Brno University of Technology, Faculty of Civil Engineering Institute of Concrete and Masonry Structures, Veveri 95, 662 37 Brno Petr Šimůnek
Nosné konstrukce - AL01 1. přednáška
Harmonogram přednášek: 1. Typy nosných konstrukcí, jejich charakteristika a uplatnění. Principy a zásady navrhování. 2. Zatížení a jeho účinky na nosné konstrukce, kombinace zatížení. 3. Vlastnosti materiálů (beton, ocel) pro betonové konstrukce (pevnost, pracovní diagramy). Rozdělení betonových konstrukcí. Zásady navrhování podle mezních stavů. 4. Mezní stav porušení – namáhání ohybovým momentem a normálovou silou. 5. Mezní stav porušení – namáhání posouvající silou, krotícím momentem. 6. Prvky betonových konstrukcí – desky, trámy, průvlaky, překlady, Železobetonové konstrukce schodišť. 7. Prostý beton – namáhání ohybovým momentem, normálovou silou a posouvající silou. 8. Stav a perspektivy rozvoje oboru, úvod do problematiky navrhování a realizace kovových nosných konstrukcí 9. Materiál a sortiment konstrukčních prvků. 10. Principy a zásady spolehlivosti kovových konstrukcí, metoda mezních stavů. 11. Spoje kovových konstrukcí - zásady navrhování a konstrukčního řešení. 12. Pruty tažené. Ohyb nosníků. Stabilita a vzpěrná únosnost tlačených prutů celistvého průřezu. Vzpěr tlačených prutů složeného a členěného průřezu. 13. Klopení nosníků. Únosnost průřezů se štíhlými stěnami.
Doporučená literatura: • Viz intranet • •
Gartner, O., Kuda, R., Procházka, M.:Betonové konstrukce VI – Zásady pro navrhování betonových konstrukcí Hájek, P.: Konstrukce pozemních staveb 10 – Nosné konstrukce I
Co je to nosná konstrukce?? Nosná konstrukce je: Je soubor konstrukčních prvků, které vzájemnou interakcí spolehlivě přenášejí zatížení bez nepřípustných deformací, poskytují dostatečnou tuhost stavebního díla.
Spolehlivost konstrukce • vlastnost konstrukce plnit požadované funkce během stanovené doby životnosti za daných podmínek (funkční požadavky, doba životnosti...) • možnost poruchy s dostatečně malou pravděpodobností
Co je to nosná konstrukce?? • vlastní tíha – dřevní hmota - kůra, listí… • proměnné zatížení
CO Nosný systém budovy
CO Svislé prvky SLOUPY, PILÍŘE Namáhání: • nejčastěji tlakem • ohybem • smykem • kroucením
STĚNY Namáhání: • nejčastěji tlakem • ohybem • smykem • výjimečně kroucením
CO Vodorovné prvky TRÁM
DESKA Prosté, spojité, konsolové, Vyztužené v jednom směru, křížem vyz. Bezhřibové, hříbové Žebrové, kazetové
Namáhání:
Namáhání:
• ohybem
• ohybem
• smykem
• smykem
• kroucením
• kroutící momenty
•tah a tlak (přenos vodorovných sil, předpětí,…)
• tah a tlak
Základní typy desek: • deska působící v jednom směru – rozpětí až 8 m, výhody: -větší tuhost než u bezhřibové desky nevýhody: -vyšší náklady než u bezhřibové d. -větší konstrukční výška
deska působící ve dvou směrech - rozpětí až 10 m, výhody: -větší tuhost než u desky
podepřené v jednom směru - snadné umístění otvorů nevýhody: -větší konstrukční výška
Text + obrázky viz - Hájek, P.: Konstrukce pozemních staveb 10 – Nosné konstrukce I
Text + obrázky viz - Hájek, P.: Konstrukce pozemních staveb 10 – Nosné konstrukce I
Bezhřibová deska -rozpětí cca do 8 m, při předpjatém betonu více -tloušťka desky cca h=L/25 Výhody: -malá tloušťka, nízké náklady, snadné umístění instalací
Nevýhody: -malá tuhost, větší smykové namáhání u podpor, problematické umístění otvorů u podpor
Hřibová deska Výhody: -malá tloušťka, nízké náklady, snadné umístění instalací, tužší než bezhřibová deska, menší smykové napětí u podpor Nevýhody: -problematické umístění otvorů u podpor, pracnější výroba, menší prostor pro vedení instalací
Kazetová deska Výhody: -lehčí než plná deska, estetický vzhled, možnost použít pro větší rozpětí Nevýhody: -pracnější výroba, větší výška konstrukce
Prefabrikované desky Výhody: -rychlá výroba, bez bednění, menší pracnost Nevýhody: -výroba se vyplatí pouze při větším množství výrobků
Visuté konstrukce
Zavěšené konstrukce
PŘÍHRADOVÁ KONSTRUKCE
OBLOUKOVÁ KONSTRUKCE
VIERENDEELŮV NOSNÍK
KLENBA
Jefferson National (Western) Expansion Memorial--"Gateway Arch"
P. L. Nervi Aviorimessa di Orvieto
Palazzo dello Sport
SKOŘEPINOVÉ KONSTRUKCE
Kresge Auditorium
TWA Terminal, J. F. Kennedy Airport
St. Louis Abbey (or the Priory Chapel)
LANOVÉ KONSTRUKCE
Quadracci Pavilion, Milwaukee Art Museum, Milwaukee, Wisconsin, by Santiago Calatrava, 2001
Z JEDNOTLIVÝCH KONSTRUKČNÍCH PRVKŮ SE SKLÁDAJÍ NOSNÉ SYSTÉMY KONSTRUKCÍ
Z JEDNOTLIVÝCH KONSTRUKČNÍCH PRVKŮ SE BUDUJÍ NOSNÉ SYSTÉMY KONSTRUKCÍ
USPOŘÁDÁNÍ KONSTRUKČNÍCH SYSTÉMŮ • STĚNOVÝ SYSTÉM • SLOUPOVÝ SYSTÉM •OBVODOVÝ SYSTÉM • KOMBINOVANÝ SYSTÉM NEJČASTĚJI POUŽÍVANÝ MATERIÁL: • ZDĚNÝ (KERAMIKA, KÁMEN..), ŽB, OCEL, DŘEVO, BETON, TECHNOLOGICKÉ HLEDISKO: • ZDĚNÁ KONSTRUKCE • MONOLITICKÁ KONSTRUKCE • PREFABRIKOVANÁ KONSTRUKCE • KOMBINOVANÉ SYSTÉMY
Z JEDNOTLIVÝCH KONSTRUKČNÍCH PRVKŮ SE BUDUJÍ NOSNÉ SYSTÉMY KONSTRUKCÍ
DĚLENÍ DLE ORIENTACE SVISLÝCH NOSNÝCH PRVKŮ • PŘÍČNÝ SYSTÉM • PODÉLNÝ SYSTÉM • KOMBINOVANÝ SYSTÉM
STĚNOVÝ SYSTÉM
a) příčný systém stěnový
b) podélný systém stěnový
Sloupový nosný systém obousměrný
Patrové garáže – Edinburgh – sloupový nosný systém
Kombinovanu nosný systém sloupový a stěnový
War Memorial Center - Milwaukee, Wisconsin
Administrativní budova – London „Cucumber“
Stanová konstrukce – Edinburgh - Dynamic Earth Pavillion
Alcoa Building
Knights of Columbus Building
Ukázky rozmístění ztužujících stěn etážovém objektu
Konstrukce neztužené a ztužené
Neztužené • velmi citlivé na horizontální zatížení Ztužené • méně citlivé na hor. zat. • pro vysoké budovy jsou vhodnějčí
Přístavní komplex – Edinburgh – nosná konstrukce a ztužující prvky výškové budovy
Spravedlivé zákony, které Chammurapi, král mocný, pevně stanovil a zemi opatřil řádný mrav a dobré vedení (...), aby spravedlnosti dal vzejít na zemi, aby vyhubil bezbožníky zlosyny, aby silný nekřivdil slabému (...) Tedy: 1. Jestliže někdo někoho obvinil a uvrhl naň podezření z vraždy, avšak neusvědčil jej, bude ten, kdo ho obvinil, usmrcen. 109. Jestliže šenkýřka, v jejímž domě se scházeli zločinci, tyto zločince nezadržela a do paláce nepřivedla, bude tato šenkýřka usmrcena. 233. Jestliže stavitel postavil někomu dům a neudělal své dílo pevně a zeď spadne, tento stavitel pevně vystaví tuto zeď ze svých vlastních prostředků.
Obecná hlediska navrhování
• Odolnost a stablita • Proveditelnost • Funkčnost • Hospodárnost • Estetický vzhled • Bezpečnost (požár, hygiena, životní prostředí, hluk,...)
