NOVING s.r.o. Úlehlova 108/ Ostrava - Hrabůvka TEL., Tel/fax: , noving@noving.cz

Transkript

1 ČSN EN ISO 9001 NOVING s.r.o. Úlehlova 108/ Ostrava - Hrabůvka TEL., Tel/fax: , noving@noving.cz PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE 11 č. S C D r. I n g. T o m á š N o v o t n ý I n g. D u š a n O t i s k

2 Úvodní slovo Prolamované nosníky jsou známy jako efektivní alternativa obvyklejších válcovaných profilů. Vyrábějí se z válcovaných profilů rozřezáním stojiny klikatým řezem a následným svařením vzniklých dílů ve vrcholech řezu. Vznikne nosník větší výšky s otvory uprostřed stojiny, což přispívá k jeho vysoké ohybové tuhosti při zachování nízké hmotnosti i výsledné ceny. Prolamované nosníky se užívají jako nosné prvky střech, stěn či jiných částí konstrukcí, u nichž se vyžaduje maximální únosnost při minimální hmotnosti a ceně. Nezanedbatelnou výhodou prolamovaných nosníků je možnost průchodu instalačních rozvodů otvory nosníku, spřažení s betonem či možnost výroby oblouků a křivek dle specifikace zákazníka. Společnost NOVING, s.r.o. vyrábí několik typových řad prolamovaných nosníků. Jedná se především o klasické symetrické prolamované nosníky se šestihrannými otvory či symetrické nosníky s kruhovými otvory, které kromě své nosné funkce plní i funkci estetickou. Další řadou jsou asymetrické prolamované nosníky s šestihrannými otvory, které nacházejí uplatnění především u ocelových spřažených nebo ocelobetonových konstrukcí, kde svou asymetrií umožňují optimální využití materiálu. Obsah 1 Symetrické prolamované nosníky s šestihrannými otvory Označení Tabulka rozměrů a průřezových charakteristik Tabulka únosnosti 5 2 Symetrické prolamované nosníky s kruhovými otvory Označení Tabulka rozměrů a průřezových charakteristik Tabulka únosnosti 9 3 Asymetrické prolamované nosníky s šestihrannými otvory Označení Tabulka rozměrů a průřezových charakteristik Tabulka únosnosti 13 4 Volba typu nosníku Tabulka normových zatížení Statické posouzení Příklad statického posouzení nosníku 16 5 Konstrukční podrobnosti Obecně Přípoje na pero Běžné rozměry a tvary, oblouky a křivky 21 6 Tolerance 22 7 Způsob objednávání 24 PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 2

3 1 Symetrické prolamované nosníky s šestihrannými otvory Jedná se o základní typ prolamovaných nosníků s obecným použitím především jako převážně ohybově namáhané prvky ocelových konstrukcí, stropnice, průvlaky, krokve, paždíky a podobně. 1.1 Označení PSH IPE 140 x 6000 délka válcovaný profil typ prolamovaného nosníku (nosník symetrický s šestihrannými otvory) h b t w t f d h d v Celková výška prolamovaného nosníku Celková šířka prolamovaného nosníku Tloušťka stojiny Tloušťka pásnice Šířka otvoru ve stojině (vodorovný rozměr) Výška otvoru ve stojině (svislý rozměr) PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 3

4 1.2 Tabulka rozměrů a průřezových charakteristik Profil PSH IPE Součinitel h b Rozměry t w t f d h d v A su [m 2 /m] Parametry m [kg/m] I y [mm 4 ] W y [mm 3 ] Použité veličiny: A su m I y W y plocha povrchu průřezu na jednotku délky hmotnost průřezu na jednotku délky moment setrvačnosti průřezu k hlavní ose modul průřezu v ohybu k hlavní ose Poznámka: podrobná tabulka statických parametrů viz příručka Hodnoty statických veličin prolamovaných nosníků. PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 4

5 1.3 Tabulka únosnosti Tabulka únosnosti prolamovaných nosníků, zpracovaná podle normy ČSN P ENV ( ) z roku Předpokládá se běžný materiál Fe 360 a zajištění tlačené pásnice proti klopení. Šedivě je označena ta část tabulky, kde průhyb nepřesáhne 1 / 200 rozpětí. Profil PSH IPE Rozpětí Veličina q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 5

6 Profil PSH IPE Rozpětí Veličina q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F Použité veličiny: q [kn/m] δ q F [kn] δ F rovnoměrné zatížení v kn/m průhyb od zatížení q soustředěné zatížení v kn situované uprostřed průhyb od zatížení F PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 6

7 2 Symetrické prolamované nosníky s kruhovými otvory Tento typ prolamovaných nosníků je určen pro použití na exponovaných místech konstrukcí, kde je zapotřebí skloubit nosnou a estetickou funkci. 2.1 Označení PSC IPE 140 x 6000 délka válcovaný profil typ prolamovaného nosníku (nosník symetrický s kruhovými otvory) h b t w t f d Celková výška prolamovaného nosníku Celková šířka prolamovaného nosníku Tloušťka stojiny Tloušťka pásnice Průměr otvoru ve stojině PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 7

8 2.2 Tabulka rozměrů a průřezových charakteristik Profil PSC IPE Součinitel h b Rozměry t w t f d A su [m 2 /m] Parametry m [kg/m] I y [mm 4 ] W y [mm 3 ] Použité veličiny: A su m I y W y plocha povrchu průřezu na jednotku délky hmotnost průřezu na jednotku délky moment setrvačnosti průřezu k hlavní ose modul průřezu v ohybu k hlavní ose Poznámka: podrobná tabulka statických parametrů viz příručka Hodnoty statických veličin prolamovaných nosníků. PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 8

9 2.3 Tabulka únosnosti Tabulka únosnosti prolamovaných nosníků, zpracovaná podle normy ČSN P ENV ( ) z roku Předpokládá se běžný materiál Fe 360 a zajištění tlačené pásnice proti klopení. Šedivě je označena ta část tabulky, kde průhyb nepřesáhne 1 / 200 rozpětí. Profil PSC IPE Rozpětí Veličina q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 9

10 Profil PSC IPE Rozpětí Veličina q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F Použité veličiny: q [kn/m] δ q F [kn] δ F rovnoměrné zatížení v kn/m průhyb od zatížení q soustředěné zatížení v kn situované uprostřed průhyb od zatížení F PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 10

11 3 Asymetrické prolamované nosníky s šestihrannými otvory Asymetrické prolamované nosníky s šestihrannými otvory nacházejí uplatnění u všech konstrukcí, kde se namáhání obou pásnic liší, jako je tomu například u spřažených konstrukcí či ocelových konstrukcí s nosníky, které nejsou zabezpečeny proti klopení. Asymetrické prolamované nosníky umožňují optimální využití materiálu v těchto komplikovaných případech. 3.1 Označení PAH IPE 140 x 6000 délka větší z válcovaných profilů typ prolamovaného nosníku (nosník asymetrický s šestihrannými otvory) h b 1, b 2 t w1, t f2 t f1, t f2 d h d v Celková výška prolamovaného nosníku Šířka dolní a horní části prolamovaného nosníku Tloušťka horní a dolní části stojiny Tloušťka horní a dolní pásnice Šířka otvoru ve stojině (vodorovný rozměr) Výška otvoru ve stojině (svislý rozměr) PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 11

12 3.2 Tabulka rozměrů a průřezových charakteristik Profil PAH IPE Součinitel h b b t w Rozměry t w t f t f d h d v A su [m 2 /m] Parametry m [kg/m] I y [mm 4 ] W y [mm 3 ] Použité veličiny: A su m I y W y plocha povrchu průřezu na jednotku délky hmotnost průřezu na jednotku délky moment setrvačnosti průřezu k hlavní ose modul průřezu v ohybu k hlavní ose Poznámka: podrobná tabulka statických parametrů viz příručka Hodnoty statických veličin prolamovaných nosníků. PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 12

13 3.3 Tabulka únosnosti Tabulka únosnosti prolamovaných nosníků, zpracovaná podle normy ČSN P ENV ( ) z roku Předpokládá se běžný materiál Fe 360 a zajištění tlačené pásnice proti klopení. Šedivě je označena ta část tabulky, kde průhyb nepřesáhne 1 / 200 rozpětí. Profil PAH IPE Rozpětí Veličina q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 13

14 Profil PAH IPE Rozpětí Veličina q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F q [kn/m] δ q F [kn] δ F Použité veličiny: q [kn/m] δ q F [kn] δ F rovnoměrné zatížení v kn/m průhyb od zatížení q soustředěné zatížení v kn situované uprostřed průhyb od zatížení F PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 14

15 4 Volba typu nosníku 4.1 Tabulka normových zatížení Následující tabulka představuje výběr z ČSN Zatížení stavebních konstrukcí z roku 1986 a je zamýšlena jako pomůcka pro přibližnou orientaci při předběžné volbě typu prolamovaného nosníku. Výsledný nosník by však vždy měl být analyzován podrobněji pomocí plného znění relevantních norem. Způsob zatížení Normové zatížení [kn/m 2 ] Součinitel zatížení Poznámka Užitné zatížení bytů apod Užitné zatížení kanceláří apod Užitné zatížení prostor pojížděných lehkými motorovými vozidly do 2,5 t Zatížení střech budov sněhem konzervativní odhad pro sněhové oblasti I.-III. Zatížení stěn budov větrem tlak a nebo sání konzervativní odhad pro větrovou oblast IV. 100 mm betonu konzervativní odhad střešní krytina plechová, lepenková nebo azbestocementová s laťováním střešní krytina tašková jednoduchá s laťováním konzervativní odhad Statické posouzení Obecný postup statického posouzení nosníku musí obsahovat následující kroky: 1. zatížení nosníku Včetně vlastní tíhy, určení součinitelů zatížení a kombinací zatěžovacích stavů. 2. rozpětí a uložení nosníku Určení geometrie a okrajových podmínek nosníku: počet polí, uložení konců, zabezpečení proti klopení. 3. kontrola únosnosti nosníku Pokud se jedná o prostě uložený nosník (kloub kloub) s jediným polem s vyloučeným vlivem klopení, je možné použít tabulky únosnosti, které jsou zpracovány pro každý z typů prolamovaných nosníků. V obecném případě je postup složitější a je zapotřebí se řídit ustanoveními příslušné normy, například ČSN P ENV ( ) Navrhování ocelových konstrukcí, s přihlédnutím ke specifickým vlastnostem prolamovaných nosníků, viz například Studnička: Ocelové konstrukce I., ČVUT Praha PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 15

16 4.3 Příklad statického posouzení nosníku Zadání: prostý nosník o rozpětí 6m, který nese plechovou střechu bez izolace o šířce 1,2m. Zatížení: vlastní tíha střechy. 1.2m * 0.40 kn/m 2 * 1.1 = kn/m sníh.. 1.2m * 1.2 kn/m 2 * 1.4 = kn/m vítr je menší než sníh a se sněhem se nekombinuje, takže lze zanedbat předpokládám nosník PSH IPE kn/m * 1.1 Celkem:. = kn/m 2.66 kn/m Uložení: prosté, střecha zabraňuje klopení tlačené pásnice, rozpětí 6000 mm. Únosnost nosníku: lze použít tabulek, únosnost nosníku PSH IPE 120 je 3.47 kn/m, vyhoví. Průhyb určíme interpolací z tabulek: 37.4 mm / 3.47 kn/m * 2.66 kn/m = 29 mm Závěr: nosník PSH IPE 120 vyhoví na dané zatížení při průhybu 29 mm (1 : 200). 5 Konstrukční podrobnosti 5.1 Obecně Výkresová dokumentace: Při zpracování výkresové dokumentace ocelových konstrukcí, které používající prolamované nosníky, se postupuje dle obecně platných pravidel a zásad pro klasické ocelové konstrukce. Jedinou výjimkou je kreslení stojiny, která se kreslí zjednodušeně bez otvorů. Pozice otvorů: V běžných případech je pozice otvorů ve stojině nahodilá a je dána dispozicí výrobce. Po dohodě s výrobcem je však možno pozici otvorů přesně definovat. Přípoje: Okraje prolamovaných nosníků mohou být tvořeny uzavřeným a nebo otevřeným otvorem, což je dáno technologickými důvody. V běžných případech je tedy zapotřebí nosníky zakončit. Podle dispozic zákazníka je možné vyrobit nosníky bez zakončení, jejichž okraje jsou mají náhodný charakter dle otvorů ve stojině, a nebo se zakončením přípojem na pero či na čelní desky. Prolamované nosníky lze opatřit v libovolném místě styky na pero nebo na čelní desku, jejichž doporučené provedení odpovídá příslušným spojům na okraji nosníku. Běžné a atypické rozměry: Prolamované nosníky se běžně vyrábí v rozměrové řadě, jejíž parametry jsou uvedeny v tabulce běžných rozměrů, po domluvě je však možná i výroba mimo tuto řadu. Oblouky a křivky: Prolamované nosníky lze dodávat kromě běžných přímých nosníků též ve tvaru oblouků či obecných křivek se zakřivením v rovině stojiny. Maximální křivosti jsou uvedeny v tabulce běžných rozměrů. Povrchová ochrana: Prolamované nosníky lze dodávat surové bez povrchové ochrany a nebo lakované. Po konzultaci s výrobcem je možné i žárové zinkování dle DIN PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 16

17 5.2 Přípoje na pero Přípoje na pero se uplatní jako kloubové přípoje pro přenos smykové síly bez ohybového momentu. Tento typ šroubovaných přípojů je výhodný svou jednoduchostí a snadnou montáží. Následující doporučené rozměry přípojů jsou optimalizovány tak, aby jejich únosnost byla větší než je smyková únosnost nosníků samých aby nedocházelo ke snižování únosnosti nosníků vlivem přípojů. h j b j t j p 1 e 1 e 2 d d 0 Výška pera Volná šířka pera / šířka zesílené části přípoje Minimální tloušťka pera / tloušťka zesílené části přípoje Rozteč šroubů (svislý rozměr) Vzdálenost šroubů od okraje přípoje (svislý rozměr) Vzdálenost šroubů od okraje přípoje (vodorovný rozměr) Průměr šroubů Průměr otvoru PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 17

18 Tabulka doporučených parametrů přípojů na pero pro nosníky řady PSH IPE Rozměry a únosnost přípojů jsou stanoveny podle ČSN P ENV ( ) z listopadu Jsou zde uvažovány šrouby jakosti 5.6 či vyšší. Ve všech případech je únosnost přípoje limitována smykovou únosností nosníku samého a nikoliv přípojem. Ve většině případů jsou překročeny maximální rozteče šroubů podle normy, tudíž obzvláště v případech, kdy se přípoj nachází v korozním prostředí, je vhodné doplnit spínací šrouby mezi doporučené nosné šrouby. Profil PSH IPE Šrouby Výška Počet Průměr Díra Výška Šířka Tloušťka Pero Rozteč Rozteč Rozteč h šroubů d d 0 h j b j t j p 1 e 1 e 2 F v Únosnost [1] [kn] Síla PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 18

19 Tabulka doporučených parametrů přípojů na pero pro nosníky řady PSC IPE Rozměry a únosnost přípojů jsou stanoveny podle ČSN P ENV ( ) z listopadu Jsou zde uvažovány šrouby jakosti 5.6 či vyšší. Ve všech případech je únosnost přípoje limitována smykovou únosností nosníku samého a nikoliv přípojem. Ve většině případů jsou překročeny maximální rozteče šroubů podle normy, tudíž obzvláště v případech, kdy se přípoj nachází v korozním prostředí, je vhodné doplnit spínací šrouby mezi doporučené nosné šrouby. Profil PSC IPE Šrouby Výška Počet Průměr Díra Výška Šířka Únosnost Tloušťka Pero Rozteč Rozteč Rozteč h šroubů d d 0 h j b j t j p 1 e 1 e 2 F v [1] [kn] Síla PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 19

20 Tabulka doporučených parametrů přípojů na pero pro nosníky řady PAH IPE Rozměry a únosnost přípojů jsou stanoveny podle ČSN P ENV ( ) z listopadu Jsou zde uvažovány šrouby jakosti 5.6 či vyšší. Ve všech případech je únosnost přípoje limitována smykovou únosností nosníku samého a nikoliv přípojem. Ve většině případů jsou překročeny maximální rozteče šroubů podle normy, tudíž obzvláště v případech, kdy se přípoj nachází v korozním prostředí, je vhodné doplnit spínací šrouby mezi doporučené nosné šrouby. Profil PAH IPE Šrouby Výška Počet Průměr Díra Výška Šířka Únosnost Tloušťka Pero Rozteč Rozteč Rozteč h šroubů d d 0 h j b j t j p 1 e 1 e 2 F v [1] [kn] Síla PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 20

21 5.3 Běžné rozměry a tvary, oblouky a křivky Základní geometrie prolamovaných nosníků je dána původním profilem, z něhož je prolamovaný nosník vyráběn, tvarem a velikostí otvorů ve stojině a délkou nosníku. Prolamované nosníky se běžně vyrábí v rozměrových řadách PSH IPE, PSC IPE a PAH IPE, jejichž parametry jsou v předcházejících kapitolách této směrnice, po domluvě je však možná i výroba mimo tuto řadu. Prolamované nosníky se dodávají v délkách dle potřeb zákazníků, maximální délka je mm běžně, po domluvě je možné dodat i nosníky delší. Prolamované nosníky lze dodávat kromě běžných přímých nosníků též ve tvaru oblouků či obecných křivek se zakřivením v rovině stojiny, viz obrázek. Maximální křivost je omezena. minimálním poloměry zakřivení, který je v běžných případech roven 25-násobku výšky původního profilu, viz též tabulka běžných rozměrů. Tabulka běžných rozměrů: Rozměr Běžně Po domluvě válcovaný profil IPE jakýkoliv tvar otvoru ve stojině výška nosníku kruhový, šestihranný, viz rozměrové řady PSH, PSC, PAH mm, viz rozměrové řady PSH, PSC, PAH jakýkoliv technologicky možný cca mm délka nosníku mm cca mm poloměr zakřivení větší nebo roven 25-násobku výšky původního profilu větší nebo roven cca 5-násobku výšky původního profilu PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 21

22 6 Tolerance Tolerance úchylek rozměrů a tvarů prolamovaných nosníků se řídí příslušnými ustanoveními normy ČSN Úchylky rozměrů a tvarů ocelových konstrukcí z roku V běžných případech jsou prolamované nosníky vyráběny jako ocelová konstrukce skupiny B, tj. budovy, průmyslové mosty, výtahy, vrtné věže, chladící věže atd. Po domluvě s výrobcem je možné zajištění tolerancí dle přání zákazníka. Tabulka vybraných úchylek rozměrů a tvarů: Odchylka přímosti v rovině pásnic: f = L, max.10 mm v rovině stojiny:g = L, max. 20 mm Zkroucení k = L, max.10 mm Úchylka výšky h do 1000 mm: h = max. +/-2 mm h větší než 1000 mm: h = max. +/-3 mm Úchylka délky nosník bez čelních přípojů: L do mm: L = max. +/-3 mm L větší než mm: L = max. +/ L nosník s čelními přípoji: L = max. +0 mm, -3 mm PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 22

23 Úchylka vzdálenosti výztuh výztuhy bez přípojů: a = max. +/-4 mm výztuhy s přípoji: a do 1000 mm: a = max. +/-1,6 mm a větší než 1000 mm: a = max. +/- 2,0 mm Odklon od kolmosti svařovaných průřezů h do 1000 mm: v = 3 mm h do 2000 mm: v = 4 mm h do 3000 mm: v = 6 mm h větší než 3000 mm: v = 0,002 h Odklon přípojných částí h do 400 mm: v = 1,0 mm h do 1000 mm: v = 2,0 mm h přes 1000 mm: v = 0,002 h PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 23

24 Oboustranný odklon přípojných desek h do 100 mm: v = 1.0 mm h přes 1000 mm: v = 0.01 b Rovinnost přípojných desek v = h, max. 1.5 mm 7 Způsob objednávání Při objednávce je zapotřebí uvést typ prolamovaného nosníku, velikost, délku, zakončení obou okrajů nosníku a povrchovou ochranu. V případě nosníků s komplikovaným tvarem, zakřivením, s nestandardními přípoji a nebo s přípoji jinde než na koncích nosníku je zapotřebí doplnit objednávku výkresem. Příklady objednávek: Nosník PSH IPE 180 x 6000 přípoje na pero surový 3 kusy Nosník PAH IPE 270 x bez zakončení surový 1 kus Nosník PSC IPE 100 x 2450 přípoje viz výkres pozinkovaný 10 kusů (k objednávce je připojen výkres) PROLAMOVANÉ NOSNÍKY SMĚRNICE STRANA 24