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 POLYFUNKČNÍ DŮM V BRNĚ MULTIFUNCTIONAL BUILDING IN BRNO BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR MICHAL ZAPLETAL Ing. ROSTISLAV JENEŠ BRNO 2014
ffiw WE VYSOTr uerrul TECHNICKE v enne FAKULTA STAVTSN1 Studijni program Typ studijniho programu Studijni obor PracoviStE,, B.3607 Stavebni inzenyirstvi Bakalliskf studijnf program s prezendni formou studia 3647R013 Konstrukce a dopravnf stavby Ustav betonovych a zddny ch konstrukcf ZADANI BAKALARSKE PRAGE,v Student Michal Zapletal Nfzev Vedouci bakal6isk6 price Datum zadhni bakal6isk6 price Datum odevzdini bakal6isk6 price Polyfunkcni d0m v Brn6 Ing. Rostislav Jene5 30. ll.20t3 30. s.20t4 V BrnE dne 30. ll.2013,:"d:.,.1.. {'":';;'''"\1 r+- fb. t':",'"tt'...j... prof. RNDr. Ing. feil StEp,lnek, CSc. pr< Vedouci ristavu Ddkan Fakulty stavebni VUT
Podklady a literatura Platnd isn. Zikladni normy: CSN EN I 990 vdetnl zmdny Al : Zdsady nawhoviinf konstrukci. isn gn 1991-l-l: Obecn6 zatii.eni-objemov6 tihy, vlastni tiha... isn pn lg92-l-l: Nawhoviini betonofoch konstrukci. Obecn6 pravidla a pravidla pro pozemni stavby. CSN 73 1201: Nawhov6nf betonovych konstrukci pozemnfch staveb. CSN gn 199 6 -l -l: Navrhov6n i zddny chkonstrukci. Literatura doporuden6 vedoucim BP. Stavebni podklady. Zflsady pro vypracovini (tadini, cile price, pozadovan6 vfstupy) VypracovSnf stavebniho a konstrukdniho n6whu d6sti zd6n6 stavby vicepodlazniho objektu polyfunkdniho domu v Brn6. Vypracujte podrobnf statickf vlfpodet zdlnychsvislych nosnlfch konstrukci t6to budovy, a to alespof, ve dvou materi6lovfch variant6ch. Pro jednu variantu vypracujte qikres tvaru a skladby. Navrhndte koncepdne vodorovn6 nosn6 konstrukce objektu. Ostatni ripravy prov6d6jte podle pokynri vedouciho bakalaisk6 pr6ce. PoZadovan6 qfstupy: Textov6 drlst (obsahuje pruvodni zprixu a ostatnf nslezitosti dle nize uvedenych smdmic) Piilohy textov6 d6sti: Pl) PouZit6 podklady P2) Podrobnlf static(f qipodet nekteqich konstnrkdnich prvkri P3) V;ikres tvaru a skladby typick6ho podla1i ProhlS5eni o shodd listinn6 a elektronick6 formy VSfp (1x). Popisny soubor ziwbrednepr6ce (1x). Bakalaisk6pr6ce bude odevzddnav listinn6 a elektronickd form6 dle smdrnic a na CD (lx). Struktura bakaliisk6/diplomov6 price VSKP vypracujte a rozdlef,te podle d6le uvedend stmktury: l. Textov6 ddst VSKP zpracovandpodle SmErnice rektora "Uprava, odevzddvini,zvefejf,oviilni a uchov6viinf vysoko5kolslcfch kvalifikadnich praci" a Smdrnice dekana "Uprava, odevzddviml,zveiejf,ov6nl a uchov6v6ni vysoko5kolslcfch kvalifikadnich praci na FAST VUT" (povinn6 soud6st VSKP). 2. Plilohy textovd d6sti VSKP zpracovandpodle Sm6rnice rektora "Uprava, odevzddvini,zveiejiov6ni a uchov6v6ni vysoko5kolslcfch kvalifikadnich praci" a Smdrnice d6kana "Uprava, odevzddvbni, zvefejf,oviini a uchov6v6ni vysoko5kolsh-ich kvalifikadnich praci na FAST WT" (nepovinn6 soud6st VSfp v piipad6, Ze piilohy nejsou soud6sti textovd d6sti VSKP, ale textovou d6st doplriuji). Vedouci bakal6isk6 prfuce
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval(a) samostatně a že jsem uvedl(a) všechny použité informační zdroje. V Brně dne 30.5.2014 podpis autora Michal Zapletal
Abstrakt Posouzení nevyztužených svislých nosných zděných konstrukcí a koncepční návrh železobetonové stropní desky. Pro výpočet vnitřních sil je užito metody konečných prvků, deska je modelována v programu SCIA ENGINEER. Klíčová slova zděná nosná stěna metoda konečných prvků malta pro tenké spáry zdící prvek normalizovaná pevnost v tlaku zdících prvků Abstract The assessment of unreinforced vertical load-bearing masonry structures and conceptual design of reinforced concrete floor slabs. The calculation of the internal forces was done with finite element method, the board is modeled in Scia Engineer. Keywords load-bearing masonry wall fine element method thin layer masonry mortar masonry unit normalized compressive strength of masonry units
Rád bych touto cestou podkoval Ing. Rostislavu Jenešovi za as, který mi vnoval bhem konzultací, za ochotu a cenné rady. Dkuji
Bibliografická citace VŠKP Michal Zapletal Polyfunkční dům v Brně. Brno, 2014. 6 s., 55 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí. Vedoucí práce Ing. Rostislav Jeneš.
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 PRŮVODNÍ ZPRÁVA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR MICHAL ZAPLETAL BRNO 2014
OBSAH 1) Úvod... 2 2) Popis objektu... 2 3) Materiálové charakteristiky... 2 4) Zatížení:... 4 5) Výpočtový model:... 4 6) Seznam použitých zdrojů:... 5 7) Přílohy... 6 1
1) Úvod Předmětem této bakalářské práce je návrh zděných svislých nosných konstrukcí administrativní budovy v Brně. Návrh svislých nosných stěn bude vypracován ve 2 variantách. 1. Varianta: Keramické zdivo Porotherm Profi na maltu pro tenké spáry 2. Varianta: Přesné pórobetonové tvárnice Ytong Dále bude proveden koncepční návrh výztuže ŽB vodorovné desky tl. 250 mm. 2) Popis objektu Jedná se o administrativní budovu umístěnou v katastrálním území města Stavba má půdorysné rozměry 33 x 19m se třemi nadzemními podlažími. Budova neobsahuje podzemní podlaží. Vodorovné nosné konstrukce tvoří ŽB desky tloušťky 250 mm. Stropní konstrukce v 1.NP je vynášena systémem ŽB sloupů kruhového průřezu. Po obvodu se jedná o sloupy průměru 0,4m, ve středu pak o dvojici sloupů o průměru 0,6m. Ve 2.NP a 3.NP je pak deska po obvodu uložena na cihelném zdivu tloušťky 440mm a ve středu podepřena dvojicí ŽB sloupů. Prostorovou tuhost budovy zajištuje dvojice svislých ŽB stěn v osách: C a D a svislá ŽB stěna v místě schodiště. 3) Materiálové charakteristiky Beton: C25/30 Charakteristická pevnost v tlaku: f ck = 25 MPa Materiálový součinitel ϒ c = 1,5 Návrhová pevnost v tlaku: Charakteristická pevnost v tahu: Modul pružnosti: Mezní přetvoření: ε cu3 = 3,5 2 f cd = = = 16,67 MPa, F ctm = 2,6 MPa E cm = 30 GPa Ocel: B 500 (B) Charakteristická pevnost v tlaku a tahu: f yk = 500 MPa Materiálový součinitel: ϒs = 1,15
Návrhová pevnost v tahu: Modul pružnosti: f yd = = = 434,8 MPa, E s = 200 GPa Ε yd = =,. = 2,17 Zdivo: Porotherm 44 Profi Rozměry cihly d/š/v [ mm ] 248/440/249 Pevnost v tlaku: P8/ P15 Součinitel vlivu velikosti: δ = 1,153 Normalizovaná pevnost v tlaku f b = 9,22/ 11,53 /17,30 MPa Dílčí součinitel spolehlivosti: - Návrhová malta: ϒ M = 2,0 - Předpisová malta: ϒ M = 2,2 Modul pružnosti zdiva (P15): E =K E f k =6,32*1000=6320 MPa K E = 1000 Zdivo: Ytong P4-500 Rozměry cihly d/š/v [ mm ] 248/300/249 Pevnost v tlaku: P4 Součinitel vlivu velikosti: δ = 1,149 Normalizovaná pevnost v tlaku f b = 2,30/ 4,60 /6,89 MPa Dílčí součinitel spolehlivosti: ϒ M = 2,5 Modul pružnosti zdiva (P2): E = K E f k =6,32*1000=6320 MPa K E = 700 3
4) Zatížení: Zatížení stálá Stálé zatížení tvoří vlastní tíha železobetonové desky, konstrukce podlahy, konstrukce střechy. Další stálé zatížení tvoří reakce od schodišťového ramene a tíha příček. Hmotnost příček je rozpočítána jako plošné zatížení v patřičných osových modulech. Užitné zatížení Kategorie B kancelářské plochy q k = 3,0 kn/m2 pro chodby a schodiště: q k = 3,0 kn/m2 Sněhová oblast II. S k = 1,0 kn/m2 Větrná oblast II. V b = 25m/s 5) Výpočtový model: Výpočet vnitřních sil na desce byl proveden metodou konečných prvků za pomoci programu Scia Engineer 2012. Pomocí programu Scia Engineer 2012 byl vytvořen rovinný model železobetonových stropních desek nad 1.NP, 2.NP a 3.NP (střešní deska). Výsledné vodorovné reakce byly použity pro posudek svislých zděných konstrukcí. Výstřednost zatížení byla vypočtena pomocí ČSN EN 1996-1-1 Příloha C: Zjednodušená metoda výpočtu výstředností zatížení stěn. 4
6) Seznam použitých zdrojů: Normové předpisy [1] ČSN EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí, včetně změny A1-2007 [2] ČSN EN 1991-1-1: Zatížení konstrukcí Část 1-1: Obecná zatížení Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb, ČNI, 2004 [3] ČSN EN 1992-1-1: Navrhování betonových konstrukcí Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, ČNI, 2006 [4] ČSN EN 1991-1-3: Zatížení konstrukcí Část 1-3: Obecná zatížení Zatížení sněhem, ČNI, 2007 [5] ČSN EN 1991-1-4: Zatížení konstrukcí Část 1-4: Obecná zatížení Zatížení větrem, ČNI, 2007 [6] ČSN 73 1201: Navrhování betonových konstrukcí pozemních staveb [7] ČSN EN 1996-1-1: Navrhování zděných konstrukcí Část 1-1: Obecná pravidla pro vyztužené a nevyztužené zděné konstrukce Ostatní publikace [8] ČÍRTEK, L., ZICH, M., BAŽANT, Z. a kolektiv. Betonové konstrukce I modul CS1 CS4. Studijní opora VUT FAST, 2005, [9] JENEŠ, R., PODROUŠKOVÁ, B., Zděné konstrukce M01 Základy navrhování, Studijní opora VUT FAST, 2005 [10] JENEŠ, R., PODROUŠKOVÁ, B., Zděné konstrukce MS2 Haly, vícepodlažní budovy, Studijní opora VUT FAST, 2005 [10] KADLČÁK, J., KYTÝR, J., Statika stavebních konstrukcí I., VUTIUM, 2001 [11] KADLČÁK, J., KYTÝR, J., Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, 2004 [12] Konstrukční řešení POROTHERM Katalog výrobků, Wienerberger, 2012 [13] Produktový katalog YTONG, Xella, 2014 Internetové zdroje [14] www.ytong.cz 5
[15] http://www.wienerberger.cz/ Použité programy [16] AUTODESK, AutoCAD 2011, AUTODESK, Inc. [17] Scia Engineer 2012, Scia group [18] MICROSOFT EXCEL 2010, Microsoft Corporation [19] MICROSOFT WORD 2010, Microsoft Corporation Seznam použitých zkratek a symbolů Ø průměr betonářské výztuže 7) Přílohy 1) Statický výpočet 2) Výkres tvaru a skladby 6