Konstrukce haly –

schéma nosné

kce

Prostorové

schéma nosné

konstrukce haly

Konstrukce haly –

rozvržení

nosné

kce

Zadání

Jednopodlažní

jednolodní

ocelová

hala, zadáno je rozpětí, počet polí

se vzdáleností

sloupů, světlá

výška, třída oceli, sněhová

oblast

Doplníme:

vzdálenost vazníků

= polovina vzdálenosti sloupů

vzdálenost vaznic = rozpětí

rozdělit na sudý počet polí

tak, aby byly vaznice od sebe vzdáleny cca 2-

3 m

Úvodní

strana:

Nakreslit schéma konstrukce (stačí

od ruky):

Půdorys s vyznačením sloupů, průvlaků

(ze sloupu na sloup v podélném směru), vazníků, vaznic, vodorovných ztužidel (okótovat osově

celkové

rozměry, vzdálenosti sloupů, vazníků

a vaznic)

Podélný řez s vyznačením průvlaku a svislých podélných ztužidel (stačí

úsek mezi dvěma ztužidly včetně, tj. cca 3-4 travé)

Příčný řez s pohledem na sloupy (u sloupu uvažujeme plný průřez, tj. nikoliv příhradový sloup) a vazník (pouze schematicky, okótovat pouze světlou a celkovou výšku)

Nakreslit schéma vazníku (stačí

od ruky):

Výška vazníku uprostřed = 1/10 rozpětí

Sklon horní

pásnice 5-15% (zvolte)

Svislice v místě

uložení

vaznic (okótovat osové

vzdálenosti a výšky svislic)

Diagonály střídavě

sestupné

a vzestupné

Konstrukce haly

–

statický výpočet

Stanovení

klimatických zatížení

1.

Zatížení

sněhem sk

= 1

.Ce

.Ct

.sn

sn

…

charakteristická

hodnota zatížení

dle zadání

(II = 1,0 kNm-2, III = 1,5 kNm-2, IV = 2,0 kNm-2 )

1

…

tvarový součinitel (sklon střechy

0-30°

= +0,8)

Ce

… součinitel expozice (odvanutí

ze střechy)

(zadáme

1,0)

Ct

… tepelný součinitel (odtávání

prostupem)

(zadáme

1,0) sd

= 1,5 . sk

Konstrukce haly

–

statický výpočet

Stanovení

klimatických zatížení

2.

Zatížení

větrem(obecný postup:)

maximální

tlak qp

(z)=[1+7.Iv

(z)].0,5.vm2(z)=ce

(z).qb

qb

=0,5.vm2(z) …

základní

tlak větru

Iv

(z)

…

vliv turbulence větru

v závislosti na výšcena základě

povětrnostních podmínek vb

= cdir

.cseason

.vb,0

vb

… základní rychlost větru (22-36

m/s)

cdir

… součinitel směru větru

(0,8-1,2)

cseason

… součinitel ročního období

(u nás 1,0)

místních vlivů

vm

(z) = cr

(z). c0

(z). vb

cr

(z)=kr

.ln(z/z0

) …

součinitel drsnosti terénu (dle délky a výšky terénní

překážky, většinou kol. 1,0)

cO

… součinitel ortografie

(u nás většinou 1,0)

tlak větru působící

na vnější

povrchy

we

= qp

(ze

).cpe

2.1. Převezmeme hodnoty z minulého příkladu a stanovíme maximální

dynamický tlak větru qp

(z)

pro referenční

výšku z=ze

=výška zadané

haly v hřebeni

2.2. Vypočteme tlak větru působící

na vnější

povrchy we

= qp

(ze

).cpe

(viz nákresy a tabulky uvedené

dále) a návrhový tlak we,d

= 1,5 . we

Pozn.: Nebudeme se zabývat podrobněji kombinacemi, do dalších výpočtů

budeme uvažovat pouze s maximálním zjištěným tlakem a sáním větru.

Konstrukce haly

–

statický výpočetRozdělení

plochy sedlové

střechy při směru větru =0°

Konstrukce haly

–

statický výpočetRozdělení

plochy sedlové

střechy při směru větru =0°

Konstrukce haly

–

statický výpočetRozdělení

plochy sedlové

střechy při směru větru =90°

Konstrukce haly

–

statický výpočetRozdělení

plochy sedlové

střechy při směru větru =90°

Konstrukce haly

–

statický výpočet

1. Návrh a posouzení

vaznice

– použit např. válcovaný profil IPE:

1.1. Určení

stálého zatížení

působícího na vaznici –

skladba

střešního pláště

(sendvičový zateplený panel trapéz-PUP-

trapéz –

hmotnost dle údajů

výrobce;

v zatěžovací

šířce

vaznice), vlastní

tíha

vaznice

1.2. Určení

klimatického

zatížení

(viz předchozí

snímky, cvičně

pouze maxima vyskytující

se kdekoliv na ploše střechy)

sníh maximum + vítr tlak maximum

vítr sání

maximum

1.3. Výpočet ohyb.momentu pro větší

ze zatížení

(vaznice

jako prostě

podepřený nosník) [MEd

=(1/8)(gd

.L2)]

Statické

tabulky

1.4. Návrh profilu vaznice [Wmin

=M.(M

/fy )]

kde souč.spolehl.mater. M

=1,15; mez kluzu

fy

= dle oceli

EC3-1-1/tab.3.1,str.29

1.5. Stanovení

návrh.únosnosti v ohybu [Mc,Rd

=Wy

. (fy

/M

)]

1.6. Posouzení

1.MS (únosnosti)

[MEd

< Mc,Rd

] EC3-1-1/str.49

1.7. Posouzení

2.MS (použitelnosti)

[=(5/384).((gk

.L4)/(EI))<lim

=L/200]

EC3-1-1/tab.NA1,str.90

Konstrukce haly

–

statický výpočet

2. Návrh a posouzení

prutů

vazníku

–

vazník v běžném poli

2.1. Zatížení

reakcemi vaznic v kombinaci vítr tlak+sníh+vlastní

tíha+vodorovné

boční

zatížení

větrem (předpokládáme, že vodorovné

zatížení

až

po úroveň

hlav sloupů

přenesou pouze sloupy, dtto do poloviny výšky krajní

svislice vazníku, výše ->

břemeno); (kombinaci se sáním větru v tomto cvičném případě

již

počítat nebudeme)

2.2.

Vazník uvažovat jako staticky určitý příhradový (tj. prostě

podepřená

příhrada osazená

na hlavách sloupů)

2.3. Výpočet osových sil (např.styčníkovou nebo průsečnou metodou –

viz dále)

v horní

pásnici uprostřed (u hřebene)

v dolní

pásnici uprostřed (pod hřebenem)

v diagonále nad podporou

2.4. Návrh profilu horní

pásnice

(např. profil 2L) [A=N/

=N.M

/fy

profil s plochou o cca 30% vyšší

(velmi orientačně)]

2.5. Určení

vzpěrné

délky Lcr

dle způsobu uchycení

(zde oboustranně

kloubové)

2.6. Stanovení

třídy průřezu dle poměru délky a tloušťky jednotlivých částí

(pro nás: třída 1-3)

EC3-1-1/část 5.5, str.41-45

2.7. Výpočet návrhové

vzpěrné

únosnosti [Nb,Rd

=(.A.fy

)/M1

], kde:

odečet součinitele vzpěrnosti

z grafu nebo z tabulky

přiřazení

křivky vzpěrné

pevnosti (dle průřezu

a oceli) EC3-1-1/tabulka 6.2., str.57

poměrná

štíhlost

(Lcr

/i).(1/1

)

1

= (E/fy

) = 93,9

(235/fy

)

2.8. Posouzení

1.MS únosnosti [NEd

< Nb,Rd

]

(2.MS zde posuzovat nebudeme)

2.9. Podobně

dále –

návrh a posouzení

dolní

pásnice a diagonály. (Tažené

prvky se posuzují

bez součinitele .)

Konstrukce haly

–

statický výpočet

Styčníková

metoda

Konstrukce haly

–

statický výpočet

Styčníková

metoda

Konstrukce haly

–

statický výpočet

Průsečná

metoda

Vypočteme vnější

síly působící

na soustavu

Prutovou soustavu rozdělíme na 2 části řezem, který přeruší

3 pruty neprotínající

se ve společném bodě

Přerušené

pruty pokládáme za zrušené

vnitřní

vazby a nahradíme je tahovými osovými silami (tj. vycházejí

ze styčníků)

Pro jednu z desek vyřešíme tři statické

podmínky rovnováhy

Konstrukce haly

–

statický výpočet

3. Návrh a posouzení

sloupu – sloup v běžném poli

3.1. Zatížení

reakcemi vazníků

v zatěžovací

šířce k dalším sloupům, vodorovné

boční

zatížení

větrem (až

po úroveň

poloviny výšky krajní

svislice vazníku, uvažovat jako spojité

zatížení

(poddajný obvodový plášť) nebo osamělé

břemeno na konci konzoly (tuhý obvodový plášť

opřený o hlavu sloupu))

3.2.

Sloup uvažovat jako plnostěnný (např. I profil, rovina vyšší

tuhosti v rovině

vazníku), vetknutý (tj. působí

jako konzola), návrh pokusem (korigovat dle posouzení)

Posouzení

1.MS únosnosti:

3.3. Výpočet osové

síly a momentu

3.4. Posouzení

profilu podle momentu a tlakové

síly ve vetknutí

(bez zahrnutí

vzpěru)

…

(N.M

/A.fy

) + (Mmax

.M

/W.fy

)

1

3.5. Posouzení

profilu podle momentu a tlakové

síly v 1/3 výšky sloupu (se zahrnutím vzpěru)

…

(N.M

/.A.fy

) + (M(1/3)

.M

/W.fy

)

1

(Nutno posoudit k oběma hlavním průřezovým osám!)

Posouzení

2.MS použitelnosti:

3.6. Výpočet posunutí

hlavy sloupu jako konzoly

vzorce viz statické

tabulky

[varianta vodorovné

zatížení

jako spojité

zatížení:

= (qk

.L4)/(8.EI) <lim

=L/150varianta vodorovné

zatížení

jako osamělé

břemeno:

= (H.L3)/(3.EI) <lim

=L/150]

Konstrukce haly

–

statický výpočet

4. Návrh a posouzení

prutu ztužidla

4.1. Zatížení

větrem (vodorovné

síly ve styčnících, zatěžovací

plocha z celého čela haly, rozdělit na jednotlivé

síly, sání

větru zde zanedbáme)Di

= + Ti / cos

= + [A –

(Vi

+ Vi

´)]

/ cos (viz dále)

4.2. Návrh plochy průřezu a profilu [A=N/

=N.M

/fy

profil (orientačně

+ 40%)]

4.3. Určení

vzpěrné

délky Lcr

dle způsobu uchycení(nezapomenout na prodloužení

skutečné

délky vlivem sklonu horní

pásnice)

4.4. Stanovení

třídy průřezu dle poměru délky a tloušťky jednotlivých částí

(pro nás: třída 1-3) EC3-1-1/část 5.5, str.41-45

4.5. Výpočet návrhové

vzpěrné

únosnosti [Nb,Rd

=(.A.fy

)/M1

], kde:

součinitel vzpěrnosti

je určen výpočtem:

součinitel vzpěrnosti

= 1/(+ale

zároveň

1,0 EC3-1-1/část 6.3.1., str.55-58

hodnota pro výpočet součinitele vzpěrnosti

=0,5(1+(-0,2)+2)

poměrná

štíhlost

(A.fy

/Ncr

)=(Lcr

/i).(1/1

)

součinitel imperfekce

dle křivky vzpěrné

pevnosti EC3-1-1/tabulka 6.1., str.56

1

= (E/fy

) = 93,9

(235/fy

)

součinitel vzpěrnosti

je určen tabelárně:

určení

poměrné

štíhlosti

(viz výše)

Statické

tabulky: i …

dle průřezu, ve směru větší

štíhlosti

přiřazení

křivky vzpěrné

pevnosti (dle průřezu

a oceli) EC3-1-1/tabulka 6.2., str.57

odečet součinitele vzpěrnosti

z grafu nebo z tabulky

4.6. Posouzení

1.MS [NEd

< Nb,Rd

]

4.7. 2.MS pro nás: neposuzujeme (posuzována by byla příhrada jako celek)

Konstrukce haly

–

statický výpočet

4. Návrh a posouzení

prutu příčného ztužidla

(zajišťuje tuhost střechy, tj. tuhost ve vodorovné

rovině)

Sik

= Sik,0

/cos

Konstrukce haly

–

statický výpočet

4. Návrh a posouzení

prutu příčného ztužidla

Di

= + Ti / cos

= + [A –

(Vi

+ Vi

´)]

/ cos

Konstrukce haly

–

statický výpočet5. Podélné

ztužidlo(zajišťuje

tuhost v podélné

svislé

rovině, obdobně

tak i podélné

stěnové

ztužidlo)

5. Podélné

ztužidlo

(zajišťuje tuhost v podélné

svislé

rovině)

a) pod hřebenem (nebudeme posuzovat)

b) stěnové

D = V/(2.cos )

(posoudit jako tlačený prut)

Konstrukce haly

–

statický výpočet

Konstrukce haly

–

statický výpočet

6. Patka ocelového sloupu (posouzení

patní

plech vs. betonová

patka)

6.1. Zatížení

patky (za předpokladu vyloučení

tahu v betonové

patce)

Moment od větru M (převzít moment v patě

sloupu –

viz 3.3)

Osová

síla N (převzít osovou sílu v patě

sloupu –

viz 3.3)

Vypočítat i osovou sílu v patě

sloupu v případě

sání

větru (tj. vztlak větru, bez tlaku sněhu, tlak od vlastní

tíhy) (pozor na návrhové

součinitele G

.

1,0)

Potřebujeme zjistit:

Maximální

tlak na žb

patku <-

max.tlak a max.moment

Maximální

tah v kotevních šroubech <-

min.tlak a max.moment

6.2. Kombinace maximálního tlaku a maximálního momentu

excentricita

normálové

síly c=M/N

stanovíme pokusně

rozměry patního plechu (d=délka, bp

=šířka) a spočteme poměr c/d

z experimentálně

zjištěné

funkce (viz dále graf) určíme pro daný poměr c/d parametr ; x=.d

z

rovnováž.

podm.

soustavy

sil

N, Tb, Z působící

na excentricitě

c spočteme:

Tb

= N. c0

/r ; Z = Tb

- N

pro lineární

rozložení

kontaktního normálového napětí

stanovíme maximum:

b,max

= 2 Tb

/x.bp

Rbi

(Rbi

= 6 MPa

pro beton tř. I; 8 MPa

/b.tř.II)

6.3. Kombinace minimálního tlaku a maximálního momentu

dtto výše až

po stanovení

hodnoty Z

síla únosnosti proti vytržení

šroubu Fv

= Ak

.Rbz

= 2,1 . h2

. Rbz

(Rbz

= 0,5 MPa/b.tř.I; 0,6 MPa/b.tř.II); h = hloubka kotvení

šroubu

Z

Fv

Konstrukce haly

–

statický výpočet

6. Patka ocelového sloupu

Konstrukce haly

–

statický výpočet

6. Patka ocelového sloupu

Konstrukce haly

–

statický výpočet

6. Patka ocelového sloupu

Konstrukce haly

–

statický výpočet

7. Patka betonová

(posouzení

patka vs. základová

spára)

Založení

centrické:

= Nd

/(L.B) <

qv

a zároveň

> 0mezní

namáhání

orientačně:-

skalní

a poloskalní

horniny

qv

= cca 1-6 MPa-

štěrkovité

zeminy

qv

= cca 0,3-1 MPa-

ulehlé

písčité

zeminy

qv

= cca 0,1-0,8 MPa-

soudržné

zeminy

qv

= cca 0,05-0,4 MPa

Založení

excentrické

(tj. s momentem):

= N/(L.(B-2e)) <

qv

, kde e=Mmax

/Nd

;

> 0

přitom musí

zároveň

platit pro:-

jílovité

zeminy

e

B/6-

ostatní

zeminy a horniny

e

B/3

Zadání

č.2 –

k zápočtu

K zápočtu k zadání

č.2 „Ocelová

konstrukce halové

stavby“

vypracovat:

přehledný výkres (dispozici) ocelové

konstrukce v měřítku 1:200 -

půdorys, příčný a podélný řez

statický výpočet (dle pokynů

ve cvičeních)

úvodní

strana s celkovým náčrtkem

výpis zatížení

návrh vazníku (horní

a dolní

pás u středu rozpětí, diagonála nad podporou)

sloup

zavětrování

detaily v měřítku 1:10 (viz „pomůcky“

na webu)

Styky:

napojení

vazníku na sloup

patka sloupu

technickou zprávu

Název konstrukce, místo stavby, návrhová

doba, sněhová

a větrová

oblast, seizmické, geologické

a hydrogeologické

podmínky

Jednoduchý popis nosné

konstrukce jako celku

Jednoduchý popis jednotlivých prvků

(způsob uchycení, profily)

Použitá

literatura, normy, SW

VŠECHNY LISTY OČÍSLOVAT A PODEPSAT!