Semestrální práce Železobetonové konstrukce 2011 LS:

Transkript

1 Semestrální práce Železobetonové konstrukce 2011 LS: Pro objekt dle níže uvedených schémat nakreslit pro vybrané prvky výkres tvaru a výztuže. Po dohodě s garantem předmětu lze řešit obdobné konstrukční prvky ze semestrálních prací z jiných předmětů (například ze Stavitelství) Formální a obsahová úprava semestrální práce: Semestrální práce bude zpracována libovolným textovým procesorem například Writer (OpenOffice free software). Výsledná podoba bude vždy 1x v papírové podobě a ve formátu PDF. Formální úprava zprávy: Obsah textové části (do dvou úrovní nadpisů), text členěn do kapitol, základní velikost písma 10. Každá strana (vyjma titulní) bude mít hlavičku se jménem studenta a názvem práce a patičku se stránkováním. Schémata budou do textu vloženy formou obrázků (může jít i oskenovaný ruční výpočet). Obsahová úprava zprávy bude vycházet z požadavků technické zprávy a statického výpočtu pro úroveň stavebního povolení podle přílohy 1 k vyhlášce č. 499/2006 Sb (forma vyžadována stavebními úřady) podle odstavce F.1.2: technická zpráva popis konstrukčního systému stavby navržené výrobky, materiály beton, betonářská výztuž, zabudované prvky hodnoty užitných, klimatických a dalších zatížení uvažovaných při návrhu nosné konstrukce návrh zvláštních, neobvyklých konstrukcí a konstrukčních detailů pokud jsou technologické podmínky postupu prací, které by mohly ovlivnit stabilitu vlastní konstrukce, případně sousední stavby požadavky na kontrolu zakrývaných konstrukcí - například kontrola výztuže před betonáží seznam použitých podkladů, norem a technických předpisů, literatury a software seznam výkresů výkresové části semestrální práce statické posouzení ověření základního koncepčního řešení nosné konstrukce posouzení stability statický výpočet všech požadovaných prvků Statický výpočet může být celý proveden i bez počítačové podpory, smysluplná počítačová podpora je však předností. Ručně psané texty musí být dobře čitelné. Celý text musí být přehledný a všechny údaje autorem vysvětlitelné. Výpočet s podporou software musí být jednoznačně definován jasné vstupní údaje a jasné výsledky, rozhodující výsledky musí být ručním srovnávacím výpočtem ověřeny. K výpočtu se může použít libovolný software studentské, školní, free nebo oficiálně doložitelné licence. Formální úprava výkresů odevzdání 1x v papírové podobě a ve formátu PDF (lze i přeskenovaný ručně kreslený výkres). Výkresy mohou být libovolného formátu. Na každém výkresu musí být uvedeno jméno studenta, název práce, číslo výkresu, měřítko, použité materiály (beton, betonářská výztuž, zabudované prvky). Na výkresech výztuže je nutné doplnit výpis výztuže. Výkresy musí být přehledné a všechny položky dobře čitelné.

2 Obsahová úprava výkresů výkresy budou rozděleny na výkresy tvarů a výkresy výztuže. Každý posuzovaný prvek bude mít jednoznačné označení (například sloup S1, průvlak P1, deska D1 a podobně), pod kterým bude uveden ve statickém výpočtu, na výkresu tvaru i na výkresu výztuže. Předmět semestrální práce : Návrh vybraných železobetonových konstrukčních prvků jeden sloup v 1.NP železobetonová monolitická deska včetně průvlaků nad 1.NP železobetonová deska nad 2.NP návrh základové patky a jejího vyztužení Ve schématech nejsou dořešeny všechny konstrukce, nedořešené prvky mohou být navrženy dle uvážení studenta jedná se například o skladby podlahových, střešních a obvodových konstrukcí. Pro statický výpočet a návrh železobetonových konstrukcí je rozhodující hmotnost těchto konstrukcí. Dále není specifikován účel objektu. Volba účelu objektu je ponechána na studentovi, lze i optimalizovat dispozici objektu. Hodnocení práce: Práce bude hodnocena body v rozsahu Hodnocen bude návrh jednotlivých konstrukčních prvků stropní deska 2.NP, stropní deska nad 1.NP, průvlaky nad 1.NP, sloup v 1.NP a základová patky. Každý konstrukční prvek bude ohodnocen zvlášť bodem 0 až 4. Hodnocení 4 je za výpočet bez numerických chyb a při věcné správnosti. Hodnocení 0 je při nenaplnění věcné správnosti. Nutným předpokladem je přehlednost a kontrolovatelnost návrhu. Zápočet se udělí při získání minimálně 11 bodů. (Pro zpracování hodnocení je nutné minimálně 5 pracovních dní) Udělený zápočet je nutnou podmínkou účasti na zkoušce. U zkoušky může být při hodnocení přihlédnuto k semestrální práci. Pro zadání semestrální práce jednotlivým studentům platí následující: nedefinované velikosti lze dle uvážení libovolně doplnit kóty označenou písmenem a a g musí být v každém zadání jiné, proto se na prvním cvičení tyto dvě hodnoty studentům zadají 5,0 m a 7,0 m 5,0 m g 6,5 m pokud si student zvolí jiné zadání, musí být zadání odsouhlaseno nejpozději do 14 dnů od zahájení semestru, jinak nelze zadání uznat.

3 Řez A-A +6,20 +3,15 +3,00 ±0,00-0,20-1,20 Řez B-B zelená střecha

4 1.NP B a b A 3000 ISO nosník h A e 2250 f g B

5 2.NP B c d A i A B

6 Student a(m) b(m) g(m) účel poznámka A10B0736P A10B0738P A10B0744P A10B0751P A10B0756P A10B0757P A10B0759P A10B0760P A10B0761P A10B0762P A10B0764P A10B0767P A10B0768P A10B0770P A10B0772P A10B0781P A10B0783P A10B0788P A10B0791P A10B0796P A10B0801P A10B0802P A10B0809P A10B0811P

7 Zkouška z předmětu: Těžiště zkoušky z předmětu Železobetonové konstrukce bude v písemné části. Písemná část bude obsahovat 20 základních otázek. Skladba otázek bude následující : 10 otázek z teorie železobetonových a zděných konstrukcí. Při zpracování této části nesmí mít student, studentka s sebou žádné pomůcky. Doba na zpracování otázek 30 minut. Teoretické otázky budou vycházet z probírané látky na přednáškách. 5 otázek praktických s návrhem průřezu. Při zpracování této části může mít s sebou student, studentka libovolné pomůcky. Doba zpracování otázek 45 minut. Praktické otázky budou obdobné jako probírané příklady na cvičeních. Každá část se vypracuje zvlášť a bude hodnocena také zvlášť. V ústní části zkoušky se doplní popřípadě dovysvětlí body z písemné části nebo semestrální práce. Při ústní zkoušce musí být k dispozici v tištěné podobě semestrální práce studenta. Ústní část zkoušky se soustředí především na problémy v semestrální práci a písemné části zkoušky. Hodnocení: Otázky budou hodnoceny v teoretické části 0 a 1 bod a v praktické části 0 až 2 body dle věcné správnosti a úplnosti odpovědí. Při dosažení minimálně 6+6 bodů ( minimálně 6 bodů z každé části) se postupuje k ústní části zkoušky. Za ústní část zkoušky lze získat až 10 bodů Celkové hodnocení: Písemná část zkoušky 12 až 20 bodů Za ústní část zkoušky lze získat až 10 bodů Ohodnocení dle získaných bodů 16 až 20 bodů... známka 3 21 až 25 bodů... známka 2 26 až 30 bodů... známka 1 Ke zkoušce jsou připravena skripta Železobetonové konstrukce, které mají obdobný rozsah jako přednášek..

8 1 Železobetonové prvky úvod 1.1 Podstata železobetonových konstrukcí Nevyztužené nebo slabě vyztužené betonové konstrukce Železobetonové konstrukce Předpjaté konstrukce 1.2 Vlastnosti betonu a betonových konstrukcí Vlastnosti pevnost, přetvárné vlastnosti, pracovní diagram, izolační vlastnosti, požární odolnost, dotvarování betonu Druhy betonu podle objemové hmotnosti, pojiva, plniva Chování prvků z prostého betonu namáhání tlakem, tahem, ohybem, napětí, porušení Chování prvků ze železobetonu - chování železobetonových prvků, ideální průřez, napěrí betonu a výztuže, chování ohýbaného prvku, funkce výztuže, podélná výztuž, tahová a tlaková výztuž, smyková výztuž a konstrukční výztuž Chování prvků z předpjatého betonu chování předepnutých prvků Idealizace konstrukcí, modelování konstrukcí, prutové prvky, deskové prvky stěnové prvky. Předpoklady výpočtu obvykle lineární chování plného průřezu Lineárně pružná analýza Redistribuce omezená redistribuce a kdy lze použít Plastická analýza Nelineární analýza konstrukcí 1.3 Betonářská výztuž a předpínací výztuž Druhy výztuže, vlastnosti betonářské výztuže, pracovní diagram, mez kluzu, tažnost, svařitelnost, ohýbatelnost, soudržnost s betonem Značení výztuže B500A,B,C Speciální výztuže zabudované prvky Nekovová výztuže vnitřní Combar, vnější uhlíkové lamely Soudržnost betonu a oceli, faktory ovlivňující soudržnost Ochrana výztuže proti korozi 1.4 Druhy betonu z hlediska trvanlivosti Vlivy prostředí - karbonatace vliv chloridů vliv zmrazování vliv chemicky agresivního prostředí Cvičení úvod, rozdání semestrální práce, principy zpracování výkresové a textové dokumentace 2 Konstrukční zásady 2.1 Betonové krytí výztuže Betonová krycí vrstva, minimální vrstva Zvětšení betonového krytí vzhledem k toleranci 2.2 Konstrukční zásady pro vyztužování 2.3 Vyztužování jednotlivými pruty a sítěmi Přehled výztužných prutů běžné produkce Přehled výztužných sítí běžný sortiment 2.4 Kotvení betonářské výztuže Zásady kotvení výztuže

9 mezní napětí v soudržnosti dobré a špatné podmínky soudržnosti základní kotevní délka návrhové kotevní délka 2.5 Stykování betonářské výztuže Stykování prutů přesahem Stykování prutů svařováním a mechanickými spojkami Doplňující pravidla pro velké průřezy prutů výztuže a pro skupinové vložky Stykování sítí přesahem přesah v jedné a ve dvou rovinách 2.6 Pracovní spáry v monolitických konstrukcích pracovní spáry, principy řešení, velikosti pracovních úseků při betonáži speciální požadavky na zvláštní konstrukce 2.7 Konstrukční zásady vyztužení nosníky desky sloupy stěny základové konstrukce 2.8 Návrhové metody Klasická teorie Stupeň bezpečnosti Mezní stavy pravděpodobností přístup Cvičení stanovení betonového krytí, příklady výpočtu kotvení a stykování výztuže 3 Ohyb železobetonových prvků 3.1 Teorie ohybu napjatostní stádia Stádium I do vzniku trhlin Stádium II po vzniku trhlin v tažené oblasti Stádium III porušení typy a příčiny porušení 3.2 Základní předpoklady výpočtu mezní únosnosti Zachování rovinnosti průřezu a základní předpoklady Přehled mezních stavů MSÚ, MSS Mezní stav únosnosti Mezní stav použitelnosti 3.3 Jednostranně vyztužený průřez Tahové porušení výztuže Tlakové porušení betonu Optimální ekonomický návrh průřezu Obdélníkový průřez odvození základních vztahů Návrh obdélníkového průřezu Posouzení obdélníkového průřezu T průřez princip působení, spolupůsobící šířka u prostého a spojitého nosníku T průřez neutrální osa prochází tlačenou deskou T průřez neutrální osa prochází stojinou T průřez tahy a tlaky v části průřezu v desce T- průřezu Obecný průřez přesné řešení, vliv polohy výztuže na její spoluúčast v únosnosti

10 Obecný průřez zjednodušená řešení Výpočet pomocí tabulek návrh výztuže 3.4 Oboustranně vyztužený průřez Obdélníkový průřez Princip výpočtu, uvažování výztuže dle její polohy Metody návrhu oboustranně vyztuženého průřezu Výpočet pomocí tabulek Obecný oboustranně vyztužený průřez 3.5 Šikmý ohyb Návrh průřezu na působení šikmého ohybu 3.6 Použití VT pro návrh průřezu Cvičení návrh obdélníkového průřezu zatíženého ohybem, návrh T- průřezu 4 Smyk únosnost ve smyku 4.1 Chování konstrukce při namáhání smykem Postupné zvyšování namáhání, vznik prvních trhlin, rozvoj trhlin, ohybové a smykové trhliny, porušení prvku ve smyku Model příhradové analogie Příčiny porušení smykem vyztužené a nevyztužené prvky Posouzení únosnost tlačených betonových diagonál, únosnost při tahovém porušení Konstrukční zásady smykové výztuže 4.2 Návrh nosníku namáhaného smykem v jednom směru Postup návrhu průřezu bez smykové výztuže posouvající síla v jednom směru Postup návrhu se smykovou výztuží posouvající síla v jednom směru Optimální sklon první tlačené diagonály, vliv normálové síly na únosnost ve smyku Přímo a nepřímo uložené prvky příklady a rozdíly návrhu výztuže Přímo a nepřímo zatížené prvky příklady a rozdíly návrhu výztuže Nosníky a průvlaky obdélníkový průřez Nosníky T- průřez Nosníky obecný průřez Posouvající síla působící ve dvou směrech 4.3 Smyk mezi rozdílnými částmi průřezu Smyk v pracovní spáře Spřažené stropní desky Spřažené vložkové stropní konstrukce Smyk mezi stojinou a deskou T průřezu spřažené konstrukce Smyk v pracovní spáře monolitických konstrukcí Smyk ve styku prefabrikovaných prvků 4.4 Stropní desky namáhané smykem Smyk ve stropních deskách smyk a protlačení Místa lokálního smykového namáhání stropních desek Protlačení stropní desky metody návrhu Protlačení stropní desky Protlačení základové desky Návrh protlačení podle jiných předpisů

11 4.5 Použití VT pro návrh průřezu Cvičení návrh obdélníkového průřezu a T-průřezu zatíženého posouvající silou 5 Stropní desky a trámy 5.1 Stropní desky Jednosměrně pnuté stropní desky Principy vyztužení jednosměrně pnutých desek Obousměrně pnuté stropní desky Principy vyztužení obousměrně pnutých desek Prefabrikované stropní desky desky jako prosté nosníky Spřažené stropní desky spřažení beton+beton Spřažené vložkové trámkové stropní konstrukce Trámové monolitické stropní konstrukce Stropní konstrukce lokálně podepřené sloupy Prostupy ve stropních deskách Smyková výztuž ve stropních deskách Příklady 5.2 Trámy Stropní trámy přímé uložené Stropní trámy nepřímo uložené Návrh ohybové výztuže stropních trámů Návrh smykové výztuže stropních trámů Příklady a principy vyztužení stropních trámů 5.3 Průvlaky Návrh výztuže průvlaků ohybová a smyková výztuž Monolitické průvlaky Prefabrikované průvlaky částečně prefabrikované průvlaky Příklady a principy vyztužení průvlaků 5.4 Návrh stropních konstrukcí pomocí VT a programů Modelování stropních konstrukcí prutové a plošné modely Prutové modely proužkový model prostý a spojitý nosník Plošné modely - MKP Interpretace výsledků výpočtů Dostupné programy pro výpočet stropních konstrukcí Cvičení návrh jednosměrně a obousměrně pnuté stropní desky 6 Masivní prvky namáhané N+M 6.1 Únosnost masivního průřezu Způsoby porušení prvku, prvek tažený, prvek ohýbaný a prvek tlačení Předpoklady výpočtu meze porušení Vliv normálové síly na únosnost ohýbaného prvku Interakční diagram 2D Interakční diagram 3D Návrh výztuže Metody posouzení průřezů

12 6.2 Masivní tlačené prvky Princip výpočtu ekonomický návrh výztuže Ekonomický návrh výztuže obdélníkového průřezu převládající tlak Ekonomický návrh výztuže obdélníkového průřezu převládající tah Návrh symetrické výztuže obdélníkového průřezu Posouzení obdélníkového průřezu při normálové síly v ose souměrnosti Posouzení průřezu mimostředný tlak Posouzení průřezu mimostředný tlak a ohyb Posouzení průřezu mimostředný tah Posouzení průřezu namáhaných normálovou silou působící mimo osy souměrnosti průřezu Vliv ovinutí u sloupů Konstrukční zásady vyztužení masivních sloupů Konstrukční zásady vyztužení stěn 6.3 Návrh masivních sloupů pomocí VT a programů Cvičení návrh masivního sloupu, výpočet hraničních bodů interakčního diagramu 7 Štíhlé prvky namáhané kombinací N+M 7.1 Štíhlost prvků, typy prvků Typy štíhlosti Kritéria štíhlosti Konstrukční příklady 7.2 Únosnost průřezu s vlivem štíhlosti Způsoby porušení průřezu s vlivem štíhlosti Vzpěrné délky štíhlých prvků Interakční diagram s vlivem štíhlosti Metody návrhu štíhlých prvků výpočet pomocí teorie vyššího řádu Zjednodušené metody návrhu 7.3 Štíhlé tlačené prvky Sloupy a další konstrukční prvky vzpěrná délka štíhlost sloupů výpočet podle teorie II. řádu návrhová metody založená na křivosti prvku návrhová metody založená na jmenovité tuhosti prvků 7.4 Návrh štíhlých sloupů pomocí VT a programů Cvičení návrh štíhlého sloupu 8 Prvky namáhané kroucením a poruchové oblasti 8.1 Modely náhradní příhradoviny Principy návrhu Betonové vzpěry a táhla Styčníky CCC, CCT a CTT 8.2 Kroucení nosníku Návrh průřezu na namáhání kroucením

13 Kombinace kroucení se smykem Návrh příčné výztuže Návrh podélné výztuže 8.3 Konzoly a osamělé břemeno u místa uložení Osamělé břemeno blízko uložení prvku Změna výšky průřezu nosníku Konzoly na sloupech model náhradní příhradoviny Nepřímo uložené konzoly, nepřímo zatížené konzoly Principy návrhu 8.4 Ozuby průvlaků Modely náhradní příhradoviny Optimální návrh ozubu Principy vyztužení 8.5 Prostupy v nosnících Model náhradní příhradoviny pro malý prostup Model náhradní příhradoviny pro velký prostup Principy vyztužení 8.6 Stěnové nosníky Rozdíl mezi nosníkem a stěnovým nosníkem Model náhradní příhradoviny Principy vyztužení 8.7 Rámové rohy Model náhradní příhradoviny pro kladný ohybový moment Principy návrhu Model náhradní příhradoviny pro záporný ohybový moment Principy vyztužení Cvičení návrh konzoly, návrh nosníku namáhaného kroucením 9 Mezní stavy použitelnosti železobetonových konstrukcí 9.1 Požadavky na konstrukce Chování železobetonových konstrukcí za provozních stavů Uvažovaná zatížení a kombinace zatížení Stádia působení betonových prvků Zásady ověřování mezních stavů použitelnosti kontroly použitelnosti 9.2 Mezní stav omezení napětí Modely průřezu pro výpočet napjatosti Průřez bez trhliny Průřez porušený trhlinou a s tlačenou částí Trhlinou zcela porušený průřez (mimostředný tah s malou výstředností) Omezení tlakových napětí v betonu Omezení tahových napětí ve výztuži 9.3 Mezní stav omezení šířky trhlin Vznik a šířka trhlin Omezení šířky trhlin bez přímého výpočtu Stanovení nejmenší průřezové plochy betonářské výztuže a kontrola vzdálenosti prutů Omezení šířky trhlin výpočtem

14 9.4 Mezní stav přetvoření Případy, kdy lze od výpočtu přetvoření upustit Výpočet přetvoření závislost mezi napětím a přetvořením betonových prvků Návrhový model podle EN Průhyb ohýbaného prvku Vlivy na velikost průhybu Posouzení pomocí ohybové štíhlosti Cvičení výpočet průhybu železobetonové desky, železobetonového nosníku 10 Nevyztužené nebo slabě vyztužené betonové konstrukce 10.1 Mezní stavy únosnosti Základní rozdíly v chování vyztuženého a nevyztuženého betonu Zásady navrhování prvků z prostého betonu Mezní stavy únosnosti prvků porušených trhlinami Tlačené prvky z prostého nebo slabě vyztuženého betonu Návrhové metody 10.2 Mezní stavy použitelnosti Zásady navrhování a posuzování nevyztužených betonových konstrukcí 10.3 Konstrukční zásady Cvičení návrh základové patky z prostého betonu 11 Požární odolnost železobetonových konstrukcí 11.1 Metodika navrhování Obecná část a definice požární odolnost, nosná funkce Základní typy požadavků E- mechanická odolnost, E dělící funkce a I tepelně izolační schopnost Předpoklady teplotní analýza úseku, přestup a vedení tepla v konstrukci, návrh konstrukce za zvýšených teplot Materiálové vlastnosti betonu a výztuže, teplotní a fyzikální vlastnosti betonu a výztuže Návrhové metody 11.2 Návrh pomocí tabulek Obecné předpoklady sloupy stěny trámy desky 11.3 Zjednodušené metody návrhu Obecně Metody izotermy 500 o C Zónová metody 11.4 Obecná metody 11.5 Odštěpování betonu

15 Cvičení stanovení požární odolnosti stropní desky, průvlaků, sloupů a stěn pomocí tabulek 12 Předpjaté konstrukce 12.1 Úvod Historie a základní idea předpjatého betonu Beton, betonářská výztuž a předpínací výztuž. Injektážní malta Technologie předpjatého betonu dodatečné předpínání, předpínaní předem, jiní způsoby předpínaní 12.2 Navrhování předpjatých konstrukcí Principy návrhu Trvanlivost Návrh předpětí Ztráty předpětí Použitelnost a trvanlivost Mezní stavy únosnosti Konstrukční pravidla a zásady 12.3 Konstrukce z předpjatého betonu Účinky předpětí na betonové prvky a konstrukce Statická analýza předpjatých betonových konstrukcí Vliv postupu výstavby Příklady Cvičení Předpjatá stropní deska 13 Speciální konstrukce 13.1 Základové konstrukce Základové patky Základové pasy Základové desky Opěrné konstrukce Zhlaví pilot Bílé vany 13.2 Prefabrikované konstrukce Principy prefabrikovaných konstrukcí Střešní prefabrikáty Sloupy Stěny Základy patky s prohlubněmi Prostorová tuhost prefabrikovaných konstrukcí Cvičení odevzdání semestrální práce a vyhodnocení práce na cvičeních