INŽENÝRSKÉ KONSTRUKCE

sylabus přednášek pro předměty 133BK02 a 133RBZS

9.1.2016

INŽENÝRSKÉ KONSTRUKCE sylabus přednášek pro předmět 133BK02 a 133RBZS

Michal Drahorád Marek Foglar

INŽENÝRSKÉ KONSTRUKCE • Stavební konstrukce nebo jejich části, které nelze primárně klasifikovat jako pozemní stavby, např.: • Založení a speciální části pozemních staveb • Dopravní stavby (mosty, propustky, apod.) • Opěrné konstrukce (zdi) • Stožáry a komíny • Zásobníky a skořepinové konstrukce • Protihlukové zdi

pouze pro výukové účely, fotografie a schémata byly pořízeny autory, nebo jsou volně šiřitelné

1


9.1.2016

ZÁKLADOVÉ KONSTRUKCE • Podepření staveb, přenos reakcí z konstrukce do základové půdy DĚLENÍ ZÁKLADOVÝCH KCÍ • Plošné (patky, pasy, základové desky) • Hlubinné (piloty, studny, kesony)

PLOŠNÉ ZÁKLADY • Zatížení se přenáší svislým kontaktním napětím mezi patkou a základovou půdou (patky pasy, desky) • Plošné základy: • Prostý beton, přenos 60° • Železobeton, přenos 45°

Tah v betonu + smyk


Tah zachycuje výztuž

2


9.1.2016

Navrhování patek • Navrhování závisí na typu patky • Prostý beton • Železobeton 1) Napětí v betonu v tahu

1) Návrh výztuže na ohyb 2) Ověření protlačení

Základové pasy • Délka významně větší než šířka (L > 3B)

• V příčném směru se dimenzuje stejně jako patka • V podélném směru jako nosník na pružném podloží


3


9.1.2016

Základové pasy • Rozdělení napětí v základové spáře závisí na zatížení (umístění sloupů) a tuhosti podloží

• Typické vyztužení (nosník)

Základové desky • Použití na méně únosných zeminách • Redukce nerovnoměrného sednutí konstrukce • Tloušťka min. 0,3 m + případné zesílení v místě sloupů a stěn NK (patky, pasy, někdy i piloty)


4


9.1.2016

Bílé vany • V současnosti často spojené se stěnami (podzemní části NK) • Požadavky na vodotěsnost a šetření na izolaci vedou na návrh vodotěsných konstrukcí, tzv. bílých van • Hlavní rysem je návrh konstrukce na šířku trhlin (MSP) + speciální detaily konstrukcí

HLUBINNÉ ZÁKLADY • Zatížení se přenáší jednak svislým kontaktním napětím mezi patou a základovou půdou a jednak třením na plášti • Typy hlubinných základů: • Piloty • Studně • Kesony


5


9.1.2016

Piloty • Typy pilot: • Vrtané • Beraněné • Předrážené • CFA • (trysková injektáž)

Piloty • Návrh výztuže na tlak s ohybem + smyk • Zvýšené krytí • Zvýšená stabilita armokoše


6


9.1.2016

Studně (šachtové pilíře) • De facto piloty velkého průměru • Zatížení se přenáší svislým tlakem na patě • Nevýhodné při silných přítocích do jámy

• Využito např. na Nuselském mostě

Kesony • • • •

Hlubinné založení pod vodou Max. hloubka 35 m „Ruční“ práce v komoře kesonu Materiál zpravidla ŽB nebo ocel


7


9.1.2016

OPĚRNÉ ZDI • Trvalé konstrukce zajišťující stabilitu svahů

DĚLENÍ OPĚRNÝCH KONSTRUKCÍ Podle působení • Tížné (gravitační) • Úhlové • Kotvené • Pilotové


8


9.1.2016

Základní části • Nosná konstrukce: základ, dřík, římsa • Zásyp • Odvodnění

Statické působení • Zdi zajišťují stabilitu zeminy za konstrukcí • Základní typy porušení: • Překlopení • Posunutí • Selhání základové půdy • Celková ztráta stability


9


9.1.2016

ZATÍŽENÍ • • • •

Vlastní tíha NK Vlastní tíha zeminy (podle typu zdi) Zemní tlak + vliv vody Nahodilé zatížení za zdí

NÁVRH/OVĚŘENÍ KONSTRUKCE • Pro posouzení založení a stability obvykle používán zemní tlak aktivní nebo zvýšený aktivní K = 0,5 . (K0 + Ka) • Pro návrh výztuže v NK zemní tlak v klidu


10


9.1.2016

NÁVRH/OVĚŘENÍ KONSTRUKCE • Železobeton Klasické posouzení konstrukce na základě MS V případě potřeby ověření šířky trhlin

• Úprava výztuže podle skutečného tvaru konstrukce • Obvyklá vzdálenost 150 mm • Zahuštění vodorovné výztuže nad základy


11


9.1.2016

Pilotové stěny • Zpravidla kotvené lanovými kotvami • Prováděno z povrchu a následně odtěženo • Líc konstrukce často upravován

• Pilotové stěny: • Převrtávané • Na sraz • Volně stojící


12


9.1.2016

Podzemní stěny • Speciální konstrukce • Obdélníkové lamely do hloubených rýh • Výztuž ve formě armokošů

PRŮMYSLOVÉ PODLAHY • Specifická část stavby, která „nemůže nikam spadnout“ • Platí pro ně zvláštní předpis – ČSN 74 4505 • Zatížení rovnoměrným zatížením > 5 kN/m2, nebo pohyblivým zatížením > 2000 kg. • Průmyslovou podlahou je i konstrukce se zvláštními požadavky na odolnost proti obrusu, kontaktnímu namáhání, chemickému působení, a to i v případě, že zatížení je menší než výše uvedené hodnoty.


13


9.1.2016

Důležité části Smršťovací spára • Spára v části tloušťky potěru vytvořená pro kontrolovaný vznik smršťovacích trhlin • Umožňuje, aby proběhly přirozené objemové změny betonu (jeho smrštění), aniž by na povrchu podlahové desky vznikly nežádoucí „divoké“ trhliny • Po odeznění objemových změn je možné smršťovací spáru zmonolitnit.

• Nutno uvažovat lokální břemena (působení svislých kcí, skladovacích regálů a dopravy) • Uvažovat spolupůsobení s okolními konstrukcemi • Podlahu dilatovat od svislých konstrukcí a prostupů


14


9.1.2016

PŘEDPJATÉ BETONOVÉ – Minimum betonářské výztuže – rychlost výstavby – Žádné smršťovací spáry (eliminace nejnáročnější fáze výstavby) – Konstrukce podlahy bez trhlin – delší životnost, menší náklady na údržbu – Úspora konstrukčního betonu – Velká únosnost – Technologická náročnost

Příklad realizace Skladovací hala Opava • 35x50m, tloušťka desky 180mm • Obvod zesílen kvůli prostorovým požadavkům napínání a zabránění zvedání okrajů • 2 fáze napínání – v první fázi se napíná cca 24hod po betonáži na cca 1/3 max. napětí pro zamezení vlivu smršťování. V čase 3 dny se dopne na 100% • Využití jednolanových systémů se soudržností (v místě budoucích otvorů) a monostrandy • Centrické předpětí + kabely byly sdružovány do skupin po dvou • Podlahová deska se staticky nepodílí na působení halových prvků – nepřenáší zatížení od sloupů, je od nich oddilatována • Měkká výztuž pouze v oblasti obvodového zesílení a v oblastech otvorů v desce pro svislé nosné konstrukce haly


15


9.1.2016

Základová spára • 2 x PE Folie tl. 0,2 mm – poklouznutí při napínání • Geotextilie • Hydroizolace • Edef,2 = cca 60 - 80MPa Při výpočtu je složité určení konstant podloží pro vodorovný posun od předpětí Výstup z výpočetního modelu – posouzení napětí v desce od charakteristické kombinace

ZÁSOBNÍKY • Konstrukce určené ke skladování sypkých materiálů • Platí pro ně zvláštní předpisy (ČSN EN 1991-4, ČSN EN 1992-3, atd.)


16


9.1.2016

Dělení • Štíhlé (dříve sila) • Středně štíhlé • Nízké (dříve bunkry)

• Současně platí:

Zatížení náplní zásobníků • Závisí na skladované látce, typu zásobníku a návrhové situaci • Stanoví se podle ČSN EN 1991-4 • Běžné návrhové situace • plnění • vyprazdňování • maximální kolmý tlak na svislé stěny • maximální tahovou složku tření o svislé stěny zásobníku • maximální svislý tlak na dno zásobníku • maximální zatížení výsypky zásobníku


17


9.1.2016

KOMÍNY

Kazachstán - 407,5 m

• Konstrukce určené k odvodu spalin

Zatížení a statické působení • Komín působí jako konzola vetknutá do základu • Nutno uvažovat nelineární chování (geometrická nel.) • Nutno provést dynamickou analýzu (vl. frekvence) • Uvažovaná zatížení • Vlastní tíha (NK, plášť, plošiny, atd.) • Vítr (statická i dynamická složka) • Seizmické zatížení • Teplota (provozní, oslunění) • Námraza • Montážní zatížení


18


9.1.2016

SKOŘEPINY • Tenkostěnné konstrukce namáhané převážně osovými silami

Rozdělení skořepin • TLUSTOSTĚNNÉ SKOŘEPINY • tloušťka skořepiny h je srovnatelná s minimálním poloměrem křivosti plochy Rmin; neplatí Kirchhoffova hypotéza tenkých desek – nelineární rozložení napětí po výšce skořepiny, velice složité řešení blízké tlustým deskám • TENKOSTĚNNÉ SKOŘEPINY • velmi malá tloušťka stěny ve srovnání s minimálním poloměrem křivosti střednicové plochy; lze zanedbat vliv smykových sil na deformaci normál ke střednicové ploše – lineární rozložení normálových napětí


19


9.1.2016

• NELINEÁRNÍ TENKOSTĚNNÉ SKOŘEPINY • velice tenké skořepiny, deformace srovnatelné s tloušťkou konstrukce, nutno uvážit geometrickou nelinearitu při řešení konstrukcí • MEMBRÁNY • speciální typ skořepin, u kterých se vyskytují pouze normálové, popřípadě smykové síly – rovnoměrné rozložení napětí po tloušťce konstrukce • membránová napjatost (stav napjaté blány); stav konstrukce, který je dán jejím tvarem, zatížením a podmínkami uložení (nutno zajistit takové podmínky uložení, které zabezpečí volné pootočení a zároveň musí být uložení schopno přenést membránové síly)

Statické působení • Tažené skořepiny a membrány jsou velmi stabilní a odolné proti nesymetrickému zatížení (změna geometrie vlivem malé tuhosti) • Tlačené skořepiny je nutno posoudit na vybočení a ztrátu stability


20


9.1.2016

Chladící věže • Specifické konstrukce energetiky • Dělení podle zajištění tahu • S přirozeným tahem • S vynuceným tahem • Dělení podle druhu chlazení • Suché chlazení • Mokré chlazení

Tvar a provedení • Výstavba po prstencích postupnou betonáží

• Tvar zpravidla rotační hyperboloid s proměnnou tloušťkou • Podstavu tvoří záchytný bazén a soustava stojek • Na horní hraně ztužující věnec a ochoz (prefabrikát)


21

INŽENÝRSKÉ KONSTRUKCE

Recommend Documents