V 55,0N.10 57N VYHOVUJE 11

122 Ověření na zálaě lomové mechaniy: M V h 6 15,.10 0,, 1 55, V. v,. be. t 10. h M,1 /( V. h)., ,1 V 55,0N. 55, N ,.10 /(55, ) VYHOVUJE Rizio vzniu trhlin je minimální Posouzení příložového plechu na tah Posouzení v oslabeném průřezu plechu: F v, E A e / 17, / 16,54N / mm A e ( 40.0).(4.0) 840mm M 5 04,5N / mm 1,15 16,54N / mm 04,5N / mm VYHOVUJE Posouzení únosnosti plechu a svorníu v otlačení F 1,5.. t. 1, y b, R 169, M 0 1,0 Fb, R 169,, N FV, E, 1 9, 6N VYHOVUJE N Posouzení patního spoje ocelových přílože na ohyb 1

123 Navržena tl. plechu 5 mm W y 1. bh 6 1.1, ,17mm Fv, E 17,06 M R. l.0,108 6, 86Nm M R 6,86.10 m, 65,87N / W 104,17 mm m,,87n / mm y 5N / VYHOVUJE 65 mm 1

124 6.5 POSOUZENÍ MONTÁŽNÍHO STYKU Návrhové síly ve spoji M E 11,99N. m V E 10,64N. m N E 11,99N. m S55 y 55N / mm u 510N / mm Svorníy M4, 8.8 u 800N / mm Návrhové zatížení jenoho spojovacího prostřeu M e. r1 11,99.0,654 Fm, e,1 14, 7N r 5,6 i r i.(0,0.(0,654 0,88 0,678 0,75 0,65 0,175 0,676 0,88 0,591 0,0 0,50 0,45 0,606 0,66 0,509 0,480 0,47 ) 0,47 ) 1,87,1 5,6m n = 8 F V n 10,64 8 e v, e,1, 7 N N e 11,99 FN, e,1 4, 07N n 8 Fe, 1 ( Fm, e,1 Fv, e,1 ) Fn, e,1 (14,7,7) 4,07 18, 4N Fm, e,1 Fv, e,1 14,7,7 arctg arctg 75 F 4,07 N, e,1 14

125 6.5. Nutné minimální vzálenosti spojovacích prostřeů Lepené lamelové řevo 75 a (4.cos ) 4, , 6mm 1 a mm 7 ;80 max168;80 mm a t max 168, (1 6sin ). ;4 max16;96 mm a c max 16, ( sin ). ; max94;7 mm a t max 94 4, a c.4 7mm 4, Ocelové příložy e,5.,5.4 60mm 1 e..4 48mm p,5.,5.4 84mm 1 p,5.,5.4 84mm 6.5. Návrhová únosnost svorníů a olíů 4mm α = 75 (úhel mezi směrem vláen a zatěžovací síly),6,6 M y, R 0,. u,. 0, , N. mm t 1 94mm 410g m g, / h, 0,,08.(1 0,01. ) 0,08.(1 0,01.4).410 5,55N / 0 mm 5,55 h,0, h,, 15,7N / 90 sin cos 1,71.sin 75 cos ,5 0,015 1,71 mm 15

126 Rozhoující návrhová únosnost na jenu střihovou plochu F v, R, h,1, min h,1,,.. t. 1. t1.. M y, R, 4. M y, R,.. t. h,1, h,1,. 1 1 F v, R, 15, , min 15, ,7.94.4,. 90, , ,7N F v, R, min 55459,8N 4674, 7N 4479,4N Fv, R, 4674,7 Fv, R, mo 0, N 4, 01N 1, M Dvojstřižný spoj F v, R, x4,01n 48, 0N Posouzení spojovacího prostřeu FE, 1 18,4N FV, R 4, 01N VYHOVUJE Posouzení únosnosti plechu a svorníu v otlačení 1,5.. t. y 1, Fb, R 101, 5N 1,0 M 0 Fb, R 101,5 N FV, E, 1 18, 4N VYHOVUJE 16

127 Obráze 6.15 Montážní spoj rozmístění spojovacích prostřeů 17

128 6.6 POSOUZENÍ PODÉLNÝCH ZTUŽIDEL Návrhová osová síla: N e 19, 1N (tla), 1 N e, 1, 9N (tah) L Lcr 4, 8m Materiálové charateristiy Lepené lamelové řevo GL8h 0,8 mo e M 0,8 1,5 Pevnost v ohybu Pevnost v tahu 8 0 mm m, g, m, g, mo,8 17,9N / M 1,5 19,5 0 mm t,0, g, t, 0, g, mo,8 1,48N / M 1,5 0,45 0 mm t,90, g, t, 90, g, mo,8 0,9N / M 1,5 Pevnost v tlau 6,5 0 mm c,0, g, c, 0, g, mo,8 16,96N / M 1,5,0 0 mm c,90, g, c, 90, g, mo,8 1,9 N / M 1,5 Pevnost ve smyu, 0 mm v, g, v, g, mo,8,05n / M 1,5 18

129 Moul pružnosti E 0, g, mean N / 1600 mm Charateristicý moul pružnosti 5 5 E mean 6 6 E g 1000 mm E 0,,05 N / 90, g, mean N / 0,05. E0, N / 40 mm mm 6.6. Dimenzování na vzpěr F c,0, A n c, z. c,0, 1,0 1 c z min z z 1, rel, c, z e,5.1.( 0, z 0 c rel, c, z ) rel, c, z 0,1 (lepené lamelové řevo) c rel, c, z c,0, c, crit z. E c,0, 0,05 (1 e ) z l i e z 4,8 0,89.0, z , (1 0,8) rel, c, z 0,5.1,55 0,.(,55 0,),55, min,976,976,55 1 c, z 0,14 19

130 F c,0, A n c, z. c,0, req 1,0 0,14.16, req 57, mm 1,0.0,14.16, Návrh: 140 x 160 mm 6.6. Posouzení na vzpěr ose z (slabší osa) F c,0, A n c, z. c,0, ,14.16,96 0,6 1,0 VYHOVUJE (Využití průřezu je 6%.) Posouzení na ombinaci vzpěru s ohybem Návrhové napětí za ohybu M y E., 0,N m (návrhové zatížení momentem) M M 0,.10 6 y, E y, E m, y, 0,56. N / W 1 1 y bh mm a) Kombinace vzpěru ose z a ohybu ose y c, z c,0, c,0, m, z, m, z, m m, y, m, y, 1,0 0,7 (obélníový průřez) m 0,86 0,56 0,7 0,8 1,0 0,14.16,96 17,9 VYHOVUJE 10

131 a) Kombinace vzpěru ose z a ohybu ose z -vzpěry v oblouové části (slopené horizontálně) Návrhové napětí za ohybu M y E., 0,N m (návrhové zatížení momentem) M M 0,.10 6 y, E y, E m, y, 0,61N / W 1 1 y c, z c,0, c,0, m, z, m, z, bh 6 m m, y, m, y, ,0 0,7 (obélníový průřez) m 0,86 0,14.16,96 VYHOVUJE 0,61 17,9 (Využití průřezu je 9%) 0,91 1,0 mm Dimenzování styčníového plechu Návrhové zatížení čepového spoje F E v, 19, 1N Navržená tloušťa: 0 = mm t 0 =1 mm t 1 =8 mm Ocel S55 Nutná tloušťa: t 0,7 F V, E y M 0 0,7 19,1.10.1,0 55 5,17mm návrh t =8 mm F a V, E. M ,1.10 t. y. návrh a =0 mm.1, ,1mm 11

132 c F V, E. M 0 19,1.10 t. y 0.1, ,7mm návrh c =0 mm Návrhová únosnost svorníů a olíů 10mm,6,6 M y, R 0,. u,. 0, , N. mm t 1 66mm 410g m g, / h,,08.(1 0,01. ) 0,08.(1 0,01.10).410 0,6N / 0 mm Rozhoující návrhová únosnost na jenu střihovou plochu F v, R, h,1, min h,1,,.. t. 1. t1.. M y, R, 4. M y, R,.. t. h,1, h,1,. 1 1 F v, R, 0, , min 0, , ,. 95, , N F v, R, min 1958N 167N 167N Fv, R, 167 Fv, R, mo 0,9. 856N 8, 56N 1, M Dvojstřižný spoj F v, R, x8,56n 17, 1N 1

133 Návrhové zatížení jenoho spojovacího prvu n = 19,1 v,,1 9, 65N F E Posouzení spojovacího prostřeu FV, E,1 9,65N FV, R 17, 1N VYHOVUJE Nutné minimální vzálenosti spojovacích prostřeů Lepené lamelové řevo 0 a (4.cos ) mm 1 a mm 7 ;80 max70;80 mm a t max 80, (1 6sin ). ;4 max10;40 mm a c max 40, ( sin ). ; max0;0 mm a t max 0 4, a c.10 0mm 4, 1

134 6.7 POSOUZENÍ KŘÍŽOVÝCH ZTUŽIDEL Návrhová osová síla ve ztužile N e 1, 59N Je uvažováno pouze zatížení tahem. V přípaě tlau lano vybočí. Návrh: -ztužila lanového systému Macalloy systém s oncovou a napínáem Jenopramenné vinuté lano 1x19 průměr lana 10mm Posouzení lana v tahu Moul pružnosti lana E =107 N/mm Maximální zatížitelnost lana F 71, 1N, max Posouzení: Fe 1,59N F, max 71, 1N VYHOVUJE Tabula 6.4 Honoty maximální zatížitelnosti lanového zavětrování 14