VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF METAL AND TIMBER STRUCTURES VÍCEÚČELOVÁ SPORTOVNÍ HALA MULTIPURPOSE SPORTS HALL BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR FILIP SVOBODA Ing. ONDŘEJ PEŠEK BRNO 2015
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracoviště B3607 Stavební inženýrství Bakalářský studijní program s prezenční formou studia 3608R001 Pozemní stavby Ústav kovových a dřevěných konstrukcí ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Student Filip Svoboda Název Vedoucí bakalářské práce Datum zadání bakalářské práce Datum odevzdání bakalářské práce V Brně dne 30. 11. 2014 Víceúčelová sportovní hala Ing. Ondřej Pešek 30. 11. 2014 29. 5. 2015...... prof. Ing. Marcela Karmazínová, CSc. Vedoucí ústavu prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., MBA Děkan Fakulty stavební VUT
Podklady a literatura Ferjenčík, P. a kol. Navrhovanie oceľových konštrukcíí, 1. časť + 2. časť, ALFA Bratislava / SNTL Praha, 1986. Marek, P. a kol. Kovové konstrukce pozemních staveb, SNTL / ALFA, Praha, 1985. Bujňák, J., Vičan, J. Navrhovanie oceľových konštrukcíí, Žilinská univerzita v Žiline, 2012, ISBN 978-80-554-0529-2. ČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí ČSN EN 1991 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí ČSN EN 1993 Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí Předpisy upravující požadavky na stavby pro sportovní účely a další související normy a technické dokumenty. Zásady pro vypracování Vypracujte statický návrh nosné kovové konstrukce jednolodního halového objektu sportovní haly. Půdorysné rozměry stavby budou přibližně 36 x 66 metrů. Dimenze upřesněte tak, aby hala dispozičně splňovala požadavky rozměrů hracích ploch halových sportů a potřebného zázemí. Výška objektu není omezena. Konstrukce bude navržena na účinky klimatických zatížení odpovídajících umístění stavby v Brně. Výstupem práce bude statický výpočet hlavních prvků nosné konstrukce, návrh směrných detailů, výkresová dokumentace podle pokynů vedoucího bakalářské práce a technická zpráva. Struktura bakalářské/diplomové práce VŠKP vypracujte a rozčleňte podle dále uvedené struktury: 1. Textová část VŠKP zpracovaná podle Směrnice rektora "Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací" a Směrnice děkana "Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací na FAST VUT" (povinná součást VŠKP). 2. Přílohy textové části VŠKP zpracované podle Směrnice rektora "Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací" a Směrnice děkana "Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací na FAST VUT" (nepovinná součást VŠKP v případě, že přílohy nejsou součástí textové části VŠKP, ale textovou část doplňují).... Ing. Ondřej Pešek Vedoucí bakalářské práce
Abstrakt Bakalářská práce se zabývá statickým návrhem nosné ocelové konstrukce zastřešení sportovní haly o půdorysných rozměrech 37,7 x 56 m a výšky 9m. Hlavní konstrukční materiál je ocel S235 Hlavní nosná konstrukce sestává z příčných vazeb po vzdálenostech 6m, které jsou tvořeny příhradovými obloukovými prostorovými vazníky trojbokého průřezu, který se směrem k patce zmenšuje a je uložen kloubově do základové konstrukce. Příhradový vazník má rozdílné poloměry zakřivení uprostřed a na krajích, takže se celkový tvar jeví jako eliptický. Prostorová stabilita je zajištěna příčným ztužidlem. Pro návrh konstrukce byl použit výpočtový software Scia engineer. Klíčová slova Ocelová konstrukce, trojboký příhradový prostorový zakřivený vazník, sportovní hala, ztužidlo, spoje, kotvení Abstract This bachelor thesis deals with structural design of a load bearing structure of a roofing of a sports hall. Span of the structure is 37,7m, length is 56m and height is 10m. Main construction material is steel, grade S235. Main load bearing structure is made of frames with axial distances of 6m. These frames are made of truss with triangular cross section. Frame has variable cross section at both ends. Frame is curved and has different radiuses in the middle and at the ends. Global stability is carried by two roof bracings, which are between two frames. Internal forces were calculated in software scia engineer. Keywords Steel structure, frame, curved truss, triangular cross section, sports hall, roof bracing, anchoring
Bibliografická citace VŠKP Filip Svoboda Víceúčelová sportovní hala. Brno, 2015. 13 s., 64 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav kovových a dřevěných konstrukcí. Vedoucí práce Ing. Ondřej Pešek.
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval(a) samostatně a že jsem uvedl(a) všechny použité informační zdroje. V Brně dne 28.5.2015 podpis autora Filip Svoboda
PROHLÁŠENÍ O SHODĚ LISTINNÉ A ELEKTRONICKÉ FORMY VŠKP Prohlášení: Prohlašuji, že elektronická forma odevzdané bakalářské práce je shodná s odevzdanou listinnou formou. V Brně dne 28.5.2015 podpis autora Filip Svoboda
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ POPISNÝ SOUBOR ZÁVĚREČNÉ PRÁCE Vedoucí práce Autor práce Škola Fakulta Ústav Studijní obor Studijní program Ing. Ondřej Pešek Filip Svoboda Vysoké učení technické v Brně Stavební Ústav kovových a dřevěných konstrukcí 3608R001 Pozemní stavby B3607 Stavební inženýrství Název práce Víceúčelová sportovní hala Název práce v anglickém jazyce Multipurpose sports hall Typ práce Bakalářská práce Přidělovaný titul Bc. Jazyk práce Čeština Datový formát elektronické verze.pdf Anotace práce Anotace práce v anglickém jazyce Bakalářská práce se zabývá statickým návrhem nosné ocelové konstrukce zastřešení sportovní haly o půdorysných rozměrech 37,7 x 56 m a výšky 9m. Hlavní konstrukční materiál je ocel S235 Hlavní nosná konstrukce sestává z příčných vazeb po vzdálenostech 6m, které jsou tvořeny příhradovými obloukovými prostorovými vazníky trojbokého průřezu, který se směrem k patce zmenšuje a je uložen kloubově do základové konstrukce. Příhradový vazník má rozdílné poloměry zakřivení uprostřed a na krajích, takže se celkový tvar jeví jako eliptický. Prostorová stabilita je zajištěna příčným ztužidlem. Pro návrh konstrukce byl použit výpočtový software Scia engineer. This bachelor thesis deals with structural design of a load bearing structure of a roofing of a sports hall. Span of the structure is 37,7m, length is 56m and height is 10m. Main construction material is steel, grade S235. Main load bearing structure is made of frames with axial distances of 6m. These frames are made of truss with triangular cross section. Frame has variable cross section at both ends.
Frame is curved and has different radiuses in the middle and at the ends. Global stability is carried by two roof bracings, which are between two frames. Internal forces were calculated in software scia engineer. Klíčová slova Ocelová konstrukce, trojboký příhradový prostorový zakřivený vazník, sportovní hala, ztužidlo, spoje, kotvení Klíčová slova v anglickém jazyce Steel structure, frame, curved truss, triangular cross section, sports hall, roof bracing, anchoring
Poděkování Rád bych tímto poděkoval vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Ondřeji Peškovi za odborné vedení a poskytnuté rady, které mi pomohly při tvorbě bakalářské práce a za čas, který mi věnoval. Filip Svoboda
Přílohy B Technická zpráva C Statický výpočet D Výkresová dokumentace E Programový výstup
Seznam použitích zkratek Velká písmena A A Ach As Aw BP,Rd Cdir Ce CmLT Cmy C0(z) Cpe,10 Cr(z) Cseason Ct Fb,Rd FEd Ft,Rd FV,Ed FV,Rd E G It Iv(z) Iw Iy Iz Ieff L Lcr,y Lcr,z MEd Mel,Rd MRk Nb,Rd Ncr Ncr,y Ncr,z NEd Npl,Rd NRk Nt,Rd Nu,Rd VE,d Vpl,Rd Wel,y Wel,z Wpl,y plná průřezová plocha šroubu průřezová plocha průřezová plocha pásu členěného prutu plocha šroubu účinná v tahu průřezová plocha stojiny návrhová smyková únosnost při protlačení hlavy nebo matice šroubu součinitel směru součinitel expozice součinitel ekvivalentního konstantního momentu součinitel ekvivalentního konstantního momentu součinitel orografie součinitel tlaku součinitel drsnosti součinitel ročního období tepelný součinitel návrhová únosnost šroubu v otlačení návrhová působící síla návrhová únosnost šroub v tahu návrhová smyková síla ve šroubu v mezním stavu únosnosti návrhová únosnost šroubu ve střihu modul pružnosti v tahu, tlaku modul pružnosti ve smyku moment setrvačnosti v kroucení intenzita turbulence výsečový moment setrvačnosti moment setrvačnosti průřezu k ose y moment setrvačnosti průřezu k ose z efektivní moment setrvačnosti průřezu délka svaru kritická vzpěrná délka kolmo k ose y kritická vzpěrná délka kolmo k ose z návrhový ohybový moment návrhová elastická momentová únosnost charakteristická únosnost rozhodujícího průřezu v ohybu vzpěrná únosnost kritická síla pružná kritická síla při rovinném vzpěru k ose y pružná kritická síla při rovinném vzpěru k ose z návrhová hodnota osové síly návrhová únosnost neoslabeného průřezu charakteristická únosnost rozhodujícího průřezu při působení osové síly návrhová únosnost v tahu návrhová únosnost oslabeného průřezu návrhová smyková síla plastická smyková únosnost elastický modul průřezu k ose z elastický průřezový modul k ose z plastický modul průřezu k ose y
Wpl,z plastický průřezový modul k ose z Malá písmena a b d d d d0 e e fy fu fub h h iy iz kr kw kyy kyz kz kzy kzz kτ leff n qp(z) s sk t u umax vb,0 vm w z0 z0,ii z zmin účinná výška svaru šířka průřezu hloubka konstrukce (délka povrchu rovnoběžného se směrem větru) výška rovné části stojiny jmenovitý průměr šroubu průměr otvoru pro šroub excentricita normálové síly vzdálenost šroubu od okraje mez kluzu mez pevnosti mez pevnosti materiálu šroubu výška průřezu výška konstrukce poloměr setrvačnosti k ose y poloměr setrvačnosti k ose z součinitel terénu součinitel vzpěrné délky součinitel interakce součinitel interakce součinitel vzpěrné délky součinitel interakce součinitel interakce součinitel napětí efektivní délka počet střihových rovin maximální hodnota dynamického tlaku větru charakteristická hodnota zatížení sněhem (rovnoměrné spojité zatížení) základní tíha sněhu tloušťka průhyb maximální hodnota průhybu výchozí hodnota základní rychlosti větru střední rychlost větru tlak větru (rovnoměrné spojité zatížení) parametr drsnosti terénu parametr drsnosti terénu výška nad zemí minimální výška Velká řecká písmena Φ ΦLT hodnota pro výpočet součinitele vzpěrnosti hodnota pro výpočet součinitele klopení Malá řecká písmena α součinitel α1 součinitel imperfekce αlt součinitel imperfekce pro klopení
β součinitel vzpěrné délky βw korelační součinitel pro svary závislý na druhu oceli γm0 dílčí součinitel spolehlivosti materiálu γm1 dílčí součinitel spolehlivosti materiálu γm2 dílčí součinitel spolehlivosti pro spoje ε součinitel závisející na fy κwt bezrozměrný parametr kroucení λ štíhlost λy štíhlost k ose y λz štíhlost k ose z λlt poměrná štíhlost při klopení λ poměrná štíhlost při vybočení zkroucením λy poměrná štíhlost k ose y λz poměrná štíhlost k ose z µcr bezrozměrný kritický moment µi tvarový součinitel zatížení sněhem π Ludolfovo číslo ρ měrná hmotnost vzduchu τ smykové napětí χlt součinitel klopení χt součinitel vzpěrnosti při prostorovém vzpěru χy součinitel vzpěrnosti při rovinném vzpěru k ose y χz součinitel vzpěrnosti při rovinném vzpěru k ose z