Diplomová práce OBSAH:

Transkript

1 OBSAH: Obsah 1 1. Zadání Varianty řešení Varianta Varianta Varianta Vyhodnocení variant Kritéria hodnocení Výsledek hodnocení.7 3. Popis řešené konstrukce Konstrukční řešení Statické řešení Ochrana proti korozi Materiál Výroba a montáž konstrukce Výkaz materiálu Soupis použitých norem a literatury Přílohy

2 1. Zadání Obsahem diplomové práce je návrh nosné ocelové konstrukce kryté lávky pro pěší mezi budovami výukového areálu A a D Fakulty stavební, Veveří ul. 95 v Brně. Dále vypracovat konstrukční řešení ve třech variantách s podrobnějším rozpracováním pro jeden vhodně vybraný typ uspořádání

3 2. Varianty řešení rozpracována. Jsou uvažovány tři varianty konstrukčního řešení. Nejvhodnější varianta je dále 2.1 Varianta 1 Nosná ocelová konstrukce lávky je uvažována jako prostorová prutová konstrukce se dvěma hlavními nosníky. Nosníky jsou kombinací Vierendeelova nosníku a příhradové konstrukce. V místě svislých sloupů je konstrukce propojena v úrovni horního a dolního pásu příčníky. Vodorovná tuhost horní a dolní plochy konstrukce je zajištěna ztužidly. Horní plocha lávky je v podélném směru vodorovná, dolní plocha lávky je zakřivená, aby byl překonán výškový rozdíl mezi budovami A a D. Nosná ocelová konstrukce lávky je tedy Vierendeelův nosník s převislým koncem uložený kloubově, neposuvně. Varianta1 - Boční pohled Varianta 1 - Axonometrický pohled - 3 -

4 2.2 Varianta 2 Nosná ocelová konstrukce lávky je uvažována rovněž jako prostorová prutová konstrukce se dvěma hlavními nosníky. Nosníky jsou tvořeny pouze Vierendeelovým nosníkem. V místě svislých sloupů je konstrukce propojena v úrovni horního a dolního pásu příčníky. Vodorovná tuhost horní a dolní plochy konstrukce je zajištěna ztužidly. Horní plocha lávky je v podélném směru vodorovná, dolní plocha lávky je zakřivená, aby byl překonán výškový rozdíl mezi budovami A a D. Nosná ocelová konstrukce lávky je tedy Vierendeelův nosník s převislým koncem uložený kloubově, neposuvně. Varianta 2 - Boční pohled Varianta 2 - Axonometrický pohled - 4 -

5 2.3 Varianta 3 Nosná ocelová konstrukce lávky je uvažována jako prostorová prutová konstrukce se dvěma hlavními nosníky. Nosníky jsou kombinací Vierendeelova nosníku a příhradové konstrukce. Diagonály příhradové konstrukce jsou umístěny mezi horním a dolním pásem Vierendeelova nosníku. V místě svislých sloupů je konstrukce propojena v úrovni horního a dolního pásu příčníky. Vodorovná tuhost horní a dolní plochy konstrukce je zajištěna ztužidly. Horní plocha lávky je v podélném směru vodorovná, dolní plocha lávky je zakřivená, aby byl překonán výškový rozdíl mezi budovami A a D. Nosná ocelová konstrukce lávky je tedy Vierendeelův nosník s převislým koncem uložený kloubově, neposuvně. Varianta 3 - Boční pohled Varianta 3 - Axonometrický pohled - 5 -

6 2.4 Vyhodnocení variant Kritéria hodnocení Průřezy Průřezy jsou u všech variant stejné pro objektivní porovnání. Horní pás 2xU160 Dolní pás 2xU160 Horní příčník TR 51x5 Horní ztužidlo TR 33,7x5 Sloup TR OBD 160x160x8 Dolní příčník 2xU120 Dolní ztužidlo TR 51x4 Mezilehlý pás TR 88,9x3,6 Diagonála TR 88,9x3,6 Vnitřní síly Jsou porovnávány extrémní hodnoty normálových sil. Geometrií konstrukce je dáno roznášení normálových sil po konstrukci. Využití průřezu Pro využití průřezu jsou rozhodující průřezy horního a dolního pásu a sloupu. Ostatní průřezy mají přibližně stejné využití, protože jejich uspořádání zůstává stejné. Deformace Je porovnávána limitní hodnota svislého průhybu. Konstrukce má větší tuhost, pokud hodnota deformace je menší. Hmotnost Větší hmotnost konstrukce přispívá ke zvýšení tuhosti konstrukce

7 Estetika I u ocelových lávek pro pěší je důležité klást důraz na estetiku jako u jakékoli jiné stavby. Aby se člověk necítil stísněně, ale příjemně. Hodnoty porovnávaných kritérií Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Jednotky Normálové síly horní pás -124,0-146,1-185,5 kn dolní pás 357,0 444,3 212,0 kn sloup -71,8-58,2-66,0 kn Využití průřezu horní pás % dolní pás % sloup % Deformace svislý průhyb 26,6 55,4 16,1 mm Hmotnost 10,26 9,48 10,36 t Estetika *** ** * *** nejlepší hodnocení Vyhodnocení porovnávaných kritérií Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Normálové síly horní pás Využití průřezu dolní pás sloup horní pás dolní pás sloup Deformace svislý průhyb Hmotnost Estetika Výsledek hodnocení Po vyhodnocení všech tři variant jsem došla k závěru, že varianta 3 je konstrukčně nevýhodná, kvůli příliš strmým diagonálám ve svislém směru. Varianta 2 a 3 je staticky nevýhodná, protože z hlediska využití průřezu tyto - 7 -

8 varianty překročily 100% využití průřezu a tudíž, ze statického hlediska nevyhoví. Možné řešení pro tyto dvě varianty je změna průřezů. Jelikož mým úkolem bylo navrhnout průřezy, které odpovídají skutečnému provedení ocelové lávky, tyto podmínky splňuje pouze varianta 1. Vybraná varianta pro podrobnější rozpracování Varianta 1 3. Popis řešené konstrukce 3.1 Konstrukční řešení Ocelová lávka pro pěší mezi budovami výukového areálu A a D fakulty stavební nespolupůsobí s přilehlými objekty, je od nich oddilatována. Nosná ocelová konstrukce lávky je uvažována jako prostorová prutová konstrukce se dvěma hlavními nosníky. Nosníky jsou kombinací Vierendeelova nosníku a příhradové konstrukce. V místě svislých sloupů je konstrukce propojena v úrovni horního a dolního pásu příčníky. Vodorovná tuhost horní a dolní plochy konstrukce je zajištěna ztužidly. Horní plocha lávky je v podélném směru vodorovná, dolní plocha lávky je zakřivená, aby byl překonán výškový rozdíl mezi budovami A a D. Nosná ocelová konstrukce lávky je uložena u budovy A v místě prvního příčného rámu a u budovy D v místě předposledního příčného rámu. Nosná ocelová konstrukce je tedy Vierendeelův nosník s převislým koncem uložený kloubově, neposuvně. Lávka je navržena jako uzavřená konstrukce. Stěny jsou prosklené. Střecha je plochá jednoplášťová. Podlaha je navržena jako dřevěná. Celková délka lávky je 22,7m

9 Osová vzdálenost horního a dolního pásu Vierendeelova nosníku Vzdálenost mezi horním Řada a dolním pásem [mm] 2 (u budovy A) (u budovy D) 2970 Vzdálenost modulových os Podélný modul: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 Příčný modul: A, B Osy 1 2 1,1m Osy 2 3 0,3m Osy ,4m Osy A B 1,8m - 9 -

10 Přehled zatěžovacích stavů Jméno Popis Typ působení Skupina zatížení Typ zatížení Směr Působení ZS1 vl. tíha Stálé vlastní Vlastní -Z tíha ZS2 plášť Stálé vlastní Standard ZS3 střecha Stálé vlastní Standard ZS4 podlaha Stálé vlastní Standard ZS5 chodci Nahodilé chodci Statické Krátkodobé ZS6 sníh plný Nahodilé sníh Statické Krátkodobé ZS7 vítr zleva Nahodilé vítr Statické Krátkodobé ZS8 vítr zprava Nahodilé vítr Statické Krátkodobé Jednotlivé části konstrukce Vierendeelův nosník Vierendeelův nosník tvoří rám, který se skládá z horního pásu, dolního pásu a sloupů. Horní a dolní pás je navržen jako uzavřený průřez z profilu 2xU160. Sloupy jsou navrženy jako uzavřený průřez TR OBD 160/160/8. Ocelová konstrukce lávky se skládá ze dvou rámů Vierendeelova nosníku, které jsou od sebe osově vzdáleny 1,8 m. Oba rámy jsou uloženy u budovy A v místě prvního příčného rámu a u budovy D v místě předposledního příčného rámu. Nosná ocelová konstrukce je tedy Vierendeelův nosník s převislým koncem. Oba rámy jsou uloženy kloubově, neposuvně. Horní příčník V místě svislých sloupů v příčném směru je konstrukce propojena v úrovni horního pásu příčníky. Příčníky jsou připojeny k hornímu pásu kloubově a braní vybočení horního pásu. Horní příčník je navržen z trubky kruhového profilu 51/5 mm. Dolní příčník V místě svislých sloupů v příčném směru je konstrukce propojena v úrovni dolního pásu příčníky. Příčníky jsou připojeny k dolnímu pásu rámově. Dolní příčník je navržen jako uzavřený průřez z profilu 2xU

11 Horní ztužidlo Horní ztužidlo zajišťuje vodorovnou tuhost horní plochy konstrukce. Horní příhradové ztužidlo je navrženo z trubky kruhového profilu 35/5 mm. Horní ztužidlo je připojeno kloubově. Dolní ztužidlo Dolní ztužidlo zajišťuje vodorovnou tuhost dolní plochy konstrukce. Dolní příhradové ztužidlo je navrženo z trubky kruhového profilu 51/4 mm. Dolní ztužidlo je připojeno také kloubově. Příhradová konstrukce Příhradová konstrukce je tvořena mezilehlým pásem a diagonálami. Mezilehlý pás i diagonála jsou navrženy ze stejného průřezu a to trubky kruhového průřezu 88,9/3,6 mm. Příhradová konstrukce je připojena kloubově. Přípoje Všechny přípoje konstrukčních prvků jsou svařované. 3.2 Statické řešení Nosná ocelová konstrukce je tvořena dvěma podélnými rámy s převislým koncem, vzájemně spojené příčlemi a ztuženy diagonálami. Nosná ocelová konstrukce je uložena kloubově, neposuvně. Pro výpočet nosné konstrukce ocelové lávky byl vytvořen prostorový výpočtový model v programu Scia Engineer. Nosná ocelová konstrukce lávky je modelována jako prostorová prutová konstrukce se dvěma hlavními nosníky. Nosníky jsou kombinací Vierendeelova nosníku a příhradové konstrukce. Sloupy jsou k hornímu a dolnímu pásu připojeny rámově. Příčníky jsou připojeny k hornímu pásu kloubově a k dolnímu pásu rámově. Ztužidla v horní a dolní ploše konstrukce jsou připojeny kloubově. Příhradová konstrukce je připojena kloubově

12 3.3 Ochrana proti korozi Nosné konstrukce budou opatřeny 2x základním nátěrem a jedenkrát vnějším em, který bude po osazení ocelové konstrukce opraven. Celková tloušťka nátěrů bude min. 120 µm. 3.4 Materiál Nosná ocelová konstrukce lávky pro pěší je navržena z oceli S Výroba a montáž konstrukce Výroba jednotlivých prvků bude provedena podle projektové dokumentace. Montáž bude provedena podle technologického předpisu. Montážní styk je umístěn přibližně v polovině rozpětí konstrukce. Po přivezení konstrukce na stavbu bude horní a dolní pás přivařen tupým svarem. Horní a dolní ztužidlo, mezilehlé pás a diagonály budou přivařeny dodatečně na stavbě viz. výkres č.3 - Výrobní výkre I a výkres č.4 - Výrobní výkres II. 3.6 Výkaz materiálu Hmotnost Povrch [kg] [m 2 ] Celkový součet : 10260,87 250,257 Průřez Materiál Jednotková hmotnost [kg/m] Délka [m] Hmotnost [kg] Povrch [m 2 ] Objemová hmotnost [kg/m 3 ] Svislice (sloup) - RRW160/160/8 S ,64 123, ,74 77, Horní pás - 2U box (U160) S ,68 47, ,57 51, Dolní pás - 2U box (U160) S ,68 45, ,82 49, Příčník-podlaha - 2U box (U120) S ,69 30, ,71 26, Příčník-strop - RO51X5 S 235 5,68 32, ,89 5, Diagonála-podlaha - RO51X4 S 235 4,64 36, ,38 6, Diagonála-strop - RO33.7X5 S 235 3,54 38, ,33 4, Mezilehlý pás-svislý nosník - RO88.9X3.6 Diagonála-svislý nosník - RO88.9X3.6 S 235 7,58 44, ,37 12, S 235 7,58 58, ,06 16,

13 Výše uvedené hodnoty jsou pouze orientační, protože jsou stanoveny z osových délek prutů ve výpočtovém modelu a není započítána hmotnost spojovacích prvků. Celková hmotnost konstrukce Přídavek na svary 5% Celková hmotnost 10260,87 kg 513,04kg 10773,91 kg Celková hmotnost konstrukce je 10,77 t. 4. Soupis použitých norem a literatury (1) ČSN EN Zásady navrhování konstrukcí (2) ČSN EN Eurokód 1: Zatížení konstrukcí Část 1-1: Obecná zatížení Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb (3) ČSN EN Eurokód 1: Zatížení konstrukcí Část 1-3: Obecná zatížení sněhem

14 (4) ČSN EN Eurokód 1: Zatížení konstrukcí Část 1-4: Obecná zatížení větrem (5) ČSN EN Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby (6) ČSN EN Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí Část 1-8: Navrhování styčníků (7) VRANÝ, T., JANDERA, M., ELIÁŠOVÁ, M. Ocelové konstrukce 2: Cvičení. Praha: ČVUT, s. ISBN (8) STUDNIČKA, J., HOLICKÝ, M. Ocelové konstrukce 20: Zatížení staveb podle Eurokódu. Praha: ČVUT, s. ISBN (9) STUDNIČKA, J. Ocelové konstrukce. Praha: ČVUT, s. ISBN (10) MEDŘICKÝ, V. Ocelové a dřevěné konstrukce 10: Výpočty. Praha: ČVUT, s. ISBN (11) FERJENČÍK, P., SCHUN, J., MELCHER, J., VOŘÍŠEK, V., CHLADNÝ, E. Navrhovanie ocelových konštrukcií 1.časť. Alfa vydavatelstvo technickej a ekonomickej literatury Bratislava, (12) FERJENČÍK, P., LEDERER, F., SCHUN, J., MELCHER, J., VOŘÍŠEK, V., CHLADNÝ, E. Navrhovanie ocelových konštrukcií 2.časť. Alfa vydavatelstvo technickej a ekonomickej literatury Bratislava, (13) VOŘÍŠEK, V., CHLADNÝ, E., MELCHER, J., Prvky kovových konštrukcií. Alfa vydavatelstvo technickej a ekonomickej literatury Bratislava,

15 (14) HOBST, L., VÍTEK, L., LÁNÍK, J., KOUDELKA, M. Možnosti využití ultrazvukové impulsní metody ve stavební praxi. Zkoušení a jakost ve stavebnictví. 2009, ISBN (15) OBRAZ, J. Ultrazvuk v měřící technice. SNTL, Praha Přílohy Statický výpočet Výkresová dokumentace Specializace pozemního stavitelství