Zpráva è Výmìna lehkého obvodového pláštì tìlocvièny (objektu F) ZŠ Šumava, Na Šumavì 2300/43, k.ú., èást obce a obec Jablonec nad Nisou

Transkript

1 Ing. Aleš Vacek autorizovaný inženýr pro statiku a dynamiku staveb znalec v oboru stavebnictví, odvìtví stavby obytné a prùmyslové znalec v oboru ekonomika, odvìtví ceny a odhady, zvl. specializace oceòování nemovitostí Vzdušná 2100/3, Jablonec nad Nisou vacek.alvastat@gmail.com, a.vacek@volny.cz =================================================================== Zpráva è Výmìna lehkého obvodového pláštì tìlocvièny (objektu F) ZŠ Šumava, Na Šumavì 2300/43, k.ú., èást obce a obec Jablonec nad Nisou =================================================================== D.1.2.a Technická zpráva statiky D.1.2.c Statický výpoèet Jablonec nad Nisou

2 OBSAH : 1 Všeobecnì 2 2 Materiál Ocelové konstrukce 3 3 Zatížení Souèinitele ζ a Ψ Lehká obvodová stìna Zatížení vìtrem Dynamický tlak vìtru - obecnì Dynamický tlak vìtru - vìtrná oblast III, kategorie terénu III Tlak vìtru na konstrukce Zatížení nárazem míèe 7 4 Statické øešení a dimenzování vodorovných paždíkù obvodového pláštì 5 Závìr 10 6 Pøehled použitých podkladù a norem 10 8 Pøílohy: P 1 Øez 1 VŠEOBECNÌ Statický výpoèet a technická zpráva statiky výmìny lehkého obvodového pláštì tìlocvièny (objektu F) ZŠ Šumava, Na Šumavì 2300/43, k.ú., èást obce a obec Jablonec nad Nisou byly vypracovány na základì objednávky Jaroslava Šímy, Horská 4812/60, Jablonec nad Nisou, IÈ , DIÈ neplátce DPH. Statický výpoèet a technická zpráva statiky jsou vypracovány v rozsahu nutném pro stavební øízení a zabývají se návrhem ocelové konstrukce, která ponese nový lehký obvodový pláš. Nový obvodový pláš bude lehèí než stávající odstraòovaný, nedojde tudíž k pøitížení stávajících konstrukcí. 2

3 2 MATERIÁL 2.1 Ocelové konstrukce základní materiál dle ÈSN EN konstrukèní ocel pevnostní tøídy S prvky tlouš ky do 40 mm f y = 235 MPa jmenovitá a charakteristická hodnota meze kluzu f u = 360 MPa jmenovitá a charakteristická hodnota meze pevnosti v tahu γ M0 = 1,00 pro únosnost prùøezù kterékoliv tøídy γ M1 = 1,00 pro únosnost prùøezù pøi posuzování stability prutù γ M2 = 1,25 pro únosnost prùøezù pøi porušení oslabeného prùøezu v tahu = f y / γ M0 = 235 / 1,00 = 235,0 MPa návrhová hodnota pevnosti základního materiálu pro únosnost prùøezù kterékoliv tøídy = f y / γ M1 = 235 / 1,00 = 235,0 MPa návrhová hodnota pevnosti základního materiálu pro únosnost prùøezù pøi posuzování stability prutù = f y / γ M2 = 235 / 1,25 = 188,0 MPa návrhová hodnota pevnosti základního materiálu pro únosnost prùøezù pøi porušení oslabeného prùøezu v tahu = f y / (γ M0 * 3 0,5 ) = 235 / (1,00 * 3 0,5 ) = 135,7 MPa návrhová hodnota pevnosti základního materiálu pøi smyku E = 210*10 6 kpa G = 81*10 6 kpa 3

4 3 ZATÍŽENÍ 3.1 Souèinitele ζ a Ψ Zatížení Souèinitel ζ Souèinitel Ψ Ψ 0 Ψ 1 Ψ 2 stálé 0, snìhem ve výšce do 1000 m nad moøem - 0,5 0,2 0,0 vìtrem - 0,6 0,2 0,0 ζ Ψ 0 Ψ 1 Ψ 2 redukèní souèinitel souèinitel pro kombinaèní hodnotu promìnného zatížení souèinitel pro èastou hodnotu promìnného zatížení souèinitel pro kvazistálou hodnotu promìnného zatížení 3.2 Lehká obvodová stìna Konstrukce - vrstva Zatížení Souèinitelé Zatížení charakter. ζ, Ψ γ návrhové [knm -2 ] [-] [-] [knm -2 ] 1 polykarbonátové desky 1,0000 0,100 0,100 2 pomocná kce 1,0000 0,060 0,060 3 ocelové paždíky 0,7143 0,155 0,111 4 celkem [6.10a,b] 0,271 1,00 0,85 1,35 0,365 0, Zatížení vìtrem Dynamický tlak vìtru - obecnì v b,0 v b,0,iii = 27,5 m s -1 ir = 1,0 výchozí základní rychlost vìtru výchozí základní rychlost vìtru v oblasti III souèinitel smìru vìtru 4

5 c season = 1,0 souèinitel roèního období v b = ir * c season * v b,0 základní rychlost vìtru z 0,III = 0,30 parametr drsnosti terénu kategorie III z 0 k r = 0,19 * (z 0 /z 0,II ) 0,07 uplatnìný parametr drsnosti terénu souèinitel terénu k r,iii = 0,19 * (z 0,III /z 0,II ) 0,07 = 0,19 * (0,30/0,05) 0,07 = 0,215 souèinitel terénu kategorie III z min z min,iii = 5,0 z max = 200,0 z c r (z) = k r * ln (z/z 0 ) minimální výška minimální výška v terénu kategorie III maximální výška uplatnìná výška souèinitel drsnosti terénu c r,iii ( 5,0) = k r,iii * ln (z/z 0,III ) = 0,215 * ln ( 5,0 / 0,30) = 0,604 c r,iii (10,0) = k r,iii * ln (z/z 0,III ) = 0,215 * ln (10,0 / 0,30) = 0,754 souèinitel drsnosti terénu v kategorii terénu III c o (z) = 1,0 souèinitel orografie v m (z) = c r (z) * c o (z) * v b = v m (z) = c r (z) * c o (z) * ir * c season * v b,0 støední rychlost vìtru ve výšce "z" nad terénem k i = 1,0 souèinitel turbulence I v (z) = k i / (c o (z) * ln (z/z 0 )) intenzita turbulence ρ = 1,25 kg m -3 q b = 1/2 * ρ * v m (z) 2 c e (z) = 1 + 7* I v (z) (z) = (1 + 7* I v (z)) * q b = c e (z) * q b mìrná hmotnost vzduchu základní dynamický tlak souèinitel expozice maximální dynamický tlak Dynamický tlak vìtru - vìtrná oblast III, kategorie terénu III Velièina Znaèka Jednotka Konstrukce-prvek - hodnota vìtrná oblast - [-] III III III III III výchozí základní rychlost vìtru v b,0 [m s -1 ] 27,5 27,5 27,5 27,5 27,5 souèinitel smìru vìtru ir [-] 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 souèinitel roèního období c season [-] 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 základní rychlost vìtru v b [m s -1 ] 27,5 27,5 27,5 27,5 27,5 kategorie terénu - [-] III III III III III 5

6 Velièina Znaèka Jednotka Konstrukce-prvek - hodnota parametr drsnosti terénu z 0 [-] 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 z 0,II [m] 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 z 0 /z 0,II [-] 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 souèinitel terénu k r [-] 0,215 0,215 0,215 0,215 0,215 minimální výška z min [m] 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 maximální výška z max [m] 200,0 200,0 200,0 200,0 200,0 výška z [m] 5,0 6,0 7,0 7,5 8,8 pomocný souèinitel z/z 0,II [-] 16,7 20,0 23,3 25,0 29,3 pomocný souèinitel ln (z/z 0 ) [-] 2,815 2,996 3,148 3,219 3,378 souèinitel drsnosti terénu c r (z) [-] 0,605 0,644 0,677 0,692 0,726 souèinitel orografie c o (z) [-] 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 støední rychlost vìtru v m [m s -1 ] 16,64 17,71 18,61 19,03 19,97 souèinitel turbulence k i [-] 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 intenzita turbulence I v (z) [-] 0,355 0,334 0,318 0,311 0,296 mìrná hmotnost vzduchu ρ [kg m -3 ] 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 souèinitel expozice c e (z) [-] 3,487 3,336 3,224 3,175 3,072 základní dynamický tlak q b [N m -2 ] maximální dynamický tlak (z) [N m -2 ] Tlak vìtru na konstrukce Velièina Znaèka Jednotka Kce-prvek - hodnota pøíèný vítr podélný vítr výška, výška høebene h [m] 8,80 8,80 šíøka (rozmìr kolmo na vítr) b [m] 40,00 27,50 délka (rozmìr rovnobìžný s vìtrem) d [m] 27,50 40,00 h / b [-] 0,22 0,32 h / d [-] 0,32 0,22 referenèní výška - vypoètená - str. 33 z e [m] 8,80 8,80 referenèní výška - zvolená 8,80 8,80 maximální dynamický tlak ) [kn m -2 ] 0,766 0,766 souèinitel konstrukce c s [-] 1,0 1,0 2h [m] 17,60 17,60 e [m] 17,60 17,60 e / d [-] 0,64 0,44 e / 5d [-] 0,13 0,09 e / 5 [m] 3,52 3,52 6

7 Velièina Znaèka Jednotka Kce-prvek - hodnota pøíèný vítr podélný vítr souèinitel vnìjšího tlaku pro svislé stìny pozemních staveb s pravoúhlým pùdorysem - str c pe,10 pro A [-] -1,20-1,20 c pe,1 pro A [-] -1,40-1,40 c pe,10 pro B [-] -0,86-0,84 c pe,10 pro C [-] -0,50-0,50 c pe,10 pro D [-] 0,71 0,70 c pe,10 pro E [-] -0,32-0,30 vnìjší tlak pro svislé stìny pozemních staveb s pravoúhlým pùdorysem *c pe,10 pro A [kn m -2 ] -0,92-0,92 *c pe,1 pro A [kn m -2 ] -1,07-1,07 *c pe,10 pro B [kn m -2 ] -0,66-0,64 *c pe,10 pro C [kn m -2 ] -0,38-0,38 *c pe,10 pro D [kn m -2 ] 0,54 0,54 *c pe,10 pro E [kn m -2 ] -0,25-0,23 Obvodový pláš bude v plné své ploše zatížen sáním vìtru o charakteristické hodnotì 0,92 kn m -2 pohledové plochy a návrhové hodnotì 0,92*1,50 = 1,38 kn m -2 pohledové plochy. Uvedené hodnoty jsou rozhodující pro návrh ocelových paždíkù. Lokálnì (na ploše maximálnì 1,5*1,5 m) mùže sání vìtru dosáhnout charakteristické hodnoty 1,07 kn m -2 pohledové plochy a návrhové hodnoty 1,07*1,50 = 1,61 kn m -2 pohledové plochy. Uvedené hodnoty jsou rozhodující pro návrh vlastních desek opláštìní a jejich kotvení. 3.4 Zatížení nárazem míèe Zatížení nárazem míèe technické normy podrobnìji neøeší. Typ míèe nebyl investorem specifikován. Lze pøedpokládat, že se bude jednat o míè do hmotnosti 450 g, se kterým se mùže kopat (fotbalový míè), nebo míè do hmotnosti 700 g, který však již není urèen ke kopání (basketbalový míè). Úèinky tìžšího míèe zpracovatel nepøedpokládá. Odborným odhadem budou mít úèinky míèe formu soustøedìného namáhání pùsobícího na ploše 50*50 mm, a to o charakteristické hodnotì 1,20 kn a návrhové hodnotì 1,20*1,50 = 1,80 kn. Souèasné zatížení vìtrem a nárazem míèe se nepøedpokládá. 7

8 4 STATICKÉ ØEŠENÍ A DIMENZOVÁNÍ VODOROVNÝCH PAŽDÍKÙ OBVODOVÉHO PLÁŠTÌ Kce - prvek Rozpìtí Zatìž. Zatížení charakteristické Zatížení návrhové Ohyb. Reakce Tuhost Max. šíøka plošné liniové celkem bod. plošné liniové celkem bod. mom. prùh. l a q k Q k q d Q d M d A k A d δ*e*i δ max [m] [m] [knm -2 ] [knm -1 ] [knm -1 ] [kn] [knm -2 ] [knm -1 ] [knm -1 ] [kn] [knm] [kn] [kn] [Nm 5 ] [m] Paždík bìžný na délku 6000 mm PA1-6000sv 6,00 1,30 0,271 0,000 0,35 0,00 0,365 0,000 0,47 0,00 2,14 1,06 1,42 5,945 0,0240 PA1-6000vo 6,00 1,30 0,92 0,00 1,20 0,00 1,38 0,00 1,79 0,00 8,07 3,59 5,38 20,183 0,0300 Paždík dolní na délku 6000 mm PA2-6000sv 6,00 1,22 0,271 0,000 0,33 0,00 0,365 0,000 0,45 0,00 2,00 0,99 1,34 5,579 0,0240 PA2-6000vo 6,00 1,22 0,92 0,00 1,12 0,00 1,38 0,00 1,68 0,00 7,58 3,37 5,05 18,941 0,0300 Paždík bìžný na délku 4540 mm PA3-4540sv 4,66 1,50 0,271 0,000 0,41 0,00 0,365 0,000 0,55 0,00 1,49 0,96 1,28 2,517 0,0186 PA3-4540vo 4,66 1,50 0,92 0,00 1,38 0,00 1,38 0,00 2,07 0,00 5,62 3,22 4,82 8,473 0,0233 f y = f y / γ M0 E W el I M c,rd = W el * n c = M Ed / M c,rd < 1 δ = (δ * E * I) / (E * I) < δ max n p = δ / δ max < 1 mez kluzu návrhová pevnost modul pružnosti prùøezový modul moment setrvaènosti únosnost v ohybu posouzení únosnosti v ohybu posouzení prùhybu posouzení prùhybu Kce - prvek Rozpìtí Namáhání Max. ohyb. tuhost prùh. mom. Materiál Profil Poèet profilù Vyhovuje návrh. modul oznaèení prùøezový moment moment nutný z nutný z zvolený pevnost pružn. modul únosn. setrvaè. únosnosti prùhybu l M Ed δ*e*i δ max E - W el M c,rd I n c n p n - [m] [knm] [Nm 5 ] [m] [10 3 kpa] [10 6 kpa] [-] [10-3 m 3 ] [knm] [10-6 m 4 ] [ks] [ks] [ks] [-] PA ,00 2,14 5,945 0, Jackl 100*4 0, ,64 2,2600 0,20 0,52 1 ano,ne 6,00 8,07 20,183 0, Jackl 100*4 0, ,64 2,2600 0,76 1,42 0,96 1,94 8

9 Kce - prvek Rozpìtí Namáhání Max. ohyb. tuhost prùh. mom. Materiál Profil Poèet profilù Vyhovuje návrh. modul oznaèení prùøezový moment moment nutný z nutný z zvolený pevnost pružn. modul únosn. setrvaè. únosnosti prùhybu l M Ed δ*e*i δ max E - W el M c,rd I n c n p n - [m] [knm] [Nm 5 ] [m] [10 3 kpa] [10 6 kpa] [-] [10-3 m 3 ] [knm] [10-6 m 4 ] [ks] [ks] [ks] [-] PA ,00 2,14 5,945 0, Jackl 110*5 0, ,72 3,6795 0,14 0,32 1 ano,ne 6,00 8,07 20,183 0, Jackl 110*5 0, ,72 3,6795 0,51 0,87 0,65 1,19 PA ,00 2,14 5,945 0, Jackl 110*6 0, ,14 4,2457 0,12 0,28 1 ano 6,00 8,07 20,183 0, Jackl 110*6 0, ,14 4,2457 0,44 0,75 0,56 1,03 PA ,00 2,14 5,945 0, Jackl 120*100*5 naplocho 6,00 8,07 20,183 0, Jackl 120*100*5 0, ,86 3,1627 0,14 0,37 1 ano,ne 0, ,42 4,1931 0,49 0,76 0,64 1,14 PA ,00 2,14 5,945 0, Jackl 120*100*6 naplocho 6,00 8,07 20,183 0, Jackl 120*100*6 0, ,15 3,6486 0,12 0,32 1 ano 0, ,96 4,8411 0,43 0,66 0,55 0,99 PA ,00 2,14 5,945 0, U 120 0,121 28,44 7,28 0,08 0,16 1 ano 6,00 8,07 20,183 0, U 120 naplocho 0,109 25,68 6,01 0,31 0,53 0,39 0,70 PA ,66 1,49 2,517 0, Jackl 100*4 0, ,64 2,2600 0,14 0,28 1 ano,ne 4,66 5,62 8,473 0, Jackl 100*4 0, ,64 2,2600 0,53 0,77 0,67 1,05 PA ,66 1,49 2,517 0, Jackl 100*5 0, ,74 2,7100 0,12 0,24 1 ano 4,66 5,62 8,473 0, Jackl 100*5 0, ,74 2,7100 0,44 0,64 0,56 0,88 PA ,66 1,49 2,517 0, Jackl 110*4 0, ,07 3,0594 0,11 0,21 1 ano 4,66 5,62 8,473 0, Jackl 110*4 0, ,07 3,0594 0,43 0,57 0,54 0,78 9

10 5 ZÁVÌR Doplòované vodorovné paždíky ocelového pláštì na rozpìtí cca 6000 mm budou rozmístìny osovì po maximálnì 1350 mm výšky. Paždíky z ocelového uzavøeného prùøezu 110*6 mm budou na svých koncích pøivaøeny k ocelovým sloupùm. Šíøka navrhovaných profilù je stejná jako ponechávaných paždíkù z dvojice ocelových válcovaných profilù s prùøezem do krabice. Nové a ponechávané paždíky budou tudíž pøímo nad sebou. Stávající nosné ocelové sloupy není možno oslabovat šrouby ani nýty. V dobì pøivaøování paždíkù ke stávajícím nosným ocelovým sloupùm nesmí na støeše objektu ležet sníh. Doplòované vodorovné paždíky ocelového pláštì na svìtlost cca 4540 mm budou rozmístìny osovì po maximálnì 1550 mm výšky. Paždíky z ocelového uzavøeného prùøezu 100*5 mm budou na svých koncích pøedbìžnì osazeny do kapes vysekaných do stávajícího zdiva, pøièemž jejich uložení musí èinit alespoò 120 mm. Zpùsob kotvení paždíkù bude upøesnìn po obnažení stávající konstrukce. Nelze ani vylouèit možnost, že paždíky budou pøipevnìny pomocí koncových plechù a chemických kotev, pøípadnì bude v jejich uložení nutno doplnit pomocnou ocelovou konstrukci. Z paždíkùm je možno pøipojit ocelové zábradlí, paždíky však nesmí být hlavní konstrukcí, která by zábradlí nesla. 6 PØEHLED POUŽITÝCH PODKLADÙ A NOREM ÈSN EN 1990 (730002) Eurokód : Zásady navrhování konstrukcí bøezen 2004 ÈSN Terminologie spolehlivosti stavebních konstrukcí a základových pùd. duben 2010 ÈSN EN (730035) Eurokód 1 : Zatížení konstrukcí - Èást 1-1 : Obecná zatížení - Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb bøezen 2004 ÈSN EN (730035) Eurokód 1 : Zatížení konstrukcí - Èást 1-4 : Obecná zatížení - Zatížení vìtrem duben

11 ÈSN EN (731401) Eurokód 3 : Navrhování ocelových konstrukcí - Èást 1-1 : Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby prosinec 2006 Ing. Aleš Vacek 11