A NALÝZA SPOLEHLIVOSTI KONSTRUKCÍ NAVRŽENÝCH

Podobné dokumenty
OVĚŘOVÁNÍ EXISTUJÍCÍCH MOSTŮ PODLE SOUČASNÝCH PŘEDPISŮ

Aktualizace modelu vlastnosti materiálu. Stanovení vlastností materiálů

STATISTICKÉ HODNOCENÍ ZKOUŠEK MATERIÁLOVÝCH VLASTNOSTÍ

SPOLEHLIVOST STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

Stavební obzor 2001, to be published VLIV ALTERNATIVNÍCH POSTUPŮ V EN 1990 NA SPOLEHLIVOST KONSTRUKCÍ

podpora zaměstnanosti Obecné zásady hodnocení existujících konstrukcí

OVĚŘOVÁNÍ EXISTUJÍCÍCH KONSTRUKCÍ PODLE ISO 13822

2. Směrná úroveň spolehlivosti 3. Návaznost na současné předpisy 2. Ověření spolehlivosti požadované úřady, vlastníkem, pojišťovnami

Revize ČSN (obecné zásady)

NK 1 Zatížení 1. Vodojem

ZATÍŽENÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

Mezní stavy. Obecné zásady a pravidla navrhování. Nejistoty ve stavebnictví. ČSN EN 1990 a ČSN ISO návrhové situace a životnost

Příloha D Navrhování pomocí zkoušek

Tvorba a zavádení Eurokódu

NK 1 Zatížení 1. Vodojem

Hodnocení vlastností materiálů podle ČSN EN 1990, přílohy D

NK 1 Zatížení 2. Klasifikace zatížení

ZATÍŽENÍ SNĚHEM. - dokumenty pro zatížení sněhem (stav před ): - γ Q = 1,5

NK 1 Zatížení 2. - Zásady navrhování - Zatížení - Uspořádání konstrukce - Zděné konstrukce - Zakládání staveb

Zatížení stálá a užitná

OBECNÉ ZÁSADY NAVRHOVÁNÍ

SPOLEHLIVOST KONSTRUKCÍ & TEORIE SPOLEHLIVOSTI část 8: Normové předpisy

Spolehlivost a bezpečnost staveb zkušební otázky verze 2010

ČSN ISO Hodnocení existujících konstrukcí

SPOLEHLIVOST KONSTRUKCÍ statistické vyhodnocení materiálových zkoušek

Projekt CZ / /0005 INOVACE METOD HODNOCENÍ EXISTUJÍCÍCH STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

Statistické vyhodnocení zkoušek betonového kompozitu

OVĚŘOVÁNÍ EXISTUJÍCÍCH BETONOVÝCH MOSTŮ POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ

Současný stav a perspektivy dalšího rozvoje Eurokódů

Některá klimatická zatížení

PARAMETRICKÁ STUDIE VÝPOČTU KOMBINACE JEDNOKOMPONENTNÍCH ÚČINKŮ ZATÍŽENÍ

MEZNÍ STAVY POUŽITELNOSTI PŘEDPJATÝCH PRŮŘEZŮ DLE EUROKÓDŮ

II. Zatížení sněhem 1 VŠEOBECNĚ 2 KLASIFIKACE ZATÍŽENÍ. II. Zatížení sněhem

Klasifikace zatížení

POZVÁNKA A ZÁVAZNÁ PŘIHLÁŠKA

OBECNÉ ZÁSADY NAVRHOVÁNÍ

ČSN ISO Hodnocení existujících konstrukcí ČKAIT Brno,

Hodnocení vlastností materiálů podle ČSN EN 1990, přílohy D

Cvičební texty 2003 programu celoživotního vzdělávání MŠMT ČR Požární odolnost stavebních konstrukcí podle evropských norem

byly přejaty do soustavy českých technických

Směrnice rady 89/106/EHS (CPD) Hlavní požadavky

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ STATICKÉ ŘEŠENÍ SOUSTAVY ŽELEZOBETONOVÝCH NÁDRŽÍ

Hodnocení vlastností materiálů podle ČSN EN 1990, přílohy D

METODOU SBRA Miloš Rieger 1, Karel Kubečka 2

2 ZATÍŽENÍ KONSTRUKCÍ PODLE ČSN EN : 2004

NOSNÁ KONSTRUKCE ZASTŘEŠENÍ FOTBALOVÉ TRIBUNY STEEL STRUCTURE OF FOOTBAL GRANDSTAND

POSUDEK POLOTUHÝCH STYČNÍKŮ METODOU SBRA

PROJEKTOVÁ DOKUMENTACE

2. přednáška, Zatížení a spolehlivost. 1) Navrhování podle norem 2) Zatížení podle Eurokódu 3) Zatížení sněhem

Současný stav v navrhování konstrukcí - Eurokódy

23.až Dům techniky Ostrava ISBN

ZATÍŽENÍ PODLE EUROKÓDU

Seminář Novinky v navrhování na účinky požáru. František Wald

The roof of a bus station

UPLATNĚNÍ PRAVDĚPODOBNOSTNÍCH METOD PŘI NAVRHOVÁNÍ KONSTRUKCÍ

Zatížení konstrukcí. Reprezentativní hodnoty zatížení

Projekt CZ / /0005 INOVACE METOD HODNOCENÍ EXISTUJÍCÍCH STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

Co to je existující konstrukce? - nosná část dokončené konstrukce Hodnocení existujících konstrukcí se liší od navrhování:

SBORNÍK. k semináři konaném 23. října 2006 v Praze v Masarykově koleji ČVUT

SBORNÍK. k semináři konaném 12. dubna 2006 v Praze v Arcibiskupském semináři

OCELOVÁ KONSTRUKCE ROZHLEDNY STEEL STRUCTURE OF VIEWING TOWER

ČSN EN 1990/A1 OPRAVA 4

Principy navrhování stavebních konstrukcí

Část 5.9 Spřažený požárně chráněný ocelobetonový nosník

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY VÍCEÚČELOVÁ SPORTOVNÍ HALA MULTIPURPOSE SPORT HALL

ČÁST 2: Z ATÍŽENÍ MOSTŮ DOPRAVOU (1. ČÁST

Část 5.3 Spřažená ocelobetonová deska

Výpočtová analýza vlivu polohy výztuže na únosnost tenkostěnných střešních panelů

VÝPOČET ZATÍŽENÍ SNĚHEM DLE ČSN EN :2005/Z1:2006

Rozlítávací voliéra. Statická část. Technická zpráva + Statický výpočet

9 OHŘEV NOSNÍKU VYSTAVENÉHO LOKÁLNÍMU POŽÁRU (řešený příklad)

7 PARAMETRICKÁ TEPLOTNÍ KŘIVKA (řešený příklad)

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

STATISTICKÉ PARAMETRY OCELÍ POUŽÍVANÝCH NA STAVBU OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

Zatížení větrem podle ČSN EN zvýší ceny konstrukcí stěn a opláštění

Obsah. Opakování. Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Kontaktní přípoje. Opakování Dělení hal Zatížení. Návrh prostorově tuhé konstrukce Prvky

Téma 10: Spolehlivost a bezpečnost stavebních nosných konstrukcí

5 Analýza konstrukce a navrhování pomocí zkoušek

P OSOUZENÍ BEZPEČNOSTI ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ

Vρ < πd 2 f y /4. π d 2 f y /4 - Vρ = 0

Tabulky únosností trapézových profilů ArcelorMittal (výroba Senica)

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY OCELOVÁ KONSTRUKCE HALY STEEL STRUCTURE OF A HALL

STATICKÝ VÝPOČET D.1.2 STAVEBNĚ KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ REKONSTRUKCE 2. VÝROBNÍ HALY V AREÁLU SPOL. BRUKOV, SMIŘICE

Řešený příklad: Požární odolnost uzavřeného svařovaného průřezu

Téma 1: Spolehlivost a bezpečnost stavebních nosných konstrukcí

Příloha P.1 Mapa větrných oblastí

STANOVENÍ SPOLEHLIVOSTI GEOTECHNICKÝCH KONSTRUKCÍ. J. Pruška, T. Parák

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník VII, řada stavební

Degradační modely. Miroslav Sýkora Kloknerův ústav ČVUT v Praze

ČSN EN (Eurokód 1): Zatížení konstrukcí Zatížení sněhem. Praha : ČNI, 2003.

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE. Statický projekt Administrativní budova se služebními byty v areálu REALTORIA

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY ZASTŘEŠENÍ SPORTOVNÍHO OBJEKTU THE ROOFING OF THE SPORT HALL ÚVODNÍ LISTY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Příklad 2 Posouzení požární odolnosti železobetonového sloupu

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2009, ročník IX, řada stavební článek č.3

Stanovení hloubky karbonatace v čase t

Zásady navrhování konstrukcí

Stanovení požární odolnosti. Přestup tepla do konstrukce v ČSN EN

Václav Kučera TZÚS Praha

Transkript:

A NALÝZA SPOLEHLIVOSTI KONSTRUKCÍ NAVRŽENÝCH NA Z A T Í Ž E N Í SNĚHEM R E L I A B I L I T Y ANALYSIS OF STRUCTURES DESIGNED F O R SNOW ACTIONS M ILAN HOLICKÝ, JANA MARKOVÁ A MIROSLAV SÝKORA Studie se zabývá analýzou spolehlivosti konstrukcí zatížených vlastní tíhou a sněhem. Porovnává se úroveň spolehlivosti konstrukcí navržených podle původních ČSN a ČSN EN Eurokódů. Výsledky potvrzují, že provedené změny platných předpisů byly oprávněné a potřebné. Pro zajištění spolehlivosti zejména u lehkých střech je vhodné zvýšit dílčí součinitel zatížení sněhem v závislosti na lokálních podmínkách a poměru charakteristických hodnot zatížení sněhem a celkového zatížení na hodnoty větší než 1,5. Analysis is focused on structures loaded by self-weight and snow. The reliability level of structures designed according to ČSN and ČSN EN Eurocodes is compared. It is shown that amendments adopted in Czech standards are justified and needed. For the achievement of adequate reliability level particularly of light-weight roofs, the partial factor of snow should be increased above 1.5 taking into account the local conditions and load ratio between the characteristic values of variable and total actions. Tab. 1 Tab. 1 Charakteristiky zatížení sněhem na zemi ve vybraných lokalitách Characteristics of snow actions on ground in selected regions Havárie většího počtu staveb během zimy 2005/2006 vyvolaly potřebu analyzovat možné příčiny těchto poruch a provést opatření, která by umožnila zvýšit odolnost konstrukcí na zatížení sněhem. Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) ve spolupráci s Kloknerovým ústavem ČVUT (KÚ) vyhodnotil naměřená data z několika předchozích desetiletí. Podle zásad evropských norem pro navrhování stavebních konstrukcí, EN Eurokódů, byla zpracována nová mapa sněhových oblastí, která se stala podkladem pro Změnu Z3 ČSN 73 0035 [4], Změnu Z1 předběžné normy ČSN P ENV 1991-2-3 [5] a Změnu Z1 definitivní evropské normy ČSN EN1991-1-3 [6]. Všechny tyto změny uvádějí shodné charakteristické hodnoty zatížení sněhem na zemi pro stejné sněhové oblasti mapy (mapa se člení na osm oblastí od 0,75 do 4 kn/m 2, v 8. oblasti se mají získat údaje od ČHMÚ). Mapa sněhových oblastí uvedená v normách [4, 5 a 6] uvádí charakteristické hodnoty zatížení sněhem na zemi s průměrnou dobu návratu 50 let (kvantily ročních maxim pro pravděpodobnost 0,98). V některých oblastech jsou nyní tyto hodnoty až dvojnásobné proti původní ČSN 73 0035 [1]. Změny Z3 [4] a Z1 [5, 6] se proto staly předmětem řady diskuzí a odborných článků [9, 10, 11 a 12], ve kterých se změny zdůvodňují a poskytují pokyny pro jejich uplatnění v projekční praxi. V současné době lze u nás navrhovat konstrukce podle ČSN 73 0035 [4], kdy se uplatní pravidla pro kombinace zatížení podle této normy, nebo podle ČSN P ENV 1991-2-3 [5] s využitím kombinačních pravidel podle ČSN P ENV 1991-1 [8]. Po zavedení uceleného souboru ČSN EN Eurokódů budou předběžné Eurokódy zrušeny a do roku 2010 se budou v tzv. období současné platnosti používat ČSN nebo ČSN EN Eurokódy, které by pak měly původní ČSN nahradit, jak je požadováno v Pokynu L [20]. Při postupu podle ČSN EN Eurokódů se pro navrhování konstrukcí zatížených sněhem použije ČSN EN 1991-1-3 [3] a kombinace zatížení podle ČSN EN 1990 [7]. Předložený rozbor se zabývá analýzou spolehlivosti konstrukcí zatížených vlastní tíhou a sněhem. Porovnává se spolehlivost konstrukcí navržených podle: ČSN 73 0035 [1] dále značeno jako varianta ČSN, ČSN 73 0035 po Změně Z3 [4] varianta ČSN Z3, ČSN EN 1991-1-3 [6] s využitím základní kombinace zatížení podle dvojice výrazů EN 6.10a,b, která je v ČSN EN 1990 [8] upřednostněna, nebo také výrazu EN 6.10. Uvažují se zde tři vybrané lokality na území ČR, pro které jsou stanoveny pravděpodobnostní modely zatížení sněhem z dostupných měření ČHMÚ. Z ATÍŽENÍ SNĚHEM NA ZEMI VE VYBRANÝCH LOKALITÁCH Pro zhodnocení modelu zatížení sněhem na zemi S zavedeném změnami Z3 [4] a Z1 [5, 6] se využila měření ročních maxim S 1 v meteorologických stanicích Humpolec, Praha-Břevnov a Zlín z období 1962 až 2006. Základní statistické charakteristiky ročních maxim zatížení sněhem na zemi S 1 (průměr μ S1, variační koeficient V S1 ) jsou uvedeny v tab. 1. Roční maxima zatížení sněhem se popisují Gumbelovým rozdělením maximálních hodnot, viz ČSN EN 1990 [7] nebo skripta [13]. Za předpokladu nezávislosti ročních extrémů lze průměr μ SN a směrodatnou odchylku σ SN maxim, která nastanou v období N let, odvodit z ročních extrémů ze vztahů uvedených např. ve skriptech [13] μ SN = μ S1 + 0,78 σ S1 lnn, σ SN = σ S1. (1) Kvantil ročních maxim odpovídající pravděpodobnosti p lze stanovit ze vztahu s p = s mod ln(-ln p) / c, (2) kde s mod a c jsou parametry Gumbelova rozdělení pro roční maxima, Lokalita Charakteristické hodnoty Průměr ročních max. Var. koeficient Průměr padesát. Var. koef. padesát. μ S 1 [kn/m2 ] ročních max. V S max. μ 1 S 50 [kn/m2 ] max. V teoretické s p (2) ČSN [1] s 0 Změny Z3 [4] a Z1 S 50 [kn/m 2 ] [kn/m 2 ] [5, 6] s k [kn/m 2 ] Humpolec 0,533 0,66 1,61 0,22 1,45 1,0 1,5 Praha Břevnov 0,323 0,70 1,02 0,22 0,91 0,5 1,0 Zlín 0,296 0,64 0,88 0,22 0,79 0,5 1,0 60 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 6/2007

s mod = μ S1 0,577 6σ S1 / π ; c = π / ( 6σ S1 ). (3) Tab. 1 dále uvádí statistické charakteristiky padesátiletých maxim zatížení sněhem na zemi S 50, teoretické charakteristické hodnoty získané jako 98% kvantil Gumbelova rozdělení ročních maxim a charakteristické hodnoty zatížení sněhem na zemi s k podle ČSN 73 0035 [1] (značena jako základní tíha sněhu s 0 ) a podle nové sněhové mapy zavedené změnami Z3 [4] a Z1 [5, 6]. Údaje v tab. 1 naznačují velmi dobrou shodu teoretických hodnot s p stanovených vyhodnocením meteorologických pozorování s hodnotami s k v nové mapě sněhových oblastí [4, 5, 6] pro lokality Humpolec a Praha-Břevnov. Pro oblast Zlína se zdá být charakteristická hodnota s k podle nové sněhové mapy poněkud konzervativní. Vzhledem k vyhlazování sněhové mapy (z důvodu praktické použitelnosti se při tvorbě mapy zavedl omezený počet sněhových oblastí se stejnou charakteristickou hodnotou) lze konstatovat, že provedené změny Z3 [4] a Z1 [5, 6] velmi dobře odpovídají výsledkům pravděpodobnostního rozboru. Podrobný popis statistického vyhodnocení dostupných údajů o zatížení sněhem je v příspěvku [21]. Z ATÍŽENÍ SNĚHEM NA STŘEŠE Podle ČSN 73 0035 [1] se normové hodnoty (charakteristické hodnoty podle terminologie Eurokódů) zatížení sněhem na střeše s s,k (v ČSN 73 0035 bylo značeno s n ) stanoví z následujícího vztahu s s,k = s 0 μ s κ, (4) kde s 0 je základní tíha sněhu na zemi (pro uvažované lokality uvedena v tab. 1), μ s je tvarový součinitel a κ je součinitel stanovený v závislosti na tíze zastřešení. V dalším rozboru se uvažují ploché střešní konstrukce (α = 0 ) nebo konstrukce s mírným sklonem (α 25 ), pro které platí μ s = 1,0. Součinitel κ se uvažuje: hodnotou 1,2, pokud pro průměrné stálé zatížení (a zároveň charakteristickou hodnotu) platí μ G = G k 0,5 kn/m 2, hodnotou 1,0, pokud platí μ G = G k 1,0 kn/m 2, hodnotou stanovenou lineární interpolací v intervalu 1,2 až 1,0 pro 0,5 kn/m 2 < μ G = G k < 1,0 kn/m 2. Poznamenejme, že v souladu s ČSN 73 0035 [1] se součinitel κ stanoví pouze na základě tíhy zastřešení přenášeného uvažovaným nosným prvkem. V dalším rozboru se však nerozlišuje vlastní tíha zastřešení a další stálá zatížení, a proto se součinitel κ zjednodušeně stanovuje na základě charakteristické hodnoty celkového stálého zatížení G k. Podle dokumentů [4, 5, 6] se zatížení sněhem na střeše s s,k určí ze vztahu s s,k = μ i C e C t s k, (5) kde s k je charakteristická hodnota zatížení sněhem na zemi uvedená v tab. 1, μ i tvarový součinitel, C e součinitel expozice a C t tepelný součinitel. Hodnoty tvarového součinitele v dokumentech [4, 5, 6] se opírají o nové poznatky ukládání nebo sfoukávání sněhu ze střech získané na základě evropského výzkumu [14]. Pro ploché střechy (α 25 ) je tvarový součinitel μ 1 = 0,8 (v dalším rozboru se zjednodušeně uvažuje rovnoměrné zatížení sněhem na celé ploše střechy). Součinitel expozice a tepelný součinitel se dále uvažují v souladu s doporučením dokumentů [4, 5, 6] jednotkové, C e = C t = 1, a proto se v dalším rozboru neuvádějí. Pro stanovení výpočtové hodnoty (návrhové hodnoty podle terminologie EN) zatížení sněhem na střeše se podle ČSN 73 0035 [1] uvažuje součinitel zatížení Q = 1,4 (v normě označený f ), zatímco při výpočtu návrhové hodnoty podle dokumentů [4, 6] hodnota Q = 1,5. P RAVDĚPODOBNOSTNÍ ROZBOR SPOLEHLIVOSTI Předmětem rozboru je spolehlivost konstrukce, pro kterou lze funkci mezního stavu g(x) zapsat v jednoduchém tvaru g(x) = K R R K E (G +μ 1 S 50 ). (6) Základní veličiny vystupující v rovnici (6) jsou popsány v tab. 2. Ve funkci mezního stavu (6) se uvažují pro zatížení sněhem na zemi padesátileté extrémy S 50. Poznamenejme, že statistické charakteristiky zatížení sněhem v tab. 1 se stanovily v souladu s postupy v Eurokódech. Předpokládejme, že konstrukce je ekonomicky navržena podle původní ČSN 73 0035 [1] (varianta ČSN ), podle ČSN 73 0035 po Změně Z3 [4] ( ČSN Z3 ) a podle zásad zavedených Eurokódů s využitím výrazu EN 6.10 R k / M = G G k + Q s s,k, (7) kde charakteristická hodnota zatížení sněhem na střeše s s,k se určí ze vztahu (4) pro variantu ČSN a ze vztahu (5) pro varianty ČSN Z3 a EN 6.10. Dílčí součinitele a charakteristické hodnoty vystupující ve vztahu (7) jsou uvedeny v tab. 2. Ve variantě EN 6.10a,b se předpokládá, že konstrukce je navržena podle dvojice výrazů (6.10a, 6.10b) a pro charakteristickou hodnotu odolnosti platí méně příznivý z následujících vztahů R k / M = G G k + ψ 0 Q s s,k, (8a) R k / M = ξ G G k + Q s s,k, (8b) kde zatížení sněhem na střeše s s,k se stanoví ze vztahu (5). Redukční součinitele ξ a ψ 0 ve vztazích (8a,b) se uvažují hodnotami doporučenými v ČSN EN 1990 [7], Tab. 2 Tab. 2 Pravděpodobnostní modely základních veličin Probabilistic models of basic variables Veličina Symb. X Rozd. 1) Dílčí souč. X k μ X ČSN / ČSN Z3 / EN ČSN / ČSN Z3 + EN ČSN / ČSN Z3 + EN V X Odolnost R LN 1,1 / 1,1 / 1,1 dle (7) / (8) 0,8 R k 0,10 Stálé zatížení G N 1,20 / 1,20 / 1,35 dle (10) 1,0 G k 0,05 Zatížení sněhem na zemi (50letá max.) S GU viz tab. 1 viz tab. 1 viz tab. 1 Tvarový součinitel μ 1 1,0 / 0,8 1,0 / 0,8 Součinitel lehkých střech μ 1,0 až 1,2 / Zatížení sněhem na střeše (padesatiletá max.) S s 1,4 / 1,5 / 1,5 dle (4) / (5) μ 1 μ S50 V S50 Model. nejistoty odolnosti K R N 1,1 0,05 Model. nejistoty účinků zatížení K E N 1,0 0,10 1) N označuje normální rozdělení, LN lognormální rozdělení s počátkem v nule a GU Gumbelovo rozdělení maximálních hodnot [13]. B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 6/2007 61

κ κ κ κ κ κ 1 2 κ κ κ κ κ κ 3 4 Obr. 1 Index spolehlivosti v závislosti na poměru zatížení pro lokalitu Humpolec Fig. 1 Reliability index versus load ratio for region of Humpolec Obr. 2 Index spolehlivosti v závislosti na poměru zatížení pro lokalitu Praha-Břevnov Fig. 2 Reliability index versus load ratio for region of Prague- Břevnov Obr. 3 Index spolehlivosti v závislosti na poměru pro lokalitu Zlín Fig. 3 Reliability index versus load ratio for region of Zlín Obr. 4 Porovnání indexu spolehlivosti versus zatěžovací poměr ČSN a EN 6.10 ve všech uvažovaných oblastech Fig. 4 Reliability index versus load ratio comparison of ČSN and EN 6.10 for all the considered regions Obr. 5 Vliv součinitele zatížení Q na index spolehlivosti Fig. 5 Reliability index versus partial factor Q 5 62 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 6/2007

kde se uvádí ξ = 0,85 a ψ 0 = 0,5 pro zatížení sněhem v obvyklých nadmořských výškách do 1000 m n. m. (pro větší nadmořské výšky se má uvažovat ψ 0 = 0,7). V následujícím rozboru se sleduje spolehlivost konstrukce navržené podle jednotlivých variant. Analyzuje se spolehlivost v závislosti na poměru charakteristických hodnot zatížení sněhem na střeše k celkovému zatížení, který je dán vztahem = s s,k /(G k + s s,k ). (9) Pro poměr a známé zatížení sněhem na střeše s s,k lze ze vztahu (9) stanovit charakteristickou hodnotu stálého zatížení G k = s s,k (1 ) /. (10) Poznamenejme, že v dalším rozboru se nerozlišují stálá zatížení z různých zdrojů (vlastní tíha konstrukce, tíha střešního pláště, tíha technického zařízení uvažovaného objektu, které může být zavěšeno na nosné konstrukci střechy apod.). Vzhledem k tomuto zjednodušení se ve variantách ČSN a ČSN Z3 uvažuje součinitel stálého zatížení G = 1,2 (v normě označený f ). Ve výrazech (6.10) a (6.10a,b) se podle ČSN EN 1990 [8] uvažuje G = 1,35. Pravděpodobnostní modely základních veličin popsané v tab. 2 jsou stanoveny na základě podkladů Joint Committee on Structural Safety (JCSS Společná komise pro bezpečnost stavebních konstrukcí) [16]. Poznamenejme, že poměr μ R /R k průměrné a charakteristické hodnoty odolnosti R vychází z předpokladu, že pro charakteristickou hodnotu přibližně platí R k μ R (1 + 2V R ) [16]. Literatura: [1] ČSN 73 0035 Zatížení stavebních konstrukcí, ČNI, 1986 [2] ČSN P ENV 1991-2-3 Zásady navrhování a zatížení konstrukcí. Část 2-3: Zatížení konstrukcí Zatížení sněhem, ČNI, 1997 [3] ČSN EN 1991-1-3 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí Část 1-3: Obecná zatížení Zatížení sněhem, ČNI, 2005 [4] ČSN 73 0035 Zatížení stavebních konstrukcí, Změna Z3, ČNI, 2006 [5] ČSN P ENV 1991-2-3 Zásady navrhování a zatížení konstrukcí. Část 2-3: Zatížení konstrukcí Zatížení sněhem, Změna Z1, ČNI, 2006 [6] ČSN EN 1991-1-3 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí Část 1-3: Obecná zatížení Zatížení sněhem, Změna Z1, ČNI, 2006 [7] ČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí, 2004 [8] ČSN P ENV 1991-1 Zásady navrhování a zatížení konstrukcí. Část 1: Zásady navrhování, Změna Z1, ČNI, 1997 [9] Studničková M.: Zatížení sněhem na střechách, Stavitel 3/2006 [10] Studničková M.: Aktualizace kapitoly V. Zatížení sněhem ČSN 73 0035 a přílohy 4 Mapy sněhových oblastí, Stavební listy 11/12, 2006 [11] Studničková M.: ČSN EN 1991-1-3 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí Část 1-3: Obecná zatížení Zatížení sněhem a Změna Z3 ČSN 73 0035 Zatížení stavebních konstrukcí. Beton TKS 6/2006 [12] Kučera V.: Hodně sněhu hodně stavebních havárií. Sborník příspěvků semináře Specifikace zatížení při hodnocení existujících konstrukcí, Praha, nakl. ČVUT 2006, www.konstrukce.cvut.cz [13] Holický M., Marková J.: Základy teorie spolehlivosti a hodnocení rizik, Praha, nakl. ČVUT 2005 [14] Snow loads, Final Report, DGIII-D3, 1999 [15] ČSN 73 1401 Navrhování ocelových konstrukcí, ČNI, 1998 [16] Joint Committee on Structural Safety, JCSS Probabilistic Model Code, 2001, www.jcss.ethz.ch [17] Holický M., Marková J.: Vliv alternativních postupů v EN 1990 na spolehlivost konstrukcí, Stavební obzor, roč. 11, č. 2, 2002 [18] Holický M., Marková J.: Reliability of Concrete Elements Designed for Alternative Load Combinations Provided in Eurocodes, Acta Polytechnica, Vol. 43, No. 1, 2003 [19] Schleich J. B., Sedláček G., Kraus O.: Realistic Safety Approach for Steel Structures, Eurosteel, Coimbra 2002 [20] Pokyn L Uplatňování a používání Eurokódů (ke směrnici o stavebních výrobcích, 89/106/EHS), Evropská komise, 2002 [21] Sýkora M.: Statistické hodnocení ročních maxim zatížení sněhem na zemi, sb. sem. Současné problémy hodnocení existujících konstrukcí, Praha, Česká technika, 2007 [22] Holický M., Marková J., Sýkora M: Spolehlivost lehkých střech zatížených sněhem, Stavební obzor, roč. 16, č. 3, 2007, Fakulta stavební ČVUT v Praze, Praha, s. 65 69 V ÝSLEDKY ROZBORU SPOLEHLIVOSTI Rozbor spolehlivosti konstrukce vychází z funkce mezního stavu (6) a pravděpodobnostních modelů základních veličin uvedených v tab. 1 a 2. Obr. 1 až 3 zachycují závislost indexu spolehlivosti na poměru zatížení pro konstrukci navrženou podle ČSN, ČSN Z3, EN 6.10 a EN 6.10a,b pro lokality Humpolec, Praha-Břevnov a Zlín. Na obr. 4 je porovnána spolehlivost konstrukcí navržených podle ČSN a EN 6.10 pro všechny uvažované lokality. Obr. 1 až 3 zřetelně ukazují, že konstrukce navržená podle původní ČSN 73 0035 [1] (varianta ČSN) vede k významně nižší spolehlivosti než nový model zatížení sněhem zavedený Změnami Z3 [4] a Z1 [5, 6] (varianty ČSN Z3 a EN). Pro reálné hodnoty < 0,7 je index spolehlivosti pro variantu ČSN menší přibližně o 1 až 1,5 v porovnání se směrnou hodnotou t = 3,8 doporučenou pro konstrukce běžné třídy spolehlivosti RC2 podle ČSN EN 1990 [7]. Podle ČSN Z3 a EN 6.10a,b se index spolehlivosti pro poměr zatížení v rozmezí od 0,4 do 0,7 (např. střešní konstrukce) pohybuje přibližně v intervalu 4 až 3 (pro vyšší reálné hodnoty poměru index klesá pod t = 3,8). Nejvyšší úroveň spolehlivosti je dosažena při návrhu podle výrazu (6.10). Pro zatěžovací poměr 0,4 až 0,7 je index spolehlivosti vyšší o 0,4 až 0,1 v porovnání s ČSN Z3 a dvojicí výrazů (6.10a,b). Poznamenejme, že u všech uvažovaných variant je patrná významná proměnlivost indexu spolehlivosti s měnícím se poměrem zatížení. Např. pro výraz (6.10) se index spolehlivosti mění z 4,8 na 5 a se zvyšujícím se poměrem zatížení následně klesá až pod doporučenou mez 3,8. Výsledky pravděpodobnostního vyhodnocení meteorologických dat zatížení sněhem na zemi naznačují, že charakteristic- B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 6/2007 63

ké hodnoty s k zavedené Změnami Z1 [4] a Z3 [5, 6] dobře odpovídají teoretickým hodnotám. Pro dvojici výrazů (6.10a,b) je však spolehlivost konstrukce pro vyšší zatěžovací poměry > 0,4 nedostatečná; index spolehlivosti významně klesá pod směrnou hodnotu t. Tomu lze zabránit zvýšením dílčího součinitele zatížení sněhem Q. Obr. 5 naznačuje vliv součinitele Q na index spolehlivosti pro lokalitu Praha-Břevnov, kterou lze považovat za reprezentativní. Poznamenejme, že v předchozí studii [22] byly získány téměř shodné výsledky pro údaje ze stanic Praha-Břevnov a Ostrava Poruba. Obr. 5 ukazuje, že pro žádoucí zvýšení spolehlivosti konstrukcí se zatěžovacím poměrem do 0,7 by bylo potřebné zvýšit hodnoty dílčího součinitele zatížení sněhem Q. Poznamenejme, že podobný poznatek je uveden v nedávné studii zpracované pro kombinaci zatížení sněhem a větrem v šesti lokalitách v Německu [19]. Z ÁVĚREČNÉ POZNÁMKY Závěry analýzy spolehlivosti konstrukcí zatížených vlastní tíhou a sněhem lze shrnout do následujících bodů: Statistický rozbor dostupných měření ve třech vybraných lokalitách v ČR potvrzuje charakteristické hodnoty zatížení sněhem uvedené v nové mapě sněhových oblastí, která je součástí Změny Z3 ČSN 73 0035 [4], Změny Z1 ČSN P ENV 1991-2-3 [5] a Změny Z1 ČSN EN 1991-1-3 [6]. Modely zatížení sněhem na střeše zavedené Změnami Z3 [4] a Z1 [5, 6] zvyšují výrazně spolehlivost konstrukcí v porovnání s původní ČSN 73 0035 [1]. Úroveň spolehlivosti konstrukcí vystavených zatížením vlastní tíhou a sněhem klesá s rostoucím poměrem charakteristických hodnot zatížení sněhem a celkového zatížení. Index spolehlivosti konstrukcí navržených podle ČSN 73 0035 [1] může v některých případech klesnout až na hodnotu 2, která přibližně odpovídá vysoké pravděpodobnosti poruchy 0,02. Index spolehlivosti konstrukcí navržených podle Změny Z3 ČSN 73 0035 [4] a podle dvojice výrazů (6.10a,b) v ČSN EN 1990 [7] a ČSN EN 1991-1-3 [6] může v některých případech klesnout na hodnotu 3, která přibližně odpovídá pravděpodobnosti poruchy 0,001, a tedy stále nedostatečné úrovni spolehlivosti konstrukce. Nejvyšší úroveň spolehlivosti je dosažena při návrhu podle výrazu (6.10) v ČSN EN 1990 [7] a ČSN EN 1991-1-3 [6]. Index spolehlivosti je vyšší přibližně o 0,1 až 0,4 v porovnání se Změnou 3 ČSN 73 0035 a s ČSN EN 1990 [7], ve které byla použita dvojice výrazů (6.10a,b). Pro vyšší poměry zatížení se rozdíly snižují. Pro zajištění spolehlivosti konstrukcí (především lehkých střech) se doporučuje zvýšit dílčí součinitel pro zatížení sněhem v závislosti na lokálních podmínkách a poměru charakteristických hodnot zatížení sněhem a celkového zatížení (stálého a sněhu) na hodnoty větší než 1,5. Studie vznikla jako součást řešení GAČR Spolehlivost a rizika konstrukcí v extrémních podmínkách. Prof. Ing. Milan Holický, DrSc. e-mail: holický@klok.cvut.cz Doc. Ing. Jana Marková, PhD. e-mail: markova@klok.cvut.cz Ing. Miroslav Sýkora všichni: Kloknerův ústav ČVUT v Praze Šolínova 7, 166 08 Praha 6 B ETONÁŘSKÉ DNY 2007 28. a 29. listopadu se konala v Konferenčním centru Aldis v Hradci Králové již 14. mezinárodní konference zaměřená výhradně na beton a betonové konstrukce Betonářské dny. V předvečer konference uspořádala Česká betonářská společnost, pořadatel akce, kombinovaný společenský večer v prostorách Výukového centra Lékařské fakulty UK v Hradci Králové, na kterém byly předány ceny vítězům vyhlášených soutěží. Titulem Nejlepší diplomová práce byly oceněny práce Ing. Jiřího Marka Parkovací dům v Hradci Králové v kategorii Budovy, Ing. Svatopluka Zobka Návrh mostu přes Masarykovo nádraží v Praze v kategorii Inženýrské konstrukce a Ing. Nataliye Pokorné Zařízení pro ošetřování betonových vzorků podle předepsané teplotní historie v kategorii Technologie betonu. Titul Vynikající dizertační práce získali Ing. Lukáš Vráblík, Ph.D., za práci Analýza chování betonových mostů velkých rozpětí v kategorii Navrhování a konstrukce staveb z betonu a Ing. Claus Peter Strobach, Ph.D., za práci Steel-fibre-reinforced prestressed precast beams made of self-compacting concrete v kategorii Technologie betonu. Titulem Vynikající betonová konstrukce byly oceněny stavby Nové ústředí ČSOB Group v Praze a Knihovnicko-informační centrum U Přívozu v Hradci Králové v kategorii Budovy, Most přes Rybný potok v kategorii Mosty a Malá vodní elektrárna Vraňany v kategorii Tunely a ostatní inženýrské stavby. (Podrobněji se budeme soutěžím věnovat v dalších číslech časopisu. Pozn. red.) Úvodní zasedání konference bylo ve středu zahájeno jmenováním Prof. Ing. Zdeňka Bittnara, DrSc., děkana Stavební fakulty ČVUT, Čestným členem ČBS. Po vyzvaných přednáškách pokračoval odborný program konference v sekcích dle zaměření příspěvků: Technologie výstavby betonových konstrukcí, Významné realizace, Pohledový a architektonický beton, Novinky a trendy v navrhování a nově byla do programu zařazena sekce Český beton v zahraničí. Velký společenský večer v prostorách KC Aldis patřil opět neformálním setkáním se stávajícími i novými obchodními partnery či přáteli. redakce 64 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 6/2007