ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební
KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – komplexní přehled Petr Hájek, Ctislav Fiala Praha 2011
Evropský p ý sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti © Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
KPKP
SVISLÉ NOSNÉ SVISLÉ NOSNÉ KONSTRUKCE Nosné stěny, y, sloupy py a pilíře p Petr Hájek Ctislav Fiala
Fakulta stavební ČVUT© vPetrPraze Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
TECHNOLOGICKÉ A MATERIÁLOVÉ ROZDĚLENÍ zděné konstrukce:
‐ z kamene ‐ z keramických a jílových materiálů ‐ z betonu a lehčeného betonu ‐ vápenopískové ‐ vrstvené zděné konstrukce ‐ vyztužené a předepnuté zdivo vyztužené a předepnuté zdivo
monolitické konstrukce:
‐ betonové ‐ železobetonové ‐ do systémového bednění/se ztraceným bedněním
prefabrikované konstrukce: ‐ betonové a železobetonové ‐ z keramických a jílových materiálů ‐ ocelové ‐ dřevěné (masivní stěnové a skeletové, lehké sloupové) ‐ plastové technologicky a materiálově kombinované konstrukce: © Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
KAMENNÉ STĚNY, SLOUPY A PILÍŘE ● Kamenné zdivo Kamenné zdivo ● lomové zdivo
● haklíkové zdivo
KAMENNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Kamenné zdivo ● řádkové zdivo
● kyklopské zdivo
● kvádrové zdivo
KAMENNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Tradiční kamenné zdivo – vazba rohu kamenné stěny
Výhody: ‐ vysoká únosnost, trvanlivost a odolnost ‐ využití lokálních zdrojů ?!? ‐ akumulační schopnosti zdiva k l č í h i di Nevýhody: velká pracnost ‐ velká pracnost (opracování prvků, hmotnost prvků) ‐ minimální tepelně izolační vlastnosti
KAMENNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
novodobé kamenné stěny: ● gabionové stěny gabionové stěny použití: ‐ vodohospodářské stavby : zpevňování svahů, gabionové matrace (plošný prvek) pro budování svahů resp. dna umělých vodních nádrží apod. vodních nádrží apod. ‐ inženýrské stavby : portály silničních a železničních tunelů, křídla mostů… ‐ pozemní stavby : bezpečnostní a ochranné ploty, prostorové konstrukce pro popínavé rostliny, akustické stěny, hrazení skládek y, y, různých materiálů, protierozní stavby, rampy... ‐ iinteriéry, exteriéry : obklady, sloupy, t ié t ié bkl d l sítě pro popínavé rostliny…
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● gabionové stěny Výhody: ‐ stabilita, variabilita, bez dilatačních spár, možnost dodatečného napojení bez pracovních spár , schopnost dotvarování mělké zakládání schopnost dotvarování , mělké zakládání ‐ přírodní vzhled ‐ recyklovatelnost (možnost odstranění a zpětného využití materiálů) ‐ vynikající zvukový útlum ‐ okamžitá únosnost okamžitá únosnost ‐ přirozená součást terénu ‐ suchá montáž ‐ možno provádět i v zimních podmínkách ‐ nenarušují přírodní vodní režim (absorbují energii y p p ) vody, propouští vodu) Nevýhody: ‐ velká pracnost ‐ minimální tepelně izolační vlastnosti © Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Smíšené zdivo
cihla
kámen ká
KAMENNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Kamenné sloupy a pilíře ● kamenné monolitické sloupy
KAMENNÉ SVISLÉ KONSTRUKCE
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Kamenné sloupy a pilíře ● kamenné sloupy z dílců (bubnů)
KAMENNÉ SVISLÉ KONSTRUKCE
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
SVISLÉ NOSNÉ KONSTRUKCE NA BÁZI DŘEVA ● masivní konstrukce stěn ● roubené stěny roubené stěny ● masivní sendvičové stěny ● sloupkové konstrukce stěn ● masivní skelet i í k l ● hrázděná konstrukce ● lehký skelet (systém 2x4)
DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
DŘEVĚNÉ SLOUPY A STĚNY ● Tradiční roubené konstrukce stěn Těsnění podélných spojů: ● z horizontálně uložených trámů v nároží z horizontálně uložených trámů v nároží ‐ jílové vymazávky (historické konstrukce) spojených přeplátováním ‐ mechové vycpávky (historické konstrukce) tloušťka stěny 150 – 200 mm ‐●těsnění ovčím rounem
● podezdívka min. 600 mm nad terén d dí k i 600 dt é
‐ filcové vložky ‐ flexibilní (pružná pěna) ‐ pryžové vložky (butylové pásky)
DŘEVĚNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
Roubené konstrukce stěn – novodobé konstrukce
Problém: tepelně izolační vlastnosti jednovrstvé stěny
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Roubené konstrukce stěn – nosné stěny a dělicí konstrukce
Výhody: ‐ využití dřeva jako obnovitelného materiálu, recyklovatelnost… ‐ specifický vzhled ‐ krátká doba realizace, okamžitá únosnost krátká doba realizace, okamžitá únosnost ‐ suchá montáž, možno provádět i v zimních podmínkách Nevýhody: ‐ velká pracnost ‐ minimální tepelně izolační vlastnosti u jednovrstvé stěny ‐ velké deformace dřeva vlivem vysychání a změn vzdušné vlhkosti ‐ nerovnoměrné sesychání (exteriér X interiér) ě é há í ( é é) DŘEVĚNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Roubené konstrukce stěn – novodobá sendvičová konstrukce
DŘEVĚNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Prefabrikované stěnové systémy z lepeného dřeva
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Prefabrikované stěnové systémy z lepeného dřeva
DŘEVĚNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Prefabrikované stěnové systémy z lepeného dřeva
Výhody: ‐ využití dřeva jako obnovitelného materiálu, recyklovatelnost… ‐ krátká doba realizace – prefabrikované stěny, okamžitá únosnost ‐ suchá montáž, možno provádět i v zimních podmínkách suchá montáž, možno provádět i v zimních podmínkách Nevýhody: ‐ pečlivé řešení detailů s ohledem na průvzdušnost a šíření vlhkosti konstrukcí
DŘEVĚNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
NORWEGIAN HOUSE – EUROPEAN VILLAGE - MALM MALMÖ Ö
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Dřevěné sloupové konstrukce – masivní skelet
Výhody: ‐ využití dřeva jako obnovitelného materiálu, recyklovatelnost… y j y ‐ suchá montáž, možno provádět i v zimních podmínkách Nevýhody: ‐ pečlivé řešení detailů s ohledem na průvzdušnost a šíření vlhkosti konstrukcí ‐ nižší tepelná akumulace stavby ‐ náročnější spoje prvků á č ě ší ků © Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Hrázděné konstrukce ● dřevěný sloupový skelet dřevěný sloupový skelet s výplní zpravidla z cihel
DŘEVĚNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Sloupkové konstrukce stěn – lehký skelet ● opláštěná kostrová konstrukce láš ě á k ák k plášť: překližka, OSB desky, sádrokarton, cementotřískové desky
Systém 2 x 4 (two by four) Systém 2 x 4 (two by four) DŘEVĚNÉ STĚNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Sloupková konstrukce 2 x 4
Výhody: ‐ využití dřeva jako obnovitelného materiálu ‐ rychlá montáž ‐ suchý proces ‐ možno prefabrikovat do celých stěn Nevýhody: N ýh d ‐ malá tepelná akumulace stavby ‐ pečlivé řešení detailů s ohledem na průvzdušnost a šíření vlhkosti konstrukcí a šíření vlhkosti konstrukcí © Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Prefabrikované stěnové konstrukce na bázi dřeva
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
DŘEVĚNÉ SLOUPY ● Dřevěné sloupy Dřevěné sloupy ● celistvé z hraněného řeziva ● složené (lepené, sbíjené, lepené lamelové) ● členěné
DŘEVĚNÉ SVISLÉ KONSTRUKCE
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
STĚNY Z KERAMICKÝCH MATERIÁLŮ ● ČSN EN 1996‐1‐1, Eurokód 6: Navrhování zděných konstrukcí ‐ Pevnostní značka cihel a tvárnic – pevnost v tlaku v MPa: 2 5 4 5 7 10 15 20 25 30 35 MPa 2.5, 4, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 35 MPa ‐ Pevnost zdiva je závislá na pevnosti cihel a pevnosti malty – viz EC6 (tab. 2 ČSN 73 1101)
● Tradiční cihelné stěny CP – cihla plná p CDm – cihla děrovaná metrická ‐ vazba zdí z klasických cihel Výhody: ‐ jednoduchá technologie ‐ vysoká variabilita Nevýhody: ‐ pomalá výstavba, vysoká pracnost lá ý t b ká t STĚNY Z CIHELNÝCH MATERIÁLŮ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
Režné zdivo z plných cihel
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Stěny z keramických tvárnic
SVISLÉ KONSTRUKCE Z KERAMICKÝCH MATERIÁLŮ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
Principy zajištění vysokých tepelně technických parametrů: ‐ množství a uspořádání dutin v tvárnici žt í řádá í d ti t á i i ‐ vylehčení keramické hmoty ‐ svislé spáry: suché, zámkové spoje ‐ vodorovné spáry: ‐ tepelně izolační malty ‐ lepení tenkovrstvými tmely ‐ velmi přesné – kalibrované tvárnice ‐ speciální rohové tvárnice ‐ vyplnění dutin tepelněizolační hmotou ‐ tepelně izolační omítky tepelně izolační omítky
SVISLÉ KONSTRUKCE Z KERAMICKÝCH MATERIÁLŮ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Stěny z keramických tvárnic principy zajištění vysokých tepelně izolačních parametrů: i i jiště í ký h t l ěi l č í h tů
SVISLÉ KONSTRUKCE Z KERAMICKÝCH MATERIÁLŮ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Cihelné sloupy a pilíře ‐ zvýšení únosnosti sloupů a pilířů ‐ vložením třmínků do ložných spár ‐ opláštěním vyztuženou omítkou nebo ocelovými objímkami
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Stěny z nepálené hlíny
SVISLÉ KONSTRUKCE Z NEPÁLENÉ HLÍNY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Zdivo z prvků z nepálené hlíny
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
STĚNY Z BETONOVÝCH TVÁRNIC nosné stěny (vnitřní i obvodové s následným zateplením): é tě ( itř í i b d é á l d ý t l í )
SVISLÉ KONSTRUKCE Z BETONOVÝCH TVÁRNIC
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Stěny z betonových tvárnic t tepelně izolační obvodové stěny: l ě i l č í b d é tě
SVISLÉ KONSTRUKCE Z BETONOVÝCH TVÁRNIC
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
STĚNY Z TVÁRNIC NA BÁZI LEHKÝCH BETONŮ ((ČSN EN 1996‐1‐1, Eurokód , 6: Navrhování zděných konstrukcí) ý ) ● Způsoby zdění tvárnic ‐ tenkovrstvé tmely ‐ souvislé maltové lože ‐ přerušované maltové lože (malta v pruzích) ‐ bezmaltové (suché) zdění – speciální tvárnice pro suché zdění TSZ
STĚNY Z TVÁRNIC NA BÁZI LEHKÝCH BETONŮ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Stěny z pórobetonových tvárnic výhody: ‐
výborné tepelně izolační vlastnosti: λ = 0,08 – 0,17 W/mK
‐
malá objemová hmotnost malá objemová hmotnost
‐
homogenní materiál (stejné vlastnosti ve všech směrech)
‐
snadná zpracovatelnost
nevýhody: omezená pevnost a malá odolnost proti vlhkosti
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Stěny z pórobetonových tvárnic
STĚNY Z TVÁRNIC NA BÁZI LEHKÝCH BETONŮ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Tvárnice s plnivem z lehčených materiálů ‐ keramzitbetonové tvárnice ‐ Liaporové tvárnice – systém kalibrovaných tvárnic ‐ škvárobetonové tvárnice (dříve)
STĚNY Z TVÁRNIC NA BÁZI LEHKÝCH BETONŮ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Zdicí prvky vápenopískové výhody: ýh d ‐
vysoká pevnost
‐
vysoká objemová hmotnost y j ‐
akustické vlastnosti
‐
akumulace
‐
formáty a technologie podporující prefabrikaci
‐
ekologický materiál (embodied g ý CO2, SO2, energy)
nevýhody: ‐
vysoká hmotnost vysoká hmotnost
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Zdicí prvky vápenopískové
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
MONOLITICKÉ BETONOVÉ STĚNY A SLOUPY (ČSN EN 1992 (ČSN EN 1992‐1‐1: 1 1: Navrhování betonových konstrukcí, Navrhování betonových konstrukcí Část 1‐1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby) ‐ velká únosnost v tlaku i ohybu ‐ dobré akustické a protipožární vlastnosti (u stěn) ‐ stěny: mohou být velmi tenké: 150 – 200 (250) mm ‐ sloupy: minimální rozměr sloupu: sloupy: minimální rozměr sloupu: ‐ podle ČSN podle ČSN ‐ 250/250 mm 250/250 mm ‐ podle EN ‐ 200/200 mm
MONOLITICKÉ BETONOVÉ STĚNY A SLOUPY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Monolitické systémy se ztraceným bedněním dř dřevocementové bednící desky: t éb d í íd k Velox, Durisol
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Monolitické systémy se ztraceným bedněním
MONOLITICKÉ BETONOVÉ STĚNY A SLOUPY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Monolitické systémy se ztraceným bedněním betonové a keramické bednící vložky:
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Monolitické systémy se ztraceným bedněním EPS t EPS tvarovky ztraceného bednění: k t éh b d ě í
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Monolitické sloupy ‐ sloupové systémy
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
PREFABRIKOVANÉ BETONOVÉ STĚNY A SLOUPY PREFABRIKOVAN É BETONOVÉ STĚNY A SLOUPY ‐ tloušťka stěnových panelů (nosných): min. 100, 150, 200 mm ‐ minimální průřez prefabrikovaného sloupu: ‐ podle ČSN ‐ 150/150 mm ‐ podle EN ‐ 140/140 mm
● Prefabrikované betonové stěny ‐ jednovrstvé panely ‐ vrstvené (obvodové) panely vrstvené (obvodové) panely ‐ Zajištění statického spolupůsobení l ů b í stěnových panelů
PREFABRIKOVANÉ BETONOVÉ STĚNY A SLOUPY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Prefabrikované betonové stěny – stykování panelů Svislé styky stěnových dílců jsou tvořeny čely stěnových dílců, stykovým betonem nebo maltou a výztuží procházející příčně a maltou a výztuží procházející příčně a podélně stykem. Ze statického hlediska je nutné opatřit čela stěnových dílců profilovanou styčnou tě ý h díl ů fil t č plochou, jedná se o tzv. hmoždinkový styk. Pevnost styku ve smyku je při této úpravě závislá především na únosnosti jednotlivých ozubů vznikajících příčným profilováním styčné spáry. fil á í č é á Tvar a rozměry ozubů mají podstatný vliv nejen na únosnost, ale i na deformační vlastnosti styků.
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
PREFABRIKOVANÉ BETONOVÉ STĚNY A SLOUPY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Prefabrikované betonové sloupy ‐ dílcové (více dílců na výšku podlaží) ‐ jednopodlažní ‐ vícepodlažní (konzolové) – max. délka 18 m
● Styky sloupů ‐ kloubový styk
PREFABRIKOVANÉ BETONOVÉ STĚNY A SLOUPY
‐ tuhý styk
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
PREFABRIKOVANÉ BETONOVÉ STĚNY A SLOUPY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
PREFABRIKOVANÉ BETONOVÉ STĚNY A SLOUPY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
VRSTVENÉ A KOMBINOVANÉ KONSTRUKCE STĚN
● vrstvené obvodové konstrukce ● kontaktní plášť ● vrstvené tvárnice ● tvárnice z vypěněného styroporu ● ztracené bednění z desek z dřevitých odpadů ● ztracené bednění z dílců z lehkého betonu ztracené bednění z dílců z lehkého betonu
VRSTVENÉ A KOMBINOVANÉ KONSTRUKCE STĚN
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH
PŘEKLADY © Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH ● kamenné překlady ‐ kamenné (monolitické) nosníky ‐ zděné klenuté překlady ‐ přímá klenba ‐ valená klenba
OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● cihelné překlady ‐ zděné klenuté překlady ‐ přímá klenba (do 1,2 m) ‐ valená klenba (do 3 m) valená klenba (do 3 m)
‐ cihelné přímé překlady vyztužené (do 1,8 m)
OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● ocelové překlady (2 – ocelové překlady (2 – 6 m) 6 m)
cihelná výplň ih l á ý lň
OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH
b t betonová výplň á ý lň
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● železobetonové překlady ‐ monolitické, uložení min. 7,5% vzdálenosti monolitické uložení min 7 5% vzdálenosti líců podpor nebo 200 mm ‐ prefabrikované (běžně do 3 m), min. uložení 150 mm p ( ),
OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● keramické překlady (kombinace keramických (kombinace keramických tvarovek s železobetonem)
OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
V: 70 X 238 X 1000 - 3500 mm S: 75 X 250 X … mm OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH – keramické překlady
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● překlady z lehkých betonů ( (kombinace tvarovek z lehkého betonu s železobetonem) )
OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze