BH 52 Pozemní stavitelství I
Ing. Lukáš Daněk, Ph.D.
Úvod Literatura: Matoušková, D. – Pozemní stavitelství I., VUT Brno, 1993 Matoušková, D. – Pozemní stavitelství II.,VUT Brno, 1995 Matoušková, D., Solař, J. – Pozemní stavitelství I., VŠB Ostrava 2005 Hájek, P. a kol. – Konstrukce pozemních staveb 10 – Nosné konstrukce I, ČVUT, 2002 Zlámal, L. - M01-Pozemní stavitelství I - Svislé konstrukce, 2005, studijní opory Zlámal, L. - M02-Pozemní stavitelství I - Vodorovné konstrukce, 2005, studijní opory Klimešová a kol.: M01 Nauka o pozemních stavbách, , 2004 , studijní opory Stavební příručka: Remeš, Utíkalová, Kacálek, Kalousek, Petříček a kolektiv
Legislativa a právní předpisy • • • • •
Zákon č. 89/2012 Sb., občanský zákoník Zákon č. 183/2006 Sb., stavební zákon (novela z. č. 350/2012 Sb.) Vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na výstavbu, ve znění vyhlášky č. 20/2012 Sb. Vyhláška č. 398/2009 Sb., o obecných technických požadavcích zabezpečujících bezbariérové užívání staveb Vyhláška č. 501/2006 Sb. o obecných požadavcích na využívání území, ve znění pozdějších předpisů
Zásady OZ a odborný výkon §5 •
Jednání spojená s odborným výkonem – autorizovaný technik, inženýr, architekt.
•
Zákonný předpoklad znalostí a dovedností spojených s povoláním nebo stavem.
•
Jedná-li osoba, která se přihlásí k odborné profesy, bez odborné péče, jde to k její tíži.
•
Odpovědnost za škody upravuje § 2950 OZ. – Neúplné nebo nesprávné informace. – Škodlivá rada.
Stavba součást pozemku •
Dle § 505 OZ je součástí věci vše, co k ní podle její povahy náleží a co nemůže být od věci odděleno, ani se tím věc neznehodnotí.
•
Součástí pozemku je prostor nad i pod povrchem – tedy i stavby zřízené na pozemku a jiná zařízení včetně toho, co je upevněno ve zdech nebo zapuštěno v pozemku..
•
Výjimku tvoří stavby dočasné.
Přestavek •
Realizace stavby na cizím pozemku s tím, že pozemek se stane vlastnictvím stavebníka.
•
Jedná se pouze o nepatrnou část stavby.
•
Vyhl. č. 501/2006 Sb. §25 odst 6. o obecných požadavcích na využití území – stavba ani její část NESMÍ PŘESAHOVAT na sousední pozemek.
Odpovědnost za vadu díla § 2630 •
Zhotovitel.
•
Poddodavatel zhotovitele.
•
Kdo dodal projektovou dokumentaci.
•
Kdo prováděl dozor nad stavbou.
Požadavky na konstrukce
Požadavky na bezpečnost a vlastnosti staveb Vyhl. č. 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby (vyhl. č. 20/2012 Sb.) §8 odst. 1. – Stavba musí být navržena a provedena tak, aby byla při respektování hospodárnosti vhodná pro určené využití a aby současně splnila základní požadavky, kterými jsou: a) mechanická odolnost a stabilita, b) požární bezpečnost – Vyhl. č. 268/2011 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb, c) ochrana zdraví osob a zvířat, zdravých životních podmínek a životního prostředí – Zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví, ve znění pozdějších předpisů d) ochrana proti hluku – Nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací, e) bezpečnost při užívání, f) úspora energie a tepelná ochrana- Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, Vyhláška č. 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov.
A. Mechanická odolnost a stabilita §9 – Stavba musí být navržena a provedena v souladu s normovými hodnotami tak, aby účinky zatížení a nepříznivé vlivy prostředí, kterým je vystavena během výstavby a užívání při řádně prováděné údržbě, nemohli způsobit: a) náhlé nebo postupné zřícení, popřípadě jiné destruktivní poškození kterékoliv její částí nebo přilehlé stavby, b) nepřípustné přetvoření nebo kmitání konstrukce, c) poškození nebo ohrožení provozuschopnosti připojených technických zařízení v důsledku deformace nosné konstrukce, d) ohrožení provozuschopnosti sítí technického vybavení v dosahu stavby, e) porušení staveb v míře nepřiměřené původní příčině – výbuch, náraz, přetížení, f) poškození staveb vlivem nepříznivých účinků podzemních vod, g) ohrožení průtočnosti koryt vodních toků, případně údolních profilů, mostů a propustků.
B. Požární bezpečnost Cíle: • Zabránění vzniku a šíření požáru – – – –
•
elektrická požární signalizace, samočinné hasící zařízení, samočinné požární odvětrání, Jiná zařízení (detektor plynu, samočinné uzavírací ventily apod.).
Zabránit ztrátám na životech, zdraví a majetku při vzniku požáru – – – – –
zachování stability a únosnosti konstrukcí po stanovenou dobu, bezpečná evakuace, bránění šíření požáru mimo budovu, bránění šíření požáru a jeho zplodin mezi jednotlivými částmi stavby, umožnění účinného zásahu požárních jednotek.
B. Požární bezpečnost Splnění požadavků se prokazuje v projektu požárně-bezpečnostního řešení stavby zpracovaného dle ČSN 73 08.., které zahrnuje: • rozdělení stavby na požární úseky, • stanovení požárního rizika, • stanovení stupně požární bezpečnosti, • posouzení požární odolnosti konstrukcí, • stanovení kapacit únikových cest, • stanovení odstupových vzdáleností od stavby, • vymezení zásahových cest.
B. Požární bezpečnost Požární odolnost stavebních konstrukcí Požární odolnost je doba v minutách, po kterou je konstrukce schopna odolávat účinkům požáru , aniž by došlo k porušení její funkce. Požadovaná požární odolnost: 15, 30, 45, 60, 90, 120 nebo 180 min. – stanovená z ČSN podle požadavků na danou konstrukci. Skutečnou požární odolnost vyhledáme dle ČSN, z podkladů výrobců nebo výpočtem.
Příklady skutečných požárních odolností zdiva z CP.
Typ zdiva z cihel plných (CP)
Nenosné Nosné
Tl. zdiva (mm)
Požární odolnost (minuty)
75 (100)
45
150
180
300
nad 180 (nejsou vyšší požadavky)
450
C. Ochrana zdraví osob a zvířat, zdravých životních podmínek a životního prostředí (Zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví) • požadavky na mikroklimatické podmínky vnitřního prostředí staveb - teplota, vlhkost, proudění vzduchu - větrání přímé nebo nucené - hygienické limity chemických látek a prachu - limity výskytu mikroorganismů - limity výskytu roztočů • požadavky na vodu • požadavky na ubytovací služby a stravovací služby • požadavky na prostory a provoz škol, předškolních a školských zařízení • požadavky koupaliště, bazény a sauny
D. Ochrana proti hluku a vibracím Vzduchová neprůzvučnost (dle ČSN 73 0532 (2010) V normě: minimální hodnota vážené stavební vzduchové neprůzvučnosti R´w [dB]. Výrobci udávají váženou laboratorní vzduchovou neprůzvučnost Rw[dB]. Tato hodnota se musí snížit o tzv. korekci „k“: R´w = Rw – k k = 2 – 3 dB cihla plná, železobeton, k = 4 – 5 dB porobetonové tvárnice, tvárnice THERM k = 5 – 12 dB sádrokartonové příčky
25 cm betonu: Rw = 61 dB
30 cm z CP: Rw = 54 dB
SDK příčka, 3x opláštěná: Rw = 58 dB
30 AKU: Rw = 56 dB
44 P+D: Rw = 49 dB
D. Ochrana proti hluku a vibracím Kročejová neprůzvučnost
• •
u horizontálních konstrukcí (stropů s podlahou) izoluje proti hluku způsobeném chůzí, údery a pády předmětů, posunování nábytku, apod.
Ochrana osob před hlukem ve vnitřním prostředí (dle N.V. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací) • •
v denní době (6:00 – 22:00) nesmí vážená hladina akustického tlaku zvuku LA,max uvnitř obytného prostoru překročit 40 dB v noci (22:00 – 6:00) nesmí vážená hladina akustického tlaku zvuku LA,max uvnitř obytného prostoru překročit 30 dB
E. Bezpečnost při užívání Základní požadavek na bezpečnost při užívání staveb je zabránit fyzickému zranění vznikajícího z různých důvodů pro osoby uvnitř nebo v blízkosti stavby.
Tato rizika se v zásadě týkají: • uklouznutí, • pádů, • nárazů, • popálení, • zásahu elektrickým proudem, • výbuchů, • nehod způsobených pohybujícími se vozidly. Např.: • Součinitel smykového tření (pro podlahy a schodiště) • – bytových a pobytových místností nejméně 0,3 • – u veřejně užívaných staveb nejméně 0,6. • Označení prvního a posledního stupně schodiště • Nejmenší dovolená výška zábradlí – základní výška 1000 mm • Požadavky na bezbariérový provoz dle vyhl. 398/2009 Sb., o obecných technických požadavcích zabezpečujících bezbariérové užívání staveb
F. Úspora energie a tepelná ochrana Požadavky na jednotlivé konstrukce (dle ČSN 730540) – součinitel prostupu tepla U ≤ UN [W.m–2.K–1] – nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce θsi [°C] – zkondenzované množství vodní páry v konstrukci Mc [kg.m–2.a–1] Požadavky na celý objekt (dle z. 406/2006 Sb. hospodaření energií a vyhl. 148/2007 Sb. o energetické náročnosti budov) Stavebník nebo vlastník budovy musí zajistit splnění požadavků na energetickou náročnost budovy. Toto dokládá průkazem energetické náročnosti budovy, při: – výstavbě nových budov – při změnách dokončených budov s celkovou podlahovou plochou nad 1000 m2
F. Úspora energie a tepelná ochrana Požadavky na jednotlivé konstrukce (dle ČSN 730540)
Součinitel tepelné vodivosti λ [W/m2.K]
Součinitel prostupu tepla U
Železobetonová stěna tl. 450 mm
1,58
2,20
Stěna z plných cihel na tl. 450 mm
0,86
1,44
Stěna z tvárnic THERM na tl. 450 mm
0,175
0,37
Stěna z pórobetonových tvárnic na tl. 450 mm
0,150
0,31
Stěna z tepelné izolace z polystyrenu v tl. 450 mm
0,040
0,09
Skladba konstrukce
Okolní vlivy působící na stavební objekt 1. sníh a kroupy 2. atmosférická voda 3. průsaková voda 4. kondenzující voda 5. podzemní voda 6. hydrostatický tlak vody 7. sluneční záření 8. vítr 9. atmosférický plyn 10. hmotné částice v atmosféře 11. tlak vzduchu 12. ozón 13. teplota a její změny 14. vlhkost vzduchu 15. mikro a makro biologické vlivy 16. radon 17. elektrický výboj 18. oheň 19. zemní teplota 20. geopatogenní zóny 21. elektrosmog 22. člověk
Další požadavky na pozemní stavby jsou • • • • •
Požadavky na pohodu prostředí, Technologické požadavky, Enviromentální požadavky, Ekonomické požadavky, Architektonické požadavky – urbanistické, provozní (dispoziční), estetické, požadavky památkové péče
Proces návrhu a následné realizace objektů pozemních staveb je na základě výše uvedeného vysoce komplexní činnost vycházející z důsledné koordinace všech dílčích činností.
Zatížení
Zatížení stavebních konstrukcí Zatížení Zatížení je mechanický nebo jiný fyzikální vliv (jev) působící na budovu (na jednotlivé konstrukce). Vyvolává tedy napjatost, přetvoření, změny tvaru a polohy konstrukcí nebo jejich částí. Účinkem zatížení je odezva stavební konstrukce na zatížení (např. vnitřní síly a momenty, napětí, poměrná přetvoření). Dělení podle účinku: přímé zatížení (síla, břemeno působící na konstrukci), nepřímé zatížení (vynucené přetvoření např. od účinků teploty nebo sedání). Dělení podle odezvy konstrukce: statické dynamické
Zatížení stavebních konstrukcí
Podle proměnlivosti v čase
Stálé zatížení
Mimořádné (výbuch, náraz)
Nahodilé zatížení
Dlouhodobé (skladování)
Střednědobé (užitné)
Krátkodobé (vítr, sníh)
Okamžité
Zatížení stavebních konstrukcí
Podle druhu
Stálé zatížení
Nahodilé zatížení
Zatížení stavebních konstrukcí – podle druhu
Stálé zatížení
Vlastní tíhou konstrukce
Působícími zemními a horninovými tlaky
Vodním tlakem
Předpětím
Zatížení stavebních konstrukcí – podle druhu
Nahodilé zatížení
Užitná
Klimatická
Sněhem
Větrem
Přetvořením
Námrazou
Teplotou
Reologickými změnami
Montážní
Poddolováním a poklesem podpor
Seismické
Tlakovými vlnami
Havarijní
Zatížení stavebních konstrukcí Dělení podle intenzity zatížení: • výpočtové (návrhové), s rezervou - výpočet únosnosti konstrukce (I. MS).
• normové (charakteristické), zkušeností - výpočet přetvoření konstrukce (II. MS).
Statické posouzení Statika je část mechaniky, která se zabývá tělesy nacházejícími se v klidu.
Účelem je stanovit takové dimenze jednotlivých prvků konstrukce, aby tato soustava přenesla definovaná zatížení s průhyby a deformacemi dle definovaných tolerancí (1. a 2. mezní stav).
!
Nejvyšší možné účinky zatížení působící na konstrukci nesmí překročit (překonat) nejnižší možný odpor konstrukce. Slovo „odpor“ přitom může vyjadřovat únosnost konstrukce, její stabilitu, mezní přetvoření, apod.
!
Konstrukční systémy
Konstrukční systém Konstrukční systém je celek složený z navzájem propojených k-čních prvků a subsystémů, které jsou vzhledem k vnějšímu působení okolí (zatížení, atp.) ve vztahu vzájemné interakce: • nosných konstrukcí (5 základních skupin): - přenášejí veškerá zatížení až do základové půdy, - primárně statická funkce (nosná). • kompletačních konstrukcí (nenosných): - přenášejí pouze vlastní tíhu (příčky, obvodové nenosné pláště, výplně otvorů…), - funkce dělící, izolační. • konstrukce technického zařízení budovy (vodovod, kanalizace, vytápění, větrání..), • konstrukce funkčního a technologického vybavení. Stavba – stavební dílo vznikající stavební nebo montážní technologií, bez zřetele na jejich stavebně technické provedení, použité výrobky, materiály a konstrukce, na účel využití a dobu trvání. Budova – nadzemní stavba včetně její podzemní části prostorově soustředěná a navenek převážně uzavřená obvodovými stěnami a střešní konstrukcí. Stavební konstrukce je základní prvek stavebního objektu (budovy).
Rozdělení konstrukčního systému objektu pozemních staveb – nosné konstrukce a) Základy – přenáší zatížení od svislých konstrukcí přes základovou spáru do základové půdy. b) Svislé nosné konstrukce – přenášejí zatížení od stropních konstrukcí a střechy do základů. Další funkce – ochrana proti povětrnostním vlivům (pohoda prostředí), ochrana proti hluku, architektonický výraz, osvětlení, požární bezpečnost. c) Vodorovné nosné konstrukce – přenášejí zatížení stálé a nahodilé do svislých konstrukcí. Další funkce – tepelná izolace, zvuková izolace, architektonický výraz, požární bezpečnost. d) Konstrukce spojující různé úrovně - umožňují komunikační spojení různých výškových úrovní. e) Střešní konstrukce – ukončuje stavební konstrukci, ochrana před nepříznivými povětrnostními vlivy, architektonický výraz. Zdroj: Hájek a kolektiv – Konstrukce pozemních staveb – komplexní přehled
Rozdělení konstrukčního systému objektu pozemních staveb – kompletační konstrukce f) g) h) i) j) k) l)
Obvodové pláště Střešní pláště Příčky Podlahy Podhledy Výplně otvorů Doplňky: povrchové úpravy, zábradlí atd.
Zdroj: Hájek a kolektiv – Konstrukce pozemních staveb – komplexní přehled
Konstrukční systém Z hlediska stavebně konstrukčního dělíme objekty pozemních staveb do čtyř skupin: • Jedno a více podlažní konstrukce. • Halové a velkorozponové konstrukce. • Výškové konstrukce. • Speciální konstrukce
Konstrukční systém Podle statického působení rozlišujeme stavební konstrukce: a) NOSNÉ – přenášejí veškeré zatížení působící na objekt přes základy do základové půdy b) NENOSNÉ – přenášejí pouze vlastní tíhu. Mají funkci dělící nebo izolační (příčky, obvodové nenosné pláště, výplně otvorů) Volba konstrukčního systému: - prostorové řešení (půdorysný tvar, výška), - základní modulace k-čního systému, - rozpony vodorovných konstrukcí, - konstrukční výšky podlaží, - volba materiálu k-ce a technologie výstavby.
Schéma přenosu zatížení (spolupůsobení svislých a vodorovných nosných konstrukcí) Základní nosné konstrukční prvky (konstrukce tvořící konstrukční systém): • Svislá konstrukce, stěna, pilíř, sloup • Vodorovná konstrukce , deska, trám • Základy.
Nosné konstrukce tedy musí především bezpečně přenést veškerá zatížení, která na ně působí, přes základy do základové půdy.
Konstrukční systém Druhy podepření: • posuvná kloubová podpora – podepření umožňuje posun v jednom směru a pootáčení, • pevný kloub – umožňuje pouze pootáčení, • vetknutí – vylučuje jakýkoliv pohyb tělesa.
Konstrukční prvky nosných systémů Svislé prvky a jejich chování při zatížení: Stěna - plošný prvek; - namáhání zejména ve střednicové rovině: tlak, smyk, ohyb, (tah výjimečně).
a,v >> b Sloup - tyčový prvek; - namáhání: převážně tlak, tah, ohyb, smyk, (kroucení výjimečně).
v >> a,b
Konstrukční prvky nosných systémů Vodorovné prvky a jejich chování při zatížení: Deska - plošný prvek; - namáhání: převážně ohyb, smyk, kroucení, někdy tah, tlak (dle způsobu podepření).
Trám - tyčový prvek; - namáhání: převážně ohyb, smyk, někdy kroucení, tah, tlak (dle způsobu podepření) .
- Dále např. tuhý rám, příhradová k-ce, klenba, skořepina, atd.
Spolupůsobení prvků konstrukčního systému Prostorová tuhost Vzájemným propojením konstrukčních prvků (stěna či sloup, strop, základ) vytvoříme KONSTRUKČNÍ SYSTÉM. Vhodnou volbou KS zajistíme STABILITU objektu jako celku. Stabilita stavebního objektu je tedy schopnost konstrukcí vzdorovat vnějším účinkům zatížení (viz dále). Rozhodujícím kritériem (měřítkem) stability je PROSTOROVÁ TUHOST systému. Prostorovou tuhost systému zajišťují svislé prvky (stěny, sloupy) spojené s vodorovnými prvky (strop, průvlak) a ztužující konstrukce. Dle spoje vytváříme prostorově – tuhý celek, – netuhý celek. REDUKCE TUHOSTI vazeb – při velkých objemových změnách – dilatační spáry, – nestejný pokles základových konstrukcí – posuvné spáry.
Vliv stavby podloží na stabilitu objektu
Konstrukční systémy jedno a vícepodlažních budov
Dělení konstrukčních systémů Dle zvolených svislých nosných konstrukcí (funkčního uspořádání): A. Stěnové – základní k-ční prvek = plošný prvek: stěna, B. Skeletové (sloupové) – základní k-ční prvek = tyčový prvek: sloup, pilíř, – rámové (průvlakové), – hlavicové (hřibové), – deskové (bezprůvlakové), C. Kombinované – kombinace stěn a sloupů, (stěnové, skeletové), – stěny a sloupy v horizontální rovině, – jádrové systémy, – vertikálně kombinované systémy,
Dělení konstrukčních systémů Dle technologie provádění: - zděný (kusové stavivo + pojivo), - monolitický (do bednění z betonu na stavbě), - montovaný (z předem vyrobených prvků – panely, bloky, beton, dřevo, kov), - kombinovaný. Dle hlavního materiálu: - Zděný, - betonový nebo železobetonový, - z kovových prvků, - z dřevěných prvků, - z kamene - kombinace materiálů.
Rozměrová koordinace, unifikace a typizace Slouží k zefektivnění výstavby (snížení nákladů, zrychlení výstavby).
Modulová koordinace - Umožňuje zajistit bezkolizní návaznost ve stycích jednotlivých prvků. - Jedná se o souhrn pravidel pro určování koordinačních rozměrů prvků a objektů. - Cíl = zajistit soulad mezi rozměry prvků pomocí rozměrových jednotek - Základní modu ve stavebnictví =100 mm
Dělení dle uspořádání svislých nosných konstrukcí
Podélný stěnový konstrukční systém
Příčný stěnový konstrukční systém
Obousměrný (buňkový) stěnový konstrukční systém
Skeletový konstrukční systém s podélnými rámy
Skeletový konstrukční systém s příčnými rámy
Skeletový konstrukční systém s obousměrnými rámy
Skeletový hřibový (hlavicový) konstrukční systém
Skeletový deskový konstrukční systém
Kombinovaný konstrukční systém Skeletový konstrukční systém kombinovaný s příčnými nosnými stěnami
Skeletový konstrukční systém kombinovaný s nosnými stěnovými jádry
