VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY VÍCEÚČELOVÁ SPORTOVNÍ HALA MULTI-FUNCTION SPORTS HALL TECHNICKÁ ZPRÁVA TECHNICAL REPORT

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF METAL AND TIMBER STRUCTURES VÍCEÚČELOVÁ SPORTOVNÍ HALA MULTI-FUNCTION SPORTS HALL TECHNICKÁ ZPRÁVA TECHNICAL REPORT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Ing. KAREL SÝKORA BRNO 2012

2 Chtěl bych poděkovat mému vedoucímu bakalářské práce Ing. Karlu Sýkorovi, za poskytnutí cenných rad, zodpovězení všech mých dotazů a za celkové vedení při mé bakalářské práci. S t r a n a 1

3 Obsah 1 Zadání a první úvahy Varianty řešení Varianta Varianta Varianta Vyhodnocení variant Řešená konstrukce Popis řešené konstrukce Střešní plášť Vaznice Plnostěnný oblouk Montážní spoj oblouku Vrcholový kloub a uložení oblouku Připojení vaznic k plnostěnnému oblouku Ztužidla Montáž konstrukce Materiál Ochrana dřeva Výkaz spotřeby materiálů a hmotnost konstrukce Závěr Seznam použité literatury S t r a n a 2

4 1 Zadání a první úvahy Jako téma bakalářské práce jsem si zvolil víceúčelovou sportovní halu. Zadáním práce bylo vypracovat návrh nosné konstrukce sportovní haly pro běžné sporty (házená, malý fotbal, tenis, volejbal, košíková a další). Konstrukce měla být navržena pro oblast Šumperk. Půdorysné rozměry haly jsem zvolil 36 x 48 m. Rozměry haly byly voleny s ohledem na potřebné velikosti jednotlivých hracích ploch včetně přilehlých zón bez překážek a s ohledem na potřebnou volnou výšku nad hrací plochou. Uvažoval jsem i kombinaci více menších hřišť napříč haly. Největší hrací plocha je potřeba na házenou, a to 44 x 22 m. Největší světlá výška je 9 m potřebná na badminton. Podél delší strany hřiště jsem uvažoval menší tribuny o šířce přibližně 4 m. Potřebné velikosti hřišť pro různé sporty: užitná sportovní plocha přilehlé zóny světlá celková plocha Minimální rozměry standardní rozměry na čelní na výška Druh sportu délka šířka délka šířka straně dlouhé délka šířka haly [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] badminton 13,4 6,1 13,4 6,1 2 1,5 17,4 9,1 9 basketbal futsal , ,5 fotbal , házená kolová gymnastika zápas inline hokej tenis 23,77 10,97 23,77 10,97 6,4 3,65 36,57 18,27 7 volejbal Rozmístění hřišť v hale: S t r a n a 3

5 2 Varianty řešení Uvažoval jsem tři varianty: rámovou konstrukci z lepeného lamelového dřeva, příhradovou konstrukci z rostlého dřeva a obloukovou konstrukci z lepeného lamelového dřeva. Všechny varianty jsem uvažoval jako vazníkový systém o rozpětí 36 m doplněný vaznicemi. Vzdálenost příčných vazeb jsem s ohledem na zatížení zvolil 4 m. Prostorová tuhost konstrukce by byla zajištěna ztužidly. 2.1 Varianta 1 Rámová konstrukce z lepeného lamelového dřeva (tříkloubová) Výhody: Využití vnitřního prostoru Vzhled uvnitř haly Nevýhody: Cena Výroba lepeného rámu a doprava na stavbu Velký ohybový moment v rámovém rohu 2.2 Varianta 2 Příhradová konstrukce z rostlého dřeva (sedlová střecha) Výhody: Využití vnitřního prostoru Cena Rostlé dřevo Nevýhody: Není příliš vhodná pro velké rozpětí Mnoho spojů 2.3 Varianta 3 Oblouková konstrukce z lepeného lamelového dřeva (tříkloubová) Výhody: Staticky výhodné řešení Vzhled zvenku Vzhled uvnitř haly Málo spojů Nevýhody: Cena Výroba lepeného oblouku a doprava na stavbu Omezenější prostor pro tribuny v krajích Mírně složitější zastřešení (oblouk) S t r a n a 4

6 Varianta 1 Varianta 2 Varianta Vyhodnocení variant Po zhodnocení jednotlivých variant jsem se rozhodl pro variantu 3 - Oblouková konstrukce z lepeného lamelového dřeva. Konstrukce je výhodná zejména ze statického důvodu. Kloub ve vrcholu zajišťuje dobrou stabilitu haly při nerovnoměrném sedání konstrukce a nevnáší se do konstrukce přídavné momenty. Hala je umístěna v oblasti Šumperka, v podhůří Jeseníků, kde je větší zatížení sněhem, proto se mi konstrukce obloukového tvaru jeví výhodná do těchto klimatických podmínek. Velká část sněhu sjede z konstrukce dolů na zem a sníh ji tolik nezatěžuje. Lepené lamelové oblouky jsou sice dražší oproti rostlému dřevu, to ale vyváží vnitřní a vnější vzhled konstrukce. Hala je předpokládána jako tréninková a nepředpokládá se velký návštěvnost diváků, proto omezenější prostor pro tribuny v krajích tolik nevadí. S t r a n a 5

7 3 Řešená konstrukce S t r a n a 6

8 4 Popis řešené konstrukce Jedná se o obloukovou konstrukci z lepeného lamelového dřeva. Půdorysné rozměry haly jsou 36 x 48 m, výška haly je 18 m (měřeno na osy). Hala je tvořena z příčných vazeb - trojkloubových oblouků ve tvaru kružnice. Jednotlivé příčné vazby jsou od sebe vzdáleny 4 m. S t r a n a 7

9 4.1 Střešní plášť Střešní plášť jsem navrhl z nosného trapézového plechu TR 60/235 tl. 1mm, na který je připevněna tuhá izolace Rockwool Dachrock tloušťky 120 mm. Jako hydroizolační vrstvu jsem použil živičnou krytinu Detochema Bitumat asfaltový pás SBS. Střešní plášť je uložen na vaznicích. 4.2 Vaznice Vaznice jsou navrženy z rostlého dřeva třídy pevnosti C24 profilu 200 x 250 mm, jsou vsazeny mezi oblouky a kloubově připojeny. Působí jako prosté nosníky o délce 4 m. Vaznice jsou rovnoměrně rozmístěny po vzdálenostech přibližně 2,5 m a jsou otočeny vždy podle sklonu střešního pláště. 4.3 Plnostěnný oblouk Plnostěnný oblouk je navržen z lepeného lamelového dřeva třídy pevnosti GL24h profilu 160 x 1300 mm. Oblouk překonává rozpětí 36 m. Je navržen jako tříkloubový z důvodu lepších statických vlastností při nerovnoměrném sedání, ale také z důvodu nutného rozdělení na několik částí pro potřeby transportu z výrobní haly na stavbu. Oblouk je tedy rozdělen ve vrcholu kloubem a také v polovinách čtvrtoblouků pomocí montážních spojů. Maximální délka jednotlivých částí oblouku nepřesahuje 15 m, proto by neměl být problém s převozem oblouku na stavbu. Kloub Montážní spoj S t r a n a 8

10 4.4 Montážní spoj oblouku Montážní spoj oblouku je proveden pomocí svorníků průměru 20 mm a vsazeného plechu do oblouku. Vsazený plech má tloušťku 20 mm. Svorníky jsou uspořádány ve třech soustředných kruzích, protože přenášejí velký ohybový moment. Tlakové síly ve spoji jsou přenášeny kontaktem přes čelní desku. 4.5 Vrcholový kloub a uložení oblouku Uložení oblouku je provedeno kloubově pomocí ocelových čepů průměru 50 mm. Stejný čep je navržen i ve vrcholu oblouku. Čep je k oblouku připojen vždy vsazeným plechem a šesti svorníky průměru 20 mm. Tlakové síly jsou přenášeny kontaktem do čelní desky. S t r a n a 9

11 4.6 Připojení vaznic k plnostěnnému oblouku Vaznice v polích bez příčných ztužidel jsou připojeny pomocí přípojných plechů BSN firmy MiTek a pomocí dvou svorníků průměru 20 mm. Vaznice, na které jsou připojeny diagonály ztužidla, jsou připevněny přípojnými plechy s navařenými plechy pro uchycení diagonál a dvěma svorníky průměru 24 mm. S t r a n a 10

12 4.7 Ztužidla Ztužidla jsou navržena celkem ve čtyřech příčných pásech, a to v krajních polích a pak přibližně ve třetinách haly. Ztužidla jsou z ocelových táhel průměru 16 mm vedena do kříže mezi sousedními vaznicemi a působí jen na tah. Připevnění táhel je řešeno kloubem v místech připojení vaznic pomocí litinových hlavic firmy Halfen - systém táhel DETAN. S t r a n a 11

13 5 Montáž konstrukce Na stavbu budou přivezeny jednotlivé díly po částech. Nejprve se pomocí autojeřábu osadí dva sousední páry spodních částí oblouku do již připravených betonových patek pomocí čepu. K čtvrtinám oblouku se následně připojí pomocí montážního spoje horní části oblouků. Stabilita se zabezpečí pomocí vaznic a příčného ztužidla. Nyní se čtvrtoblouky pomocí autojeřábu vztyčí směrem nahoru a provede se spojení ve vrcholu pomocí čepu. Postupně se osazují další oblouky a připojují se k již stojící konstrukci pomocí vaznic. Nakonec se osadí střešní plášť. 6 Materiál Plnostěnné oblouky jsou z lepeného lamelového dřeva třídy pevnosti GL24h. Vaznice jsou z rostlého dřeva třídy pevnosti C24. Ostatní prvky jako jsou plechy spojů, čepy, kolíky a svorníky jsou z oceli třídy pevnosti S Ochrana dřeva Dřevo je naimpregnováno přípravky na ochranu dřeva proti škůdcům a plísním. Dřevo bude také napuštěno chemickými prostředky snižující hořlavost dřeva a rychlost šíření ohně. Povrchová úprava dřeva bude zajištěna nátěrem bezbarvého laku. S t r a n a 12

14 8 Výkaz spotřeby materiálů a hmotnost konstrukce prvek materiál profil [mm] délka šířka výška průměr [m] Vaznice Dřevo rostlé C , , Vazník Dřevo lepené lamelové GL24h , , Ztužidlo Ocel S , , Trapézový plech , Izolace , Živičná krytina , Spojovací materiál střechy , Svorník Ocel S , , Svorník Ocel S , , Čep Ocel S , , Plechy ve spojích (odhad) Ocel S , celková hmotnost konstrukce [kg] plocha [m 2 ] počet [ks] objemová hmotnost [kg/m 3 ] plošná hmotnost [kg/m 2 ] celkový objem [m 3 ] hmotnost [kg] S t r a n a 13

15 9 Závěr Výpočtové modely pro získání vnitřních sil jsem řešil v programu SCIA Engineer. Posouzení jednotlivých prvků jsem prováděl ručně v souladu s aktuálními normami pro stavebnictví viz. seznam použité literatury. 10 Seznam použité literatury [ 1 ] ČSN EN Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-1: Obecná zatížení - Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb. Praha: Český normalizační institut, 2004, 44 s. [ 2 ] ČSN EN Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-3: Obecná zatížení - Zatížení sněhem. Praha: Český normalizační institut, 2005, 52 s. [ 3 ] ČSN EN Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-4: Obecná zatížení - Zatížení větrem. Praha: Český normalizační institut, 2007, 124 s. [ 4 ] ČSN EN Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Praha: Český normalizační institut, 2006, 96 s. [ 5 ] ČSN EN Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-8: Navrhování styčníků. Praha: Český normalizační institut, 2004, 128 s. [ 6 ] ČSN EN Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla - Společná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Praha: Český normalizační institut, 2007, 114 s. [ 7 ] KUKLÍK, P., KUKLÍKOVÁ, A. Navrhování dřevěných konstrukcí: příručka k ČSN EN vyd. Praha: Pro Ministerstvo pro místní rozvoj a Českou komoru autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě vydalo Informační centrum ČKAIT, 2010, 140 s [ 8 ] STRAKA, B., SÝKORA, K. Dřevěné konstrukce, Studijní opory BO03, VUT-Fast Brno, 2005 [ 9 ] SÝKORA, K. Kovové a dřevěné konstrukce, Studijní opory BO07, VUT-Fast Brno, 2005 [ 10 ] Navrhování dřevěných konstrukcí. Dostupné z: [ 11 ] Sněhová mapa. Dostupné z: [ 12 ] Systém táhel. Dostupné z: [ 13 ] Trapézové plechy. Dostupné z: [ 14 ] Stavební izolace. Dostupné z: S t r a n a 14