Konstrukce haly schéma nosné kce. Prostorové schéma nosné konstrukce haly

Transkript

1 Konstrukce haly schéma nosné kce Prostorové schéma nosné konstrukce haly

2 Konstrukce haly rozvržení nosné kce Zadání Jednopodlažní jednolodní ocelová hala, zadáno je rozpětí, počet polí se vzdáleností sloupů, světlá výška, třída oceli, sněhová oblast Doplníme: vzdálenost vazníků = polovina vzdálenosti sloupů vzdálenost vaznic = rozpětí rozdělit na sudý počet polí tak, aby byly vaznice od sebe vzdáleny cca 2-3 m Úvodní strana: Nakreslit schéma konstrukce (stačí od ruky): Půdorys s vyznačením sloupů, průvlaků (ze sloupu na sloup v podélném směru), vazníků, vaznic, vodorovných ztužidel (okótovat osově celkové rozměry, vzdálenosti sloupů, vazníků a vaznic) Podélný řez s vyznačením průvlaku a svislých podélných ztužidel (stačí úsek mezi dvěma ztužidly včetně, tj. cca 3-4 travé) Příčný řez s pohledem na sloupy (u sloupu uvažujeme plný průřez, tj. nikoliv příhradový sloup) a vazník (pouze schematicky, okótovat pouze světlou a celkovou výšku) Nakreslit schéma vazníku (stačí od ruky): Výška vazníku uprostřed = 1/10 rozpětí Sklon horní pásnice 5-15% (zvolte) Svislice v místě uložení vaznic (okótovat osové vzdálenosti a výšky svislic) Diagonály střídavě sestupné a vzestupné

3 Stanovení klimatických zatížení 1. Zatížení sněhem s k = 1.C e.c t.s n s n charakteristická hodnota zatížení dle zadání (II = 1,0 knm -2, III = 1,5 knm -2, IV = 2,0 knm -2 ) 1 tvarový součinitel (sklon střechy 0-30 = +0,8) C e součinitel expozice (odvanutí ze střechy) (zadáme 1,0) C t tepelný součinitel (odtávání prostupem) (zadáme 1,0) s d = 1,5. s k

4 Stanovení klimatických zatížení 2. Zatížení větrem (obecný postup:) maximální tlak q p (z)=[1+7.i v (z)].0,5.v 2 m (z)=c e (z).q b q b =0,5.v 2 m (z) základní tlak větru I v (z) vliv turbulence větru v závislosti na výšce na základě povětrnostních podmínek v b = c dir.c season.v b,0 v b základnírychlost větru (22-36 m/s) c dir součinitel směru větru (0,8-1,2) c season součinitel ročního období (u nás 1,0) místních vlivů v m (z) = c r (z). c 0 (z). v b c r (z)=k r.ln(z/z 0 ) součinitel drsnosti terénu (dle délky a výšky terénní překážky, většinou kol. 1,0) c O součinitel ortografie (u nás většinou 1,0) tlak větru působící na vnější povrchy w e = q p (z e ).c pe 2.1. Převezmeme hodnoty z minulého příkladu a stanovíme maximální dynamický tlak větru q p (z) pro referenční výšku z=z e =výška zadané haly v hřebeni 2.2. Vypočteme tlak větru působící na vnější povrchy w e = q p (z e ).c pe (viz nákresy a tabulky uvedené dále) a návrhový tlak w e,d = 1,5. w e Pozn.: Nebudeme se zabývat podrobněji kombinacemi, do dalších výpočtů budeme uvažovat pouze s maximálním zjištěným tlakem a sáním větru.

5 Rozdělení plochy sedlové střechy při směru větru =0

6 Rozdělení plochy sedlové střechy při směru větru =0

7 Rozdělení plochy sedlové střechy při směru větru =90

8 Rozdělení plochy sedlové střechy při směru větru =90

9 1. Návrh a posouzení vaznice použit např. válcovaný profil IPE: 1.1. Určení stálého zatížení působícího na vaznici skladba střešního pláště (sendvičový zateplený panel trapéz-puptrapéz hmotnost dle údajů výrobce; v zatěžovací šířce vaznice), vlastní tíha vaznice 1.2. Určení klimatického zatížení (viz předchozí snímky, cvičně pouze maxima vyskytující se kdekoliv na ploše střechy) sníh maximum + vítr tlak maximum vítr sání maximum 1.3. Výpočet ohyb.momentu pro větší ze zatížení (vaznice jako prostě podepřený nosník) [M Ed =(1/8)(g d.l 2 )] Statické tabulky 1.4. Návrh profilu vaznice [W min =M.( M /f y )] kde souč.spolehl.mater. M =1,15; mez kluzu f y = dle oceli EC3-1-1/tab.3.1,str Stanovení návrh.únosnosti v ohybu [M c,rd =W y. (f y / M )] 1.6. Posouzení 1.MS (únosnosti) [M Ed <M c,rd ] EC3-1-1/str Posouzení 2.MS (použitelnosti) [=(5/384).((g k.l 4 )/(EI))< lim =L/200] EC3-1-1/tab.NA1,str.90

10 2. Návrh a posouzení prutů vazníku vazník v běžném poli 2.1. Zatížení reakcemi vaznic v kombinaci vítr tlak+sníh+vlastní tíha+vodorovné boční zatížení větrem (předpokládáme, že vodorovné zatížení až po úroveň hlav sloupů přenesou pouze sloupy, dtto do poloviny výšky krajní svislice vazníku, výše -> břemeno); (kombinaci se sáním větru v tomto cvičném případě již počítat nebudeme) 2.2. Vazník uvažovat jako staticky určitý příhradový (tj. prostě podepřená příhrada osazená na hlavách sloupů) 2.3. Výpočet osových sil (např.styčníkovou nebo průsečnou metodou viz dále) v horní pásnici uprostřed (u hřebene) v dolní pásnici uprostřed (pod hřebenem) v diagonále nad podporou 2.4. Návrh profilu horní pásnice (např. profil 2L) [A=N/ =N. M /f y profil s plochou o cca 30% vyšší (velmi orientačně)] 2.5. Určení vzpěrné délky L cr dle způsobu uchycení (zde oboustranně kloubové) 2.6. Stanovení třídy průřezu dle poměru délky a tloušťky jednotlivých částí (pro nás: třída 1-3) EC3-1-1/část 5.5, str Výpočet návrhové vzpěrné únosnosti [N b,rd =(.A.f y )/ M1 ], kde: odečet součinitele vzpěrnosti z grafu nebo z tabulky přiřazení křivky vzpěrné pevnosti (dle průřezu a oceli) EC3-1-1/tabulka 6.2., str.57 poměrná štíhlost (L cr /i).(1/ 1 ) 1 = (E/f y ) = 93,9 (235/f y ) 2.8. Posouzení 1.MS únosnosti [N Ed <N b,rd ] (2.MS zde posuzovat nebudeme) 2.9. Podobně dále návrh a posouzení dolní pásnice a diagonály. (Tažené prvky se posuzují bez součinitele.)

11 Styčníková metoda

12 Styčníková metoda

13 Průsečná metoda Vypočteme vnější síly působící na soustavu Prutovou soustavu rozdělíme na 2 části řezem, který přeruší 3 pruty neprotínající se ve společném bodě Přerušené pruty pokládáme za zrušené vnitřní vazby a nahradíme je tahovými osovými silami (tj. vycházejí ze styčníků) Pro jednu z desek vyřešíme tři statické podmínky rovnováhy

14 3. Návrh a posouzení sloupu sloup v běžném poli 3.1. Zatížení reakcemi vazníků v zatěžovací šířce k dalším sloupům, vodorovné boční zatížení větrem (až po úroveň poloviny výšky krajní svislice vazníku, uvažovat jako spojité zatížení (poddajný obvodový plášť) nebo osamělé břemeno na konci konzoly (tuhý obvodový plášť opřený o hlavu sloupu)) 3.2. Sloup uvažovat jako plnostěnný (např. I profil, rovina vyšší tuhosti v rovině vazníku), vetknutý (tj. působí jako konzola), návrh pokusem (korigovat dle posouzení) Posouzení 1.MS únosnosti: 3.3. Výpočet osové síly a momentu 3.4. Posouzení profilu podle momentu a tlakové síly ve vetknutí (bez zahrnutí vzpěru) (N. M /A.f y ) + (M max. M /W.f y ) Posouzení profilu podle momentu a tlakové síly v 1/3 výšky sloupu (se zahrnutím vzpěru) (N. M /.A.f y ) + (M (1/3). M /W.f y ) 1 (Nutno posoudit k oběma hlavním průřezovým osám!) Posouzení 2.MS použitelnosti: 3.6. Výpočet posunutí hlavy sloupu jako konzoly vzorce viz statické tabulky [varianta vodorovné zatížení jako spojité zatížení: = (q k.l 4 )/(8.EI) < lim =L/150 varianta vodorovné zatížení jako osamělé břemeno: = (H.L 3 )/(3.EI) < lim =L/150]

15 4. Návrh a posouzení prutu ztužidla 4.1. Zatížení větrem (vodorovné síly ve styčnících, zatěžovací plocha z celého čela haly, rozdělit na jednotlivé síly, sání větru zde zanedbáme) D i = + T i / cos = + [A (V i + V i )] / cos (viz dále) 4.2. Návrh plochy průřezu a profilu [A=N/ =N. M /f y profil (orientačně + 40%)] 4.3. Určení vzpěrné délky L cr dle způsobu uchycení (nezapomenout na prodloužení skutečné délky vlivem sklonu horní pásnice) 4.4. Stanovení třídy průřezu dle poměru délky a tloušťky jednotlivých částí (pro nás: třída 1-3) EC3-1-1/část 5.5, str Výpočet návrhové vzpěrné únosnosti [N b,rd =(.A.f y )/ M1 ], kde: součinitel vzpěrnosti je určen výpočtem: součinitel vzpěrnosti = 1/(+ ale zároveň 1,0 EC3-1-1/část , str hodnota pro výpočet součinitele vzpěrnosti =0,5(1+(-0,2)+ 2 ) poměrná štíhlost (A.f y /N cr )=(L cr /i).(1/ 1 ) součinitel imperfekce dle křivky vzpěrné pevnosti EC3-1-1/tabulka 6.1., str.56 1 = (E/f y ) = 93,9 (235/f y ) součinitel vzpěrnosti je určen tabelárně: určení poměrné štíhlosti (viz výše) Statické tabulky: i dle průřezu, ve směru větší štíhlosti přiřazení křivky vzpěrné pevnosti (dle průřezu a oceli) EC3-1-1/tabulka 6.2., str.57 odečet součinitele vzpěrnosti z grafu nebo z tabulky 4.6. Posouzení 1.MS [N Ed <N b,rd ] MS pro nás: neposuzujeme (posuzována by byla příhrada jako celek)

16 4. Návrh a posouzení prutu příčného ztužidla (zajišťuje tuhost střechy, tj. tuhost ve vodorovné rovině) S ik = S ik,0 /cos

17 4. Návrh a posouzení prutu příčného ztužidla D i = + T i / cos = + [A (V i + V i )] / cos

18 5. Podélné ztužidlo (zajišťuje tuhost v podélné svislé rovině, obdobně tak i podélné stěnové ztužidlo)

19 5. Podélné ztužidlo (zajišťuje tuhost v podélné svislé rovině) a) pod hřebenem (nebudeme posuzovat) b) stěnové D = V/(2.cos ) (posoudit jako tlačený prut)

20 6. Patka ocelového sloupu (posouzení patní plech vs. betonová patka) 6.1. Zatížení patky (za předpokladu vyloučení tahu v betonové patce) Moment od větru M (převzít moment v patě sloupu viz 3.3) Osová síla N (převzít osovou sílu v patě sloupu viz 3.3) Vypočítat i osovou sílu v patě sloupu v případě sání větru (tj. vztlak větru, bez tlaku sněhu, tlak od vlastní tíhy) (pozor na návrhové součinitele G. 1,0) Potřebujeme zjistit: Maximální tlak na žb patku <- max.tlak a max.moment Maximální tah v kotevních šroubech <- min.tlak a max.moment 6.2. Kombinace maximálního tlaku a maximálního momentu excentricita normálové síly c=m/n stanovíme pokusně rozměry patního plechu (d=délka, b p =šířka) a spočteme poměr c/d z experimentálně zjištěné funkce (viz dále graf) určíme pro daný poměr c/d parametr ; x=.d z rovnováž. podm. soustavy sil N, Tb, Z působící na excentricitě c spočteme: T b = N. c 0 /r ; Z = T b -N pro lineární rozložení kontaktního normálového napětí stanovíme maximum: b,max = 2 T b /x.b p R bi (R bi = 6 MPa pro beton tř. I; 8 MPa /b.tř.ii) 6.3. Kombinace minimálního tlaku a maximálního momentu dtto výše až po stanovení hodnoty Z síla únosnosti proti vytržení šroubu F v = A k.r bz = 2,1. h 2. R bz (R bz = 0,5 MPa/b.tř.I; 0,6 MPa/b.tř.II); h = hloubka kotvení šroubu Z F v

21 6. Patka ocelového sloupu

22 6. Patka ocelového sloupu

23 6. Patka ocelového sloupu

24 7. Patka betonová (posouzení patka vs. základová spára) Založení centrické: = N d /(L.B) < q v a zároveň >0 mezní namáhání orientačně: - skalní a poloskalní horniny q v = cca 1-6 MPa - štěrkovité zeminy q v = cca 0,3-1 MPa - ulehlé písčité zeminy q v = cca 0,1-0,8 MPa - soudržné zeminy q v = cca 0,05-0,4 MPa Založení excentrické (tj. s momentem): = N/(L.(B-2e)) < q v, kde e=m max /N d ; >0 přitom musí zároveň platit pro: - jílovité zeminy e B/6 - ostatní zeminy a horniny e B/3

25 Zadání č.2 k zápočtu K zápočtu k zadání č.2 Ocelová konstrukce halové stavby vypracovat: přehledný výkres (dispozici) ocelové konstrukce v měřítku 1:200 - půdorys, příčný a podélný řez statický výpočet (dle pokynů ve cvičeních) úvodní strana s celkovým náčrtkem výpis zatížení návrh vazníku (horní a dolní pás u středu rozpětí, diagonála nad podporou) sloup zavětrování detaily v měřítku 1:10 (viz pomůcky na webu) Styky: napojení vazníku na sloup patka sloupu technickou zprávu Název konstrukce, místo stavby, návrhová doba, sněhová a větrová oblast, seizmické, geologické a hydrogeologické podmínky Jednoduchý popis nosné konstrukce jako celku Jednoduchý popis jednotlivých prvků (způsob uchycení, profily) Použitá literatura, normy, SW VŠECHNY LISTY OČÍSLOVAT A PODEPSAT!