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 = m 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 ) m 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)].0,5r.v m2 (z)=c e (z).q b q b =0,5r.v m2 (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 základní rychlost 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 q=0

6 Rozdělení plochy sedlové střechy při směru větru q=0

7 Rozdělení plochy sedlové střechy při směru větru q=90

8 Rozdělení plochy sedlové střechy při směru větru q=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)(q.L 2 ) ] kde q= g d +q d - pozor, pro vítr sání musí být g g = 1,0 ; g q zůstává = 1,5 viz první cvičení 1.4. Návrh profilu vaznice [W min =M.(g M /f y )] kde souč.spolehl.mater. g 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 /g M )] 1.6. Posouzení 1.MS (únosnosti) [M Ed < M c,rd ] EC3-1-1/str Posouzení 2.MS (použitelnosti) pro větší ze zatížení [d=(5/384).((q.l 4 )/(EI))<d lim =L/200] EC3-1-1/tab.NA1,str.90 kde q= g k +q k

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 v příčném směru v úrovni sloupů od pat po hlavy sloupů přenesou pouze sloupy, od hlav sloupů výše vazníky a jejich prostřednictvím opět sloupy); vektorový rozklad zatížení větrem na sedlové střeše; 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 a posouzení profilu horní pásnice (např. profil 2L) jako tlačeného prvku (tj. se započtením vzpěru, posouzení 1.MS únosnosti [N Ed < N b,rd ] (2.MS zde posuzovat nebudeme) 2.5. Návrh a posouzení profilu dolní pásnice jako taženého prvku (tj. bez započtení vzpěru, čili bez součinitele c) 2.6. Návrh a posouzení profilu diagonály nad podporou jako tlačeného nebo taženého prvku (dle polohy prvku)

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 hlavy sloupu uvažovat jako spojité zatížení, od hlavy sloupu výše vodorovná reakce vazníku) 3.2. Sloup uvažovat jako plnostěnný (I profil, rovina vyšší tuhosti v rovině vazníku), vetknutý v rovině vazníku (tj. v této rovině působí jako konzola), kloubově uchycený kolmo na rovinu vazníku (v této rovině jsou ztužujícími prvky podélná ztužidla) 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.g M /A.f y ) + (M max.g M /W.f y ) Posouzení profilu podle momentu a tlakové síly v 1/3 výšky sloupu (se zahrnutím vzpěru) (N.g M /c.a.f y ) + (M (1/3).g 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 [vodorovné zatížení od paty do výšky hlavy sloupu jako spojité zatížení + vodorovné zatížení od hlavy sloupu výše jako osamělé břemeno (= vodorovná reakce vazníku) : d = (q k.l 4 )/(8.EI) + (H.L 3 )/(3.EI) <d 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) výpočet průsečnou metodou D i = + T i / cos a (viz dále) nebo výpočet z posouvající síly D i = + [A S (V i + V i )] / cos a(viz dále) MS: Ztužidlo posoudíme jako tažený prvek 4.3. Návrh plochy průřezu a profilu [N= D i ; A=N/s =N.g M /f y profil] 4.4. Výpočet návrhové únosnosti [N b,rd =(A.f y )/g M ] 4.5. Posouzení 1.MS [N Ed < N b,rd ] MS nebudeme posuzovat (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 b

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

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 a) (posoudit jako tlačený prut)

20 6. Patka ocelového sloupu (posouzení na rozhraní patní plech x 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 G. 0,9) 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; x=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: s 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 na rozhraní patka x základová spára) Založení centrické: s = N d /(L.B) < q v a zároveň s > 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): s = N/(L.(B-2e)) < q v, kde e=m max /N d ;s > 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 patní plech (nemusejí počítat ti, kdo včas odevzdali vypracovaný 1.příklad) betonová patka 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!