Pozemní stavitelství Konstrukční systémy vícepodlažních staveb Ing. Jana Pexová 01/2009
Doporučená literatura Matoušková,D. Pozemní stavitelství I., VUT Brno, 1993, Matoušková,D. Pozemní stavitelství II.,VUT Brno, 1995, Matoušková,D.,Solař,J. Pozemní stavitelství I., VŠB Ostrava 2005, Klimešová, J. Nauka o pozemních stavbách, Brno 2005 Kos, J., Fajkoš, A., Zlámal, L., Štěpánková, P. - Konstrukce pozemních staveb III, Brno, 1997, Maceková,V.,Vlček,M. Zakládání staveb, ERA Brno 2004,2006
Doporučená a použitá literatura Normy ČSN: ČSN 73 4301 Obytné budovy ČSN EN 1991-1 (73 00 35) Zatížení stavebních konstrukcí Zákony: zákon č.183/2006 Sb. O územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) Vyhlášky: vyhláška MMR č.137/1998 Sb. O obecných technických požadavcích na výstavbu www stránky *w2) www. prefa.cz *w3) www. velox.cz *w4) www. okpyrus.cz
Konstrukční systém - je celek složený z vzájemně propojených nosných k-čníchk prvků a subsystémů, které spolu efektivně spolupůsobí při přenosu zatížení: - nosné konstrukce - přenášejí veškerá zatížení až do základové půdy; - primárně statická funkce (nosná); - kompletační konstrukce (nenosné) - přenášejí pouze vlastní tíhu (příčky, obvodové nenosné pláště, výplně otvorů ); - funkce dělící, izolační; - technické zařízení (vodovod, kanalizace, větrání ); - funkční a technologické vybavení.
Základní funkce Volba systému Konstrukční systém - statická, - architektonická, - tepelně technická, - akustická, - protipožárn rní, - další funkce vyplývající z požadavk adavků na k-cek pozemních staveb; - prostorové řešení (půdorysný tvar, výška), - základní modulace k-čníhok systému, - rozpony vodorovných konstrukcí, - konstrukční výšky podlaží, - volba materiálu k-cek a technologie výstavby.
Konstrukční prvky nosných systémů - stěna - plošný prvek; - namáhání zejména ve střednicov ednicové rovině: : tlak, smyk, ohyb, (tah výjimečně); - sloup, pilíř - tyčový prvek; - namáhání: : převp evážně tlak, tah, ohyb, smyk, (kroucení výjimečně);
- deska - plošný prvek; - namáhání: : převp evážně ohyb, smyk, kroucení,, někdy n tah, tlak (dle způsobu podepřen ení), - trám ohyb, smyk kroucení - tyčový prvek; - namáhání: : převp evážně ohyb, smyk, někdy n kroucení,, tah, tlak (dle způsobu podepřen ení) - tuhý rám; r - příhradová konstrukce; - klenba; - skořepina, atd. ohyb, smyk
Spolupůsobení prvků konstrukčního sytému Stabilita systému je schopnost stavebního objektu vzdorovat vnější ším účinkům m zatížen ení (stálá+nahodil +nahodilá+mimořádná) ) tak, aby při p nich nedošlo k: deformacím m (tzn. změně tvaru) objektu jako celku (např.. vznik trhlin, výrazné průhyby konstrukcí í ), poklesu (projevem jsou zejména trhliny), totáln lní destrukci. Zajištění prostorové tuhosti - svislé prvky spojíme v prostorový celek pomocí vodorovných prvků.
Schéma přenosu zatížení (spolupůsobení) - roznos zatížení (redistribuce napětí); - omezení deformací; - optimalizace návrhu;
Konstrukční systémy vícepodlažních staveb stěnov nové sloupové kombinované - základní k-ční prvek = plošný prvek: stěna; - základní k-ční prvek = tyčový prvek: sloup, pilíř; - kombinace stěn n a sloupů: - stěny a sloupy v horizontáln lní rovině (v rámci r podlaží oba nosné prvky); - vertikáln lně kombinované systémy (jedno podlaží sloupové,, druhé stěnov nové); - jádrové systémy u vyšší šších budov pro zajištění větší prostorové tuhosti, jádro systému se sloupy je stěnov nové zděné nebo betonové po celé výšce stavby nebo příp. p. tvořeno příhradovou p konstrukcí (obvykle schodišťový ový prostor).
Konstrukční systémy vícepodlažních staveb superkonstrukce - speciáln lní k-ce výškových budov (mrakodrapy), - soustřed edění zatížen ení do malého počtu mohutných nosných prvků = primárn rní nosná konstrukce (superr( superrámy,, i přes p několik n podlaží objektu) a sekundárn rní nosná konstrukce (subtilnější výplňov ové konstrukční systémy), - značné zatížen ení větrem, - omezení hmotnosti výškov kové stavby, - konstrukce s velkou životností,, např.. ocel, - konstrukce skeletová nebo kombinovaná, - dispoziční variabilita nosná konstrukce soustřed eděna např.. na obvodu.
Dělení konstrukčních systémů - dle orientace svislých prvků - systém m příčný, p - systém m podélný, - systém m obousměrný, - dle užitého materiálu - zděný, - betonový nebo železobetonový, - z kovových prvků, - z dřevd evěných prvků, - kombinace materiálů, - dle způsobu zhotovení - zděný (kusové stavivo + malta), - monolitický (do bednění,, z betonu na stavbě), - montovaný (z předvyrobených prvků panely, bloky - beton, dřevo, d kov), - kombinovaný.
Uspořádání nosného systému Podélný systém Příčný systém Kombinovaný systém
Stěnový konstrukční systém - svislým nosným prvkem je stěna = plošný prvek, - přenos zatížení ze stropů, krovů a účinků vodorovných sil (např. větru) do základů, - rozčlenění dispozice dle rozponu stropních k-cík cí, - stěny vytváří příznivé líniové podpory stropních k-cík cí, - velká ohybová tuhost ve střednicové rovině X malá ohybová tuhost v rovině kolmé, - prostorová tuhost = tuhé nosné stěny + tuhé stropní k-cek nebo ztužující stěny (zpravidla kolmé na nosné stěny, často u schodiště); Statické působení stěny - tlak, ohyb, smyk, výjimečně tah a kroucení; Primární funkce stěn - nosná, - ztužující, - dělící.
Stěnový příčný systém - stěny orientovány příčně, tj. kolmo k delšímu rozměru budovy, - spolupůsobení a ztužení pomocí podélných stěn (např. obvodové stěny), - výhody - větší rozsah nosných stěn, které mají následující funkce: - akustická funkce (vzduchová neprůzvu zvučnost), - protipožárn rní funkce (nehořlav lavé materiály), - zároveň i dělícíd funkce, - větší ohybová prostorová tuhost (až do 30 podlaží), - nevýhody - omezení dispozičního uspořádání;
Stěnový podélný systém - stěny orientovány podélně, tj. rovnoběžně s delší stranou budovy, - spolupůsobení a ztužení pomocí příčných stěn, - výhody - nevýhody - volnější dispozice; - menší rozsah nosných stěn n (menší objem = míňm nákladů na nosné stěnov nové konstrukce); - větší ohybová tuhost v podéln lném m směru, - nutné příčné ztužen ení přenos účinků větru, - příčné ztužuj ující stěny mohou omezovat dispozici, - malá ohybová tuhost v příčném p m směru.
Stěnový kombinovaný systém - stěny orientovány podélně i příčně, - spolupůsobení a ztužení pomocí příčných stěn, - výhody - nevýhody - velká ohybová tuhost v obou směrech, - stropy mohou být ukládány v obou směrech, - značně omezená vnitřní dispozice, vznikají buňkov kové prostory; - velké náklady na materiál.
Zděné stěnové systémy - dělení dle použit itého materiálu - zdivo cihelné (z keramických zdících ch prvků), - zdivo tvárnicov rnicové (např.. z keramiky, lehčených ených betonů), - zdivo kamenné, - zdivo smíš íšené, - tloušťky stěn - dle výrobních modulů zdících ch prvků, - vnitřní stěny - zejména odpor vůčv ůči i vnitřním m silám, požárn rní a akustická funkce, dělícíd funkce, - obvodové stěny zejména odpor vůčv ůči i vnější ším m silám, tepelně izolační schopnost => materiál l s nižší objemovou hmotností, - dobrá odolnost v tlaku, odolnost v tahu pozední věnce, - značný ný výběr r zdících ch prvků na trhu (s různými r vlastnostmi).
Betonové stěnové systémy - značná únosnost betonu v tlaku => menší tloušťky stěn (obvykle min. 200mm), - pro přenos p tahových namáhání nutnost vyztužen ení, - nízký tepelný odpor (dle typu beton), - vyšší součinitel tepelné roztažnosti (dilatační celky), - betonové stěnov nové systémy - monolitické, - montované, - prefamonolitické.
Betonové stěnové systémy - monolitické - betonová směs do bednění, - výhody - nevýhody - značná tuhost spojů = účinná redistribuce vnitř.. sil, - možnost přizpp izpůsobit stěnu příslup slušnému namáhání, pomocí výztuže, - tvarová variabilita (bednění - omezení tvaru), - možno použít t pohledový beton, - nutné časové tzv. technologické pauzy při p i provádění, - nutno chránit betonovou směs s před p promrznutím, m, - smršťov ování betonu - konstrukční úpravy.
Příklad betonového monolitického systému
Betonové stěnové systémy montované - velkoplošné betonové nebo ŽB dílce = panely, - obvykle na stavbu dopravené prefabrikáty, - výhody - prefabrikace kvalitnější beton, rozměrov rová přesnost, rychlost montáže e na staveništi, ti, -řešení styků příznivější rozložen ení vnitřních sil oproti monolitickým konstrukcím, možnost snížit namáhání k-ce tepl.. změnami, - nevýhody - jen určit itá přesnost, větší přesnost = vyšší výrobní náklady, - styky - umožnění rozměrových rových a montážních odchylek, kvalita provedení stykování, - velikost prefa prvků omezení dle výrobních, zvedacích ch a dopravních mechanismů.
Příklad betonového stěnov nového systému prefabrikovaný *w2)
Betonové stěnové systémy prefamontované - prefabrikáty tvoří ztracené bednění pro betonovou směs, - prefabrikáty a monolitické k-cek společně přenáší zatížení nebo ztracené bednění neplní nosnou funkci, - vlastnosti betonů obou částí se mohou lišit it (např.. tepelně izolační + hutný nosný beton), - nutno zajistit účinné propojení obou částí,, resp. zabránit jejich oddělen lení,, a zajistit stabilitu ztraceného bednění při i betonáži - zabudování ocelových spojovacích ch prvků (přenos tahových a smykových namáhání).
Příklad prefamontovaného stěnov nového systému - Velox *w3)
Další montované stěnové systémy Kovové stěnové systémy - tenkostěnn nné plechy - vysoká pevnost materiálu => = redukce tloušťky stěny, výrazný vzpěr, - nedostatečné akustické a protipožárn rní vlastnosti, možnost koroze, - omezené použit ití,, např.. buňky pro prostorovou prefabrikaci. Dřevěné stěnov nové systémy - konstrukce srubové (staví se zřídka), z - vysoká pevnost v tlaku i tahu, malá objem. hmotnost, dobré tepelně izolační vlastnosti, - hořlavost, odolnost vůčv ůči i biologickým škůdcům nutnost opatřen ení, např.. nátěru. n Stěnov nové systémy materiálov lově a technologicky kombinované - použit ití z důvodd vodů rozdílných požadavk adavků na jednotlivé konstrukce (použit ití nejvhodnější šího materiálu) nebo např.. z důvodu d urychlení výstavby
Příklad dřevd evěného stěnov nového systému srubová stavba *w4)