VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV BETONOVÝCH A ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES STATICKÉ ŘEŠENÍ ZALOŽENÍ NOVOSTAVBY HORSKÉHO HOTELU STATIC SOLUTION OF NEW MOUNTAIN HOTEL BUILDING FOUNDATIONS DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BC. RENATA VELECKÁ Ing. MARTIN ZLÁMAL, Ph.D. BRNO 2014
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Studijní prgram Typ studijníh prgramu Studijní br Pracviště N3607 Stavební inženýrství Navazující magisterský studijní prgram s prezenční frmu studia 3608T001 Pzemní stavby Ústav betnvých a zděných knstrukcí ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Diplmant Bc. Renata Velecká Název Veducí diplmvé práce Datum zadání diplmvé práce Datum devzdání diplmvé práce V Brně dne 31. 3. 2013 Statické řešení zalžení nvstavby hrskéh htelu Ing. Martin Zlámal, Ph.D. 31. 3. 2013 17. 1. 2014...... prf. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc. Veducí ústavu prf. Ing. Rstislav Drchytka, CSc., MBA Děkan Fakulty stavební VUT
Pdklady a literatura Platné nrmy: - ČSN EN 1990: Zásady navrhvání knstrukcí. 2004 - ČSN EN 1991-1 až 4: Zatížení stavebních knstrukcí. 2004-2007 - ČSN EN 1992-1-1: Navrhvání betnvých knstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pr pzemní stavby. 2006 - ČSN EN 1997-1 - Eurkód 7: Navrhvání getechnických knstrukcí - Část 1: Obecná pravidla Další ptřebná literatura p dhdě s veducím diplmvé práce. Zásady pr vypracvání Diplmvá práce musí být vypracvána v plném rzsahu dle pžadavků zadání a dle platných nrem. Vypracujte varianty statickéh řešení zalžení bjektu a prveďte jejich psuzení dle mezníh stavu únsnsti. Dále vypracujte výkresy tvaru knstrukce a výztuže pčítaných prvků. Ostatní úpravy prvádějte pdle pkynů veducíh diplmvé práce. Pžadvané výstupy: Textvá část (bsahuje průvdní zprávu a statní náležitsti pdle níže uvedených směrnic) Přílhy textvé části: P1. Pužité pdklady P2. Statický výpčet (v rzsahu určeném veducím diplmvé práce) P3. Přílhy ke statickému výpčtu P4. Výkresy - přehledné, pdrbné a detaily (v rzsahu určeném veducím diplmvé práce). Prhlášení shdě listinné a elektrnické frmy VŠKP (1x). Ppisný subr závěrečné práce (1x). Diplmvá práce bude devzdána v listinné a elektrnické frmě pdle směrnic a 1x na CD. Předepsané přílhy... Ing. Martin Zlámal, Ph.D. Veducí diplmvé práce
Abstrakt Diplmvá práce se zabývá návrhem a psuzením části základvé desky hrskéh htelu. Jsu prvedeny 2 varianty výpčtu zjedndušený (tvz. brácený strp) a výpčet pmcí výpčtvéh mdulu SOILIN. Sučástí práce je i srvnání výsledků. Na vnitřní síly varianty zhledňující interakci pdlží a základu je nadimenzvána výztuž a prveden psudek na I. mezní stav únsnsti. Klíčvá slva nsná knstrukce, základvá deska, statický výpčet, I. mezní stav únsnsti, zatížení, prtlačení desky Abstract Master&aps;s thesis deals with design and static slutin f fundatin slab f muntain htel. Tw calculatin versins are made simplified ( inverse ceiling ) and calculatin using sftware RF-SOILIN. This thesis als includes a cmparisn f bth results. Reinfrcement is designed fr mre accurate internal frces and the assessment f structure is perfrmed accrding t the 1st limit state f capacity. Keywrds carrying structure, fundatin slab, static calculatin, 1st limit state f capacity, lad, pushing thrugh the slab.
Bibligrafická citace VŠKP Bc. Renata Velecká Statické řešení zalžení nvstavby hrskéh htelu. Brn, 2014. 16 s., 129 s. příl. Diplmvá práce. Vyské učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav betnvých a zděných knstrukcí. Veducí práce Ing. Martin Zlámal, Ph.D..
Prhlášení: Prhlašuji, že jsem diplmvu práci zpracval(a) samstatně a že jsem uvedl(a) všechny pužité infrmační zdrje. V Brně dne 16.1.2014 pdpis autra Bc. Renata Velecká
Pděkvání: Ráda bych pděkvala veducímu diplmvé práce ing. Martinvi Zlámalvi, Ph.D. za cenné rady, připmínky a čas, který mi věnval při řešení dané prblematiky.
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV BETONOVÝCH A ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES STATICKÉ ŘEŠENÍ ZALOŽENÍ NOVOSTAVBY HORSKÉHO HOTELU STATIC SOLUTION OF NEW MOUNTAIN HOTEL BUILDING FOUNDATIONS TECHNICKÁ ZPRÁVA DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BC. RENATA VELECKÁ Ing. MARTIN ZLÁMAL, Ph.D. BRNO 2014
Obsah 1. ÚVOD... 10 2. 3. 4. 5. 6. 7. 1.1. Charakteristika bjektu... 10 1.2. Charakteristika území... 11 KONSTRUKČNÍ SYSTÉM... 11 2.1. Vdrvné knstrukce... 12 2.2. Svislé knstrukce... 12 2.2.1. Slupy... 12 2.2.2. Obvdvý plášť... 12 2.2.3. Schdiště... 12 2.3. Zalžení knstrukce... 12 ZATÍŽENÍ... 13 3.1. Stálé zatížení... 13 3.2. Prměnné zatížení... 13 3.3. Klimatická zatížení... 14 MATERIÁLY... 14 ZÁVĚR... 15 POUŽITÉ ZDROJE... 15 SEZNAM PŘÍLOH... 16 9
1. ÚVOD Předmětem práce návrh a psuzení základvé desky mnlitické knstrukce tvřící základ budvy hrskéh htelu. Výpčet bude prveden dvěma variantami zjedndušený výpčet tzv. brácený strp a výstižnější výpčet pmcí interakce pdlží a knstrukce RF-SOILIN. Na přesnější a reálnější hdnty vnitřních sil bude prveden dimenzvání výztuže a psudek dle 1.MS únsnsti. Psuzení je prveden dle ČSN EN 1992-1 Eurkód 2: Navrhvání betnvých knstrukcí. Hlavními výstupy práce budu statický výpčet a výkresvá dkumentace knstrukce. 1.1. Charakteristika bjektu Základní půdrys je nepravidelný, zastřešení je navržen v části 1.NP až 5.NP atypicku sedlvu střechu sklnu 46 a 23. Celý bjekt je kncipván jak pětipdlažní, samstatně stjící nad základním půdrysem. Vnější rzměry knstrukce jsu 96,5x53,2m a celkvá výška nad terénem +19,975m. Objekt je rzdělen na 3 samstatné dilatační celky. 2 krajní křídla služí především jak ubytvací prstry s 53 ubytvacími jedntkami různých velikstí a střední část jak splečenská. Sučástí htelu je také bazén, kuchyň, wellness centrum, ktelna, sklady, jídelna, kanceláře, strjvna vzduchtechniky a suvisející kmunikační prstry. V rzích ubytvacích křídel se nachází ztužující železbetnvá jádra tl. 200 mm s evakuačními výtahy a schdišti. Dispzičně je 1S řešen tak, že je rzdělen d 3 prvzních celku a t wellness cetra, kuchyně a bazénvé technlgie se sklady, prádelnu a ktelnu. Úrveň pdlahy 1S je v -4,810m. 1S je přístupné z 1NP přímým dvuramenným schdištěm v střední části a 2 sbními výtahy. Dispziční řešení 1.NP - zde je situvána bazénvá hala, recepce, hygienické zařízení, šatny, jídelnu a kanceláře. Úrveň pdlahy 1.NP je ve výšce 0,000 m. 1.NP je přístupné z klitéh terénu hlavním vchdem aneb pstranními únikvými cestami, ústícími na terén. 2NP je dispzičně rzdělen d 2 ubytvacích křídel a centrální splečenské části s knferenční místnstí. 2.NP je spjen centrálním schdištěm a dvěma sbními výtahy s dalšími pschdími. Sučasně je spjen s statními pschdími dvěma chráněnými únikvými cestami v rzích ubytvacích křídel, bsahujícími evakuační nákladní výtahy. Úrveň pdlahy 2.NP je ve výšce +5,000 m. 3NP, 4NP, 5NP jsu taktéž dispzičně rzděleny d 2 ubytvacích křídel a centrální splečenské části. Úrveně pdlahy 3NP je ve výšce +8,100 m, 4NP +11,185, 5NP +14,285. Pdkrví je technickéh rázu, které bude služit puze pr kntrlní účely. Technické pdkrví bude zpřístupněn z centrální technické místnsti v 5NP. Knstrukce zastřešení je řešena dřevěným krvem z napájených krkev, kleštin slupků a pzednic. Skladba střechy je tvřena z krkví 80x200, kde mezilehlé prstry jsu vyplněny minerální tepelnu izlací Knauf Unifit 035 tl. 200mm. Ze spdu překryté parzábranu Jutafl N110, na které bude mechanicky ktvený hliníkvý ršt vynášející SDK desky Knauf Firebard K751. Ty tvří prtipžární chranu krvu. Z hrní strany krkev pkračuje suvrství střechy 10
kntra latěmi 80x100mm s výplní z minerální tepelní izlací Knauf Unifit 035 tl.100mm, dál pkračuje dle výpisu skladeb. 1.2. Charakteristika území Objekt se nachází v blasti Krknš v nadmřské výšce 942,800 m.n.m. B.p.v. Pr danu blast je pdle nrmy určena: sněhvá blast VIII sk= 4,5 kpa větrvá blast V vb,0= 36ms-1 Objekt je umístěn v svažitém terénu, jeh reliéf stupá d jihu na sever. Pzemek bjektu bude zatravněn a budu zde vysazeny strmy a keře. Přístup na pzemek, resp. d samtnéh bjektu je navržen z jižní strany, kde je situvána přístupvá kmunikace. K dispzici budu parkvací stání v parkvacím dmě na pzemku hrskéh htelu. K dsažení snadnéh přístupu d úrvně základvé spáry bude ve vzdálensti 2m d kraje základvé desky vybudvaná ktvená předpjatá železbetnvá pažící stěna, ta bude dál plnit funkci chrannu před sesuvem půdy. Psuzení lkality byl prveden dle ČSN 73 1001 Základvá půda pd plšnými základy. Vzhledem k tmu, že se jedntlivé vrstvy v rámci areálu výrazně nemění, vrstvy mají přibližně stálu mcnst a pdzemní vda nebude vlivňvat základvé knstrukce navrhvaných bjektů, lze základvé pměry dle čl. 20 a hdntit jak jednduché. Uvažvaný bjekt lze hdntit ve smyslu uvedené nrmy a dle čl. 21 b, jak knstrukci nárčnu. Na základě inženýrsk-gelgickéh průzkumu byl zjištěn slžení základvé půdy ve 3 sndách s 3 vrstvami rzdílných mcnstech: F1 hlína štěrkvitá knzistence tuhá γ= 19kNm -3 E def = 13,5MPa ν=0,35 G4 štěrk hlinitý γ= 19kNm -3 E def = 84,5MPa ν=0,3 F4 jíl písčitý knzistence tuhá γ= 18,5kNm -3 E def = 9MPa ν=0,35 Uvedeny jsu puze charakteristiky, které jsu ptřebné k výpčtu pmcí sftwaru. Pd těmit vrstvami se nachází nestlačitelné pdlží. 2. KONSTRUKČNÍ SYSTÉM Nsnu knstrukci bjektu tvří železbetnvý příčný mnlitický skelet s předpjatými prvky pěti nadzemních a jednm pdzemním pdlaží. Objekt je rzdělen na 3 samstatné dilatační celky. Strpní knstrukce jsu tvřeny deskami tl.200mm vetknutými d předpjatých průvlaků. Celkem se v bjektu setkáme se čtyřmi knstrukčními výškami: 1PP 4,82m ; 1NP 5m, 2NP-4NP 3,1m; 5NP 2,95m. Svislé knstrukce je tvřena slupy a v 1PP bvdvu železbetnvu stěnu. Vdrvné knstrukce tvří předpjaté průvlaky a d nich vetknuté desky. Prti účinkům větru a ke ztužení bjektu jsu navrženy železbetnvé ztužující jádra tl 200mm. Mdulvý systém tvří pravúhlá síť s pdélným mdulem 5m a příčným 3m. Pdélný směr tvří 7 plí a příčný 7. 11
2.1. Vdrvné knstrukce Strpní knstrukce jsu tvřeny deskami tl.200mm vetknutými d předpjatých průvlaků. Průvlaky nad bazénvu halu jsu bdélníkvéh průřezu rzměrech 300x900mm maximálním rzpětí 15m. Průvlaky nad 2NP mají průřez veliksti 300x300mm. Nad statními pdlažími mají průvlaky rzměr 300x200mm. Na všechny knstrukce je pužit betn pevnstní třídy C40/50 a cel B500B. 2.2. Svislé knstrukce 2.2.1. Slupy Svislé knstrukce v 1PP tvří bvdvé železbetnvé stěny tl.300mm a vnitřní slupy. Hlavní nsné slupy mají půdrysné rzměry 500x500mm. Slupy pd bazénem 300x300mm. V 1NP je prstr bazénvé haly vymezen železbetnvu stěnu tl. 200mm a bjevují se zde bvdvé slupy rzměrech 300x300mm. Ve zbylých nadzemních pdlažích jsu navrženy slupy s průřezem 300x300mm. Na všechny knstrukce je pužit betn pevnstní třídy C40/50 a cel B500B. 2.2.2. Obvdvý plášť Obvdvý plášť je řešen jak vyzdívka mezi slupy a strpními deskami. Na desku tedy půsbí jak linivé zatížení. Jak vyzdívka bude pužit stavební systém Prtherm. Zateplení bvdvých stěn 1S je řešen dvjitu vrstvu extrudvanéh plystyrenu Styrdus 5000CS tl. 200 mm lepenéh ze strany exteriéru. 2.2.3. Schdiště Jak hlavni mimúrvňvá kmunikace v bjektu služí tři výtahy. Dále je v každém ztužujícím jádře uvažván se schdištěm. Schdiště je železbetnvé mnlitické deskvé tříramenné s dvěma mezipdestami. Materiál pužitý na schdišťvé knstrukce je betn pevnstní třidy C40/50 a celi B500B. Schdiště je knzlvě vylžené a vetknuté d stěn ztužujících jader. Tlušťka pdest a mezipdest je 150mm, jejich půdrysné rzměry jsu 5x1,6m a 1,3x1,3m. Schdišťvá ramena mají tlušťku 100mm. Všechna schdiště jsu vedena z pdzemníh pdlaží až d šestéh nadzemníh pdlaží. 2.3. Zalžení knstrukce Objekt je zalžen na základvé desce tlušťky 600mm z betnu C40/50 a výztuže B500B. Základvá spára je v úrvni -5,545 m. Stejně jak celý bjekt je i základvá deska rzdělena na 3 samstatné dilatační celky. Pd základvu desku je navrhnutá vyrvnávací vrstva z prstéh betnu C16/20 tlušťky 100mm, na kteru jsu nataveny 2 mdifikvané asfaltvé pásy tvřící hydrizlační vrstvu. K dsažení snadnéh přístupu d úrvně základvé spáry bude ve vzdálensti 2m d kraje základvé desky vybudvaná ktvená předpjatá železbetnvá pažící stěna, ta bude dál plnit funkci chrannu před sesuvem půdy. Základvá deska je vyztužena rtgnální výztuží. Základní rastr výztuže průměru 14mm je 150 mm u bu pvrchů. Ten byl zvlen tak, aby splnil pžadavek na minimální stupeň 12
vyztužení desky, a také půsbí prti vzniku trhlin d smršťvání betnu. U hrníh pvrchu je při větších mmentech pužita výztuž ϕ 16mm p 100mm. U spdníh pvrchu jsu v nejvíce namáhaných blastech pužity pruty ϕ 22 p 75mm (ve směru x), p 100mm (ve směru y). Pr méně namáhané místa je taktéž pužita výztuž ϕ16mm p 100mm. Jak smykvá výztuž na prtlačení jsu navrženy smykvé lišty HDB d výrbce HALFEN. 3. ZATÍŽENÍ 3.1. Stálé zatížení - uveden v charakteristických hdntách Veškeré stálé zatížení d skladby pdlah a knstrukcí je uveden v přílze P2- statický výpčet (str. 7-10) sučinitel zatížení = 1,35 Pr výpčet v prgramu RFEM5 se vlastní tíha knstrukce generuje vlastním prgramem a zadané zatížení je puze d pdlahy. 3.2. Prměnné zatížení - uveden v charakteristických hdntách užitné zatížení - KATEGORIE A - bytné plchy a plchy pr dmácí činnsti - KATEGORIE C4 - plchy určené k phybvým aktivitám - KATEGORIE E1 - plchy, kde může djít k hrmadění zbží - KATEGORIE G - dpravní a parkvací plchy Hdnty zatížení: q k - strpní knsrukce 2,00 kn/m 2 zatížení bazénu a vířivky vdu bazén - 11,5-17,0 knm -2 vířivka - 8,0 knm -2 - schdiště 3,00 kn/m 2 - balkny 2,50 kn/m 2 - bazénvá hala 4,00 kn/m 2 - suterén - sklady 7,50 kn/m 2 - příjezdvá rampa 5,00 kn/m 2 - příčky 1,20 kn/m 2 13
zatížení výtahem Síly půsbící na knstrukci jsu zadány pdle pdkladů výrbce (viz přílha B1 pužité pdklady). sučinitel zatížení = 1,5 3.3. Klimatická zatížení - uveden v charakteristických hdntách sučinitel zatížení = 1,5 sníh - blasti VIII. knm -2 vítr - blast V.. v b0 = 36ms -1 Pr psuzení mezníh stavu únsnsti je pužit pr kmbinaci zatížení vztah (6.10a, 6.10b) dle ČSN EN 1990. 4. MATERIÁLY Pr nsné svislé i vdrvné knstrukce byl zvlen betn C40/50. Jak pdkladní betn bude pužit betn pevnstní třídy C16/20. Nsné vlžky výztuže všech knstrukčních prvků jsu navrženy z celi B500B. Materiálvé charakteristiky: Betn C40/50 f ck = 40 MPa Ocel B500B f yk = 500 MPa f cm = 48 MPa E s = 200 GPa f ctm = 3,5 MPa f ctk0,05 = 2,5 MPa E cm = 35 Gpa ε cu3 =3,50 Základvá deska je vyztužena rtgnální výztuží. Základní rastr výztuže ϕ 14mm je 150 mm u bu pvrchů. Ten byl zvlen tak, aby splnil pžadavek na minimální stupeň vyztužení desky, a také půsbí prti vzniku trhlin d smršťvání betnu. U hrníh pvrchu je při větších mmentech pužita výztuž ϕ 16mm p 100mm. U spdníh pvrchu jsu v nejvíce namáhaných blastech pužity pruty ϕ 22 p 75mm (ve směru x), p 100mm (ve směru y). Pr méně namáhané místa je taktéž pužita výztuž ϕ16mm p 100mm.V místě nepravúhléh půdrysu jsu výztuže zkracvány pdle tvaru knstrukce, i tak musí být ddrženy vzdálensti mezi výztužemi. Jak smykvá výztuž na prtlačení jsu navrženy smykvé lišty HDB d výrbce HALFEN určené pr ulžení shra na plšnu výztuž desky. Při prvádění mají být ddrženy dpručení d výrbce. Pr ulžení lišt v pdélném směru na výztuž budu pužity systémvé svrky d téhž výrbce. 14
5. ZÁVĚR Uvedené části knstrukce jsu navrženy v suladu s platnými nrmami. Byl prveden návrh a psuzení knstrukcí a ty byly vyhdnceny jak vyhvující. Výpčet je předmětem statickéh výpčtu a ke knstrukčním prvkům je vypracvána výkresvá dkumentace. 6. POUŽITÉ ZDROJE ČSN EN 1990: Zásady navrhvání knstrukcí ČSN EN 1991-1-1: Zatížení knstrukcí Část 1-1: Obecná zatížení Objemvé tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pzemních staveb ČSN EN 1991-1-3: Zatížení knstrukcí Část 1-3: Obecná zatížení Zatížení sněhem ČSN EN 1991-1-4: Zatížení knstrukcí Část 1-4: Obecná zatížení Zatížení větrem ČSN EN 1992-1-1: Navrhvání betnvých knstrukcí: Obecná pravidla a pravidla pr pzemní stavby Ing. Milš Zich, Ph.D. a klektiv - Příklady psuzení betnvých prvků dle eurkódů Dlubal RFEM5 studentská verze HDB 11.35 sftware RECOC studentská verze Micrsft Wrd, Micrsft Excel 15
7. SEZNAM PŘÍLOH P1 POUŽITÉ PODKLADY P2 STATICKÝ VÝPOČET P3 PŘÍLOHY KE STATICKÉMU VÝPOČTU P4 VÝKRESOVÁ DOKUMENTACE 16