NOVÉ MOŽNOSTI V NAVRHOVÁNÍ VELKOROZPONOVÝCH DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ PODLE PLATNÝCH EVROPSKÝCH NOREM

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ NOVÉ MOŽNOSTI V NAVRHOVÁNÍ VELKOROZPONOVÝCH DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ PODLE PLATNÝCH EVROPSKÝCH NOREM PETR KUKLÍK

VELKOROZPONOVÉ DŘEVĚNÉ stropy 12 m KONSTRUKCE!!! střechy 80 m haly 160 m mosty 70 m

EVROPSKÉ NORMY Eurokódy Evropské normy Technické Výrobkové

Historie vzniku Eurokódu 1973 založena komise W18 CIB pro sjednocení norem pro navrhování DK 1978 modelová norma Eurocode 5 1992 modelová norma publikována v ČR 1993, 1994, 1997 vydána ENV 1996, 1997, 1998 ENV publikována v ČR 2004 vydána EN 2006 EN publikována v ČR

V OBORU DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ JE PŘES 100 ČSN EN! Tvorba evropských norem je v rámci Evropské normalizační organizace ace CEN zajišťována těmito komisemi: TC 38 TC 112 TC 124 TC 175 TC 193 TC 250/SC 5 Trvanlivost dřeva a výrobků na bázi dřeva; Desky na bázi dřeva; Dřevěné konstrukce; Kulatina a řezivo; Lepidla; Eurokódy pro stavební konstrukce ce/dřevěné konstrukce.

ČSN EN 1995 1 1 Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí Část 1 1: 1 1: Obecná pravidla Společná pravidla a pravidla pro pozemní stavby 123 stran

Přínos ČSN EN 1995 1 1 podrobnější škála dílčích součinitelů pro vlastnosti materiálu vyhraněnější použití různých hodnot modulů pružnosti možnost úpravy pevnosti v ohybu a v tahu součinitelem výšky, šířky a u LVL i délky podrobnější škála součinitelů dotvarování upravená pravidla pro kroucení, stabilitu prutů a nosníků, spolupůsobení prvků, lepené nosníky různých tvarů

Spojovací prostředky kolíkového typu

Možnosti použití F = n F v,ef,rk ef v,rk Tah kolmo na vlákna!

Účinný počet např. hřebíků n ef = n k ef Rozteče a k ef Nepředvrtáno Předvrtáno a 1 14d a 1 = 10d a 1 = 7d a 1 = 4d 1,0 0,85 0,7 1,0 0,85 0,7 0,5 a Pro mezilehlé rozteče je dovoleno pro k ef použít lineární interpolaci.

Tvary porušení a střižnost spoje

Únosnost střihu F h,1,k f 1 t d (g) 0,5 h,2,k f 2 t d (h) f t d 4 β(2 + β ) M F ax,rk = min 1,05 2 β(1 + β ) + β + (j) 2 + 4 2 β F ax,rk 1,15 2 My,Rk h,1,k f d + (k) 1+ β 4 h,1,k 1 y,rk v,rk β 2 h,1,k f d 1 t

Metody zvyšování pevnosti v otlačení

Blokový a zátkový smyk u spojů ocel dřevo

Spojovací prostředky povrchového typu desky s prolisovanými trny

Pevnostní parametry desek potřebn ebné pro zjištění návrhových hodnot pevnosti připojen p ipojení desky (trny) f a,a,b,d a pevnosti desky (materiálu) R x/y /y,rd (nutno určit zkouškami kami podle EN 1075 a EN 14545!!!) EN 14592!!! f a,0,0 f a,90,90 pevnost přp ipojení desky na jednotku plochy pro α = 90,, β = 90 t,0 pevnost desky v tahu na jednotku šířky v x x směru (α( = 0 ) 0 c,0 pevnost desky v tlaku na jednotku šířky v x x směru (α( = 0 ) 0 v,0 pevnost desky ve smyku na jednotku šířky v x x směru (α( = 0 ) 0 t,90 pevnost desky v tahu na jednotku šířky v y y směru (α( = 90 ) c,90 pevnost desky v tlaku na jednotku šířky v y y směru (α( = 90 ) v,90 pevnost desky ve smyku na jednotku šířky v y y směru (α( = 90 ) f t,0 f c,0 f v,0 f t,90 f c,90 f v,90 pevnost přp ipojení desky na jednotku plochy pro α = 0, 0, β = 0 0 γ 0, k, k v 1, k 2, α 0 konstanty (určuj ují se také zkoušek desek podle EN 1075 a EN 14545) f a,α,β,d = k mod f a,α,β,k / γ M R x/y,rd = k mod R x/y,rk / γ M γ M, dílčí součinitel vlastnosti materiálu k mod, modifikační součinitel, zohledňující délku trvání zatížení a vlhkostní parametry

Zkoušky desek BV15 a BV20

Únosnost připojení desky s prolisovanými trny τ F, d = τ M, d = F A, Ed A ef M A, Ed W p Aef y γ FM,Ed l FM,Ed MEd FEd α x W p = A ef rda W p je plastický průřezový modul připojované plochy β

Únosnost připojení desky s prolisovanými trny τ M, d I p = = M r I p = I + I x A ef A, Ed r I 2 y p da max r A ef M el C τ M r A ef M pl C τ M τ M, d = W pl = M A, Ed A W pl ef rda Možný přenášený elastický moment M el vychází ze vztahu M el = 1 2 τ M r 2 r 2 π 3 2 r = 3 4 π r 9 Plastický moment M pl při využití plastických nosných rezerv je dán vztahem M pl = 3 τ M τ M r 1 2 r 2 π 1 2 r = 1 2 π r 3 τ M Rezerva : cca 12%

Únosnost připojení desky s prolisovanými trny Přesnější řešení numerickou integrací přes plochu A : W p = A ef rda hef d ef 2 Aef d + h Přibližné řešení plastického modulu plochy připojení : 2 A = W p = A ef ef d h 4 ef 1 A ef/h ef Výpočet vždy na bezpečné straně!

Vyhodnocení zkoušek desek 100 90 100 80 90 70 80 70 60 60 % 50 40 % 50 40 30 30 20 20 10 0 fa,00,00 fa,90,90 ft,00 ft,90 fc,00 fc,90 fv,00 fv,90 0 Bova BV 15 (1,5) Aginco DM 1000 fa,00,00 (1,0) Mitek M20 Fe350 (1,0) Alpine A9 (0,9) Alpine A13 (1,25) Wolf 126 (1,25) Wolf 101 (1,0) Eur otruss (1,0) 10 fa,90,90 ft,00 ft,90 fc,00 fc,90 fv,00 fv,90 Bova BV 20 (2.0) MiTek M 14 (2,0) Wolf 20 N (2,0) Porovnání pevnostních vlastností desek BOVA BV20 s deskami vyhodnocenými podle DIN 1052 Porovnání pevnostních vlastností desek BOVA BV15 s některými deskami u kterých vyhodnocení proběhlo také podle EN použit přepočet hodnot 1.25*1.65 pro pevnosti připojení 1.25*1.4 pro únosnosti materiálu

Spojovací prostředky povrchového typu hmoždíky

Typy hmoždíků prstencový talířový A3 B3 ozubený speciální C6 D1

Stahovací svorníky Typ hmoždíku podle EN 912 d c d minimum d maximum mm mm mm A1 A6 130 12 24 A1, A4, A6 > 130 0,1 d c 24 B d 1 1 d 1

Rozměry spojů Vnější prvek 2,25 h e Vnitřní prvek 3,75 h e

Redukované vzdálenosti 2 2 0 k a1 1 ( ka1) + ( k a2 ) 1 s 0 k a2 1

Připravované změny Smyk za ohybu b ef = k cr b (k cr = 0,67); Předvrtání u hřebíků pro průměry větší než 6 mm a nikoliv 8 mm; Vruty na vytažení.

ČSN EN 1995 1 2 Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí Část 1 2: 1 Obecná pravidla Navrhování konstrukcí na účinky požáru 67 stran

Přínos ČSN EN 1995 1 2 jednorozměrné a nominální zuhelnatění nové postupy pro výpočet prvků s plášti požární ochrany zpřesněné výpočetní metody

Průběh zuhelnatění pro t ch = t f a t a = min.25 mm

POŽÁRNÍ ODOLNOST nechráněných spojů s bočními prvky ze dřeva

POŽÁRNÍ ODOLNOST nechráněných spojů s bočními prvky ze dřeva

POŽÁRNÍ ODOLNOST nechráněných spojů s bočními prvky z oceli

POŽÁRNÍ ODOLNOST nechráněných spojů s bočními prvky ze dřeva Doba požární odolnosti d,fi t min Opatření a Hřebíky Vruty Svorníky Kolíky Hmoždíky podle EN 912 15 15 15 20 15 d 2,8 mm d 3,5 mm 1 t 45 mm 1 t 45 mm 1 t 45 mm d průměr spojovacího prostředku a t 1 tloušťka prvku

POŽÁRNÍ ODOLNOST nechráněných spojů s bočními prvky ze dřeva zvláštní tloušťka a vzdálenost spojovacího prostředku od konce a okraje a fi

a fi POŽÁRNÍ ODOLNOST chráněných spojů (zátkami) jako u nechráněného spoje

a fi POŽÁRNÍ ODOLNOST chráněných svorníků jako u nechráněného spoje

POŽÁRNÍ ODOLNOST spojů s vnitřními ocelovými deskami, s tloušťkou minimálně 2 mm a) nechráněných, b) chráněných dutinami, c) chráněných vlepenými pásky, d) chráněných deskami

POŽÁRNÍ ODOLNOST spojů s nevystupujícími vnitřními ocelovými deskami, s tloušťkou minimálně 2 mm, požadované šířky ocelových desek s nechráněnými okraji pro R 30 a R 60 b st Nechráněné okraje všeobecně Nechráněné okraje na jedné nebo dvou stranách R 30 R 60 R 30 R 60 200 mm 280 mm 120 mm 280 mm

POŽÁRNÍ ODOLNOST chráněné ocelové desky užší než dřevěný prvek pro desky s tloušťkou ne větší než 3 mm, kde je hloubka dutiny d g větší než 20 mm pro dobu požární odolnosti 30 minut a větší než 60 mm pro dobu požární odolnosti 60 minut; pro spoje s vlepenými pásky nebo ochrannými deskami na bázi dřeva, kde je hloubka vlepeného pásku d g, nebo tloušťka desky h p větší než 10 mm pro dobu požární odolnosti 30 minut a větší než 30 mm pro dobu požární odolnosti 60 minut.

USPOŘÁDÁNÍ POŽÁRNÍ ZKOUŠKY SPON

ČSN EN 1995 2 Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí Část 2: Mosty 29 stran

Přínos ČSN EN 1995 2 Podrobnější škála dílčích součinitelů pro vlastnosti materiálu Mění se úhel roznášení zatížení u desek mostovek z překližek Zavádí se nový materiál křížem lamelované dřevo (KLH) Větší pozornost věnována dřevobetonovým prvkům Uvedena je přesnější metoda pro určení spolupůsobící šířky desky mostovky Podrobněji zpracována pravidla pro předpjaté mostovky

VELKOROZPONOVÉ STROPY kompozitní dřevobetonové

Výhody zvýšení únosnosti stropů; zvýšení tuhosti stropů na průhyb a kmitání; zvýšení vzduchové a kročejové neprůzvučnosti stropů; zvýšení požární odolnosti stropů; nepříliš vysoká vlastní tíha stropní konstrukce (přitížení základů) dů); jednoduchá technologie provedení. Nevýhody použitelnost pouze u dřeva bez biologického poškození; nevhodnost použití u konstrukcí vystavených vysoké vlhkosti a teplotě.

Zjišťování hustoty konstrukčního dřeva

Vztah mezi hustotou dřeva a hloubkou vniku rázového kolíku ρ 12 [g/cm 3 ] 0,7 0,6 w = w 12 0,5 0,4 t p, 12 = t p ( 1 0, 007 w ) 0,3 0,2 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 t p, 12 [mm] ρ 12 = 0, 027102 t p, 12 + 0, 727 987

Závislost hustoty a pevnosti v ohybu konstrukčního dřeva f m = 36, 13 + 0, 156743 ρ 12 ρ 12 [ kg / m 3 ]

Závislost hustoty a modulu pružnosti konstrukčního dřeva E stat = 14 441, 49 + 55, 783 400 ρ 12 ρ 3 [ kg / m ] 12

Porovnání pevností dřeva v ohybu Třídy podle ČSN 73 2824 1 idt DIN 4074 1 (Třídy podle ČSN 491531 1) Pevnost podle ČSN P EN 1995 1 1 a ČSN P EN 1995 2 [MPa] Hustota [kg/m 3 ] Pevnost výpočet [MPa] Pevnost zkouška [MPa] S 10 (SΙ) 22 460 33,983 40,04 S 10 (SΙ) 22 402 34,221 41,50 S 13 (S0) 27 437 31,282 49,37 S 10 (SΙ) 22 492 44,040 50,90 S 13 (S0) 27 409 39,775 55,41 S 13 (S0) 27 537 61,395 77,22

ÚNOSNOST SPŘAHOVACÍHO PROSTŘEDKU KOLÍKOVÉHO TYPU [Poštulka a Koželouh ]

Únosnost spřahovacího prostředku kolíkového typu se dvěma plastickými klouby ve spoji dřevo beton s mezivrstvou beton dřevo R v 2 2 β 2 M y β t β = f h, t d λ t = f h, t d + t 1 + β f h, t d 1 + β 2 1 + β R = 1, 15 R v + R 4 ax

Únosnost spřahovacího prostředku kolíkového typu s jedním plastickým kloubem R v = f h, t d λ t = f h, t d L t 2 + 2 t + β β 2 + 2 4 β ( 2 + β ) M y L t β ( ) + 2 L + 2 t f d 4 h, t t R = 1, 05 R v + R ax 4

Porovnání únosností příčně namáhaných kolíků bez mezivrstvy, zjištěných zkouškou a výpočtem Typ betonu Počet zk. d mm ρ kgm 3 f u MPa f cm MPa R 1) mean zk. kn R 2) k zk. kn R výp. kn HSC 21 10 454 480 69 11,8 10,1 9,55 NWC 21 10 454 480 36 11,3 9,2 9,05 LWC 21 10 454 480 22 9,3 8,6 8,55 NWC 21 8 454 480 32 6,8 6,1 6,05 Poznámka: 1) průměrná hodnota, 2) charakteristická hodnota

PARAMETRICKÁ STUDIE Geometrie kompozitního dřevobetonového nosníku

Vliv geometrie kompozitního dřevobetonového nosníku na jeho ohybovou tuhost 4,0 3,5 3,0 EI max /EI min 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 n b c /b t = 32 16 4 2 1 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 h c /h t

Vliv rozpětí a modulu prokluzu na jednotku délky na součinitel spřažení kompozitního dřevobetonového nosníku γ 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 l [mm] k = 200 N/mm/mm k = 100 k = 50 k = 25

VELKOROZPONOVÉ STŘECHY Konstrukce zastřešení průmyslové haly

Česká technologie včetně software

Obecná analýza havárií v zimě 2005/2006 2006 Možné příčiny * Chyby v projektu * Chyby při provádění * Tlak investora * Zanedbaná údržba a kontrola * Přetížení sněhem

Prostorová stabilita a ztužení lehkých střešních konstrukcí ze dřeva Ztužení v rovině střechy Diagonální prvky ze dřeva Příhradové vazníky, tuhé desky Doplnění zavětrovacími ocelovými pásy (BOVA, BV/ZP)

Prostorová stabilita a ztužení lehkých střešních konstrukcí ze dřeva Ztužení spodních pasů Ztužení v místě spojů Ztužení pro přenos sil od působení větru

Prostorová stabilita a ztužení lehkých střešních konstrukcí ze dřeva Ztužení horních pasů, konstrukce dělené pro přepravu

Trvalé ztužení rovina výplňových prutů * Zajištění stability tlačených prutů Zkrácení vzpěrné délky výplňových prutů Systém diagonál a Příložky podélných výztuh

Trvalé ztužení ztužení štítu * Zkrácení vzpěrných délek * Přenos vodorovného zatížení do podpor (stěn, ztužidel)

ČSN pro navrhování DK ČSN 73 1701: 1984 ČSN P ENV 1995 1 1: 1: 1996 ČSN EN 1995 1 1: 1: 2OO6 ČSN 73 1702: 2007 (modifikovaná DIN 1052:2004)

Publikace

Produkty projektu TEMTIS: Metodická příručka 1 Dřevěné konstrukce (předpokládaný rozsah 100 stran). Metodická příručka 2 Navrhování dřevěných konstrukcí podle Eurokódů (předpokládaný rozsah 100 stran). Případové studie 12 případových studií obsahujících základní informace o zajímavých dřevěných konstrukcích, dále části projektové dokumentace, fotografie a vizualizaci celého procesu realizace spolu s instrukčním manuálem pro lektory. Instrukční manuál k vypracovaným případovým studiím Databáze dřevěných staveb databáze různých typů dřevěných staveb a konstrukcí postavených v zemích Evropské unie. Šablona pro vkládání dat do databáze dřevěných staveb. Webová stránka projektu v angličtině a třech místních jazycích (češtině, němčině, polštině). Seminář e se zaměřením na tématiku dřevěných konstrukcí a staveb na bázi dřeva. Metodické přír učky ve třech jazykových mutacích Materiály budou k dispozici v elektronické podobě na webových stránkách projektu a také na DVD nosičích.

DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST