VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV BETONOVÝCH A ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES
NÁVRH A POSOUZENÍ ŽB MONOLITICKÉ KONSTRUKCE DESIGN OF MONOLITHIC RC STRUCTURE
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS
AUTOR PRÁCE
MARTIN KUCHAŘ
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BRNO 2013
Ing. IVANA ŠVAŘÍČKOVÁ, Ph.D.
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program
B3607 Stavební inženýrství
Typ studijního programu
Bakalářský studijní program s prezenční formou studia
Studijní obor
3608R001 Pozemní stavby
Pracoviště
Ústav betonových a zděných konstrukcí
ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Student
Martin Kuchař
Název
Návrh a posouzení ŽB monolitické konstrukce
Vedoucí bakalářské práce
Ing. Ivana Švaříčková, Ph.D.
Datum zadání bakalářské práce
30. 11. 2012
Datum odevzdání bakalářské práce
24. 5. 2013
V Brně dne 30. 11. 2012
.............................................
.............................................
prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc. Vedoucí ústavu
prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc. Děkan Fakulty stavební VUT
Podklady a literatura Stavební podklady Platné normy: - ČSN EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí. 2004 - ČSN EN 1991-1 až 4: Zatížení stavebních konstrukcí. 2004 – 2007 - ČSN EN 1992-1-1: Navrhování betonových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla pro pozemní stavby. 2006 - ČSN 73 1201: Navrhování betonových konstrukcí pozemních staveb. 2010 Další potřebná literatura po dohodě s vedoucím bakalářské práce. Zásady pro vypracování V zadaném vícepodlažním objektu vypracujte statické řešení železobetonové stropní konstrukce - deska + průvlak a sloupů v typickém podlaží jednoho dilatačního celku (osy P T) a nadimenzujte výztuž. Pro stanovení účinků zatížení využijte program pro výpočet vnitřních sil. Posouzení jednotlivých prvků proveďte podle mezního stavu únosnosti, průvlak posuďte i z hlediska MS přetvoření. Vypracujte výkres tvaru a k navrhovaným prvkům výkresy výztuže. Požadované výstupy: Textová část (obsahuje průvodní zprávu a ostatní náležitosti dle níže uvedených směrnic) A) Textová část B) Přílohy textové části B1) Použité podklady B2) Statický výpočet B3) Výkresová dokumentace B4) Řešení vnitřních sil a výstupy výpočetního programu. Prohlášení o shodě listinné a elektronické formy VŠKP (1x), Popisný soubor závěrečné práce (1x) Bakalářská práce bude odevzdána v listinné a v elektronické podobě + na CD (1x) s formální úpravou podle směrnice rektora č. 9/2007 (včetně dodatku č.1) a 2/2009 a směrnice děkana č. 12/2009. Předepsané přílohy ............................................. Ing. Ivana Švaříčková, Ph.D. Vedoucí bakalářské práce
Abstrakt Bakalářská práce se zabývá návrhem a posouzením nosné části železobetonové monolitické rámové konstrukce domova důchodců. Předmětem posouzení jsou typické prvky nosného skeletu v 1. NP: příčel PS, podélný trám T5, sloup SR3a a stropní desky nad 1. NP. Posouzení je provedeno na mezní stav únosnosti, příčel PS navíc na mezní stav přetvoření. Klíčová slova železobetonový rám, železobetonový skelet, nosná konstrukce, železobeton, beton, ocelová výztuž, mezní stav únosnosti, mezní stav přetvoření, zatížení, zatěžovací stavy, vnitřní síly, dimenzování, rámová příčel, sloup, stropní deska, posouzení na ohyb, posouzení na smyk, průhyb, výkres tvaru, výkres výztuže Abstract The bachelor’s thesis describes the design of the load-bearing part of the reinforced monolithic frame concrete structure of the home for the elderly. The subject of assessment are the typical elements of the load-bearing skeleton in the 1st floor: frame rung PS, beam T5, column SR3a and the ceiling plate above the first floor. The assessment is made for ultimate limit states, moreover for frame rung PS the deflection control is provided, too. Keywords reinforced concrete frame, reinforced concrete, concrete, reinforcing steel, ultimate limit state, deflection control, loads, load cases, internal forces, dimensioning, frame rung, column, floor slab, bending assessment, assessment of the shear, deflection, drawing documentation of shape, drawing documentation of reinforcement
Bibliografická citace KUCHAŘ, Martin. Návrh a posouzení ŽB monolitické konstrukce. Brno, 2013. 4 s., 85 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí. Vedoucí práce Ing. Ivana Švaříčková, Ph.D..
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval samostatně a že jsem uvedl všechny použité informační zdroje.
V Brně dne 24.5.2013
……………………………………………………… podpis autora Martin Kuchař
Poděkování Děkuji vedoucí práce, Ing. Ivaně Švaříčkové, Ph. D., za poskytnutou pomoc při vypracování bakalářské práce a za čas strávený nad konzultacemi této práce. Dále děkuji svým rodičům za soustavnou podporu během celého studia.
V Brně dne 24.5.2013
……………………………………………………… podpis autora Martin Kuchař
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV BETONOVÝCH A ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES
NÁVRH A POSOUZENÍ ŽB MONOLITICKÉ KONSTRUKCE DESIGN OF MONOLITHIC RC STRUCTURE
A) TEXTOVÁ ČÁST
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS
AUTOR PRÁCE
MARTIN KUCHAŘ
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BRNO 2013
Ing. IVANA ŠVAŘÍČKOVÁ, Ph.D.
VUT v Brně, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
Obsah bakalářské práce A) Textová část B) Přílohy textové části B1) Použité podklady B2) Statický výpočet B3) výkresová dokumentace Obsah technické zprávy 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Úvod Popis objektu Použité materiály Zatížení, zatěžovací stavy Kombinace zatěžovacích stavů Návrh prvků konstrukce Závěr Seznam použitých zdrojů Seznam příloh
Brno, 2013
2 2 2 3 3 3 3 4 4
-1–
Martin Kuchař
VUT v Brně, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
DOMOV DŮCHODCŮ, DILATAČNÍ CELEK P-T, TECHNICKÁ ZPRÁVA 1. Úvod Tato bakalářská práce se zabývá návrhem a posouzením části železobetonové monolitické rámové konstrukce domova důchodců. Předmětem posouzení jsou typické prvky nosného skeletu v 1. NP: příčel PS, podélný trám T5, sloup SR3a a stropní deska nad 1. NP. Posouzení je provedeno na mezní stav únosnosti, příčel PS navíc na mezní stav přetvoření. Návrh konstrukce vychází z dodaných výkresů architektonicko-stavebního řešení, které jsou součástí přílohy B1) Použité podklady. Návrh, výpočet a posouzení obsahuje příloha B2) Statický výpočet; výkresy navrženého řešení obsahuje příloha B3) Výkresová dokumentace. 2. Popis objektu Objekt domova důchodců je samostatně stojící budovou o třech nadzemních a jednom podzemním podlaží. Půdorys je obdélníkový, rozměrů 65,34 x 21,26 m. Střecha s plechovou krytinou je sedlová o sklonu 7°, vynášená dřevěnými vazníky. Předmětem statického řešení je krajní dilatační celek mezi osami P-T o vnějších rozměrech 16,68 x 21,26 m. V tomto celku je 1. PP a 1. NP projektováno pro kuchyňský provoz, 2. NP a 3. NP obsahuje obytné pokoje obyvatel domu. Konstrukčním systémem je ve spodních dvou podlažích železobetonový monolitický skelet, doplněný obvodovým zdivem a výtahovou šachtou z keramických tvárnic. 2. a 3. NP je tvořeno zděnými stěnami. Mimo zmíněných obvodových stěn tl. 400 mm a vnitřní nosné schodišťové stěny tl. 250 mm sestává nosná konstrukce z příčných železobetonových rámů v osách Q, R, S, podélných trámů v osách 4, 5 a stropních desek o tl. 150 mm. Každý příčný rám obsahuje příčel šířky 200 mm a výšky 400 mm, která je jedním koncem uložena na obvodovém zdivu, přibližně v polovině rozpětí je monoliticky spojena se sloupem průřezu 200 x 250 mm a na druhém konci se sloupem průřezu 200 x 1800 mm. Podélné trámy mají stejný průřez jako příčle. 3. Použité materiály Veškeré navrhované prvky jsou zhotoveny z betonu třídy C25/30 s předepsaným stupněm konzistence čerstvé směsi S3. Ocelová výztuž je třídy B420. Beton C25/30 Charakteristická pevnost betonu v tlaku (válcová): Návrhová pevnost betonu v tlaku:
f = 25 MPa f 25 fcd = γck = 1,5 =16,67 MPa c
Charakteristická průměrná pevnost betonu v tahu: Charakteristická pevnost betonu v tahu (5% kvantil): Modul pružnosti betonu: Mezní poměrné přetvoření betonu: Rozměr největšího zrna kameniva:
Brno, 2013
-2–
f = 2,2 MPa f , , = 1,8 MPa E = 30 GPa ε = 3,5 ‰ d ≤ 32 mm
Martin Kuchař
VUT v Brně, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
Ocel B420 Charakteristická mez kluzu oceli:
f
Návrhová mez kluzu oceli:
fyd =
Modul pružnosti oceli:
E = 200 GPa
Minimální tloušťka krycí betonové vrstvy:
c = 25 mm
= 420 MPa fyd γc
=
420
1,15
=365,22 MPa
4. Zatížení, zatěžovací stavy Na řešené prvky působí zatížení stálé – vlastní tíha a proměnné – užitné. Účinky klimatických zatížení jsou přenášeny obvodovými zděnými nosnými konstrukcemi a ztužující šachtou výtahu (viz výkres tvaru 1. NP). Tyto prvky budou navrženy na toto namáhání. Posouzení těchto prvků není předmětem této práce. Zatížení stálé je rozděleno na čtyři zatěžovací stavy, ZS1 až ZS4. Užitné zatížení je modelováno jako plošné o intenzitě 1,50 kN/m2 (obytné budovy dle ČSN EN 1991-1-1). Toto zatížení je rozděleno do šesti zatěžovacích stavů pro vyvození extrémů ohybových momentů v jednotlivých polích prutů a desek. Hodnoty vnitřních sil pro jednotlivé zatěžovací stavy jsou stanoveny programem Dlubal RFEM 4.10.1920 metodou konečných prvků na prostorovém modelu části konstrukce. 5. Kombinace zatěžovacích stavů Jednotlivé zatěžovací stavy jsou kombinovány s použitím rovnice 6.10. dle ČSN EN 1990. !/*
,! . #$,! "+" ' . ("+" ),* . +$,* "
+"
,.*
),, . - ,, . +$,,
Dílčí součinitele zatížení pro MSÚ – doporučené hodnoty pro pozemní stavby, kategorie budova A, obytné plochy. = 1,35 - = 0,7 ) = 1,5 Výsledky pro jednotlivé kombinace jsou určeny programem MS Excel 2007. 6. Návrh prvků konstrukce Návrh, dimenzování a posouzení jednotlivých prvků rámu je provedeno podle normy ČSN EN 1992-1-1. Podrobný výpočet obsahuje příloha B2) Statický výpočet této bakalářské práce. Součástí bakalářské práce jsou výkresy výztuže, obsažené v příloze B3) Výkresová dokumentace. 7. Závěr Výsledkem této bakalářské práce je stanovení typů a počtů výztuží pro nosnou konstrukci zadaného objektu a vypracování výkresů pro provedení této konstrukce. Prvky byly navrženy na mezní stav únosnosti popř. mezní stav přetvoření tak, aby vyhověly podle platných norem.
Brno, 2013
-3–
Martin Kuchař
VUT v Brně, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
8. Seznam použitých zdrojů LITERATURA, NORMY [1] ZICH, Miloš a kol. Příklady posouzení betonových prvků dle eurokódů: dimenzování betonových prvků. Vyd. 1. Praha: Verlag Dashöfer, 2010, 145 s. ISBN 978-80-86897-38-7. [2] ŠTĚPÁNEK, Petr. Prvky betonových konstrukcí: dimenzování betonových prvků část 3. Modul CM4. Vyd. 1. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2007, 64 s. ISBN 978-80-7204-517-4. [3] ČÍRTEK, Ladislav. Prvky betonových konstrukcí: navrhování jednoduchých prvků. Modul CM5. Vyd. 1. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2007. ISBN 978-80-7204-518-1. [4] ŠVAŘÍČKOVÁ, Ivana. Pomůcky ke cvičení [online]. [cit. 2013-05-22]. Dostupné z: http://www.fce.vutbr.cz/BZK/svarickova.i/default_soubory/pomucky.htm [5] WIENERBERGER. Cihelné bloky [online]. [cit. 2013-05-22]. Dostupné z: http://www.wienerberger.cz/zdivo/katalog-výrobků/cihelné-bloky [6] ČSN EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí, 2002 [7] ČSN EN 1991-1-1: Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb [8] ČSN EN 1992-1-1: Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, 2006 POUŽITÝ SOFTWARE [9] Dlubal RFEM 4.10.1920 [10] Microsoft Office Word 2007 [11] Microsoft Office Excel 2007 [12] OpenOffice.org Calc 3.1.0 [13] ZWCAD 2011 Trial Version [14] AUTOCAD 2012 - studentská verze 9. Seznam příloh B1) Použité podklady B2) Statický výpočet B3) Výkresová dokumentace
Brno, 2013
-4–
Martin Kuchař
