POZEMNÍ STAVITELSTVÍ I Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice
Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/29.0019. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
KAPITOLA 9: SVISLÉ NOSNÉ KONSTRUKCE I.
LEGENDA KLÍČOVÉ POJMY stěna, sloup, pilíř, liniové zatížení, bodové zatížení, kleština, závlač, zděné konstrukce, vyztužené a předepnuté zděné konstrukce, monolitické konstrukce, montované (prefabrikované) konstrukce. CÍLE KAPITOLY - seznámení se s požadavky na svislé nosné konstrukce, získání přehledu o používaných variantách svislých nosných konstrukcí. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 6 hodin
SVISLÉ NOSNÉ KONSTRUKCE Podle půdorysné polohy (určuje polohu jednotlivých prvků objektu v půdoryse) lze svislé konstrukce dělit na: Vnitřní nosné zdi Schodišťové zdi Obvodová zeď (průčelní, štítová, dvorní) Ztužující stěna Sloup Pilíř Požární a dilatační stěny Příčky Podle výškového uspořádání (určuje polohu jednotlivých prvků objektu dle výškového umístění) lze konstrukce dělit na: Základové pasy Nadzákladové stěny Podkrovní stěny Nadstřešní zdivo Atika
9.1. FUNKCE A POŽADAVKY Svislé konstrukce zahrnují: Stěny - jsou takové konstrukce, kde výška a délka stěny převažují nad její tloušťkou (zpravidla obdélníkového průřezu) Sloupy - je taková konstrukce, kde výška sloupu převažuje nad půdorysnými rozměry (zpravidla čtvercové, obdélníkové, kruhové) Pilíř - je taková konstrukce, kde výška převažuje nad půdorysnými rozměry (oproti sloupu je mohutnější, zpravidla čtvercový, obdélníkový průřez) Základní funkce svislých nosných konstrukcí je přenášet veškeré zatížení z vodorovných konstrukcí až do základů objektu a objekt ztužovat. Další funkce mohou být dělicí, tepelně izolační, akustické, protipožární či estetické. U štíhlých vysokých prutů (stěn) převládá vzpěrný tlak. Pilíř nebo stěna lépe odolávají vzpěru, jsou-li lomené nebo spojené s kolmo orientovanými prvky. Rozhodující je vzpěrná délka, která závisí i na způsobu upevnění. Zatížení může být rozloženo: Liniově (stěny či stěnové pilíře) Bodově (sloupy) Ukázka přenosu zatížení liniového (vlevo a bodového vpravo)
9.1. FUNKCE A POŽADAVKY Zděné budovy s netuhou kostrou mají stropy s volně uloženými dřevěnými či ocelovými stropnicemi v kapsách zdiva, což znamená, že vodorovné síly od větru musí převzít zdivo. Uskakování zdiva bylo po 150 mm (každá 2 podlaží) či po 75 mm (každé podlaží). Podle dřívějších předpisů bylo zdivo v nejvyšším podlaží tlusté min. 450 mm. Příklad možného řešení odstupňování u zděných budov s netuhou kostrou
9.1. FUNKCE A POŽADAVKY Svázání nosného cihelného zdiva s dřevěnými, popř. ocelovými stropnicemi uloženými v jeho kapsách, je nutné z důvodu ztužení konstrukce. Příklad svázání cihelného zdiva, řez (vlevo) axonometrie (vpravo) historický systém
9.1. FUNKCE A POŽADAVKY Zděné budovy s tuhou kostrou mají stropy monolitické železobetonové nebo prefabrikované, které působí jako tuhé desky s nepatrnými deformacemi a chovají se jako tuhý celek. Stěny mají konstantní tloušťku. Příklad tuhé svislé konstrukce U podélného stěnového konstrukčního systému je nutno v příčném směru vyztužit kolmými stěnami (mohou to být i příčky) Řešení ztužení v příčném směru
9.1. FUNKCE A POŽADAVKY V úrovni stropní konstrukce je ztužení po obvodě zdiva zajištěno železobetonovými věnci. Kromě podélné výztuže ve věncích se v rozích přidává i diagonální výztuž. Půdorys a řezy železobetonového věnce U montovaných stropů je nutno z jednotlivých prvků vytvořit celek, a to pomocí příčné výztuže uložené a zabetonované ve spárách mezi stropními prvky. Řešení ztužení u montovaných staveb
9.2. TECHNOLOGICKÉ HLEDISKO Zdivo se vytváří záměrným skládáním zdicích prvků z přírodních staviv (kamenů, cihel, tvarovek, tvárnic atd.) spojovaných pojivem (maltou, lepícím tmelem, polyuretanovou pěnou) nebo kladených na sucho. Výsledné vlastnosti zdiva jsou dány kombinací staviva a pojiva, pevnosti se dosahuje buď po zatvrdnutí malty (mokrý proces) nebo ihned (metoda suchého zdění bez malty). Zdivo může být provedeno jako omítané či režné. Podle technologie svislé konstrukce zahrnují: Zděné konstrukce spojované pojivem Vyztužené a předepnuté zděné konstrukce Monolitické konstrukce Montované (prefabrikované) konstrukce Kombinované konstrukce z monolitických a montovaných prvků
9.2.1. ZDĚNÉ KONSTRUKCE SPOJOVANÉ POJIVEM Výslednou únosnost zdiva ovlivňují nejen mechanické parametry spojovaných materiálů, ale též jejich vazba. Příklad vlivu vazby na výslednou únosnost zdiva
9.2.1. ZDĚNÉ KONSTRUKCE SPOJOVANÉ POJIVEM Cihelných vazeb existuje několik druhů, z těch základních a nejpoužívanějších jsou to vazba běhounová a vazáková. Historicky se ale v hojné míře používaly i další typy vazeb. Příklad typů cihelných vazeb Kromě plných cihel se uplatňuje zdění z děrovaných cihelných bloků, splňujících současné přísné tepelně izolační požadavky. Děrované bloky jsou maltovány jen v ložných spárách, styčné spáry jsou zakončeny zámkovým spojem na sucho. Ukázka děrovaného cihelného bloku
9.2.1. ZDĚNÉ KONSTRUKCE SPOJOVANÉ POJIVEM Vysypávání cihel perlitem je rychlá a levná metoda jak snížit tepelné ztráty ze zdiva do betonového základu. Perlit je odolný teplotám od -200 do +900 C. Vylepšování tepelněizolačních vlastností 1.vrstvy zdiva HELUZ.Při zdění ze svisle děrovaných cihel je nutné chránit cihly i zdivo před povětrnostními vlivy, tím spíše cihly s vysypanými dutinami.
9.2.1. ZDĚNÉ KONSTRUKCE SPOJOVANÉ POJIVEM V poslední době se rozvíjí zdění z cihelných bloků spojených jednosložkovou polyuretanovou pěnou v ložných spárách. Spojované cihelné bloky musí být poměrně přesně zabroušeny (max. odchylka v rovinnosti ložných ploch 0,3 mm), přesnost zabroušení má vliv na celkovou pevnost zdiva.
9.2.1. ZDĚNÉ KONSTRUKCE SPOJOVANÉ POJIVEM Tvárnicové zdivo se zdí stejným způsobem jako cihelné zdivo. Tvárnice se vyrábějí z lehčených betonů, křemeliny, strusky, elektrárenských popílků atd. Dutiny jsou buď průběžné nebo uzavřené. Tvárnice s uzavřenými dutinami se kladou dutinami dolů. Ukázka tvárnicového zdiva
9.2.1. ZDĚNÉ KONSTRUKCE SPOJOVANÉ POJIVEM Zdivo z tvárnic nesmí promrzat ani ve spáře. Styčné a ložné spáry se maltují v okrajových pásech, mezi nimiž vzniká izolační dutina, nebo se do spár vkládají tepelně izolační pásky. Řešení tepelných mostů v tvárnicovém zdivu
9.2.1. ZDĚNÉ KONSTRUKCE SPOJOVANÉ POJIVEM U tvárnic z lehčených betonů (keramzitbetonové nebo starší škvárobetonové) se nanáší malta ve dvou pruzích ložných spár přerušených uprostřed. Z hlediska tepelných mostů se spáry zaplňují tzv. teplými maltami (místo písku se přidává perlit, keramzit či tepelně izolační pásky). Ukázka řešení ložné spáry ve dvou pruzích malty
9.2.1. ZDĚNÉ KONSTRUKCE SPOJOVANÉ POJIVEM Zdění z lehkých pórobetonových materiálů používá místo malty tenkých lepicích tmelů. Pórobetonové tvárnice s dobrými tepelně technickými vlastnostmi lze snadno opracovávat řezáním. Pórobeton umožňuje vytvářet kompletní stavebnicové systémy. Ukázka systémového řešení
LEGENDA STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: HÁJEK, P. a kol. Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT, 2007. ISBN 978-80-01-03589-4. HANÁK, M. Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT, 2005. ISBN 80-01-03267-1. Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol. Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha, 2005. ISBN 80-86706-11-7. LORENZ, K. Nosné konstrukce I. Základy navrhování nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT, 2005. ISBN 80-01-03168-3. MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU, 2005. ISBN 80-248-0830-7. OTÁZKY A ÚKOLY 1) Jak může být rozloženo zatížení působící na svislé nosné konstrukce? 2) Jak vypadá řešení odstupňování u zděných budov s netuhou kostrou? 3) Jaký vliv má vazba na celkovou únosnost zdiva? 4) Jak můžeme dělit svislé nosné konstrukce podle technologie?
LEGENDA KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. Použitá literatura HÁJEK, P. a kol. Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT, 2007. ISBN 978-80-01-03589-4. HANÁK, M. Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT, 2005. ISBN 80-01-03267-1. NESTLE, H. a kol. Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha, 2005. ISBN:80-86706-11-7. LORENZ, K. Nosné konstrukce I. Základy navrhování nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT, 2005. ISBN 80-01-03168-3. MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU, 2005. ISBN 80-248-0830-7. Doc. Ing. Václav Kupilík, CSc. a Ing. Karel Sedláček, PhD. skripta Pozemní stavitelství I