VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF METAL AND TIMBER STRUCTURES ZASTŘEŠENÍ ODBAVOVACÍ HALY ROOF STRUCTURE OF TERMINAL BUILDING BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BRNO 2012 Ing. VÁCLAV RÖDER
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracoviště B3607 Stavební inženýrství Bakalářský studijní program s prezenční formou studia 3647R013 Konstrukce a dopravní stavby Ústav kovových a dřevěných konstrukcí ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Student Název Vedoucí bakalářské práce Datum zadání bakalářské práce Datum odevzdání bakalářské práce V Brně dne 30. 11. 2011 Zastřešení odbavovací haly Ing. Václav Röder 30. 11. 2011 25. 5. 2012...... doc. Ing. Marcela Karmazínová, CSc. Vedoucí ústavu prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc. Děkan Fakulty stavební VUT
Podklady a literatura [1] ČSN EN 1991-1-1: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-1: Obecná zatížení - objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb [2] ČSN EN 1991-1-3: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-3: Obecná zatížení - Zatížení sněhem [3] ČSN EN 1991-1-4: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-4: Obecná zatížení - Zatížení větrem [4] ČSN EN 1993-1-1: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby [5] ČSN EN 1993-1-8: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-8: Navrhování styčníků [6] ČSN EN 1995-1-1: Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla Společná pravidla a pravidla pro pozemní stavby Zásady pro vypracování Práce je zaměřena na návrh a posouzení nosné konstrukce střechy odbavovací haly o maximálních půdorysných rozměrech 650 m2. Jedná se o kombinaci ocelových sloupů a dřevěných lepených vazníků. Dispoziční a konstrukční uspořádání vychází z jedné varianty, která je rozpracována až do fáze výrobní dokumentace. Z hlediska klimatického zatížení, se objekt nachází v lokalitě: Brno. Předepsané přílohy... Ing. Václav Röder Vedoucí bakalářské práce
Abstrakt Cílem bakalářské práce je návrh zastřešení odbavovací haly situované v Brně. Nosná konstrukce střechy je navržena z dřevěných lepených vazníků s pláštěm z OSB desek a asfaltových pásů uložených na ocelových sloupech a podepřených na dřevěných sloupech. Pro návrh a výpočet vnitřních sil byl použit program Scia Engineer. Veškeré posudky byly dělány ručně. Klíčová slova ocelové sloupy, dřevěné lepené vazníky, svarové spoje, vnitřní síly Abstract Keywords The aim of this work is the roofing of the terminal building located in Brno. The supporting structure of roof is designed of wooden glued trusses sheathed with OSB and asphalt strips deposited on steel columns and supported on wooden pillars. For design and calculation of internal forces Scia Engineer was used. All assessments were made by hand. steel columns, wooden glued trusses, welded joints, the internal forces
Bibliografická citace VŠKP MATOUŠ, Petr. Zastřešení odbavovací haly. Brno, 2012. 18 s., 96 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav kovových a dřevěných konstrukcí. Vedoucí práce Ing. Václav Röder.
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval (a) samostatně a že jsem uvedl (a) všechny použité informační zdroje. V Brně dne 24. 5. 2012 podpis autora
PROHLÁŠENÍ O SHODĚ LISTINNÉ A ELEKTRONICKÉ FORMY VŠKP Prohlášení: Prohlašuji, že elektronická forma odevzdané práce je shodná s odevzdanou listinnou formou. V Brně dne 24. 5. 2012 podpis autora
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ POPISNÝ SOUBOR ZÁVĚREČNÉ PRÁCE Vedoucí práce Ing. Václav Röder Autor práce Škola Fakulta Ústav Studijní obor Studijní program Název práce Název práce v anglickém jazyce Typ práce Přidělovaný titul Jazyk práce Datový formát elektronické verze Vysoké učení technické v Brně Stavební Ústav kovových a dřevěných konstrukcí 3647R013 Konstrukce a dopravní stavby B3607 Stavební inženýrství Zastřešení odbavovací haly Roof structure of terminal building Bakalářská práce Bc. Čeština *.pdf Anotace práce Nosná konstrukce zastřešení odbavovací haly je navržena jako kombinace vazníků z lepeného lamelového dřeva, vaznic a sloupů z rostlého dřeva a ocelových sloupů, podpěr a táhel. Vazník je uložen na ocelových sloupech a podepřen ocelovou příhradovou konstrukcí a dřevěnými sloupy. Anotace práce v anglickém jazyce The supporting structure of the roof of terminal building is designed as a combination of trusses glued laminated timber, purlins and columns of solid wood and steel poles supports and rods. Truss is mounted on steel columns and supported by steel lattice structures and wooden pillars. ocelové sloupy, dřevěné lepené vazníky, svarové spoje, vnitřní síly Klíčová slova Klíčová slova v anglickém steel columns, wooden glued trusses, welded joints, the internal forces jazyce
Poděkování Chtěl bych tímto poděkovat vedoucímu mé bakalářské práce panu Ing. Václavu Röderovi za jeho ochotu a čas, který mi věnoval a za jeho dobré vedení.
Obsah hlavní části práce Titulní list Zadání Abstrakt v českém a anglickém jazyce, klíčová slova v českém a anglickém jazyce Bibliografická citace VŠKP podle ISO 690 Prohlášení autora o původnosti práce Popisný soubor závěrečné práce Poděkování Obsah Technická zpráva Seznam použitých zdrojů Seznam použitých zkratek a symbolů Seznam příloh
ZASTŘEŠENÍ ODBAVOVACÍ HALY TECHNICKÁ ZPRÁVA 05/2012
Technická zpráva VUT Brno 2012 Obsah 1. Všeobecně... 3 2. Předpoklady návrhu nosné konstrukce... 3 3. Popis statického řešení nosné konstrukce... 3 4. Popis konstrukčního systému... 4 5. Výroba konstrukce, povrchová úprava... 6 6. Seznam použité literatury... 7 2
Technická zpráva VUT Brno 2012 Pohled na prostorové uspořádání odbavovací haly 1. Všeobecně Obsahem bakalářské práce je návrh zastřešení odbavovací haly o půdorysných rozměrech 36m na 54m. Jedná se o konstrukci složenou z dřevěných vazníků a vaznic podepřených ocelovými a dřevěnými sloupy v příčném směru a podélném směru ocelovou příhradovou konstrukcí. Stabilitu celé konstrukce zajišťují ztužidla, v první řadě je to systém táhel Macalloy 460 typu M16 umístěných na obvodních polích konstrukce na vaznících pod střešním pláštěm, dále mezi dřevěnými sloupy a nakonec ocelová ztužidla z trubky uprostřed příhradové konstrukce. Maximální výška konstrukce je 14,3 m. 2. Předpoklady návrhu nosné konstrukce Posouzení mezního stavu únosnosti nosné konstrukce objektu bylo provedeno na nejméně příznivou návrhovou kombinaci. Byla navržena ocel S 235, rostlé dřevo C24 a lepené lamelové dřevo GL24h. 3. Popis statického řešení nosné konstrukce Analýza nosné ocelové a dřevěné konstrukce odbavovací haly byla provedena na modelu 3D konstrukce v programu Scia Engineer, kde proběhl výpočet vnitřních sil a deformací podle evropské normy. Posudek pro nejnepříznivější kombinaci byl pro každý prvek proveden ručním výpočtem. 3
Technická zpráva VUT Brno 2012 Zatížení je rozděleno do zatěžovacích stavů dle působícího zatížení a je spočítáno dle platné normy Eurokódu 1. 4. Popis konstrukčního systému Sloupy Nosná konstrukce se skládá z několika druhů sloupů. Ocelové sloupy stěnové jsou z trubek profilu CHS273/10,0 délky 8000 mm. Slouží k uchycení sytému skleněné fasády a jako hlavní podpory vazníku, který je na ně uchycen pomocí čepového ložiska. Hlavní sloupy z trubek profilu CHS193,7/10,0 slouží jako nosný prvek podélného konstrukčního systému. Oba typy ocelových sloupů jsou z oceli S235. Jsou k nim přichyceny ztužidla a podélné a příčné podpěry vazníku. Posledním typem sloupů jsou dřevěné sloupy podpírající druhý vazník. Jsou vyrobeny z rostlého dřeva pevnostní třídy C24 a profilu 200x200 mm. Přípoj k vazníku je zajištěn dvěma úhelníky typu 90 a hřebíky průměru 5 mm. V příčném směru jsou zajištěny táhly Macalloy zmíněnými dříve uchycenými na plech přivařený k úhelníkům. Vazníky Hlavním nosným prvkem střešního pláště jsou zaoblené vazníky z lepeného lamelového dřeva pevnostní třídy GL24h. Podepřené jsou na krajích čepovými ložisky na stěnových ocelových sloupech a uprostřed vloženými styčníkovými plechy zajištěnými kolíky na podpěrách. Vazníky zároveň slouží k zajištění vaznic a táhel Macalloy pomocí trámových botek typu 3 50/70. První vazník je z geometrického hlediska část kružnice o poloměru osy vazníku 13450 mm a o délce kružnicové části 29000 mm. Druhý vazník je z jedné části parabolou druhého stupně o délce 7435 mm, která navazuje do přímého směru o délce 6000 mm. Oba tyto vazníky jsou spojeny vloženým styčníkovým plechem zajištěným kolíky. Jedná se kloubové uložení nad podporou, tudíž spoj nemusí přenášet ohybový moment. Vaznice Vaznice jsou vyhotoveny z rostlého dřeva třídy C24 o profilu 250x200 mm délky 6000 mm. Uchycení na vazníky je realizováno pomocí trámových botek typu 350/70, kde lícují horní hrany vaznice a vazníku. Úklon vaznice v příčné rovině sleduje sklon horního povrchu vazníků, který je vzhledem k jejich geometrii proměnný. 4
Technická zpráva VUT Brno 2012 Trámová botka typu 3 50/70 a její schematický příklad použití Příčné a podélné podpěry Podpěry v příčném a podélném směru spolu se svislými podporami sloupů jsou z trubek profilu CHS 139,7/5,0 a oceli S235. Kvůli jejich značné délce jsou veškeré přípoje mezi podpěrami a sloupy a mezi podpěrami samotnými realizované pomocí šroubů M16 jakosti 6.8 a plechů tloušťky 8 mm přivařených k danému prvku. Délky podpěr se pohybují od 3000 mm po 7700 mm. Táhla Táhla typu Macalloy jsou vyrobena z oceli S460 o profilu M16 průměru 15 mm. Táhla musí být náležitě napnuta, aby plnila svůj účel, čehož je třeba dbát při jejich montáži. Táhlo Macalloy 460 M16 5
Technická zpráva VUT Brno 2012 5. Výroba konstrukce, povrchová úprava Ve výrobním závodě proběhne výroba konstrukce v souladu s normou. Ocelový materiál musí být zbaven hrubých nečistot a vyrovnán. Jednotlivé montážní kusy jsou opatřeny antikorozní úpravou povrchu základním antikorozním nátěrem. Na dřevěné části konstrukce bude použit ochranný nátěr proti biologickým škůdcům. 6
Technická zpráva VUT Brno 2012 6. Seznam použité literatury [1] ČSN EN 1991-1-1: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-1: Obecná zatížení - objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb [2] ČSN EN 1991-1-3: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-3: Obecná zatížení - Zatížení sněhem [3] ČSN EN 1991-1-4: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-4: Obecná zatížení - Zatížení větrem [4] ČSN EN 1993-1-1: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby [5] ČSN EN 1993-1-8: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-8: Navrhování styčníků [6] ČSN EN 1995-1-1: Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla Společná pravidla a pravidla pro pozemní stavby 7
Technická zpráva VUT Brno 2012 Seznam použitých zkratek λ poměrná štíhlost k ose y λ poměrná štíhlost k ose z A plocha dříku šroubu A plocha průřezu a Účinná tloušťka svaru A s plocha jádra šroubu b Šířka budovy zastřešené válcovou střech c 0(z) Součinitel ortografie c dir Součinitel směru větru C e Součinitel expozice pro normální krajinu C m Součinitele ekvivalentního konstantního momentu c pe Součinitel vnějšího tlaku c r(z) Součinitel nerovnosti terénu c season Součinitel ročního období C t Tepelný součinitel d průměr hřebíku d průměr šroubu d průměr trubky d Šířka střechy d 0 jmenovitý průměr díry d h průměr hlavy hřebíku d m střední průměr kružnice E 0,05 modul pružnosti f Výška střechy f ax,k Charakteristická pevnost na vytažení hřebíku F ax,rk Osová únosnost spoje f c,0,k pevnost dřeva v tahu rovnoběžně s vlákny f c,90,k pevnost dřeva v tahu kolmo na vlákna f h,k Charakteristická pevnost v otlačení f head,k Charakteristická pevnost na vytažení hlavičky hřebíku f m,k pevnost dřeva za ohybu f t,0,k pevnost dřeva v tlaku rovnoběžně s vlákny f t,90,k pevnost dřeva v tlaku kolmo na vlákna f u mez pevnosti f ub mez pevnosti šroubu f v,k pevnost dřeva ve smyku F v,rk Příčná únosnost spoje f y mez kluzu oceli h Výška střechy h Výška stěny h Výškový rozdíl mezi střechami I y moment setrvačnosti k ose y i y poloměr setrvačnosti k ose y I z moment setrvačnosti k ose z i z poloměr setrvačnosti k ose z k c součinitel vzpěrnosti k crit součinitel klopení k def Součinitel vlivu dotvarování Součinitel turbulence k l 8
Technická zpráva VUT Brno 2012 k mod modifikační součinitel pro třídu vlhkosti a trvání zatížení k yy součinitel interakce k yz součinitel interakce k zy součinitel interakce k zz součinitel interakce l délka hřebíku l Délka svaru l s Délka návěje M ohybový moment M pl,rd mezní únosnost průřezu za ohybu M y,rk Plastický moment únosnosti pro hladké hřebíky s kruhovým profilem N normálová síla n nutný počet hřebíků pro příčnou únosnost N b,rd mezní únosnost průřezu v tlaku N pl,rd mezní únosnost průřezu v tahu r osový poloměr vazníku r poloměr trubky r m vnitřní poloměr vazníku t tloušťka plechu t tloušťka lamel t tloušťka průřezu t tloušťka trubky t 1 tloušťka jedné vrstvy dřeva u fin finální průhyb u inst okamžitý průhyb u lim limitní průhyb V posouvající síla V 0 srovnávací objem V b objem nosníku v b Rychlost větru v b,0 Střední rychlost větru v m Charakteristická střední rychlost větru V pl,rd mezní únosnost průřezu ve smyku W y průřezový modul k ose y W z průřezový modul k ose z z Výška budovy z 0 Délka nerovnosti z min Minimální výška α součinitel imperfekce α úhel ve vrcholu nosníku β úhel lamel β c součinitel k výpočtu součinitele vzpěru β w Korelační součinitel γ M dílčí součinitel vlastnosti materiálu pro rostlé dřevo γ M0 součinitel pro posouzení na únosnost průřezů kterékoliv třídy γ M1 součinitel pro posouzení na únosnost únosnost průřezů při posuzování stability prutů γ M2 součinitel pro posouzení na únosnost únosnost průřezů při porušení oslabeného průřezu v tahu δ průhyb δ lim limitní průhyb λ štíhlost λ rel poměrná štíhlost μ i Tvarový součinitel ρ hustota dřeva 9
Technická zpráva VUT Brno 2012 ρ ρ σ c,0,d σ c,90,d σ c,crit σ m,,d σ m,ap,,d σ m,crit σ t,0,d σ t,90,,d χ hustota materiálu Tlak vzduchu napětí ve dřevě v tlaku napětí ve dřevě v tlaku kolmo k vláknům kritické napětí pro vzpěr napětí ve dřevě za ohybu normálové napětí ve vrcholu rovnoběžně s vlákny kritické napětí pro klopení napětí ve dřevě v tahu normálové napětí ve vrcholu kolmo k vláknům součinitel vzpěru 10
Technická zpráva VUT Brno 2012 Seznam příloh Statický výpočet výkresová dokumentace 11