8. Střešní ztužení. Patky vetknutých sloupů. Rámové haly.

Transkript

1 8. Střešní ztužení. Patky vetknutých sloupů. Rámové haly. Střešní ztužení hal: ztužidla příčná, podélná, svislá. Patky vetknutých sloupů: celistvé, dělené, plastický a pružný návrh. Rámové halové konstrukce: klasifikace z hlediska stability, rámové rohy, konstrukční detaily. Příklad střechy s příhradovými vaznicemi (l = 12 m): příčné ztužidlo podélné ztužidlo L svislé ztužidlo (zde ve tvaru vzpěrky) ztužidla příhradových vaznic vzpěry příhradových vaznic u jiných vaznic obvykle nejsou mezisloupky max. vzdálenost příčných ztužidel 36 m OK01 Ocelové konstrukce (8) 1

2 Příčné ztužidlo reakci přenáší větrový portál ve stěně haly!! Funkce: krajní přebírají vítr ze štítů, střední zajišťují stabilitu horních pasů vazníků. W i reakce W1 (přenáší se do ztužidel stěn, viz přenáška 9) L e i vítr Přitížení a odlehčení vazníků od momentu ΣW i e i plynoucí z lomeného tvaru příčného příhradového ztužidla se obvykle zanedbává. Podélné ztužidlo sloup vítr mezisloupek Funkce: zajišťují geometrický tvar konstrukce!!, přenášejí vítr z mezisloupků do vazeb, u tuhých plášťů jsou okapovým ztužidlem (přebírají složku q z ). Pozn.: u tenkostěnných vaznic je osová únosnost omezená. Proto se obvykle přidává pod vaznici další prut ztužidla. OK01 Ocelové konstrukce (8) 2

3 Poznámka k detailům prutů ztužidel: 1. Tuhé válcované profily (přenášející tlak i tah) klasicky úhelníky připojené jednou přírubou na styčníkový plech, trubky s vloženým koncovým plechem pro přípoj na styčníkový plech, jiné válcované profily (H, dvojice úhelníků apod.). Příklad s úhelníky: rovina ztužidel OK01 Ocelové konstrukce (8) 3

4 2. Netuhé profily (táhla, přednášející pouze tah: buď se jen vypnou pomocí koncovek, nebo se předpínají napínáky/spojkami na potřebné předpětí) tyče (Macalloy, DETAN), Ø mm, vesměs oceli S420, S460, popř. S355, nerez. lana (Macalloy, konstrukční lana otevřená i uzavřená, pozinkovaná i z nerezové oceli, Ø mm, umrtvená pro 60% únosnosti, pevnost MPa, 1x19, 7x19). ukázka vidlicových koncovek (viz též dále) tyč Ø d pro napínání vůle ± d/2 čep styčníkový plech kruhové nebo křížové spojky OK01 Ocelové konstrukce (8) 4

5 Táhla Macalloy kruhová spojka vidlice pojistná matice napínák čep podložka zapuštěný šroub Táhla DETAN styčníkový plech kruhová spojka délka pojistná matice přípoj ke konstrukci tyč vidlice čep závlačka závěs spojka s okem délka těsnění OK01 Ocelové konstrukce (8) 5

6 Svislá střešní ztužidla (nejsou obvykle u rámových příčlí) krajní mezilehlé Funkce: zajišťují svislou polohu vazníků, vyztužují střechu. sloup max. 12 m max. 12 m Uložení na horní pás (sloup až k uložení): zde bez krajního svislého ztužidla prut nutný při uložení vazníku na horní pás (bez krajního ztužidla), osová síla N = 0 (přípoj do oválných otvorů nebo na péro). Tvary svislých ztužidel 6 m příhradový nosník vhodného tvaru N 0 12 m přípoj k hornímu (tuhému) pásu postačí vzpěrky jen montážní (jinak by tvořila vzpěrkovou příhradovou vaznici) Předpoklad: vzpěrky drží tvar, nejsou namáhány OK01 Ocelové konstrukce (8) 6

7 Patky vetknutých sloupů a ) Patky celistvé a) b) b ) Patky dělené příčník stolička Pro velká namáhání jsou vhodné patky s příčníky (nebo stoličkami ). Šrouby neprocházejí patním plechem. Pro menší namáhání lze volit kotvený nevyztužený nebo vyztužený patní plech (nutné řešit tolerance a lokální namáhání obvykle "polotuhá patka"). OK01 Ocelové konstrukce (8) 7

8 Návrh vetknuté patky s příčníky N zarážka V M e = M N tolerance ±50 Princip: šrouby jdou mimo patní plech!!! Plastické posouzení patky (vychází z plastického kolapsu, dáno f jd, N, e, B): l 1. e 0,4 L Předpokládá se, že tah nevzniká. N Odtud podmínka: B (L - 2e) f jd N e 2. e > 0,4 L Lze volit T nebo L. Např. pro L 2l: šířka patky B T d L C = B x f jd x f jd T L x N e + d C L d = 0 x 1,2 2 2 N + T C = 0 T (dává ø šroubů) OK01 Ocelové konstrukce (8) 8

9 Pružné posouzení patky l N T e n A a T C d x x/3 L Patní plech f jd šířka B Pružné posouzení řeší sílu ve šroubech odpovídající danému namáhání M, N. Může být i hospodárnější než plastické. Platí opět podmínky rovnováhy: pro trojúhelníkový průběh σ a podmínka kompatibility: x L d = f T jd f jd + n A T (pro stanovení ø šroubů) a Volí se tloušťka t odpovídající přesah c (viz kloubové patky skeletů). Do posouzení vstupuje pouze účinná hodnota síly C (dané účinnou plochou). OK01 Ocelové konstrukce (8) 9

10 Výztuhy patního plechu Posoudí se nebezpečné řezy konzol od líce sloupu na ohyb: řez 4 řez 3 řez 1 řez 2 posuzovaný průřez (M, V) často výztuhy z válcovaných průřezů U T C Vetknuté patky menších rozměrů mohou být bez příčníků (stoliček): M N Podle uvedeného schématu se únosnost nevyztuženého patního plechu řeší pomocí náhradních T profilů (viz páčení šroubů). C T (odtud plyne průměr kotevních šroubů) předpokládá se v ose pásnice sloupu (odtud lze odvodit tloušťku patního plechu) OK01 Ocelové konstrukce (8) 10

11 Rámové haly Obvykle: stojky uloženy kloubově, montážní styky dnes obvykle s čelními deskami a předpjatými šrouby, proměnné průřezy příčle i sloupů (pro příčle s náběhy konstantní výška IPE příčle cca L/50 L/60, sloup IPE o stupeň silnější průřez). Klasifikace rámů pro globální analýzu a posouzení: podle velikosti α cr (viz přednáška č. 1), příklad je uveden v Doplňující informaci. OK01 Ocelové konstrukce (8) 11

12 Rámové rohy V b M b N b F 1 F 2 Namáhání lze přibližně rozložit do pásnic: Mb N F1 b h 2 Mb N F b 2 + h 2 Rámové rohy bez náběhu a) Roh vyztužený na tlak: tlačená diagonála svařované provedení šroubované provedení b D h F 1 F 2 svar na síly M, N, V pozor na zdvojení D čelní desky (diagonálu posoudit na vzpěr) tlusté čelní desky (jinak polotuhý styk) OK01 Ocelové konstrukce (8) 12

13 b) Roh namáhaný smykem: obecně -svařovaný šroubované provedení s čelními deskami: obvykle pro střechu nevhodné, proto: τ svar na sílu F' 2 t F 2 w b h F 1 F' 2 h' s přeplátovaným stykem pásnice (drahé): styk je často posunut přenos F 1 (smykem) mimo líc příčle a je řešen s čelními deskami. přenos V Namáhání stěny v rámovém rohu ve smyku: Posouzení s vlivem boulení: τ τ Ed Ed τ max b,rd F bt 1 w F2 ; bt b,rd OK01 Ocelové konstrukce (8) 13 w = V / ht = χ w f 3 γ yw M1

14 c) Zvýšení únosnosti rámového rohu: zesílením nebo náběhem vyztužení smykové stěny plynulý přechod pásnic zvětšení tloušťky stěny t w namáhání diagonály zmenšeno o únosnost stěny ve smyku radiální výztuhy t Stykování ve vrcholu - obdobně: tlak vrcholový kloubový spoj: smyk tah úpalek I event. výztuha tlusté čelní desky (nebo stojinu vyztužit) OK01 Ocelové konstrukce (8) 14

15 Doplňující informace OK01 Ocelové konstrukce (8) 15

16 Praktický příklad: 12 kn/m' IPE kn 40 kn tvar vybočení pro α cr,1 : HE 340 B h = imp 1 α cr,1 = 6,9 α cr,2 = 44,3 < výpočet α cr běžným softwarem Klasifikace: Konstrukce k řešení podle teorie 2. řádu. Řešení metodou c): 2 2 π E I 2 6 y π E Iy π , 6 10 h cr = = = = , 1mm 3 N α N 6, 9 184, 5 10 cr,1 cr Ed vnitřní síla ve stojce pro dané zatížení (lze určit též z tabulek vzpěrných délek rámů) Místo určování vzpěrné délky stojky h cr je vhodnější použít přímý posudek stojky pro poměrnou štíhlost: Afy pozor na změny průřezu po λ = provedení posudku!!! Ncr Pro daný příklad: λ = Af N y cr,1 = , 9 184, = 1, z tabulek přímo χ OK01 Ocelové konstrukce (8) 16