NK 1 Konstrukce Přednášky: Doc. Ing. Karel Lorenz, CSc., Prof. Ing. Milan Holický, DrSc., Ing. Jana Marková, Ph.D. FA, Ústav nosných konstrukcí, Kloknerův ústav Cvičení: Ing. Naďa Holická, CSc., Fakulta stavební Ing. Jana Markova, Ph.D., Kloknerův ústav - Zásady navrhování - Zatížení - Uspořádání konstrukce - Zakládání staveb - Zděné konstrukce Základní prvky konstrukce - Konstrukce je soubor různých prvků, které jsou uspořádány tak, že bezpečně odolávají všem zatížením bez nepřiměřených deformací a umožňují tak řádné využití stavby. - Svislé prvky poskytují podporu vodorovných prvků a přenášejí zatížení do základů. - Vodorovné prvky bezprostředně umožňují využití konstrukce a přenášejí zatížení do sloupů a základů.
Svislé prvky Sloupy jsou svislé prvky malém průřezu, které dobře přenášejí svislé zatížení, jsou však citlivé na vodorovné zatížení. Stěny jsou svislé prvky malé tloušťky, které dobře přenášejí svislé zatížení, a podélné vodorovné zatížení, hůře přenášejí příčné vodorovné zatížení. Svislé zatížení Podélné zatížení Příčné zatížení Vodorovné prvky Nosníky jsou vodorovné prvky, které přenášejí zatížení z desek do sloupů, někdy však nejsou nutné. Desky jsou vodorovné prvky, které přenášejí svislé užitné zatížení do trámů a sloupů Nosník podepřený sloupy Povrchová úprava Užitné zatížení Deska Deska podepřená trámy Instalace Falešný podhled
Železobetonové konstrukce Sloupy: - vnitřní, převážně tlak -vnější, tlak s ohybem - kruhové, obdélníkové Desky: - prosté, spojité, konsolové - v jednom směru - ve dvou směrech -bezhřibové, hřibové - žebrové, kazetové, - minimální tloušťka 5 cm Ztužené a neztužené konstrukce Ztužení konstrukce na přenesení vodorovných zatížení Deformace konstrukce neztužené a ztužené Neztužené konstrukce - citlivé na vodorovné zatížení - pro nízké konstrukce -účinná výška sloupů větší - ohybové momenty větší Ztužené konstrukce -méně citlivé na vodorovné zatížení - pro vysoké konstrukce -účinná výška sloupů menší - ohybové momenty menší
Neztužená konstrukce Ztužená konstrukce Vnitřní tuhé jádro jako ztužující prvek Vodorovné zatížení se přenáší stropními deskami
Chování konstrukce: - lineární - lineární s dotvarováním - lineární s redistribucí - plastické - nelineární Prostorový rám se často nahrazuje rovinnými rámy nebo rámovými výseky Analýza konstrukcí Rámové výseky u rovinného rámu a) Rovinný rám s neposuvnými styčníky b) Rámový výsek s vetknutými sloupy c) Dílčí rámový výsek d) Výsek s jedním sloupem e) Spojitý nosník poloviční tuhost
Zatížení desky, trámu a sloupu q deska = a q [kn/m] b m q trám =b q kn/m P sloupu = reakce od průvlaků (trámů) kn a = 1 m q kn/m 2 Přenášení zatížení Rovnoměrné zatížení desky p kn/m 2 Zatížení na nosník = p a kn/m Reakce = p a b/ 2 kn
Přenesení zatížení z nosníku do sloupu h Krátký centricky zatížený sloup Jestliže je návrhová hodnota zatížení N kn a návrhová pevnost f kn/m 2, pak nutná plocha centricky zatíženého sloupu je A = 0,5N/f m 2 Nosník Maximální napětí f = M/W = (NL/4)/(bh 2 /6), pak nutná plocha nosníku je tedy b h = 1,5 (L/h)N/f, pro L/h=15 je plocha nosníku 30 větší než u sloupu. Platí jen pro krátký centricky zatížený sloup. 0,5N L 0,5N Roznášení zatížení z desky na trámy Zatížení p [kn/m 2 ] Maximální zatížení pb/2 [kn/m]
Základní typy desek Deska působící: v jednom směru ve dvou směrech Prostě uložená deska v jednom směru Rozpětí l až 8 m h ~ l / 26, až 0,30 m M ~ w l 2 /8 Přednosti: -větší tuhost než u bezhřibové desky -nižšínežbezhřibová deska Nevýhody: - vyšší náklady než u bezhřibové desky - prostor pro instalace jen v jednom směru -větší celková konstrukční tloušťka
Deska v jednom směru s nosníky M ~ w l 2 /8 Přednosti: - nižší konstrukční výška než u desky na trámech - ekonomická pro větší rozpětí Nevýhody: - vyšší náklady než u bezhřibové desky - vyšší celková konstrukční tloušťka - prostor pro instalace pouze v jednom směru Deska působící ve dvou směrech Rozpětí l až 10 m h ~ l x / 38 M ~ w l x2 /16 l x /l y < 2 Přednosti: -větší tuhost než u desky působící v jednom směru - snadné umístění otvorů Nevýhody: -pracnější výroba, výztuž, bednění - prostor pro instalace omezený ve dvou směrech - velká celková konstrukční tloušťka
Žebrová stropní deska Přednosti: -lehčí než deska v jednom směru -větší rozpětí -prostor pro instalace Nevýhody: - vyšší celkové náklady Bezhřibová deska h = L/25 Přednosti: - malá tloušťka - nízké náklady - snadné umístění instalací Nevýhody: - malá tuhost -větší smykové namáhání u podpor - nesnáze s otvory u podpor
Bezhřibová deska Smykové porušení - protlačení Smyková výztuž bezhřibové desky
Hřibová deska Celkové h ~ L/25 Přednosti: - tužší než bezhřibová deska -menšínapětí u podpor -lehčí než plná deska Nevýhody: -pracnější výroba -poněkud menší prostor pro instalace -větší celková tloušťka než u plné desky Viditelná hlavice
Hřibová hlavice jednoduchá Kazetová deska h ~ L/25 Přednosti: -lehčí než plná deska -příznivý vzhled -větší rozpětí Nevýhody: -pracnější výroba -větší tloušťka než u plné desky
Kazetová deska Prefabrikované desky Přednosti: -rychlejší výstavba - bez bednění - menší pracnost Nevýhody: - vyplatí se jen při opakovaném využití
Montáž prefabrikované desky Spojitý nosník - únosnost q 1 q g 2 q 3 1 2 3 4 1 2 3 5m 5m 5m Load Limit state Action case g q 1 q 2 q 3 1 Ultimate, eq. (6.10) 1,35 0 0 0 2 Ultimate, eq. (6.10) 1,35 1,50 0 0 3 Ultimate, eq. (6.10) 1,35 1,50 1,50 0 4 Ultimate, eq. (6.10) 1,35 1,50 0 1,50 5 Ultimate, eq. (6.10) 1,35 1,50 1,50 1,50 6 Ultimate, eq. (6.10) 1,35 0 1,50 0 7 Ultimate, eq. (6.10) 1,35 0 1,50 1,50 8 Ultimate, eq. (6.10) 1,35 0 0 1,50 9 Ultimate, eq. (6.10) 1,00 0 0 0 10 Ultimate, eq. (6.10) 1,00 1,50 0 0 11 Ultimate, eq. (6.10) 1,00 1,50 1,50 0 12 Ultimate, eq. (6.10) 1,00 1,50 0 1,50 13 Ultimate, eq. (6.10) 1,00 1,50 1,50 1,50 14 Ultimate, eq. (6.10) 1,00 0 1,50 0 15 Ultimate, eq. (6.10) 1,00 0 1,50 1,50 16 Ultimate, eq. (6.10) 1,00 0 0 1,50
Ohybový moment -180-180 -63.75-63,8-63.75-63,8 1 2-15 3 4 1 2 3 46,5 46,5 75,9 148.5 148.5 Spojitý nosník - použitelnost q 1 q g 2 q 3 1 2 3 4 1 2 3 5m 5m 5m Table 5.2b. Load cases and appropriate factors (γ ψ) for serviceability limit states. Load Limit state Action case g q 1 q 2 q 3 1 Serviceability, eq. (6.14) 1,00 1,00-1,00 2 Serviceability, eq. (6.14) 1,00-1,00-3 Serviceability, eq. (6.17) 1,00 1,00 0,3-1,00 0,3 4 Serviceability, eq. (6.17) 1,00-1,00 0,3 -
Přetvoření 2,5.2,5-1,6 1 2 3 4 1 2 3 6,2 2,2 1 2 3 4 1 2 3 10,7 Zatěžovací případy 1 a 2 3,0-1,7 6,2 10,7 14,5 Zatěžovací případy 3 a 4 14,5 Lineární řešení a redistribuce
Redistribuce Otázky ke zkoušce Základní prvky konstrukce Svislé a vodorovné prvky Ztužené a neztužené konstrukce Analýza konstrukcí, rámové výseky Základní typy desek Zatížení desky, trámu a sloupu Roznášení zatížení u desek Přenášení zatížení z desek a nosníků Uspořádání zatížení u nosníků Uspořádání zatížení u rovinného rámu Lineární výpočet a redistribuce