Pozemní stavby A2 Podklady pro cvičení Cíl úlohy Úloha 3 Dilatace nosných konstrukcí Návrh nosné konstrukce zadané budovy (úloha 3 má samostatné zadání) se zaměřením na problematiku dilatací nosných konstrukcí. Podrobný návrh dilatační spáry v nosné konstrukci (konstrukční řešení, výpočet šířky spáry). Důvody rozdělování objektu do dilatačních celků Nejčastější důvody pro rozdělování nosných konstrukcí větších budov na samostatné dilatační celky (kterými se budeme zabývat v rámci cvičení PSA2) jsou tyto: Objemové změny stavebních konstrukcí Riziko rozdílného sedání stavby Samostatné dilatační celky mohou být rovněž tvořeny částmi stavby, které je třeba od ostatních konstrukcí oddělit z důvodu eliminace přenosu hluku a vibrací (výtahová šachta, nahrávací studio). Nosné konstrukce budov se někdy dilatují také z technologických důvodů, apod. (více viz přednášky). Princip návrhu dilatačních spar z důvodu objemových změn Ve stavebních konstrukcí dochází k objemovým změnám z důvodů: Změny teploty konstrukce Změny vlhkosti Chemických procesů v konstrukcích V rámci cvičení PSA2 se budeme dále zabývat především objemovými změnami způsobenými délkovou teplotní roztažností konstrukcí. Velikost délkového přetvoření konstrukce Δl vlivem teplotní roztažnosti lze stanovit ze vzorce: l = α l T (m) Kde α je součinitel teplotní roztažnosti předmětné stavební konstrukce pro železobeton je α = 12 x 10-6. l je délka dilatačního celku (konstrukce). ΔT je rozdíl výrobní teploty konstrukce a maximální teploty, které bude konstrukce v průběhu užívání stavby vystavena v našem případě (cvičení PSA2), kdy navrhujeme dilatační spárů v nosné konstrukci vytápěné budovy, kde je nosná konstrukce od 1
vnějšího prostředí oddělena obvodovým pláštěm, jehož součinitel prostupu tepla U splňuje požadavky ČSN 730540-2, je možné uvažovat ΔT = 30 o K. Šířku dilatační spáry tedy stanovíme na základě vypočítaného přetvoření konstrukce, tzn. dilatačního celku. Vypočítaná šířka dilatační spáry se obvykle zaokrouhluje (směrem nahoru) na 5 mm. Minimální šířka dilatační spáry je 15 mm. Maximální velikost dilatačního celku železobetonové konstrukce stanovíme dle NAD ČSN EN 1992-1-1 na základě následující tabulky: Skeletová konstrukce se ztužujícími prvky Stěnové konstrukce s nosnými obvodovými stěnami Druh konstrukce Uprostřed dilatačního celku (ev. bez ztužujících prvků) Na jednom konci dilatačního celku Na obou koncích dilatačního celku Třívrstvými nebo dvouvrstvými Jednovrstvými z lehkých betonů, samonosnými nebo nosnými Maximální délka l v (m) při nosné konstrukci Monolitické Prefabrikované Chráněné Nechráněné Chráněné Nechráněné 54 36 60 42 42 27 45 30 33 21 36 27 51 33 54 36-39 - 45 Každá dilatační spára prodražuje konstrukci a zároveň je většinou také místem potenciálních poruch (zatékání, tepelné mosty, apod.) proto vždy navrhujeme pouze nezbytně nutné množství dilatačních spar! Pozn. - Dilatační spáry z důvodů objemových změn se často navrhují také pro kompletační konstrukce, bez návaznosti na nosnou konstrukci budovy (dlažby, spádové betony, apod.) tato problematika není předmětem úlohy 3. Princip návrhu dilatačních spar z důvodu rozdílného sedání stavby Rozdílné (nerovnoměrné) sedání budovy způsobuje zvýšení napětí v konstrukcích, což následně způsobuje poruchy vlivem deformace budovy (více viz přednášky). K rozdělení objektu na dilatační celky z důvodu rizika rozdílného sedání budovy se přistupuje zejména v těchto případech: 2
A) Rozdílná únosnost základové půdy v rozsahu půdorysu objektu B) Rozdílná hloubka založení jednotlivých částí budovy C) Různá výška budovy - výškově členitý objekt D) Rozdílná velikost zatížení v jednotlivých částech budovy Konstrukční řešení dilatačních spar z důvodu objemových změn Dilatační spáry navržené v nosné konstrukci z důvodu délkové teplotní roztažnosti konstrukce musí umožnit vodorovný pohyb konstrukce. Spára musí procházet také všemi navazujícími kompletačními konstrukcemi (podlaha, střecha, obvodový plášť budovy, apod.) Dilatační spáry navržené z důvodu délkové teplotní roztažnosti obvykle neprochází základovou konstrukcí, tzn. dilatují pouze nadzákladovou část budovy. Ke kompenzaci objemových změn nosných konstrukcí však mohou sloužit také dilatační spáry navržené primárně z důvodu rozdílného sedání stavby (viz dále). Dilatační spáry navržené pouze z důvodů objemových změn mohou být u staveb s železobetonovou nosnou konstrukcí řešeny takto: 3
A) Zdvojení konstrukce (společný základ) B) Jednostraně kluzné uložení tradiční řešení (deska) C) Jednostraně kluzné uložení tradiční řešení (průvlak, méně časté řešení) D) Jednostranně kluzné uložení dilatační trny Konstrukční řešení dilatačních spár z důvodu rozdílného sedání stavby Dilatační spáry navržené v nosné konstrukci z důvodu rozdílného sedání stavby musí umožnit zejména vzájemný svislý pohyb konstrukcí (dilatačních celků). Zároveň však tato spára svým konstrukčním řešením obvykle umožňuje také vodorovný pohyb konstrukce, tzn. spára navržená z důvodu rozdílného sedání stavby téměř vždy může sloužit také pro eliminaci objemových změn konstrukce. Spára musí procházet celou stavbou, včetně základů! Každý dilatační úsek musí být založen na samostatných základech. V porovnání s dilatačními spárami navrženými z důvodů délkové teplotní roztažnosti jsou proto dilatační spáry navržené z důvodu rozdílného sedání stavby finančně mnohem náročnější. Dilatační spáry navržené z důvodu rozdílného sedání stavby mohou být u staveb s železobetonovou nosnou konstrukcí řešeny takto: 4
A) Oboustranné vykonzolování nosné konstrukce B) Vložené pole (stropní deska) C) Prostřídání modulů skeletu Řešení dilatačních spár v konstrukcích Spára musí procházet také všemi navazujícími kompletačními konstrukcemi (podlaha, střecha, obvodový plášť budovy, apod.). Možná řešení dilatačních spár v kompletačních konstrukcích jsou ukázány v následujících obrázcích. Řešení dilatační spáry v obvodovém plášti budovy 1. Soklový profil 2. Kotva 3. Lepicí malta 4. Tepelná izolace 5. Výztužná vrstva síťoviny se skelným vláknem 6. Základní nátěr 7. Fasádní omítka 8. Hliníkový plech Zdroj: http://www.ceretherm.cz/reseni-stavebnich-detailu 5
Řešení dilatační spáry ve střešním plášti budovy Řešení dilatační spáry ve spodní stavbě (přizdívkazastaralé řešení) Zdroj: http://www.icopal.cz/ Zdroj: Ing. Jaroslava Babánková Ing. Tereza Pavlů, Ph.D. (garant cvičení PSA2) Katedra konstrukcí pozemních staveb doc. Ing. Jiří Pazderka, Ph.D. 2015/16 (garant předmětu PSA2) 6
Rozsah úlohy: 2 x A3 (vzorové výkresy 7,8 na webu PSA2) Zadání úlohy 3: Zadání úlohy 3 Proveďte základní návrh skeletového konstrukčního systému rozsáhlé budovy podle zadání v příloze 1 (str. 6,7), s popisem a s vyznačeným rozdělením objektu do dilatačních celků. Návrh řešení dilatace objektu zpracujte ve 2 variantách (obě varianty na jednom výkresu viz vzorový výkres 7). Součástí návrhu bude schematické zakreslení způsobu řešení dilatační spáry (ve výkresu nosné konstrukce), včetně popisu. Pro jednu vybranou variantu bude na dalším výkresu zpracován výsek výkresu tvaru/skladby stropu v typickém podlaží, v místě dilatační spáry (vzorový výkres 8). Součástí výkresu bude výpočet šířky dilatační spáry. Specifikace zadání: Výkres s variantním návrhem konstrukčního systému bude proveden v měřítku 1:200 nebo 1:500 (podle velikosti objektu). Navržené varianty řešení dilatace objektu musí být zcela rozdílné! V návrhu konstrukčního systému pro účely úlohy 3 zanedbejte veškeré prostupy ve stropní konstrukci (včetně prostupů pro vertikální komunikace). Druhý výkres s výsekem výkresu tvaru/skladby v místě dilatační spáry bude proveden v měřítku 1:100. Součástí návrhu je výpočet šířky dilatační spáry, uvedený na druhém výkresu. Vzorové výkresy: Vzorové úlohy 7,8 na webu cvičení PSA2: 7
Příloha 1 Zadaní úlohy 3 Schémata budov 8
Klíč k zadání: Počáteční písmeno jména (Jan, Eva, Martin...) A B C D E F G H Ch I J K L M N O P Q R S T U V X Y Z Zadání č.: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9