7. Haly. Dispozice, střešní konstrukce

7. Haly. Dispozice, střešní konstrukce. Halové stavby: terminologie, dispoziční řešení (příčný a podélný směr, střešní rovina). Střešní konstrukce: střešní plášť, vaznice (prosté, spojité, kloubové, příhradové, vzpěrkové, zavěšené, tenkostěnné), vazníky (plnostěnné, příhradové, montážní styky). ____________________________________________________________________________

Funkce hal

ochrana před povětrnostními vlivy zajistit provoz = dopravní cesty

Materiálová báze podle rozpětí (pro běžné konstrukce): L < 12 m stěny zděné, střecha dřevo, L ≈ 12 ÷ 18 m dřevo, beton, ocel, L > 18 m ocel.

Kategorie hal • haly standardní (typové)

⊕ nejlevnější, ⊕ rychle dostupné,

Θ málo flexibilní (obtížně se přizpůsobují), Θ pouze lehké jeřáby. • haly na objednávku

... vhodné pro danou výrobu, užití (např. jeřáby velké nosnosti, osvětlení, větrání ...) OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©

Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.

1

Terminologie hal jednolodní

dvojlodní

vícelodní

přesah pro přesun břemen

vzdál. vazeb ℓ

rozpětí lodi L

OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


2

Příčná vazba: terminologie a způsob kreslení příčného řezu („klasická“ průmyslová hala s jeřáby“) alt.1 Válcované vaznice a paždíky

podélný prut

alt.2 Tenkostěnné vaznice a kazety

°

°

podélný prut

L OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


3

Příklad rámové dvojlodní haly prosvětlovací panely

ventilace izolace

žlab

rámová vazba paždíky

stěnový plášť

střešní plášť

vaznice vrata

svislé ztužidlo ve stěně (ve střeše příčné ztužidlo)

základy

možné ztužení stěny


©


4

Příčný směr hal

(tj. běžné příčné vazby a štít haly) podepření podélnými ztužidly ve střeše (pro přenos do štítů) ! !

1. Příčné vazby haly s kloubově uloženou příčlí

malý základ (vhodné pro rekonstrukce.)

staticky neurčitá

"hala s kyvnými sloupy"

staticky určitá

2. Rámové vazby

tvarově neurčitá

Rámy: dvojkloubové, tříkloubové, vetknuté, kombinace

≤ L/30

⊕ malé patky, ⊕ estetická konstrukce, L (lehké haly s rozpětím až 80 m)

Θ Θ

citlivé na pokles podpor a ΔT, u jeřábových hal: otřesy jeřábů až do krytiny.


©


5

3. Štítové stěny

Možnosti

běžná vazba s předsazenou štítovou stěnou: ⊕ halu lze později snadno prodloužit, Θ vazba je ale drahá, masivní, nosná lehká stěna místo vazby, tvořená: sloupky + paždíky + zavětrování + krokev.

krokev

statické schéma sloupku

paždíky sloupky

zavětrování ve formě „příhradové věže“) OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


6

Podélný směr hal řez halou:

podélný prut (pro přenos sil z příčných ztužidel do větrového ztužidla) větrové ztužidlo štítová stěna

w

jeř. nosník

předsazení štítu

min. 1 ztužidlo v dilatačním celku.

brzdné ztužidlo

Vhodnější jsou 2 ztužidla u štítů (ale také dražší).

statické schéma:

tuhý článek (ztužení)

Dilatační celky: V dilatačním celku ocelové konstrukce lze zanedbat účinky teploty na statické namáhání.

dilatační celek


©


7

Způsob kreslení půdorysu. Ztužidla ve střeše: 1. příčná ztužidla 2. podélná ztužidla 3. svislá ztužidla

(nutná pro přenos větru ze štítů do ztužidel stěn), (vždy vhodná pro držení geometrie), (drží svislost samostatných vazníků; nejsou u rámů).

-----------

Dále jsou někdy ve střeše:

- táhla nebo vzpěry mezi vaznicemi, - ztužidla v rovině dolních pásů vazníků.

A řez A-A

Podélná ztužidla

d

e e

e max. 12 m

d

e

A

c

mezera max. 36 m

c

mezisloupek

c

Svislá střešní ztužidla : - v krajích (při uložení vazníku na dolní pás), - ve vrcholu (nebo ≤ 12 m).

Příčná ztužidla jsou: - u štítů, - mezilehlá (s max. mezerami 36 m). OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


8

Střešní konstrukce Střešní plášť

nevětrané větrané (běžné, vhodné pro relativní vlhkost < 75 % při 20ºC),

• jednoplášťové střechy

• dvouplášťové střechy (zejména pro vyšší relativní vlhkosti). Skladba • krytina (určuje sklon střechy, někdy může být samonosná) - povlaková (sklon 0-18%): asfaltové pásy, fóliové pásy, bezešvé povlaky, - skládaná: dříve vlnitý plech a eternit (18 %), dnes trapézový plech (min. sklon 10 %, beze spár 5 %).

• doplňkové vrstvy - tepelně izolační, podkladní, spádová, parotěsná, mikroventilační atd., - dnes obvykle kompletní dílce - sendvičové panely různých výrobců.

• nosná vrstva - pro OK zejména trapézový plech (též jako část sendviče), silikátové desky, - dříve též vlnitý plech, eternit, dřevěné bednění apod. OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


9

Nosná vrstva běžně L = 1 ÷ 3 m (popř. až 6 m)

1) Trapézový plech

- běžně pozink 275 g/m2, - kvalitnější navíc s povlakem polyesteru 15-25 μm, - dokonalá ochrana PVDF 25 μm, - nebo pro ochranu proti mechanickému poškození PVC 200 μm.

Přípoj k vaznicím:

- šrouby samovrtné nebo samořezné, - přistřelení do vaznic.

Podélný spoj mezi plechy:

- jednostranné nýty, - šrouby do plechu.

max. po 500 mm

Svary jsou nepřípustné (možnost koroze); svařovat lze pouze při zabetonování plechů !!

Typické skladby: •

bez tepelné izolace


©


10

•

s tepelnou izolací - krytina z trapézového plechu (ocel, hliník, nerez) přerušení tepelného mostu (samolepící páska 30x8 mm) 60 ÷ 250 parotěsná zábrana distanční profil

nebo

(přípoj jednostranným nýtem)

- povlaková krytina

vaznicová střecha

bezvaznicová střecha

- sendvičové dílce mnoho typů, např. OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


11

2) Silikátové desky - železobetonové a předpjaté desky (L ≈ 3 m), nebo panely (L ≈ 6 m), - desky z lehkých betonů (pórobeton, liapor - keramzit, atd).

3) Vlnitý plech, eternit, jiné 4) Prosvětlovací panely - polykarbonátové desky rovné, vlnité, čočky, světlíky, - sklo v roštové konstrukci.

Vaznice

(podpírají plášť) Poloha vaznic: plnostěnné ┴ ke střešní rovině

příhradové svisle


©


horní pás do sklonu

12

Zatížení:

Posouzení:

Fw (vítr) obvykle sání

g (vlastní tíha) s (sníh) q (užitné zatížení) Q (osamělé břemeno)

α

MSÚ: qy G≡

y

S

α

α

qz

z

Přehled vaznic a jejich obvyklé použití:

obecně ohyb + klopení, kroucení

MSP:

δ2 ≤

Pochozí střechy: též jako u stropů kmitání f1 ≥ 3 Hz, tj. ≈ δmax ≤ 28 mm.

staticky

konstrukce

vhodné rozpětí

prostý nosník

tenkostěnné Z, C, zeta, sigma válcované IPE příhradové prolamované

6m 6m ≥ 12 m ≥ 9m

ano -

spojitý nosník

tenkostěnné Z, C, zeta, sigma válcované IPE

6÷8m 6 ÷ 7,5 m

ano ano

kloubový nosník

válcované IPE

6÷9m

-

vzpěrkové a zavěšené

válcované IPE, tenkostěnné

9 ÷ 12 m

-


©

L 200


obvyklé?

13

Plnostěnná válcovaná vaznice Obecně namáhání šikmým ohybem a kroucením (vzniká σ, τ), např. pro σ :

M y.Ed

χ LTW y

+

M z.Ed BEd + ≤ fy / γ M1 Wz Ww

Střešní plášť však má obvykle velkou ohybovou tuhost: natočení je malé (viz ČSN EN 1993-3): - dáno ohybovou tuhostí pláště EIpláště/L, - tuhostí přípoje.

Obvykle lze proto předpokládat: χLT = 1 nedochází ke ztrátě stability za ohybu, B =0 nedochází ke kroucení (u velkých sklonů neplatí). Střešní plášť však mívá i velkou stěnovou tuhost, proto rozlišujeme: a) netuhé střešní pláště (průhyb podle obrázku), b) tuhé střešní pláště (průhyb ve směru sklonu střechy je zanedbatelný). OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


14

a) Netuhé střešní pláště: • montážní stádia tuhých plášťů, velké sklony střech, • trapézové plechy nedostatečně podélně spojené a připojené, • netuhé pláště (jako prosvětlovací měkké panely, křehký eternit atd.). Podle možného průhybu vzniká ohyb k oběma osám, tj. šikmý ohyb (My, Mz). Např. pro mezilehlou vaznici, malý smyk, 2.třídu průřezu platí: lze zmenšit táhly 2

⎛ M y,Ed ⎞ ⎛ M y,Ed M ⎜ ⎟ + z,Ed = ⎜ ⎜ M y,Rd ⎟ M z,Rd ⎜⎝ Wpl,y f y / γ M0 ⎠ ⎝

2

⎞ M z,Ed ⎟ + ≤1 ⎟ W f / γ pl,z y M0 ⎠

b) Tuhé střešní pláště: • silikátové pláště po zmonolitnění, • trapézové plechy: - podélně spojené max. po 500 mm, - připojené k vaznicím min. po 300 mm. Podle možného průhybu vzniká ohyb pouze k ose y (My). Obdobně jako výše platí např.:

průřez 2. třídy:

M y,Ed ≤ M c,Rd = Wplf y / γ M0

průřez 4. třídy:

M y,Ed ≤ M c,Rd = Weff f y / γ M0


©


15

Táhla pro zmenšení momentu Mz,Ed netuhých plášťů: přitížení vrcholové vaznice hřebenová vaznice

Konstrukce táhel:

kulatina

okapová vaznice

Princip:

někdy (pro vypnutí táhel)

ohyb My,Ed

ohyb Mz,Ed

Pozn.: U netuhých plášťů je okapová vaznice namáhána obdobně jako mezilehlá, ale s menším zatížením (menší zatěžovací šířka). OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


16

U tuhých plášťů přebírá zatížení ve směru pláště (qz) plášť a přenáší je: a) b) c) d)

okapová vaznice, okapové ztužidlo, spojení ve vrcholu (u tenkostěnných vaznic - viz vrcholové vaznice), přípoj pláště přímo na vazníky (u bezvaznicových střech).

a) Okapová vaznice (menší šířky střechy) qz

přenáší zatížení qz od hřebene po okap (⇒ je namáhána šikmým ohybem)

b) Okapové ztužidlo (větší šířky střechy) qz qz/2 qz/2 OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


⇒ obvykle stačí profily jako u mezilehlých vaznic

17

Přípoj válcované vaznice na vazník (standardizované rozměry v tabulkách): montážní šroub

(horní pas vazníku)

Vrcholová vaznice: malý sklon

větší sklony

plech

možné táhlo

přitížení vrcholové vaznice táhlem: g+s g+s oboustranný sníh g + s1

g + s2

jednostranný sníh


©


přenos složky qz

spony

táhla 18

Tenkostěnná vaznice Profily podle výrobců:

Dimenzování: - průřez tř. 4 (ČSN EN 1993-1-3), - výrobci též podle výsledků zkoušek, včetně plasticity. Běžně jsou únosnosti nebo přípustná zatížení v tabulkách.

Systémy: a) Vystřídané spojité vaznice o 2 polích

b) Systém s příložkami

liché vaznice c) Systém s překryvem sudé vaznice OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


19

Spojitá válcovaná vaznice o 2 polích Vždy průřez třídy 1, lze proto využít plasticitní výpočet (redistribuci momentů na kloubovém mechanizmu, tj. vyrovnání momentů): dispozice - vystřídat spojité vaznice ! max. do 15 m

1 qL2 11,67 1 M= qL2 11,67 M=

L

L

okapová vaznice: prostý nosník

Posouzení pro tuhý plášť:

mezilehlé vaznice: spojité nosníky

M ≤ M b,Rd

Spojité vaznice je nutné vystřídat, aby se dosáhlo stejného zatížení vazníků. Reakce jsou totiž: 0,375 qL + 1,25 qL + 0,375 qL Výhody: • redistribuovaný moment je nižší o 31%, • průhyb oproti prostému nosníku je nižší cca o 40 %. OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


20

Kloubová vaznice (Gerberův nosník) Klouby zpravidla ob 1 pole (je výhodné z důvodů montáže): zesílení

příklady zesílení: v kloubu M = 0

Volba polohy kloubu (c) závisí na tom, zda rozhoduje MSÚ nebo MSP: • pro vyrovnání momentů: c ≈ 0,15 L (potom M = 1/16 qL2) 1/16 qL2 1/16 qL2 L

L

L

• pro vyrovnání průhybů: c ≈ 0,21 L tuhý profil

Detail konstrukčního „kloubu“: (podle sklonu střechy) <5% OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


10

>5% 21

Příhradová vaznice • přímopásová

L ≥ 12

• s parabolickým dolním pásem (girlandová) L ≥ 12 Jsou to lehké nosníky bez styčníkových plechů, výroba na lince. Výška se volí h ≈ L/15 až L/20. Vzpěrná délka ℓcr pro diagonály ≈ ℓ (světlost) mezi pásy. ztužidlo z tenkostěnných profilů L, V vzpěry (táhla) řez

Dispozice

chy sklon stře

ztužidlo mezisloupek

prostá okapová vaznice OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


22

Vzpěrkové a zavěšené vaznice válcovaná nebo tenkostěnná vaznice

0,1 ÷ 0,2 L

• vzpěrkové L

• zavěšené (střechy Zeppelin)

světlík

L

vzpěrka k vazníku

závěs

Soustava je staticky neurčitá (tabulky, počítač): zesílení

Lehké, nahrazují svislá ztužidla. Pracné, málo estetické. OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


23

Vazníky Vazníky podporují vaznice nebo přímo plášť (bezvaznicové střechy).

Plnostěnné vazníky a) prosté nosníky, b) rámové příčle (obvykleji). Konstrukce: •

válcovaná I,

•

prolamované nosníky:

•

svařované nosníky,

•

nosníky s různě tvarovanými stojinami:

Tvary prostých nosníků: spádové vrstvy

Plnostěnné vazníky jsou méně pracné než příhradové, nižší, elegantnější, ale těžší. OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


24

Příhradové vazníky Tvary vazníků: Prattův vazník

Warrenův vazník

Vierendeelův vazník

Mansardův vazník

Vazník s různoběžnými pásy ... též s rovnoběžnými pásy, a svislicemi nebo kolmicemi

Vzpínadlový (vzpěradlový) vazník

Vazník s parabolickým dolním pásem

Girlandový vazník


©


25

Vzpěrné délky prutů (opakování): a vybočení v rovině L sys

svislé ztužidlo půdorys horní pás

Horní pás: • v rovině nosníku • z roviny nosníku

Lsys a

Diagonály: • v rovině vzdál. těžišť přípojů ≈ 0,9 Lsys • z roviny Lsys

půdorys dolní pás

vybočení z roviny

Dolní pás (je-li tlačen při sání): • v rovině Lsys • z roviny: vzdál. svislých ztužidel


©


26

Konstrukční detaily • •

dílenské styky výlučně svařované, montážní styky šroubované (i svařované).

Umístění montážních styků:

1. styk podél svislice každý díl má svou svislici a styčníkový plech, které se sešroubují

max. 12 m montážní díl

2. styk podél diagonály horní pás: kontaktní styk na čelní desku max. 12 m montážní díl montážní díl

diagonály: přípoj na styčníkový plech dolní pás: přeplátovaný styk tzv. křidélek, popř. styk s čelní deskou jako výše OK01 – Ocelové konstrukce (7)

©


27

Princip uložení příhradového vazníku na sloup: při uložení na dolní pás: příklad detailu

pevný kloub

umožnit posun oválné otvory (popř. pérový přípoj)

Obvykle se vazník ukládá na centrovací desku, do lůžka. Výjimečně (úzké sloupy) přímo, bez centrovací desky.

výztuha stěny na lokální sílu


©


28

7. Haly. Dispozice, střešní konstrukce

Recommend Documents