Statickokonstrukční zásady
nízkopodlažní dřevostavby
Dřevěné konstrukce 8
Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
1
Základní konstrukční úvaha: tuhost •
Primárním konstrukčním prvkem je nosník resp. sloupek → kostra → kostrové systémy
•
Kostrový systém trpí problémy: – Lokální nestability (vzpěr, klopení) – Globální nestability ≈ prostorové tuhosti
•
Nutnost zajištění efektivního propojení jednotlivých prutů do tuhých celků
•
Zajištění globální tuhosti objektu znamená vyztužení ve třech navzájem nezávislých směrech v prostoru. U domků běžně – Vodorovná rovina ≈ tuhá stropní tabule (střešní konstrukce) – Dvě (nejlépe ortogonální) svislé roviny (stěny, ztužidla)
•
Výztužné prvky se nesmějí protínat v jednom bodě
Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
2
Počátek návrhu: zajištění tuhé stropní tabule • Tuhá stropní tabule - základní podmínka pro rozdělení vodorovného zatížení na svislé prvky
• Nízkopodlažní objekty ≈ rozdělení vodor. zatížení v poměru smykových tuhostí AG (ale jen za podmínky, že se objekt nekroutí !)
• Výztužné stěny rozdělujeme tak, aby těžiště tuhostí přibližně korespondovalo s výslednicí vodorovného zatížení (ve dvou různých směrech) → dohoda s architektem
• Stropní tabuli konstruujeme tak, aby vybrané svislé prvky zatížení naopak nepřenášely (komínová tělesa, výtahy..) → vždy lemování Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
3
Konstrukce stropní tabule •
Základní prvek je soustava trámů pro – přenos svislého zatížení – Zajištění rovinnosti (odolnost proti vyboulení) vlastní tabule
•
Vlastní tuhost ST: deskové materiály na trámech – Ve své rovině rovinná napjatost (všechno napětí) – Kolmo ke své rovině ohyb (lokální namáhání)
•
Podmínka tuhosti: zajištění „monolitického působení“ → spoje – Převazování desek na 4PD – Stropní panely → řádné spojení panelů po obvodě (svorníky) – Při vysokých namáháních stropní tabule dvoustranné opláštění
•
Nejběžněji: OSB 4PD, min. 22 mm
Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
4
Charakter namáhání TST a přenos zatížení do podpor • Namáhání str. tabule podle poměru rozpětí l ke hloubce – Prutový nosník (6:1 a více) – Stěnový nosník (běžné, např. kolmý směr) – Ve skutečnosti je prut jen školní případ, praxe mnohem komplikovanější (rozdělení podpor dáno půdorysem)
• Svislý prvek je – Zapnutý, pokud je ke stropní tabuli tuze připojen (nese svislé i vodorovné zatížení) – Vypnutý, jestliže na něm tabule pouze „leží“ (nese jen svislé zatížení) – → můžeme mít v půdorysu tuhé stěny, které se na přenosu vodor. zatížení nepodílejí (např. protože by způsobily kroucení objektu) Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
5
Přenos zatížení z TST do podpor (stěn) •
Namáhání mezi stropní tabulí a svislými prvky se přenáší smykovými toky
•
Podstatný je charakter připojení stropní tabule a svislého prvku – Lepení (nepoužívá se, technologické důvody) – Hustá síť méně únosných spojovacích prvků = správné řešení (hřebíky, spony, vruty) – Řídká síť více únosných prvků = chyba; koncentrace lokálních namáhání (otlačení….)
•
Zásadní význam má v tomto smyslu napojení obvodového pláště a stropní tabule (po obvodě vždy vznikají nejvyšší smyková namáhání)
• Smyková síla Fi na i-tý svislý prvek v poměru smykových tuhostí
Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
• Smykový tok můžeme předpokládat při hustém připojení za rovnoměrně rozložený po délce stěny. 6
Konstrukce svislé stěny • Svislé sloupky – Primárně přenos svislého zatížení do základů (stropnice na sloupky) – Na spodním a horním okraji sloupků dolní a horní práh (funkce překladu nad otvory a „lemu“ pro připojení stropní desky)
• Plášťování deskovými materiály: – Zajištění tuhosti stěn na vodorovné zatížení (= podpory tuhé stropní tabule) – Stabilizace sloupků s ohledem na vzpěr – Zajištění přenosu momentového účinku vodorovné síly
• Obvyklé řešení: – Sloupky KVH 60 (50) x 160-240 mm – Plášťování desky OSB nebo sádrovlákno • Oboustranné, tl. 12 mm • Jednostranné tl. 18-22 mm Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
7
Funkce stěny na vodorovné zatížení • Stěna chápána jako konzola upevněná do spodní konstrukce (základu) • Plášťování pokud možno na 4PD, husté připojení (90% spony) → tuhost v rovině stěny • Působení vodorovného namáhání: – Namáhání deskových materiálů (tlačená a tažená diagonála, rovinná napjatost) – Namáhání spojovacích prostředků, nejvíce na obvodu rámu – Namáhání kotevních prostředků do základů (tah, tlak) → kompenzace momentu smykové síly k základové spáře → kotvit sloupky (ne plášťové materiály)
• Charakter porušení: – Tenká deska, robustní upevnění → poruší se deska – Tlustá deska, slabší upevnění → poruší se spoje (povytáhnou, prokluz – → nezbytnost optimálního upevnění Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
8
Stěny složené z panelů • Komplikovaný výpočet vodorovného namáhání, možné zjednodušení: – Předpoklad tuhého (neposuvného) spojení panelů ve svislých sparách (samozávrtné vruty, 4-5/ výšku stěny) – Nosný stěnový panel pouze panel bez otvorů (okna, dveře..) – Neposuvně spojené nosné stěnové panely vytvářejí nosnou stěnu
• Nosná stěna je stěnou, na kterou se rozděluje vodorovné namáhání (vítr): – Rozdělení celkového vodorovného zatížení v poměru smykových tuhostí – Síla na jednu stěnu rovnoměrný smykový tok → výpočet roztečí spojovacích prostředků (ze známé únosnosti jednoho)
Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
9
•
Dvě možné technologie výroby
Technologie výroby, směr k CAM
– Framing (zhotovení na místě, „trámečkáři“) – Panelová výroba (LEGO, plné využití CAD-CAM, kvalita, rychlost, není sezónnost…)
•
Ukázka výrobní linky pro domky montované z panelů (pravidlo 40 minut)
•
Problém současnosti: projektování pro CAM – Kvalifikace projektantů pro komplexní projektování v systému CAD – CAM – Vysoká výkonnost a téměř neomezená flexibilita výroby → SRN běžně desítky atypických domků / rok od jednoho výrobce
Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
10
Technologie CAM: nejprve CAD…. •
Každý prvek v projektu vlastní specifikace (rozměry, prostorové řezání, vrtání, dlabání, frézování, číslování…..
•
Obráběcí centra prvky obrobí a očíslují (dtto deskové materiály) …………….
•
Potom do automatizované výrobní linky………………
•
Náročné na kvalitu práce (a psychiku projektanta)
Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
11
Technologické uzly • Butterfly – Běžně délky do 12 m – Sestavení a kompletace suchých procesů – manipulace
Dřevěné konstrukce, syllaby přednášek FSv ČVUT Praha 2010 Prof. Ing. J. Krňanský, CSc.
12
