4 Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí 4.1 Statické systémy Tab. 4.1 Statické systémy podle namáhání Namáhání hlavního nosného systému Prostorové uspořádání Statický systém Schéma Charakteristické průřezy OHYB Rovinné konstrukce Prostorové Konstrukce Nosníky plnostěnné příhradové Rámy plnostěnné příhradové Rošty plnostěnné příhradové Desky plné příhradové Lomenice Rovinné konstrukce Oblouky plnostěnné příhradové TLAK TAH Prostorové Konstrukce Rovinné konstrukce Prostorové Konstrukce Skořepina plnostěnná Síťová klenba Skořepiny krátké dlouhé rotační Ohebné vlákno Lanový vazník Lanové systémy, sítě Membrány 1
Halové objekty můžeme rozdělovat podle různých hledisek. Podle použitého materiálu dělíme haly na: železobetonové ocelové dřevěné kombinované. 4.2 Železobetonové haly Tab. 4.2 Typy železobetonových hal Prvek Nákres Tloušťka h [mm] Rozpětí l Poměr l/h Jednoduchý jednopodlažní rám 12 24 22 30 Oblouk 15 60 28 40 Železobetonové převrácené hyperbolické paraboloidy (deštníky) 75 100 9 15 120 200 Železobetonové hyperbolicko parabolické skořepiny 75 100 15 55 200 450 Kupole, báně 75 300 15 120 300 450 2
Tab. 4.2 Typy železobetonových hal (pokračování) Prvek Nákres Tloušťka h [mm] Rozpětí l Poměr l/h Železobetonové lomenice 75 125 9 36 40 50 Železobetonové dlouhé válcové skořepiny 75 100 25 40 50 65 Železobetonové šikmé rošty 300 700 10 20 25 35 Podle technologie mohou být železobetonové haly prefabrikované pro obvyklý provoz a dispozici např. průmyslové haly apod., nebo mohou být monolitické, které se kromě průmyslových hal používají také v méně typických případech haly sportovních stadionů, výstavní haly, kulturní sály apod. Podle technologických požadavků provozu u průmyslových a některých zemědělských hal rozeznáváme halové objekty s podvěsnou dopravou (jeřáb uchycen do střešního nosného pláště) a halové objekty s mostovými jeřáby (jeřábová dráha uložena na sloupech, nejčastěji na krátkých konzolách). Z hlediska konstrukčně statického rozeznáváme halové systémy trámové (rámové), obloukové, deskové a skořepinové. Trámové konstrukce Železobetonové trámové konstrukce lze obecně dělit na systémy vazníkové a systémy bezvazníkové. Vazníkovým systémem označujeme příčný nosný konstrukční systém, který se skládá z příčných rámů s různým stupněm statické neurčitosti, orientovaných ve směru rozpětí lodí a který přenáší zatížení ze střešních konstrukcí (trámů, desek apod.) do základových konstrukcí. Bezvazníkovým systémem označujeme podélný nosný konstrukční systém. Na podélné rámy se ukládá vlastní střešní konstrukce o délce rovné rozpětí lodí (např. TT panely). Vazníkové systémy monolitické Některé typy železobetonových monolitických hal s uvedením jejich přípustného rozpětí a dimenze jednotlivých prvků jsou uvedeny na následujících obrázcích. 3
Obr. 4.1 Železobetonové nosníkové systémy 4
Vazníkové systémy montované V současné době se montované železobetonové haly používají častěji než monolitické, což je způsobeno jednoduchostí konstrukčního uspořádání. Skutečně vystačíme s několika málo druhy prefabrikovaných dílců a malá výška konstrukce dovoluje snadnou montáž. Montované haly mohou být vyrobeny ze železobetonu nebo předem předpjatého betonu. 4.3 Ocelové haly Tab. 4.4 Konstrukční systémy ocelových hal Prvek Nákres Rozpětí l Poměr l/h (l/f) Vlnitý oblouk 30 45 5 6 Hala ze zavěšených nosníků 60 150 5 10 Lanová zavěšená hala 50 180 8 15 Hala se síťovými lany a s tuhým zastřešením 30 180 6 12 Kupole z mřížoviny 15 100 5 7 Lomenice 9 30 10 20 5
Tab. 4.4 Konstrukční systémy ocelových hal (pokračování) Prvek Nákres Rozpětí l Poměr l/h (l/f) Dvouvrstvá hyperbolicko parabolická skořepina 9 30 6 12 Nafukovací membrána z nerez oceli 80 300 25 30 Jednopodlažní rám 9 60 35 40 Oblouk 60 150 40 50 Hala s příhradovým vazníkem 6 40 12 20 Prostorová příhradová deska 30 150 15 30 Prostorová příhradovina ve tvaru oblouku 20 200 55 60 6
Ocelové haly pro průmyslovou nebo zemědělskou výrobu Typické ocelové haly pro průmyslovou výstavbu se skládají z vaznic, vazníků, průvlaků, sloupů a zavětrování. Vaznice přenášejí zatížení ze střešního pláště na vazníky. Jejich řešení a uspořádání závisí kromě zatížení především na rozpětí, jak ukazuje následující tabulka. Tab. 4.5 Způsoby uložení vazníků 6 9 12 prostý nosník Válcovaný profil spojitý nosník vzpěrkový nosník Prolamovaný nosník kloubový nosník prostý nosník zavěšený nosník Příhradový nosník prostý nosník Vazníky jsou určeny požadovaným rozpětím haly a tvarem střechy. Plnostěnné svařované vazníky se navrhují do rozpětí 12 15 m. Výška svařovaného profilu se navrhuje přibližně 1/15 rozpětí. Příhradové vazníky se navrhují od 15 m rozpětí. Výška příhradového vazníku se volí přibližně 1/10 rozpětí. Příhradové vazníky se nejčastěji navrhují buď úhelníkové, nebo trubkové. Jak plnostěnné tak příhradové vazníky mohou být navrženy předpjaté. Průvlaky se použijí u hal, pokud vzdálenost vazníků je menší než vzdálenost sloupů. Mezilehlé vazníky jsou podepřeny průvlaky většinou příhradového provedení. Výška průvlaku se navrhuje rovna výšce čel vazníků. Sloupy mohou být buď vetknuty do základů a tak zajišťovat tuhost objektu v příčném směru, nebo mohou být tuze spojeny s vazníkem a tvořit rámovou vazbu. V obou případech jsou sloupy buď příhradové, nebo plnostěnné. Plnostěnný sloup se navrhuje do šířky 1,2 1,5 m. Zavětrování a ztužidla jsou montována z jednotlivých prutů buď trubkového profilu, nebo profilů I, U nebo úhelníků. Tato ztužidla mají různou funkci svislá ztužidla mezi vazníky (v čelech a uvnitř rozpětí) zajišťují svislou polohu vazníků, zavětrování ve střešní rovině ztužuje střešní desku a přenáší vodorovné zatížení od větru na tuhé vazby. Některé firmy vyrábějí typizované ocelové haly, jejichž použití může zjednodušit a urychlit jak proces výstavby, tak projektovou přípravu. 7
Ocelové příhradové desky Příhradové desky jsou relativně tenké, jejich tloušťka se navrhuje 1/20 1/25 kratšího rozpětí. Prostorové působení deskové příhradoviny se nejlépe uplatní, pokud je její půdorysný tvar blízký čtverci a deska je uložena po obvodě ať spojitě nebo řadami sloupů. 4.4 Dřevěné haly Tab. 4.6 Konstrukční systémy rámových dřevěných hal Prvek Nákres Rozpětí l Poměr l/h Dřevěný lepený rám 12 35 30 50 Dřevěný lepený rám složený z nosníků a stojek 4 30 18 22 Portálový rám z překližky 9 45 20 40 Lepený oblouk 15 100 30 50 Hlavní nosnou konstrukci hal mohou tvořit buď vazníky, nebo rámy. Vazníky se mohou ukládat na podpůrnou konstrukci z jiného materiálu ocelové, popř. betonové sloupy, nebo betonové či zděné stěny. Svislá konstrukce se řeší tak, aby byla schopná samostatně přenášet účinky větru sloupy jsou vetknuté, popř. v podélném směru zavětrované, stěna, pokud je tenká, se vyztužuje pilířky apod. Dřevěné vazníky se běžně používají do rozpětí 24 30 m, pro větší rozpětí jsou výhodnější obloukové konstrukce. Rozteče vazníků se volí v rozmezí 3,6, 4,2, 4,8 a 6,0 m podle druhu pláště. Pro větší rozpětí od 40 m se doporučují rozteče 9 až 12 m. Stejně i rámové vazby se umísťují ve vzdálenosti 3,6 6,0 m. 8
Ohýbané prvky probraných dřevěných konstrukcí mají většinou výrazný nepoměr ohybových tuhostí vůči hlavním osám setrvačnosti. Dále většina spojů prvků bývá kloubová, a proto celá soustava bednění, krokví, vaznic, vazníků, popř. rámů není schopna přenášet libovolný směr zatížení. Proto je třeba doplnit ztužidla jednak ve střeše samotné, popř. u rámů ještě ve směru kolmém k jejich rovině. Tab. 4.7 Dřevěné vazníky Výška h 7,5 20 l 8 l/12 Vzdálenost vazeb Sbíjené 7,5 20 l/8 l/10 6 12 l/8 l/10 10 30 l/17 10 30 h 1 = l/16 h 2 = l/30 3,6 9 10 30 h 1 = l/16 h 2 = l/30 3,6 9 Lepené Lamelové 10 30 l/16 10 25 l/20 15 50 l/40 15 40 l/36 4,2 7 9
Tab. 4.7 Dřevěné vazníky (pokračování) Výška h Vzdálenost vazeb Lamelové 15 40 l/36 4,2 7 Lepené Skříňové 6 15 l/8 l/12 6 15 l/8 l/12 4 8 l/20 l/30 10 30 l/10 24 30 l/6 l/7 12 18 l/6 Příhradové 21 30 l/5 12 24 l/5 l/7 30 100 l/8 10
Tab. 4.7 Dřevěné vazníky (pokračování) Výška h Vzdálenost vazeb 30 100 l/8 Příhradové 30 100 l/8 Tab. 4.8 Dřevěné rámy Výška h Vzdálenost vazeb 15 30 l/23 l/3 l/40 Lepené lamelové 15 50 l/25 15 60 l/26 l/4 l/6 11
Tab. 4.8 Dřevěné rámy (pokračování) Výška h Vzdálenost vazeb 15 50 l/26 Lepené lamelové 15 40 l/20 Sbíjené 10 18 l/10 l/8 l/2 l/3 Skříňové 15-30 l/3 l 10 25 l/10 Příhradové 10 18 l/10 l/9 12
Tab. 4.8 Dřevěné rámy (pokračování) Výška h Vzdálenost vazeb Příhradové 15 30 l/15 4.5 Zděné haly Tab. 4.9 Konstrukční systémy zděných hal Tloušťka h [mm] Poměr l/h Zděné skořepiny 6 15 75 125 80 120 Zděné oblouky 8 50 70 600 30 60 Zděné klenby, kupole a báně 5 40 75 300 30 80 13
4.6 Haly z plastů Tab. 4.10 Konstrukční systémy hal z plastů Poznámka Kupole, báně z tvarovaných panelů 4 20 Kupole mohou mít buď pravoúhlý, nebo kruhový půdorys Lomenice z tvarovaných desek 5 20 Vyrobí se spojením 2 3 typů tvarovaných desek 4.7 Haly z tkanin a folií Tab. 4.11 Konstrukční systémy z tkanin a folií Poloměr zakřivení Tkaninový stan 9 18 25 35 Lanový vyztužený stan 18 60 80 100 14
Tab. 4.11 Konstrukční systémy z tkanin a folií (pokračování) Poloměr zakřivení Síť z předpjaté oceli s tkaninovým překrytím 25 100 100 300 Lany podepřená nafukovací (přetlaková) hala 90 180 80 100 Nafukovací (přetlaková) hala 15 45 Povrch membrány má mít tvar kupole a je předpjatý v každém bodě Pneumatický rám (přetlaková žebra) 6 45 K dosažení potřebné nosnosti a tuhosti je nutný vysoký přetlak v žebrech 15