Obr. 6.1 Zajištění tuhosti vícepodlažní budovy

Podobné dokumenty
BO004 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB

studentská kopie 3. Vaznice - tenkostěnná 3.1 Vnitřní (mezilehlá) vaznice

Příklad č.1. BO002 Prvky kovových konstrukcí

Příklad č.1. BO002 Prvky kovových konstrukcí

SPOJE OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

8. Střešní ztužení. Patky vetknutých sloupů. Rámové haly.

4 Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí

BO02 PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ

Teorie prostého smyku se v technické praxi používá k výpočtu styků, jako jsou nýty, šrouby, svorníky, hřeby, svary apod.

Obsah. Opakování. Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Kontaktní přípoje. Opakování Dělení hal Zatížení. Návrh prostorově tuhé konstrukce Prvky

Šroubovaný přípoj konzoly na sloup

Prvky betonových konstrukcí BL01 6 přednáška. Dimenzování průřezů namáhaných posouvající silou prvky se smykovou výztuží, Podélný smyk,

Některá klimatická zatížení

Posouzení trapézového plechu - VUT FAST KDK Ondřej Pešek Draft 2017

NK 1 Konstrukce. Volba konstrukčního systému

Rámové konstrukce Tlačené a rámové konstrukce Vladimír Žďára, FSV ČVUT Praha 2016

1 Použité značky a symboly

Roznášení svěrné síly z hlav, resp. matic šroubů je zajištěno podložkami.

NÁVRH VÝZTUŽE ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

Betonové a zděné konstrukce 2 (133BK02)

PŘÍKLAD č. 1 Třecí styk ohýbaného nosníku

Ve výrobě ocelových konstrukcí se uplatňují následující druhy svařování:

φ φ d 3 φ : 5 φ d < 3 φ nebo svary v oblasti zakřivení: 20 φ

Desky Trámy Průvlaky Sloupy

Uplatnění prostého betonu

Klopením rozumíme ztrátu stability při ohybu, při které dojde k vybočení prutu z roviny jeho prvotního ohybu (viz obr.). Obr.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Průmyslové haly. Halové objekty. překlenutí velkého rozponu snížení vlastní tíhy konstrukce. jednolodní haly vícelodní haly

Sylabus k přednášce předmětu BK30 SCHODIŠTĚ Ing. Hana Hanzlová, CSc., Ing. Jitka Vašková, CSc.

VYZTUŽOVÁNÍ PORUCHOVÝCH OBLASTÍ ŽELEZOBETONOVÉ KONSTRUKCE: RÁMOVÝ ROH S OSAMĚLÝM BŘEMENEM V JEHO BLÍZKOSTI

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

Prvky betonových konstrukcí BL01 7 přednáška

Modulová osnova. systém os, určující polohu hlavních nosných prvků

Modulová osnova. systém os, určující polohu hlavních nosných prvků

Prostorová tuhost. Nosná soustava. podsystém stabilizační. podsystém gravitační. stropy, sloupy s patkami, základy. (železobetonové), jádra

BL 04 - Vodohospodářské betonové konstrukce MONOTOVANÉ KONSTRUKCE

Konstrukční systémy I Třídění, typologie a stabilita objektů. Ing. Petr Suchánek, Ph.D.

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební. Zastřešení dvojlodního hypermarketu STATICKÝ VÝPOČET. Ondřej Hruška

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška B12. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

Schöck Isokorb typ KS

6. Skelety: Sloupy, patky, kotvení, ztužidla.

Konstrukce haly schéma nosné kce. Prostorové schéma nosné konstrukce haly

předběžný statický výpočet

Statický výpočet postup ve cvičení. 5. Návrh a posouzení sloupu vzpěrné délky

Cvičební texty 2003 programu celoživotního vzdělávání MŠMT ČR Požární odolnost stavebních konstrukcí podle evropských norem

Principy návrhu Ing. Zuzana Hejlová

při postupném zatěžování opět rozlišujeme tři stádia (viz ohyb): stádium I prvek není porušen ohybovými ani smykovými trhlinami řešení jako homogenní

Šroubované spoje namáhané smykem Šroubované spoje namáhané tahem Třecí spoje (spoje s VP šrouby) Vůle a rozteče. Vliv páčení

2 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 2.1 Obecné zásady konstrukčního řešení

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

Diplomová práce OBSAH:

Statický výpočet komínové výměny a stropního prostupu (vzorový příklad)

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ KATEDRA OCELOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ. Bakalářská práce

TECHNOLOGIE STAVEB TECHNOLOGIE STAVEB PODLE KONSTRUKCE. Jitka Schmelzerová 2.S

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ 02 STATICKÝ VÝPOČET

Program předmětu YMVB. 1. Modelování konstrukcí ( ) 2. Lokální modelování ( )

Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Princip spolehlivosti v mezních stavech. Obsah přednášky. Návrhová únosnost R d (design resistance)

Stěnové nosníky. Obr. 1 Stěnové nosníky - průběh σ x podle teorie lineární pružnosti.

BO04 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

Statický výpočet postup ve cvičení. 5. Návrh a posouzení sloupu vzpěrné délky

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

Obsah: 1. Technická zpráva ke statickému výpočtu 2. Seznam použité literatury 3. Návrh a posouzení monolitického věnce nad okenním otvorem

POZEMNÍ STAVITELSTVÍ I

CL001 Betonové konstrukce (S) Program cvičení, obor S, zaměření KSS

Spoje se styčníkovými deskami s prolisovanými trny. Ing. Milan Pilgr, Ph.D. DŘEVĚNÉ KONSTR.

STAVEBNÍ KONSTRUKCE. Témata k profilové ústní maturitní zkoušce. Školní rok Třída 4SVA, 4SVB. obor M/01 Stavebnictví

pedagogická činnost

Řešený příklad: Šroubový přípoj taženého úhelníku ztužidla ke styčníkovému plechu

Rozlítávací voliéra. Statická část. Technická zpráva + Statický výpočet

Průvodní zpráva ke statickému výpočtu

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Schöck Isokorb typ K. Schöck Isokorb typ K

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

Použitelnost. Žádné nesnáze s použitelností u historických staveb

Jednotný programový dokument pro cíl 3 regionu (NUTS2) hl. m. Praha (JPD3)

VYZTUŽOVÁNÍ PORUCHOVÝCH OBLASTÍ ŽELEZOBETONOVÉ KONSTRUKCE: NÁVRH VYZTUŽENÍ ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

Statický výpočet střešního nosníku (oprava špatného návrhu)

Stavební úpravy bytu č. 19, Vrbová 1475, Brandýs nad Labem STATICKÝ POSUDEK. srpen 2015

Průmyslové haly. překlenutí velkého rozponu snížení vlastní tíhy konstrukce. průmyslové haly do 30 m rozpětí haly velkých rozpětí

NK 1 Konstrukce 2. Volba konstrukčního systému

Interakce stavebních konstrukcí

BO004 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

NÁVRH OHYBOVÉ VÝZTUŽE ŽB TRÁMU

PROBLÉMY STABILITY. 9. cvičení

Základní rozměry betonových nosných prvků

M pab = k(2 a + b ) + k(2 a + b ) + M ab. M pab = M tab + k(2 a + b )

4. cvičení výpočet zatížení a vnitřních sil

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

Konstrukce haly schéma nosné kce. Prostorové schéma nosné konstrukce haly

ZATÍŽENÍ KONSTRUKCÍ VŠEOBECNĚ

STATICKÉ POSOUZENÍ K AKCI: RD BENJAMIN. Ing. Ivan Blažek NÁVRHY A PROJEKTY STAVEB

Vybrané okruhy znalostí z předmětů stavební mechanika, pružnost a pevnost důležité i pro studium předmětů KP3C a KP5A - navrhování nosných konstrukcí

STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ JIHLAVA

FAST VUT Brno BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Nosná konstrukce jízdárny. Technická zpráva

ČVUT v Praze, fakulta stavební Katedra betonových a zděných konstrukcí Zadání předmětu RBZS obor L - zimní semestr 2015/16

Schöck Isokorb typ QS

5 SLOUPY. Obr. 5.1 Průřezy ocelových sloupů. PŘÍKLAD V.1 Ocelový sloup

Konstrukce s převažujícím ohybovým namáháním

Transkript:

6 ZTUŽIDLA Ztužidla jsou prvky ocelové kostry, které zabezpečují stabilitu polohy konstrukce a přenesení vodorovných sil (tlaku a sání větru, odtud také starší název zavětrování) až do základů budovy. Ztužidla můžeme rozdělit podle využití jejich funkce na: a) trvalá, která trvale plní svoji funkci; b) montážní, která plní svoji funkci pouze po dobu výstavby. Prostorová tuhost konstrukce se získá tak, že se zajistí tuhost soustavy v podélném směru pomocí ztužidla probíhajícího napříč budovy, a tuhost soustavy v příčném směru pomocí ztužidla probíhajícího podélně. Ztužidla se skládají z částí vodorovných a svislých, přičemž vodorovné části umísťujeme do stropů a střechy, poloha svislých částí je dána přímkami půdorysné osnovy objektu. Návrh ztužidla je třeba provést tak, aby bylo zajištěno spolupůsobení vodorovných částí se svislými. Rozmístění ztužidel v rámci jednoho dilatačního úseku je třeba řešit v souladu s požadavky normy [7] na mezní rozměry dilatačních úseků, viz též přílohu IV.5. Příklady ztužidel jsou schematicky znázorněny na obr. 6.1. Obr. 6.1 Zajištění tuhosti vícepodlažní budovy PŘÍKLAD V hromadných garážích navrhneme uspořádání trvalých ztužidel v souladu s celkovou dispozicí budovy tak, aby tato nenarušovala provozní vlastnosti užitných prostor. Půdorysné rozmístění svislých ztužidel je navrženo: a) v příčném směru v pruhu parkovacích míst mezi vybranými stáními; b) v podélném směru v krajních řadách sloupů (k nimž bude přiléhat obvodový plášť). Vodorovná ztužidla umístíme pouze do střechy, přičemž ve stropech je vynecháváme s ohledem na dostatečnou tuhost stropní desky, viz odst. 6.. Ze statického hlediska dbáme, aby byla ztužidla souměrná k návětrné ploše. Vzdálenosti mezi ztužidly a vzdálenosti konců konstrukce (dilatačního úseku) od ztužidel je třeba dodržet podle přílohy IV.5. 1

Obr. 6. 6.1 Zatížení ztužidel Zatížení větrem závisí: a) na klimatických poměrech v dané lokalitě, jež jsou charakterizovány hodnotou základního tlaku větru w 0 ; b) na výšce nad terénem a na drsnosti zemského povrchu, vyjádřené součinitelem výšky κ w ; c) na tvaru objektu, popsaným tvarovými součiniteli C w, udávajícími účinnost a rozložení zatížení větrem po povrchu objektu ve vzdušném proudu. ad a) Lokalita se nachází ve IV. větrové oblasti, jíž odpovídá základní tlak větru w 0 = 0,55 kn/m. ad b) Výšku objektu (vyššího než 10 m) rozdělíme ve smyslu čl. 171 normy [6] na dvě pásma s konstantním průběhem tlaku větru: 1. pásmo odpovídá 1. až 3. podlaží (výška pásma je a 1 = 9 m, výška středu pásma nad terénem je z 1 = 4,5 m),. pásmo odpovídá 4. podlaží (výška pásma je a = 3 m, výška středu pásma nad terénem je z = 10,5 m). Drsnost terénu je typu A (tj. okolní překážky nepřevyšují 10 m). Potom součinitel výšky pro každé pásmo je: Obr. 6.3

0,6 0,6 z1 4,5 κ w1 = = = 0,81< 1,00 κ w1 = 1,00, 10 10 0,6 0,6 10,5 κ = z w = = 1,01. 10 10 ad c) Tvarový součinitel C w stanovíme jako součinitel pro vnější povrch objektu C e, určující zatížení kolmé na plošnou jednotku povrchu objektu. K vyčíslení lze použít přílohu III.1. Obr. 6.4 Výsledné zatížení větrem je znázorněno na obr. 6.5, číselné hodnoty jsou přehledně uvedeny v následující tabulce. Obr. 6.5 zatěžovací stav normové zatížení součinitel zatížení výpočtové zatížení vítr příčný w 1,n = w 0 κ w1 C e = 0,55. 1, 00. 0,8 = w,n = w 0 κ w C e = 0,55. 1, 01. 0,8 = w 3,n = w 0 κ w1 C e = 0,55. 1, 00. 0,5 = w 4,n = w 0 κ w C e = 0,55. 1, 01. 0,5 = vítr podélný w 5,n = w 0 κ w1 C e = 0,55. 1, 00. 0,8 = w 6,n = w 0 κ w C e = 0,55. 1, 01. 0,8 = w 7,n = w 0 κ w1 C e = 0,55. 1, 00. 0,4 = w 8,n = w 0 κ w C e = 0,55. 1, 01. 0,4 = w 1,n = 0,440 kn/m w,n = 0,444 kn/m w 3,n = 0,75 kn/m w 4,n = 0,78 kn/m γ f = 1, w 5,n = 0,440 kn/m w 6,n = 0,444 kn/m w 7,n = 0,0 kn/m w 8,n = 0, kn/m γ f = 1, w 1,d = 0,58 kn/m w,d = 0,533 kn/m w 3,d = 0,330 kn/m w 4,d = 0,334 kn/m w 5,d = 0,58 kn/m w 6,d = 0,533 kn/m w 7,d = 0,64 kn/m w 8,d = 0,66 kn/m 3

6. Vodorovná trvalá ztužidla Tato ztužidla zabezpečují tuhost a stabilitu vodorovných částí skeletu (tj. stropů a střechy) a přenášejí účinky vodorovných sil do svislého ztužidla. Jsou vytvořena obvykle jako příhradové nosníky, jednoduché nebo složené pravoúhlé soustavy, s podporami v místech svislých ztužidel. Umísťují se zpravidla v každém podlaží. Nosníky stropní a střešní konstrukce se obvykle využijí jako pásy a příčky příhradoviny, výplňové pruty (diagonály) se provádějí z tyčí průřezu tvaru L, U, kruhového průřezu nebo trubek. Návrh vodorovného ztužidla odpadá, jestliže není potřebné z hlediska statického působení, nebo nahradí-li jeho funkci tuhá stropní deska. Z důvodů statických vynecháváme vodorovné ztužidlo tehdy, je-li svislá část ztužidla navržena v každé svislé vazbě (tzn. každá vazba je tuhá podle odst..1.1). Takovou soustavu navrhujeme jen v nízkých budovách, za použití svislých ztužidel rámových. Častěji funkci vodorovného ztužidla nahrazujeme tuhou stropní deskou, kterou lze vytvořit: a) monolitickou stropní deskou; b) zalitím plechových stropních panelů dostatečně tlustou vrstvou betonu; c) zmonolitněním stropu vytvořeného železobetonovými stropními prefabrikáty. PŘÍKLAD Uvádíme výpočet vodorovné části příčně působícího ztužidla, umístěné ve střešní konstrukci. Vodorovná část ztužidla se skládá ze dvou příhradových nosníků, soustavy pravoúhlé složené (neboli rhombické), jejichž pásy a příčky jsou tvořeny střešními vaznicemi a vazníky. Zkřížené diagonály (vzájemně nespojené) jsou navrženy z nerovnoramenných úhelníků L 65/50/5, orientovaných na výšku, viz obr. 6.8. Každý z obou nosníků přenese jednu polovinu zatížení působícího v rovině střechy. Jejich působení uvažujeme jako prostý nosník s převislými konci: rozpětí nosníku je l b = 35,7 m, délka převislých konců je l a = 0,4 m. Diagonály jsou vyrobeny z oceli S 35 (f y = 35 MPa, f u = 360 MPa, γ M0 = γ M1 = 1,15, γ M = = 1,30). Zatížení Zatížení příčným větrem, uvedené přehledně v odst. 6.1, působí na zatěžovací šířce b = = 1,5 m, jež odpovídá horní polovině posledního podlaží. Mezní stav únosnosti Nosník budeme nejprve řešit jako celistvý prut, jehož složky vnitřních sil následně rozložíme do jednotlivých prvků příhradové soustavy. Zatěžovací schéma jednoho ztužidla sestává ze spojitého rovnoměrného zatížení q působícího po celé jeho délce, viz obr. 6.6: q = 0,5 (w,d + w 4,d ) b = 0,5. (0,533 + 0,334). 1,5 = 0,650 knm 1. Statické řešení nosníku, viz obr. 6.6: reakce: R ( a) = R( b) = 0,5 q lc = 0,5. 0,650. 76,5 = 4,9 kn ; posouvající síly: V ( ca) = V( db) = 0 kn, V ( ac) = V( bd ) = q la = 0,650. 0,4 = 13,3 kn, 4

V ( ab) = V( ba) = V( ac) + R( a) = 13,3 + 4,9 = + 11,6 kn ; ohybové momenty: 1 1 M ( ) ( ). 0,650. 0,4 a = M b = q la = = 135 knm, 1 1 M ( ) ( ) 135. 0,650. 35,7 a b = M a + q lb = + = 31 knm. 8 8 Nejvíce namáhaná pole příhradového nosníku jsou vně podepření. Obr. 6.6 Ohybový moment přisoudíme pásům příhradoviny, potom střešní vaznice budou v těchto místech namáhány normálovou silou, viz obr. 6.7: M ( a) 135 N P = = = 4,1 kn. L 1 5,6 Na tuto sílu je potřeba vaznici též nadimenzovat. Poznamenejme, že vaznice je současně zatížena příslušnými prvky střešní konstrukce, sáním větru (téhož větru, který vyvolal sílu N P ), případně sněhem a soustředěným břemenem. Účinky nahodilých zatížení (tedy i síla N P ) se vynásobí odpovídajícím součinitelem kombinace ψ c. Výpočet zde neuvádíme. Posouvající sílu přisoudíme pouze účinné (rozuměj tažené) diagonále (druhá, tlačená diagonála, pro svou štíhlost vybočí a je z funkce). Účinná diagonála bude tedy namáhána návrhovou tahovou silou, viz obr. 6.7: V( ac) 13,3 N D, Sd = = = 18,0 kn. sinα sin 47,7 5

Obr. 6.8 Obr. 6.7 Průřezové charakteristiky navrženého profilu L 65/50/5 převezmeme z tabulek, viz např. [], [16]: A = 554 mm, i = 0,5 mm. y Výplňové pruty se posoudí na únosnost a na mezní štíhlost: návrhová únosnost neoslabeného průřezu v tahu: A f y 554. 35 N pl, Rd = = = 113 kn N D, Sd = 18,0 kn vyhovuje; γ 1,15 M 0 štíhlost taženého prutu ve svislé rovině: LD 7570 λy = = = 369 λlim = 400 vyhovuje. i 0,5 y Mezní stav použitelnosti Nosník budeme řešit přibližně podle elementární teorie celistvých ohýbaných prutů. Náhradní (efektivní) moment setrvačnosti stanovíme z účinné plochy střešních vaznic, viz odst. 3.5: 1 1 9 4 Ieff = AP L1 =. 673. 5600 = 10,6.10 mm. Obr. 6.9 Složky deformací určíme pomocí principu superpozice, za použití vztahů odvozených pro prostý nosník a konzolu, dle následujícího schématu, viz obr. 6.10: složky vnějších sil: q = 0,5 (w,n + w 4,n ) b = 0,5. (0,444 + 0,78). 1,5 = 0,54 knm 1, 1 1 M = q l. 0,54. 0,4 a = = 113 knm ; 6

deformace vnitřního pole: 4 4 5 q lb 5. 0,54. 35 700 v 1 =. = = 5,1 mm, 9 384 E I 384. 10 000.10,6.10 3 eff 1 q lb 0,54. 35 700 ϕ. 46.10 6 1 = = = rad, 9 4 E I 4. 10 000.10,6.10 eff 1 M lb 113.10. 35 700 v =. = = 8,1 mm, 9 8 E I 8. 10 000.10,6.10 eff 6 1 M lb 113.10. 35 700 ϕ. 906.10 6 = = = rad, 9 E I. 10 000.10,6.10 eff v = v + v = 5,1 8,1 = 3,0 mm, 3 1 6 3 = ϕ1 + ϕ = 46.10 ϕ 906.10 = 444.10 rad ; 6 3 6 deformace převislého konce: 4 4 1 q la 0,54. 0 400 v 4 =. = = 5,3 mm, 9 8 E I 8. 10 000.10,6.10 eff 6 5 3 l a = 6 = v4 + v5 = 5,3 + 9,1 = 14,4 mm v = ϕ = 444.10. 0 400 9,1 mm, v ; celkový vodorovný průhyb: δ = v v = 14,4 + 3,0 17,4 mm. 6 3 = 6 Obr. 6.10 7

Velikost mezních deformací vodorovných ztužidel není normou stanovena, podle [1] lze připustit hodnotu 1/500 šířky návětrné plochy: lc 76 500 δ, dop = = = 153 mm δ = 17,4 mm vyhovuje. 500 500 Přípoj diagonály V přípoji se navrhne styčníkový plech přivařený k vazníku tupým svarem, k němuž se přišroubuje kratší příruba diagonály. Rozmístění a rozměry spojovacích prostředků jsou řešeny v souladu s příslušnými požadavky norem [7] a [8], viz též přílohu IV.. Spoj musí zajistit přenos tahové síly v diagonále N D,Sd = 18,0 kn. Únosnost styčníkového plechu Obr. 6.11 Ke stanovení únosnosti lze použít tabulkových hodnot tloušťky styčníkových plechů uvedených v příloze IV.4: N t 6 mm = 150 kn N, = 18,0 vyhovuje. Rd ( ) kn p = D Sd Únosnost šroubů Šrouby M1 navrhneme jako hrubé (nepředepnuté), pevnostní třídy 4.6. Převládat bude namáhání smykem, přičemž závity nechť nezasahují do střihových rovin. Jedná se potom o skupinu šroubů ve spoji kategorie A podle čl. 7.3.3 normy [7], jejíž únosnost se posoudí ve střihu a v otlačení: návrhová smyková síla působící na 1 šroub: N D, Sd 18,0 F v, Sd = = = 9,0 kn, Nb Obr. 6.1 kde N b = je počet šroubů ve spoji; geometrické a materiálové charakteristiky šroubu (viz též přílohu IV.): d =1 mm jmenovitý průměr šroubu, A =113 mm plná průřezová plocha dříku šroubu, f = 400 MPa, γ =1, 45 mez pevnosti a dílčí součinitel spolehlivosti materiálu šroubu; ub Mb 8

únosnost ve střihu pro počet střihových rovin n = 1: 0,6 fub A 0,6. 400.113 Fv Rd n = 1. = 18,7 kn Fv, γ 1,45, = Sd = Mb 9,0 kn únosnost v otlačení: e1 30 = = 0,77 3 d 3.13 0 p1 1 50 1 = = 1,03 α = min 3 d0 4 3. 13 4 = 0,77, f 400 ub = = 1,11 fu 360 1,0 tl = 5 t = min = 5 mm tloušťka otlačovaného materiálu, t p = 6,5 α fu d t,5. 0,77. 360.1. 5 Fb Rd = = = 8,7 kn Fv, Sd γ 1,45, = Mb Únosnost oslabeného profilu vyhovuje; 9,0 kn Možné způsoby porušení jsou znázorněny na následujícím obrázku. vyhovuje. eq Obr. 6.13 Únosnost v řezu č. 1 podle čl. 6.5..3 normy [30]: oslabená plocha: A = 480 mm průřezová plocha ekvivalentního rovnoramenného úhelníku L 50/5 s rameny o velikosti kratší příruby, Anet = Aeq tl d0 = 480 5.13 = 415 mm účinná průřezová plocha úhelníku; redukční součinitel únosnosti nesymetrického připojení úhelníku šrouby: 0,7 0,4 0,7 0,4 < 0,7 β = + ( ) = + ( ) 0,4 p1,5 0,4 50,5.13 = 0,56 5,5 d 0 ; d0 d0 5.13,5.13 > 0,4 návrhová únosnost oslabeného průřezu v tahu: β Anet fu 0,56. 415. 360 Nu, Rd = = = 64,4 kn N D, Sd = 18,0 kn vyhovuje. γ 1,30 M Únosnost v řezu č. podle čl. 6.5.. normy [30]: účinná smyková plocha: L = 50 mm osová vzdálenost koncových děr ve smykové ploše, v 9

L 1 = a1 = 30 mm 5 d = 5. 1 = 60 mm, fu 360 L = ( a k d0 ) = ( 0 0,5.13). = 0,7 mm, f 35 L y kde k = 0,5 je součinitel pro jednu řadu šroubů, = L + L + L = 50 + 30 + 0,7 101 mm v, eff v 1 =, v, eff = tl Lv, eff = 5.101 = 505 mm A ; návrhová střihová únosnost: Av, eff f y 505. 35 Veff Rd = = 59,6 kn N γ 3 1,15. 3, = D, Sd = M 0 18,0 kn vyhovuje. 6.3 Svislá trvalá ztužidla Tato ztužidla zabezpečují tuhost a stabilitu budovy jako celku a přenášejí akce vodorovného ztužidla do základů. Svislá ztužidla mohou být příhradová nebo rámová. Volba konstrukčního provedení závisí na předpokládaném členění užitných prostor, přičemž se připouští kombinace rámu a příhradoviny v různých směrech budovy. Rámová ztužidla se vytvoří tuhým připojením příčlí ke sloupům. Jejich výhodou je, že nezasahují rušivě do členění vnitřních prostor, nevýhodami jsou pracné styky a velké rozměry stojek i příčlí, oproti příhradovým ztužidlům vykazují větší spotřebu oceli a u vysokých budov velké vodorovné posunutí. K vytvoření příhradového ztužidla se využívají sloupy jako pásy, příčle jako příčky. Výplňové pruty (diagonály) se při malých osových silách provádějí z tyčí průřezu tvaru L, U, nebo trubek, při velkých osových silách z tyčí průřezu tvaru I, H, příp. svařovaných profilů. Příhradová ztužidla jsou obecně oproti rámovým výrazně tužší, konstrukčně jednodušší a výrobně levnější. Často se příhradovina zakrývá stěnami, avšak otvory ve stěně (okna, dveře) vyžadují nejrozmanitějšího uspořádání diagonál, viz obr. 6.14, někdy je nutno spokojit se s příhradami neúplnými (tzv. vzpěrkové ztužidlo). Obr. 6.14 Soustavy svislých příhradových ztužidel Půdorysné rozmístění ztužidel musí být takové, aby byl systém schopen přenášet nejen vodorovné zatížení v libovolném směru, ale i moment kroutící okolo svislé osy. Proto musí mít roviny ztužidel alespoň dvě průsečné hrany (tj. nesmí se všechny protínat v jedné hraně), viz obr. 6.15. Návrh svislého ztužidla odpadá, jestliže tuhost a stabilitu konstrukce zabezpečíme jiným způsobem, např. tuhým betonovým jádrem nebo nosnými stěnami z betonu či zdiva (u nízkých budov). Poznamenejme, že s výplňovým zdivem a dělicími příčkami se při posuzování tuhosti budovy nepočítá. 10

Obr. 6.15 Příklady správného a nesprávného rozmístění ztužidel v půdorysu 6.3.1 Poznámky k výpočtu příhradových ztužidel Při výpočtu příhradového ztužidla složené soustavy často uvažujeme s působením pouze tažených diagonál (ostatní, tlačené diagonály, pro svou štíhlost pružně vybočí a jsou z funkce), potom příhradovina nabude statické i tvarové určitosti. Takové ztužidlo s netuhými diagonálami je však vhodné jen pro nízké budovy. Naproti tomu u příhradového ztužidla s tuhými diagonálami (přenášejícími též tlaky) je potřeba mít na zřeteli postupné zkracování sloupů během výstavby vlivem rostoucího napětí v tlaku (zatížení), což má za následek i zkracování výplňových prutů. Problém lze řešit následujícími způsoby: a) ztužidla neumísťovat do definitivní polohy; b) v diagonálách počítat s přídavným (tlakovým) napětím, které vzniká jejich zkrácením; c) eliminovat napětí vznikající ve výplňových prutech jejich předpětím. PŘÍKLAD Dále uvádíme výpočet svislých částí příčně působícího ztužidla, umístěných v krajních parkovacích pruzích mezi vybranými stáními. Jedná se o čtyři příhradové konzoly vetknuté do základové konstrukce. Výška (vyložení) konzoly je h v = 1 m. Příhradovina je soustavy pravoúhlé složené (neboli rhombické), jejíž pásy jsou tvořeny hlavními sloupy budovy, příčky pak stropními průvlaky, resp. střešními vazníky. Zkřížené diagonály (uprostřed vzájemně stykovány) jsou navrženy jako netuhé z dvojice rovnoramenných úhelníků L 80/6, viz obr. 6.18. Protože jsou ztužidla souměrná k návětrné ploše, a také stejných tuhostí, přenese každé z nich jednu čtvrtinu zatížení působícího v příčném směru budovy. Diagonály jsou z oceli S 35 (f y = 35 MPa, f u = 360 MPa, γ M0 = γ M1 = 1,15, γ M = 1,30). Zatížení Zatížení příčným větrem, uvedené přehledně v odst. 6.1, působí na zatěžovací šířce odpovídající délce budovy l c = 76,5 m. Mezní stav únosnosti Nosník budeme nejprve řešit jako celistvý prut, jehož složky vnitřních sil následně rozložíme do jednotlivých prvků příhradové soustavy. Zatěžovací schéma jednoho ztužidla sestává ze spojitých rovnoměrných zatížení q 1 a q působících na oblastech a 1 = 9 m a a = 3 m, viz obr. 6.16: q 1 = 0,5 (w 1,d + w 3,d ) l c = 0,5. (0,58 + 0,330). 76,5 = 16,4 knm 1, q = 0,5 (w,d + w 4,d ) l c = 0,5. (0,533 + 0,334). 76,5 = 16,6 knm 1. 11

Obr. 6.16 Statické řešení nosníku, viz obr. 6.16: vodorovná reakce: R = q1 a1 + q a = 16,4. 9 + 16,6. 3 = 197 kn ; posouvající síla v podpoře: V = R =197 kn ; ohybový moment v podpoře: M = q1 a1 z1 + q a z = 16,4. 9. 4,5 + 16,6. 3.10,5 = 1187 knm. Nejvíce namáhané pole příhradové konzoly je v úrovni 1. podlaží. Ohybový moment přisoudíme pásům příhradoviny, potom sloupy budou v těchto místech namáhány normálovou silou, viz obr. 6.17: M 1187 N C = = = 1 kn. L 1 5,6 Na tuto sílu je potřeba sloup též nadimenzovat. Poznamenejme, že sloup je současně zatížen vlastní tíhou, prvky stropní a střešní konstrukce, sáním větru (téhož větru, který vyvolal sílu N C ), případně užitným zatížením a sněhem. Účinky nahodilých zatížení (tedy i síla N C ) se vynásobí odpovídajícím součinitelem kombinace ψ c. Výpočet je uveden v odst. 5.. Obr. 6.17 Obr. 6.18 Posouvající sílu přisoudíme pouze účinné diagonále, která bude namáhána návrhovou tahovou silou, viz obr. 6.17: 1

V 197 N D, Sd = = = 4 kn. cos α cos 8, Průřezové charakteristiky navrženého profilu L 80/6 převezmeme z tabulek, viz např. [], [16]: A = 935 mm, i = 4,5 mm. y Výplňové pruty se posoudí na únosnost a na mezní štíhlost: návrhová únosnost neoslabeného průřezu v tahu: A f y. 935. 35 N pl, Rd = = = 38 kn N D, Sd = 4 kn vyhovuje; γ 1,15 y M 0 štíhlost taženého prutu ve svislé rovině: 0,5 LD 0,5. 6350 λy = = = 19 λlim = 400 vyhovuje. i 4,5 Mezní stav použitelnosti Konzolu budeme řešit přibližně podle elementární teorie celistvých ohýbaných prutů. Náhradní (efektivní) moment setrvačnosti stanovíme podle [1] z průměrné hodnoty plochy sloupů v prvním a posledním podlaží, viz odst. 5.: 3 3 7,808.10 + 5,45.10 3 A C = = 6,6.10 mm, 1 1 3 9 4 Ieff = AC L1 =. 6,6.10. 5600 = 104.10 mm. Zatěžovací schéma ztužidla by se mělo uvažovat jako spojité zatížení rozdělené na dvě pásma s konstantním průběhem. Vzhledem k malému rozdílu hodnot obou zatížení budeme v dalším brát Obr. 6.19 průměrné zatížení q působící po celé výšce konzoly: w1, n + w, n w3, n + w4, n q = 0,5 + lc = 0,440 + 0,444 0,75 + 0,78 1 = 0,5. +. 76,5 = 13,7 knm Uvedené zjednodušení je ve srovnání s použitou metodou výpočtu nepodstatné. Obr. 6.0 Deformace samotného svislého ztužidla není obvykle při posouzení použitelnosti konstrukce rozhodující. Je potřeba ověřit dodržení mezních posunutí vrcholů všech sloupů v budově. Vodorovné přetvoření sloupů se stanoví na základě deformace ztužidla jako celku (tj. svislých i vodorovných částí dohromady): 13

průhyb svislého ztužidla ve vrcholu (jakožto podpory vodorovného ztužidla): 4 4 1 q hv 13,7.1 000 v v =. = = 1,6 mm ; 9 8 E I 8. 10 000.104.10 eff největší průhyb vodorovného ztužidla vztažený k přímce spojující vrcholy svislých ztužidel: v 6 =14,4 mm (viz odst. 6.); největší posunutí vrcholu sloupu: δ = + v = 1,6 + 14,4 16,0 mm ; v v 6 = mezní hodnota vodorovného průhybu (pro sloupy budov bez jeřábových drah): hv 1 000 δ, lim = = = 4,0 mm δ = 16,0 mm vyhovuje. 500 500 Obr. 6.1 Přípoj diagonály V přípoji se navrhne styčníkový plech přivařený ke sloupu tupým svarem, k němuž se přišroubují příruby diagonály. Rozmístění a rozměry spojovacích prostředků jsou řešeny v souladu s příslušnými požadavky norem [7] a [8], viz též přílohu IV.. Spoj musí zajistit přenos tahové síly v diagonále N D,Sd = 4 kn. Obr. 6. 14

Únosnost styčníkového plechu Ke stanovení únosnosti lze použít tabulkových hodnot tloušťky styčníkových plechů uvedených v příloze IV.4: N t 8 mm = 50 kn N, = 4 vyhovuje. Rd ( ) kn p = D Sd Únosnost šroubů (viz též přílohu IV.): d = 0 mm jmenovitý průměr šroubu, Šrouby M0 navrhneme jako hrubé (nepředepnuté), pevnostní třídy 4.6. Převládat bude namáhání smykem, přičemž závity nechť nezasahují do střihových rovin. Jedná se potom o skupinu šroubů ve spoji kategorie A podle čl. 7.3.3 normy [7], jejíž únosnost se posoudí ve střihu a v otlačení: návrhová smyková síla působící na 1 šroub: N D, Sd 4 F v, Sd = = = 56 kn, Nb 4 kde N b = 4 je počet šroubů ve spoji; geometrické a materiálové charakteristiky šroubu A = 314 mm plná průřezová plocha dříku šroubu, f = 400 MPa, γ =1, 45 mez pevnosti a dílčí součinitel spolehlivosti materiálu šroubu; ub Mb únosnost ve střihu pro počet střihových rovin n = : 0,6 fub A 0,6. 400. 314 Fv Rd n =. = 104 kn Fv, γ 1,45, = Sd = Mb 56 kn vyhovuje; únosnost v otlačení: e1 45 = = 0,71 3 d 3. 1 0 p1 1 75 1 = = 0,94 α = min 3 d0 4 3. 1 4 = 0,71, f 400 ub = = 1,11 fu 360 1,0 tl =. 6 = 1 t = min = 8 mm tloušťka otlačovaného materiálu, t p = 8,5 α fu d t,5. 0,71. 360. 0.8 Fb, Rd = = = 70,5 kn Fv, Sd = 56 kn vyhovuje. γ 1,45 Mb Obr. 6.3 15

Únosnost oslabeného profilu Možné způsoby porušení jsou znázorněny na následujícím obrázku. Obr. 6.4 Únosnost v řezu č. 1 podle čl. 6.5..3 normy [30]: oslabená plocha: A = 935 mm plná průřezová plocha rovnoramenného úhelníku, Anet = A tl d0 = 935 6. 1 = 809 mm účinná průřezová plocha úhelníku; redukční součinitel únosnosti nesymetrického připojení úhelníku 3 či více šrouby: 0,7 0,5 0,7 0,5 < 0,7 β = + ( ) = + ( ) 3 0,5 p1,5 0,5 75,5. 1 = 0,59 5,5 d 0 ; d0 d0 5. 1,5. 1 > 0,5 návrhová únosnost oslabeného průřezu v tahu: β3 Anet fu. 0,59.809. 360 Nu, Rd = = = 64 kn N D, Sd = 4 kn vyhovuje. γ 1,30 M Únosnost v řezu č. podle čl. 6.5.. normy [30]: účinná smyková plocha: L = 5 mm osová vzdálenost koncových děr ve smykové ploše, v L 1 = a1 = 45 mm 5 d = 5. 0 = 100 mm, fu 360 L = ( a k d0 ) = ( 35 0,5. 1). = 37,5 mm, f 35 L y kde k = 0,5 je součinitel pro jednu řadu šroubů, = L + L + L = 5 + 45 + 37,5 308 mm v, eff v 1 =, v, eff = tl Lv, eff = 6. 308 = 1848 mm A ; návrhová střihová únosnost: Av, eff f y.1848. 35 Veff Rd = = 436 kn N γ 3 1,15. 3, = D, Sd = M 0 4 kn vyhovuje. 16

Ztužidlo je také nutno posuzovat na účinek tzv. stabilizujících sil působících vlivem vzpěrného tlaku ve sloupech budovy. V bodech sloupu, které jsou ztužidlem zajištěny proti vybočení zavedeme vodorovné stabilizující síly, jejichž velikost uvažujeme přibližně jako 1/100 tlakové síly působící v zajišťovaném prutu. Výpočet zde neuvádíme. 6.4 Montážní ztužidla Tato ztužidla zabezpečují tuhost a stabilitu ocelové kostry nebo její části v průběhu montáže. Skládají se rovněž z částí vodorovných a svislých. Používají se všude tam, kde trvalá ztužidla nejsou navržena, resp. neslouží svému účelu v době výstavby. Montážní ztužidla se navrhují podle stejných zásad jako ztužidla trvalá. Bývají zatížena menšími silami, protože řada doplňkových konstrukcí (např. obvodový plášť) se osazuje až po úplném dokončení nosné konstrukce. Musí však být schopna přenášet síly od montážních pomůcek (např. kotvení jeřábů, stavebních výtahů apod.). Montážní ztužidla bývají zpravidla příhradová, jednoduché či složené pravoúhlé soustavy nebo polopříčkové soustavy. Výplňové pruty se provádějí z úhelníků, plochých či kruhových tyčí nebo trubek. Přípoje mají umožnit dobrý přístup ke ztužidlům při jejich demontáži. Vodorovná montážní ztužidla zajišťují geometrický tvar půdorysu a tuhost stropu po dobu tuhnutí betonové směsi ve stropech. Umísťují se obvykle v každém podlaží, někdy však jen v úrovni montážních styků sloupů. Svislá montážní ztužidla zajišťují provedení svislosti nosné konstrukce, zabezpečují ji proti natočení a převržení od vodorovných sil v době, kdy ještě ocelová kostra není prostřednictvím stropů spojena s betonovým jádrem. Umísťují se do rovin, které jsou staticky nejvýhodnější, bez ohledu na to, zda v těchto rovinách po dokončení stavby budou otvory či nikoliv. 17