KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY POZEMNÍCH STAVEB

Transkript

1 KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY POZEMNÍCH STAVEB STAVEBNÍ SOUSTAVY PODLAŽNÍCH OBJEKTŮ KOSTROVÉ (skelety) část B Ústav stavitelství I Fakulta architektury České vysoké učení technické v Praze IngVladimír Jirka, PhD poslední aktualizace: rok 2011

2 ŘEŠENÍ STYKŮ MEZI PRVKY ŽELEZOBETONOVÝCH PREFABRIKOVANÝCH SLOUPOVÝCH KONSTRUKCÍ průběh napětí ve spojitých rámech: - v místech jeho nulové hodnoty je nejvhodnější poloha pro stykování průvlaků nebo sloupů; - uprostřed rozpětí nebo na styku sloup-průvlak je naopak vhodná nejméně krakorec L/ 2 maximální napětí místo nulového momentového napětí L styk průvlakprůvlak styk sloup-sloup L/ 4 5 styk průvlak- -průvlak SKLADEBNÉ SESTAVY nosných rámů montovaných železobetonových sloupových staveb (vybrané příklady) 1 rámy z tyčových prvků sestava 11 rám styk Průběžné průvlaky stykovány v místě styčníku (nad podporou) Je výhodné pro menší četnost délek prvků, tedy v univerzálnějších konstrukčních soustavách (11, 12) sloup průvlak Průběžné průvlaky stykovány v polích mezi podporami Tato varianta má jednodušší vzájemný styk průvlaků, tuhý spoj průvlaků se sloupy a užití nalézá při návrhu specializovaných konstrukčních soustav pro menší zatížení (13, 14) 22

3 2 rámy z křížových a T-prvků rámy z půlrámových a H-rámových prvků 32 rámová sestava Rámové dílce jsou konstrukčně vylehčenými stěnovými panely Jde o kombinované prvky sestávající z částí sloupů a průvlaků jejichž vzájemné propojení je tuhé a montážní styky jsou situovány do polí mezi rámovými stojinami nebo příčlemi rámové průčelní prvky na výškovém domě v Londýně, VB 22 Tuhé a kloubové spojení prvků v rámech Rámová konstrukce nemusí mít veškeré styčníky prvků, z nichž sestává, dokonale tuhé Může mít vhodně umístěné klouby či poloklouby a přitom splňovat požadavek únosnosti i tuhosti U montovaného rámu tedy není nezbytné vyžadovat aby působil naprosto stejně jako shodný rám monolitický Naopak vhodně situovanými kloubovými spoji (event polokloubovými) lze dosáhnout příznivějšího rozdělení namáhání podél jednotlivých prutů tuhý spoj kloub Rámová konstrukce vyžaduje správnou volbu tuhých či kloubových spojení jednotlivých prvků: stojin a příčlí Příklad nesprávného umístění kloubových spojení, konstrukce staticky neurčitá umožňuje deformování tvaru Lépe: ztužení rámu pomocí tuhého spojení se základem nebo sloupem v nižším podlaží: tuhý spoj Ztužení rámu užitím tuhých rámů ( koz ) v krajních traktech: tuhý rám kloub tuhý spoj 23

4 Spojování prvků rámu spoje: dle tuhosti: tuhé kloubové dle tvaru: na sraz na ozub upřednostňují se spoje kloubové (netřeba svařování - levnější); kloub lze použít tam, kde se stýkají prvky rámové, které jsou už vedle tuhé - nelze použít vždy Styk průvlak - průvlak : kloub: tuhé spojení: sraz destičku navléci na vyčnívající výztuž (nesvařovat) a zabetonovat destičku přivařit 20 přivaření ocelové spojky přenášející tahové síly propojení konců průvlaků přivařením ocelových pásků + zálivka NA SRAZ ozub otvor na výztuž a zabetonovat skrytý průvlak nahoře a dole přivařit, otvor + trn jako u kloubového spoje shora je přivařena příložka zachycující tahy v ose průvlaků ze strany přivařena příložka zachycující tahy v ose průvlaků NA OZUB Stykování sloupů zálivka cementovou maltou kontrolní otvor výztuž Tuhý styk sloup - sloup : varianty: A B ocelový úhelník trn obetonováno svařeno ocelová příložka výztuž SLOUP 30 mm svary trny SLOUP 24

5 Stykování sloupů - klouby: tvarování sloupů v místě dosedání kovový čep: šroubový spoj vložením vzpěr se učiní spoj tuhým svar pateční okování výztuž další varianty stykování sloupů trn výztuže dolního sloupu A B C D E F G H Uložení průvlaků na průběžné sloupy: probíhá sloupem postelový styk (spoj) sloup s ocelovou kapsou (konzolou) výztuž kloubové uložení průvlaku kotvení sloupu 25

6 vývoj styčníku s průběžným průvlakem styk sloupů přes průběžné průvlaky spojené v jejich ose (Čapkův styk) spojovací ocelová destička armatura průvlaku SLOUP ocelová patka vyššího sloupu vzájemně svařeno ocelové průchodky průvlakem svary propojeno armatura nižšího sloupu PRŮVLAK Stropní panely a jejich uložení Stropní panely jsou uloženy vrchem na svých nosnících nebo jejich přírubách pomocí vrstvy ložné malty Svislé spáry se vyplňují betonovou zálivkou Ložná spára přenáší kromě úložných tlaků panelů také vodorovné smykové síly Stropní tabuli tvořenou panely, nemá-li nadbetonovanou monolitickou desku, je třeba přes nosníky (průvlaky) spojit tak aby působila jako celek K tomu slouží zálivková výztuž ukládaná do styčných spár mezi panely, procházející nad nebo skrz nosník připravenými průchody (viz obrázek) panely dutinové či předpjaté Vzájemný styk stropních panelů, tvarování čelních konců Styk stropních panelů s průvlaky vč propojení panelů zálivkovou výztuží Panely předpjaté, žebrové, TT panely žebrové panely spřažené 26

7 Doplňkové dílce a konstrukce Základní soustavu železobetonového montovaného skeletu doplňují další prefabrikované prvky, ze kterých se výsledná podoba hrubé stavby objektu kompletuje Jsou to především: trámy schodiště zavětrovací stěny základové konstrukce a d b e g c f h KOVOVÉ (ocelové) SLOUPOVÉ SYSTÉMY Kovy, především ocel, jsou vhodným materiálem pro vodorovné i svislé nosné prvky skeletu Mají značnou únosnost v tlaku i tahu Pro obvyklé rozpony stropů 6 7,5 m lze využít válcované profily tvaru I nebo [, případně prvky spřažené II, [] Použití oceli zrychluje stavění vyloučením technologických přestávek (charakteristických pro monolitický beton) Nevýhodou jsou malé momenty setrvačnosti sloupů, tedy nízký odpor systému vůči vodorovnému a excentrickým zatížením U vícepodlažních konstrukcí je nezbytné sloupy spřahovat (průvlaky do rámů či diagonálními ztužidly) průvlak strop sloup diagonální zavětrování ve fasádě rám s kloubovými styčníky a diagonálními ztužidly rám s kombinací tuhých a kloubových styčníků 27

8 ukázky variant spřažení profilů např tvaru I a [ protipožární nástřik ocelových prvků obvyklé řešení stropů: stropnice podporované průvlaky železobetonová spřažená deska hs 50 (100) ocelové trapézové plechy styčník ocelového rámu (příklad řešení) šroubové (nýtové) spoje průvlak (rámová příčel) svařovaná spojení sloup (rámová stojka) kotvení sloupu styk sloupů s průvlaky styk sloupu s průvlakem 28

9 styčník ocelového rámu diagonálním výztužným prvkem šroubové (nýtové) spoje namáhány střihem diagonála (táhlo) trubkové konstrukce styčníkový plech zdrsněno sloup (rámová stojka) průvlak (rámová příčel) tvárnice Ytong příklady opláštění ocelového skeletu samonosné tepelně izolační střešní a stěnové panely Elcom z profilovaného pozink ocelového plechu válcovaného za studena, tl0,5 mm, výplň: tepelná izolace z pěny tvořené samozhášivou polyuretanovou pryskyřicí 40 kg/m3; tloušťka panelů mm zasklené fasády 29

10 DŘEVĚNÉ SLOUPOVÉ SYSTÉMY Dřevo je konstrukční materiál mající pevnost v tlaku a tahu téměř stejnou, rovnající se přibližně tlakové odolnosti betonu Jako takové je vhodné pro sloupové systémy Nevýhodou je hořlavost, což jeho využití dotčeným způsobem redukuje na jedno- až dvoupodlažní objekty Existují podlažní dřevěné stavby i vyšší Je-li plášť rovněž ze dřeva - ovlivňuje to rozmístění sloupů po obvodu budovy Malé vzdálenosti a nízká intenzita vodorovných sil (nízký objekt) snižují nároky na průřezové plochy nosných prvků Lze použít subtilní dřevěné trámky nebo fošny Zavětrovací prvky jsou ale nezbytné! příklady spojů vodorovných a svislých prvků dřevěného sloupového systému sloupek 160/200 čep a) nosníky křížící se v jedné úrovni b) jednoduchá podpě- c) dvojité podpěry s jedra s dvojitými nosníky noduchým nosníkem nosník 2x 120/180 svorník d) nosníky křížící se mimoběžně (ve 2 rovinách) spojovací ocelové hmoždíky (bulldogy) 30

11 spoj s podpěrou - úplný průběžný pravoúhlý čep spoj pomocí našroubovaného ocelového úhelníku s navařenou příložkou uzlové spoje dřevěných skeletů spoj s podpěrou - zapuštěná a přibitá příložka z překližkové desky (případně i čep) použito příkladů z publikace: Stavební konstrukce I, DNeumann, UWeinbrenner,UHestermann, LRogen; naklad JAGA Bratislava 2005, 33vydání sloupek trámek 140/180 příložky 60/120 sbíjení hřeby čepové spojení trám-sloupek spoj s podpěrou pomocí špalíků spojení nosných prvků pomocí čepů a zapuštěných spon spoj se systémem ocelových kolíků (BSB) Spojení trámů pomocí ocelových styčníků a svorníků usnadňuje pozdější výměnu prvků rozhledna na Sedle u Sušice Speciální lešeňový stavebnicový systém SSBS Z dřevěných elementů sestavené rámy mohou tvořit nosné části podlah, stěn a stropů Spojení tvoří jednoduché kovové spojky Montáž jako u lešení Další kovové komplety zajišťují předepnutí, zavětrování i rektifikovatelné založení dřevěných rámů: Ateliér v zahradě Hoffman, Rajniš Architekti 2004 výstavba Nové poštovny Sněžka, ČR Hoffman, Rajniš Architekti 2007 Experiment Anežka; systém nosných dřevěných lešeňových rámů SSBS - proměnlivý 4-vrstvý 31

12 STROPNÍ TRÁMKY LEŽINA PAŽDÍK OKNO DIAGONÁLY PRÁH 30 PODEZDÍVKA DVEŘE ZÁPORA 80/160 NÁROŽNÍ SLOUPEK 160/160 NAPOJE- NÍ PAŽDÍKŮ KOSTRA STĚNY TESAŘSKY VÁZANÁ NÁROŽÍ T - SPOJENÍ 32 zápora 80x KOSTRA SBÍJENA Z FOŠEN STROPNÍ FOŠNY 5060 OKNO PODEZDÍVKA DVEŘE KONSTRUKČNÍ VÝŠKA 30 0 stěnové konstrukce z fošen jsou úzce propojeny s konstrukcemi zastřešení a krovů T - SPOJENÍ NÁROŽÍ NAPOJENÍ PAŽDÍKŮ vnitřní rozvody TZB se provádějí s ohledem na únik vody a požární bezpečnost 32

13 železobetonové zděné REKAPITULACE - dělení sloupových a pilířových konstrukčních systémů podlažních budov podle užitého materiálu a technologie výroby : výhody nevýhody malá technologická náročnost stabilní, únosné na vzpěr menší únosnost v tlaku, nulová v tahu hůře odolává excentrické a vodorovné zátěži možnost vyztužení i příčkami ze stejného velké profily pilířů materiálu jako svislé nosné konstrukce velmi vysoká pracnost konstrukcí monolitické montované prefamonolitické značná únosnost v tlaku menší plochy průřezu sloupů, vyztužením čelí ohybovým momentům, větší požární odolnost celistvost najednou betonovaných částí variabilita umístění sloupů i průřezů přizpůsobitelné funkčním i statickým požadavkům vysoká tuhost styčníků redistribuce vnitřních sil zjednodušení výroby, skladu a dopravy konstrukce snížení staveništní pracnosti umístění styků v minimálně namáhaných částech prodloužení stavební sezóny současné využití výhod a potlačení nevýhod zmíněných systémů v jedné konstrukci malé momenty setrvačnosti průřezových modulů, nezbytnost konstrukčních úprav proti vodorovnému namáhání rámy, diagonály, výztužné stěny, jádra bednící a armovací práce na stavbě ještě značná staveništní pracnost členitost postupně montované konstrukce, komplikovaný tvar prvků, složité spojování potřeba výrobních, dopravních a zdvihacích prostředků, ničení komunikací obtížnost spojování monolitického a prefabrikovaného betonu úpravy stykových ploch kovové dřevěné kombinované vysoká únosnost v tahu, tlaku, ohybu nízká staveništní pracnost, vysoká rychlost stavění minimální půdorysné rozměry snadné spojování dílčích profilů v kombinované jednoduché styky a spojování prvků (svar, šroub, nýt) pevnost v tlaku a tahu jako želbeton stejný materiál pro svislé i vodorovné konstrukce snadná opracovatelnost dřeva uplatnitelnost subtilních profilů hraněného řeziva obnovitelnost konstrukčního materiálu současné využití výhod a potlačení nevýhod zmíněných systémů v jedné konstrukci malá ohybová tuhost, vodorovné deformace větrem nízká tuhost rámových styčníků malá požární odolnost: rychlá ztráta únosnosti za vyšších teplot destrukce prvků korozí obtížné zajištění potřebné tuhosti spojů jen pro 1 2 podlažní výstavbu značná hořlavost konstrukcí destrukce prvků biologickou korozí nižší ekonomická životnost komplikovanost propojení různých technologií provádění a styků odlišných materiálových bází obtížné sladění stavebně fyzikálních, statických či bezpečnostních parametrů 33