Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí
4
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí
4.1 Statické systémy Tab. 4.1 Statické systémy podle namáhání
Rovinné konstrukce Prostorové Konstrukce
Rošty • plnostěnné • příhradové Desky • plné • příhradové Lomenice Oblouky • plnostěnné • příhradové Skořepina plnostěnná Síťová klenba Skořepiny • krátké • dlouhé • rotační
Prostorové Konstrukce
TAH
Rovinné konstrukce
TLAK
OHYB
Nosníky • plnostěnné • příhradové Rámy • plnostěnné • příhradové
Rovinné konstrukce
Statický systém
Prostorové Konstrukce
Namáhání hlavního Prostorové nosného uspořádání systému
Schéma
Charakteristické průřezy
Ohebné vlákno Lanový vazník Lanové systémy, sítě Membrány 1
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Halové objekty můžeme rozdělovat podle různých hledisek. Podle použitého materiálu dělíme haly na: železobetonové ocelové dřevěné kombinované.
4.2 Železobetonové haly Tab. 4.2 Typy železobetonových hal Tloušťka h [mm]
Rozpětí ℓ [m]
Poměr ℓ/h
Jednoduchý jednopodlažní rám
–
12 – 24
22 – 30
Oblouk
–
15 – 60
28 – 40
Železobetonové převrácené hyperbolické paraboloidy (deštníky)
75 – 100
9 – 15
120 – 200
Železobetonové hyperbolicko parabolické skořepiny
75 – 100
15 – 55
200 – 450
Kupole, báně
75 – 300
15 – 120 300 – 450
Prvek
2
Nákres
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Tab. 4.2 Typy železobetonových hal (pokračování) Tloušťka h [mm]
Rozpětí ℓ [m]
Poměr ℓ/h
Železobetonové lomenice
75 – 125
9 – 36
40 – 50
Železobetonové dlouhé válcové skořepiny
75 – 100
25 – 40
50 – 65
Železobetonové šikmé rošty
300 – 700
10 – 20
25 – 35
Prvek
Nákres
Podle technologie mohou být železobetonové haly prefabrikované pro obvyklý provoz a dispozici – např. průmyslové haly apod., nebo mohou být monolitické, které se kromě průmyslových hal používají také v méně typických případech – haly sportovních stadionů, výstavní haly, kulturní sály apod. Podle technologických požadavků provozu u průmyslových a některých zemědělských hal rozeznáváme halové objekty s podvěsnou dopravou (jeřáb uchycen do střešního nosného pláště) a halové objekty s mostovými jeřáby (jeřábová dráha uložena na sloupech, nejčastěji na krátkých konzolách). Z hlediska konstrukčně statického rozeznáváme halové systémy trámové (rámové), obloukové, deskové a skořepinové. Trámové konstrukce Železobetonové trámové konstrukce lze obecně dělit na systémy vazníkové a systémy bezvazníkové. Vazníkovým systémem označujeme příčný nosný konstrukční systém, který se skládá z příčných rámů s různým stupněm statické neurčitosti, orientovaných ve směru rozpětí lodí a který přenáší zatížení ze střešních konstrukcí (trámů, desek apod.) do základových konstrukcí. Bezvazníkovým systémem označujeme podélný nosný konstrukční systém. Na podélné rámy se ukládá vlastní střešní konstrukce o délce rovné rozpětí lodí (např. TT panely). Vazníkové systémy monolitické Některé typy železobetonových monolitických hal s uvedením jejich přípustného rozpětí a dimenze jednotlivých prvků jsou uvedeny na následujících obrázcích.
3
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí
Obr. 4.1 Železobetonové nosníkové systémy 4
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Vazníkové systémy montované V současné době se montované železobetonové haly používají častěji než monolitické, což je způsobeno jednoduchostí konstrukčního uspořádání. Skutečně vystačíme s několika málo druhy prefabrikovaných dílců a malá výška konstrukce dovoluje snadnou montáž. Montované haly mohou být vyrobeny ze železobetonu nebo předem předpjatého betonu.
4.3 Ocelové haly Tab. 4.4 Konstrukční systémy ocelových hal Rozpětí ℓ [m]
Poměr ℓ/h (ℓ/f)
Vlnitý oblouk
30 – 45
5–6
Hala ze zavěšených nosníků
60 – 150
5 – 10
Lanová zavěšená hala
50 – 180
8 – 15
Hala se síťovými lany a s tuhým zastřešením
30 – 180
6 – 12
Kupole z mřížoviny
15 – 100
5–7
9 – 30
10 – 20
Prvek
Lomenice
Nákres
5
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Tab. 4.4 Konstrukční systémy ocelových hal (pokračování) Rozpětí ℓ [m]
Poměr ℓ/h (ℓ/f)
Dvouvrstvá hyperbolicko parabolická skořepina
9 – 30
6 – 12
Nafukovací membrána z nerez oceli
80 – 300
25 – 30
9 – 60
35 – 40
60 – 150
40 – 50
6 – 40
12 – 20
Prostorová příhradová deska
30 – 150
15 – 30
Prostorová příhradovina ve tvaru oblouku
20 – 200
55 – 60
Prvek
Jednopodlažní rám
Oblouk
Hala s příhradovým vazníkem
6
Nákres
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Ocelové haly pro průmyslovou nebo zemědělskou výrobu Typické ocelové haly pro průmyslovou výstavbu se skládají z vaznic, vazníků, průvlaků, sloupů a zavětrování. Vaznice přenášejí zatížení ze střešního pláště na vazníky. Jejich řešení a uspořádání závisí kromě zatížení především na rozpětí, jak ukazuje následující tabulka. Tab. 4.5 Způsoby uložení vazníků Rozpětí ℓ [m] 9
6
12
prostý nosník
Provedení
Válcovaný profil
Prolamovaný nosník
spojitý nosník
vzpěrkový nosník
kloubový nosník
zavěšený nosník
prostý nosník
Příhradový nosník prostý nosník Vazníky jsou určeny požadovaným rozpětím haly a tvarem střechy. Plnostěnné svařované vazníky se navrhují do rozpětí 12 – 15 m. Výška svařovaného profilu se navrhuje přibližně 1/15 rozpětí. Příhradové vazníky se navrhují od 15 m rozpětí. Výška příhradového vazníku se volí přibližně 1/10 rozpětí. Příhradové vazníky se nejčastěji navrhují buď úhelníkové, nebo trubkové. Jak plnostěnné tak příhradové vazníky mohou být navrženy předpjaté. Průvlaky se použijí u hal, pokud vzdálenost vazníků je menší než vzdálenost sloupů. Mezilehlé vazníky jsou podepřeny průvlaky většinou příhradového provedení. Výška průvlaku se navrhuje rovna výšce čel vazníků. Sloupy mohou být buď vetknuty do základů a tak zajišťovat tuhost objektu v příčném směru, nebo mohou být tuze spojeny s vazníkem a tvořit rámovou vazbu. V obou případech jsou sloupy buď příhradové, nebo plnostěnné. Plnostěnný sloup se navrhuje do šířky 1,2 – 1,5 m. Zavětrování a ztužidla jsou montována z jednotlivých prutů buď trubkového profilu, nebo profilů I, U nebo úhelníků. Tato ztužidla mají různou funkci – svislá ztužidla mezi vazníky (v čelech a uvnitř rozpětí) zajišťují svislou polohu vazníků, zavětrování ve střešní rovině ztužuje střešní desku a přenáší vodorovné zatížení od větru na tuhé vazby. Některé firmy vyrábějí typizované ocelové haly, jejichž použití může zjednodušit a urychlit jak proces výstavby, tak projektovou přípravu.
7
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Ocelové příhradové desky Příhradové desky jsou relativně tenké, jejich tloušťka se navrhuje 1/20 – 1/25 kratšího rozpětí. Prostorové působení deskové příhradoviny se nejlépe uplatní, pokud je její půdorysný tvar blízký čtverci a deska je uložena po obvodě ať spojitě nebo řadami sloupů.
4.4 Dřevěné haly Tab. 4.6 Konstrukční systémy rámových dřevěných hal Rozpětí ℓ [m]
Poměr ℓ/h
Dřevěný lepený rám
12 – 35
30 – 50
Dřevěný lepený rám složený z nosníků a stojek
4 – 30
18 – 22
Portálový rám z překližky
9 – 45
20 – 40
Lepený oblouk
15 – 100
30 – 50
Prvek
Nákres
Hlavní nosnou konstrukci hal mohou tvořit buď vazníky, nebo rámy. Vazníky se mohou ukládat na podpůrnou konstrukci z jiného materiálu – ocelové, popř. betonové sloupy, nebo betonové či zděné stěny. Svislá konstrukce se řeší tak, aby byla schopná samostatně přenášet účinky větru – sloupy jsou vetknuté, popř. v podélném směru zavětrované, stěna, pokud je tenká, se vyztužuje pilířky apod. Dřevěné vazníky se běžně používají do rozpětí 24 – 30 m, pro větší rozpětí jsou výhodnější obloukové konstrukce. Rozteče vazníků se volí v rozmezí 3,6, 4,2, 4,8 a 6,0 m podle druhu pláště. Pro větší rozpětí – od 40 m se doporučují rozteče 9 až 12 m. Stejně i rámové vazby se umísťují ve vzdálenosti 3,6 – 6,0 m. 8
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Ohýbané prvky probraných dřevěných konstrukcí mají většinou výrazný nepoměr ohybových tuhostí vůči hlavním osám setrvačnosti. Dále většina spojů prvků bývá kloubová, a proto celá soustava bednění, krokví, vaznic, vazníků, popř. rámů není schopna přenášet libovolný směr zatížení. Proto je třeba doplnit ztužidla jednak ve střeše samotné, popř. u rámů ještě ve směru kolmém k jejich rovině. Tab. 4.7 Dřevěné vazníky
Lamelové
Lepené
Sbíjené
Provedení
Obrázek
Rozpětí ℓ [m]
Výška h [m]
Vzdálenost vazeb [m]
7,5 – 20
ℓ 8 – ℓ/12
7,5 – 20
ℓ/8 – ℓ/10
6 – 12
ℓ/8 – ℓ/10
10 – 30
ℓ/17
10 – 30
h1 = ℓ/16 h2 = ℓ/30
3,6 – 9
10 – 30
h1 = ℓ/16 h2 = ℓ/30
3,6 – 9
10 – 30
ℓ/16
10 – 25
ℓ/20
15 – 50
ℓ/40
15 – 40
ℓ/36
4,2 – 7
9
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Tab. 4.7 Dřevěné vazníky (pokračování)
Příhradové
Skříňové
Lepené
Lamelové
Provedení
10
Obrázek
Rozpětí ℓ [m]
Výška h [m]
Vzdálenost vazeb [m]
15 – 40
ℓ/36
4,2 – 7
6 – 15
ℓ/8 – ℓ/12
6 – 15
ℓ/8 – ℓ/12
4–8
ℓ/20 – ℓ/30
10 – 30
ℓ/10
24 – 30
ℓ/6 – ℓ/7
12 – 18
ℓ/6
21 – 30
ℓ/5
12 – 24
ℓ/5 – ℓ/7
30 – 100
ℓ/8
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Tab. 4.7 Dřevěné vazníky (pokračování) Obrázek
Rozpětí ℓ [m]
Výška h [m]
Vzdálenost vazeb [m]
30 – 100
ℓ/8
30 – 100
ℓ/8
Rozpětí ℓ [m]
Výška h [m]
Vzdálenost vazeb [m]
15 – 30
ℓ/23
ℓ/3 – ℓ/40
15 – 50
ℓ/25
15 – 60
ℓ/26
Příhradové
Provedení
Tab. 4.8 Dřevěné rámy
Lepené lamelové
Provedení
Obrázek
ℓ/4 – ℓ/6
11
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí
Rozpětí ℓ [m]
Výška h [m]
15 – 50
ℓ/26
15 – 40
ℓ/20
Sbíjené
10 – 18
ℓ/10 – l/8
Skříňové
Tab. 4.8 Dřevěné rámy (pokračování)
15 - 30
Obrázek
Vzdálenost vazeb [m]
Lepené lamelové
Provedení
ℓ/3 – ℓ
10 – 25
ℓ/10
10 – 18
ℓ/10 – ℓ/9
Příhradové 12
ℓ/2 – ℓ/3
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Tab. 4.8 Dřevěné rámy (pokračování) Rozpětí ℓ [m]
Výška h [m]
15 – 30
ℓ/15
Rozpětí ℓ [m]
Tloušťka h [mm]
Poměr ℓ/h
Zděné skořepiny
6 – 15
75 – 125
80 – 120
Zděné oblouky
8 – 50
70 – 600
30 – 60
Zděné klenby, kupole a báně
5 – 40
75 – 300
30 – 80
Obrázek
Příhradové
Provedení
Vzdálenost vazeb [m]
4.5 Zděné haly Tab. 4.9 Konstrukční systémy zděných hal Provedení
Obrázek
13
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí
4.6 Haly z plastů Tab. 4.10 Konstrukční systémy hal z plastů Rozpětí ℓ [m]
Poznámka
4 – 20
Kupole mohou mít buď pravoúhlý, nebo kruhový půdorys
5 – 20
Vyrobí se spojením 2 – 3 typů tvarovaných desek
Rozpětí ℓ [m]
Poloměr zakřivení [m]
Tkaninový stan
9 – 18
25 – 35
Lanový vyztužený stan
18 – 60
80 – 100
Provedení
Obrázek
Kupole, báně z tvarovaných panelů
Lomenice z tvarovaných desek
4.7 Haly z tkanin a folií Tab. 4.11 Konstrukční systémy z tkanin a folií Provedení
14
Obrázek
Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí Tab. 4.11 Konstrukční systémy z tkanin a folií (pokračování) Rozpětí ℓ [m]
Poloměr zakřivení [m]
Síť z předpjaté oceli s tkaninovým překrytím
25 – 100
100 – 300
Lany podepřená nafukovací (přetlaková) hala
90 – 180
80 – 100
Provedení
Nafukovací (přetlaková) hala
Pneumatický rám (přetlaková žebra)
Obrázek
15 – 45
Povrch membrány má mít tvar kupole a je předpjatý v každém bodě
6 – 45
K dosažení potřebné nosnosti a tuhosti je nutný vysoký přetlak v žebrech
15
