Konstrukční systémy I Třídění, typologie a stabilita objektů Ing. Petr Suchánek, Ph.D.
Zatížení a namáhání Konstrukční prvky stavebního objektu jsou namáhány: vlastní hmotností užitným zatížením zatížením sněhem, námrazou jako převážně svisle působícími zatíženími zatížením větrem z tlaku a sání větru jako převážně vodorovně působícími silami dynamickým zatížením (vibrace, otřesy, brzdné účinky vozidel, atd.) tepelným namáháním (tepelná roztažnost, požár) namáháním v důsledku nerovnoměrného sedání
Základní pojmy nauky o nosných a) TLAK konstrukcích tlačené konstrukční prvky jsou vystaveny napětí v tlaku způsobujícímu stlačení prvku
Základní pojmy nauky o nosných b) TAH konstrukcích prvky vystavené namáhání tahem působí tahové napětí způsobující změnu délky
Základní pojmy nauky o nosných c) STŘIH konstrukcích vzniká v zatíženém prvku, jestliže se zatížení a protitlak v téže průřezové ploše a dvě vrstvy konstrukčního prvku posunou kolmo na osu konstrukčního prvku
Základní pojmy nauky o nosných d) SMYK konstrukcích vzniká v prvku, jestliže zatížení a dvě průřezové plochy se posunou proti sobě v oblasti osy konstrukčního prvku, na rozdíl od střihu vzniká napětí v podélném řezu prvku
Základní pojmy nauky o nosných e) KROUCENÍ (torze) konstrukcích vzniká, jestliže je průřez prvku namáhán točením
Základní pojmy nauky o nosných f) OHYB konstrukcích prvek se při příčném namáhání na jeho osu prohne mezi body podepření
Základní pojmy nauky o nosných g) VYBOČENÍ (vzpěr) konstrukcích při působení tlaku v podélném směru štíhlé prvky ve tvaru protu vybočují, plošné prvky (stěny) se vydouvají a) volně stojící konstrukce b) jednostranně vetknutá konstrukce c) oboustranně vetknutá konstrukce
Základní pojmy nauky o nosných konstrukcích Stavební materiály se pod vlivem vnějších sil projevují specifickým způsobem: 1) Elastickým chováním (elasticitou) zatížením a působením sil v určitých mezích nedojde k trvalému přetvoření, když zatížení přestane působit, prvek se vrátí do své původní polohy
Základní pojmy nauky o nosných konstrukcích 2) Plastickým chováním (plasticitou) jestliže jsou překročeny mezní hodnoty elastického chování, ale nedosáhne se zatížení způsobujícího destrukci, vzniká u všech prvků trvalé přetvoření
Základní pojmy nauky o nosných konstrukcích 3) Tečením (dotvarováním) při dlouhodobém namáhání, též v závislosti na působící teplotě, mohou na prvcích vznikat trvalé změny tvaru
Konstrukční systémy Konstrukční systém = způsob zabezpečení prostorové tuhosti stavby = souhrnné uspořádání charakteristických nosných konstrukcí, které vytvářejí statické vlastnosti objektu, tj. zajišťují rovnováhu všech vnitřních i vnějších sil a jejich bezpečné převedení do základové půdy
Nosné prvky a) prostý nosník b) spojitý nosník c) vzepjatý nosník d) příhradový nosník e) předpínací lano f) příhradová konstrukce s diagonálními pruty g) stěna (deska) h) podpěra, vzpěra i) oblouk j) deska k) deska s průvlakem (žebrem) l) deska s obráceným průvlakem m) nosný rošt
Pro působení konstrukčního systému je rozhodující uspořádání svislých nosných konstrukcí. Rozeznáváme dva hlavní nosné konstrukční systémy: Systém stěnový svislými nosnými konstrukce jsou stěny Systém skeletový svislé nosné konstrukce tvoří sloupy, stěny jsou jen lehké, výplňové nebo obalové
Speciální konstrukční systémy Lomenicové konstrukce Roštové konstrukce
Speciální konstrukční systémy Prostorové nosné konstrukce Skořepinové nosné konstrukce
Speciální konstrukční systémy Nosné konstrukce z lanové sítě Pneumatické a membránové konstrukce a) nafukovací hala b) střešní membrána s přetlakem c) střešní membrána s podtlakem d) textilní zastřešení sportoviště
Stabilita Podstatný vliv na stabilitu stavebního objektu mají zpravidla existující konstrukční prvky ve tvaru desky nebo stěny. Z hlediska statické účinnost se rozlišuje deskový účinek ohybové namáhání stěnový účinek ztužující účinek
Vetknutí Stabilita - stěny a podpěry s vysokým stupněm štíhlosti je možno zabezpečit proti překlopení vetknutím do základů nebo do jiných sousedících prvků Ztužení pro stabilitu stěn, zvláště v souvislosti s namáháním vzpěrem, vydutím nebo klopením, je zpravidla kromě dimenzování důležité dostatečné ztužení
Stabilita Předpokladem účinného ztužení je dostatečné vzájemné konstrukční spojení ztužených a ztužujících stěnových desek (např. vazbou zdiva, ocelovou výztuží, apod.) Spojení ztužujících desek a) nedostatečné spojení, b) pevné spojení Účinnost ztužení závisí dále na: výšce ztužené stěny tloušťce ztužené stěny vzájemné vzdálenosti ztužujících stěn délce ztužujících stěn tloušťce, resp. hmotnosti stěn
Stabilita Spolupůsobení ztužujících desek a) ztužení příčnou stěnou je dostatečné b) ztužení není dostatečné (chybí příčná stěna) c) ztužení spřaženou stropní deskou
Stabilita U vícepodlažních objektů takto může vzniknout přepážková struktura vytvořená z navzájem se ztužujících obvodových a dělících stěna a stropních desek
Třídění konstrukčních systémů 1. Podle konstrukčního prostorového uspořádání svislých prvků vzhledem k podélné ose na - podélné - příčné - obousměrné 2. Podle použité technologie na - zděné - monolitické - polomontované (prefa-monolitické) - montované (prefabrikované)
Základní prostorové uspořádání konstrukčních systémů a) podélné konstrukční systémy b) příčné konstrukční systémy
Základní prostorové uspořádání konstrukčních systémů a) podélný, b) příčný, c) příčný doplněný částečnými podélnými vnitřními nosnými stěnami, d) obousměrný 1 nosné stěny, 2 ztužující stěny, 3 nenosné stěny (výplňové, izolační, dělící), 4 tepelná izolace vnějších nosných stěn, VM skladebný rozpon traktů