Konstrukce dřevěné haly rozvržení kce

Konstrukce dřevěné haly – rozvržení kce 

Zadání  Jednopodlažní jednolodní dřevěná hala:     



rozpětí = polovina rozpětí zadané ocelové haly vzdálenost sloupů = poloviční vzdálenost oproti zadané ocelové hale vzdálenost vaznic cca 1-1,5 m, sudý počet polí světlá výška, sníh a vítr dtto jako ocelová hala návrhová životnost: 30 let EC0/str.24, tab.2.1

Úvodní strana:  Nakreslit schéma konstrukce (stačí od ruky):  Půdorys s vyznačením sloupů, vazníků, vaznic, vodorovných ztužidel (okótovat osově celkové rozměry, vzdálenosti sloupů, vazníků a vaznic)  Podélný řez s vyznačením svislých podélných ztužidel (stačí úsek cca 3-4 travé, ztužidla ve všech travé)  Příčný řez s pohledem na sloupy (u sloupu uvažujeme plný průřez, tj. nikoliv příhradový sloup) a vazník (pouze schematicky, okótovat pouze světlou a celkovou výšku)

 Nakreslit schéma vazníku (stačí od ruky):    

Výška vazníku uprostřed = 1/10 rozpětí Sklon horní pásnice 5-15% (zvolte) Svislice v místě uložení vaznic (okótovat osové vzdálenosti a výšky svislic) Diagonály vzestupné (od levé podpory ke středu) a sestupné (od středu k pravé podpoře)

Konstrukce dřevěné haly – výpočet Třídy trvání zatížení a jejich příklady

EC5-1-1/bod 2.3.1.2/str.28-29

Konstrukce dřevěné haly – výpočet Třídy provozu (vlhkosti)

EC5-1-1/bod 2.3.1.3/str. 29

Konstrukce dřevěné haly – výpočet Modifikační součinitel kmod pro třídy vlhkosti a trvání zatížení

EC5-1-1/bod 3.1.3/str. 33

Konstrukce dřevěné haly – výpočet Deformační součinitel kdef pro třídy vlhkosti a trvání zatížení

EC5-1-1/bod 3.1.4/str. 32-34

Konstrukce dřevěné haly – výpočet 

1. Návrh a posouzení střešní desky



– vodovzdorná překližka:

Určení zatížení působícího na překližku

 1.1. Stálé zatížení = vlastní tíha = skladba jednotlivých vrstev střechy (např.: plech nebo bitumenové pásy, separační lepenka, překližka -> návrh tl. 3-7 mm )  charakteristické zatížení  návrhové zatížení (gG,nepříznivé= 1,35); (Pozn.: gG,příznivé= 1,00 –> zde nebudeme počítat)  1.2. Proměnné zatížení   

Dlouhodobé zatížení = skladové zatížení = 0 Střednědobé zatížení = užitné zatížení = 0 Krátkodobé zatížení = klimatické zatížení = převzít z ocelové haly (zde nebudeme počítat sání větru)

 charakteristické zatížení  návrhové zatížení (gQ= 1,5)




 1.3 Posouzení 1.MS (únosnosti)

 Výpočet ohybového momentu (pro zjednodušení budeme uvažovat pouze jako prostě podepřený nosník o zatěžovací šířce 1 m => [MEd=(1/8) q.L2]); kde q= gd+qd  Stanovení kmod podle tabulky EC5-1-1/bod 3.1.3/str. 33 (třída provozu/vlhkosti: 2) =>  

stálé zatížení kmod = 0,6 krátkodobé zatížení kmod = 0,9



kde: fm,d= kmod .(fm,k/gM); kmod převzít z nejkratší dobu trvajícího zatížení (tj. zde kmod = 0,9); fm,k=29 MPa; gM=1,2

 Návrh profilu překližky [Wmin=M/fm,d] ČSN 492421; EC5-1-1/tab.2.3,str.31

 Posouzení normál. napětí v ohybu 

sm,d (= MEd/W)  fm,d






1.4. Posouzení 2.MS (použitelnosti)

 Stanovení kdef podle tabulky EC5-1-1/bod 3.1.4/str. 32-34 (třída provozu/vlhkosti: 2) =>  

stálé zatížení k1,def = 1,0 krátkodobé zatížení k2,def = 0,0

 Průhyb od proměnného zatížení

[u2,inst=(5/384).(q.L4/EdI)
kde: kde q= gk+qk; Ed=E/gM; E=9 GPa; gM=1,0

 Konečný průhyb od stálého a proměnného zatížení [u1,inst=(5/384).(q.L4/EdI)] [unet,fin=u1,inst.(1+k1,def)+u2,inst.(1+y2.k2,def)
kde součinitel kvazistálé hodnoty y2=0 (pro stavby ve výšce do 1000 m.n.m)

EN-1990



– prkenné bednění:

 Určení zatížení působícího na bednění 2.1. Stálé zatížení = reakce distančních prken, tepelná izolace, vlastní tíha bednění -> návrh bednění tl.24 mm  charakteristické zatížení  návrhové zatížení (gG,nepříznivé= 1,35)

2.2. Proměnné zatížení

 Dlouhodobé zatížení = skladové zatížení = 0  Střednědobé zatížení = užitné zatížení = 0  Krátkodobé zatížení = klimatické zatížení = působí jako složka reakce od distančních prken; rozdělit na  charakteristické zatížení  návrhové zatížení (gQ= 1,5)


2. Návrh a posouzení střešní desky – prkenné bednění:



2.3. Posouzení 1.MS (únosnosti)

 Výpočet ohybového momentu (pro zjednodušení budeme uvažovat pouze jako prostě podepřený nosník o zatěžovací šířce 1 m + zatížení osamělým břemenem uprostřed od distančního prkna => [MEd=(1/8). q.L2 + (Pd.L)/4]); 

kde q= gd (=vlastní tíha bednění); Pd (= reakce přenesená distančním prknem)

 




kde: fm,d= kmod .(fm,k/gM); kmod převzít z nejkratší dobu trvajícího zatížení (tj. zde kmod = 0,9); fm,k=16 MPa (pro smrkové řezivo tř. S7); gM=1,3

 Stanovení kmod podle tabulky EC5-1-1/bod 3.1.3/str. 33 (třída provozu/vlhkosti: 2) =>

 Návrh profilu prkna [Wmin=M/fm,d] ČSN 732824-1; EC5-1-1/tab.2.3,str.31



(poun.: v případě, že nevyhoví, nejdříve přepočíst jako spojitý nosník např. o 3 polích, poté teprve zvyšovat počet podpor)


2.



Návrh a posouzení střešní desky – prkenné bednění:

2.4. Posouzení 2.MS (použitelnosti)  Stanovení kdef podle tabulky EC5-1-1/bod 3.1.4/str. 32-34 (třída provozu/vlhkosti: 2) =>  

stálé zatížení k1,def = 1,0 krátkodobé zatížení k2,def = 0,0

 Průhyb od proměnného zatížení

[u2,inst=(1/48).(Pk(sníh).L3/EdI)
kde: Ed=E/gM; E=8 GPa; gM=1,0

 Konečný průhyb od stálého a proměnného zatížení [u1,inst=(5/384).(q.L4/EdI)+(1/48).(P.L3/EdI)] [unet,fin=u1,inst.(1+k1,def)+u2,inst.(1+y2.k2,def)
kde q= gk (vlastní tíha bednění); P=Pk(stálé)+ Pk(proměnné) součinitel kvazistálé hodnoty y2=0 (pro stavby ve výšce do 1000 m.n.m) EN-1990


3. Návrh a posouzení vaznice 

– dřevěný hranol obdélníkového průřezu:

Určení zatížení působícího na vaznici

 3.1. Stálé zatížení = zatížení vrstvami nad vaznicí v zatěžovací šířce poloviny vzdálenosti k sousedním vaznicím (tj. krytina, překližka, distanční prkna, tepelná izolace, bednění, vlastní tíha vaznice (návrh profilu) -> vše převést do liniového zatížení)  charakteristické zatížení  návrhové zatížení (gG,nepříznivé= 1,35)

 3.2. Proměnné zatížení   

Dlouhodobé zatížení = skladové zatížení = 0 Střednědobé zatížení = užitné zatížení = 0 Krátkodobé zatížení = klimatické zatížení = dtto jako zatížení na překližku, převést z uvedené zatěžovací šířky z plošného do liniového; rozdělit na  charakteristické zatížení  návrhové zatížení (gQ= 1,5)


3. Návrh a posouzení vaznice

–

dřevěný hranol obdélníkového průřezu:

 3.3 Posouzení 1.MS (únosnosti)

 Výpočet ohybového momentu (pro zjednodušení budeme uvažovat pouze jako prostě podepřený nosník => [MEd=(1/8) q.L2]); kde q= gd+qd  Stanovení kmod podle tabulky EC5-1-1/bod 3.1.3/str. 33 (třída provozu/vlhkosti: 2) =>  




kde: fm,d= kmod .(fm,k/gM); kmod převzít z nejkratší dobu trvajícího zatížení (tj. zde kmod = 0,9); fm,k=22 MPa (pro smrkové řezivo tř. S10); gM=1,3

 Návrh profilu hranolu [Wmin=M/fm,d; W=(1/6)b.h2] ČSN 732824-1; EC5-1-1/tab.2.3,str.31



(pozn.: nosník zajišťuje prkenné bednění => neposuzujeme jej proti příčné a torzní nestabilitě)

Konstrukce dřevěné haly – výpočet  3. Návrh a posouzení vaznice

–

dřevěný hranol obdélníkového průřezu:

 3.4. Posouzení 2.MS (použitelnosti) Stanovení kdef podle tabulky EC5-1-1/bod 3.1.4/str. 32-34 (třída provozu/vlhkosti: 2) =>  stálé zatížení k1,def = 1,0  krátkodobé zatížení k2,def = 0,0

Průhyb od proměnného zatížení

[u2,inst=(5/384).(qk.L4/EdI)
kde: Ed=E/gM; E=8 GPa; gM=1,0

Konečný průhyb od stálého a proměnného zatížení

[u1,inst=(5/384).(gk.L4/EdI)] [unet,fin=u1,inst.(1+k1,def)+u2,inst.(1+y2.k2,def)
kde součinitel kvazistálé hodnoty y2=0 (pro stavby ve výšce do 1000 m.n.m) EN-1990

Konstrukce dřevěné haly  4. Návrh a posouzení prutů vazníku 

– výpočet

– vazník v běžném poli

Pásnice zatížena reakcemi vaznic vždy v místě styku se svislicí nebo diagonálou, vodorovné zatížení až po úroveň hlav sloupů přenesou pouze sloupy (popř. až po pozednici je přenesou stěny, je-li vyzděno), výše -> po úroveň okapu vodorovná břemena a nad okapem vektorový rozklad zatížení větrem na svislou a vodorovnou složku  (kombinaci se sáním větru v tomto cvičném případě opět nebudeme počítat)





Budeme dimenzovat a posuzovat horní tlačenou pásnici, tlačenou diagonálu nad podporou a taženou dolní pásnici, vše pouze na 1.MS (únosnosti), nikoliv na 2.MS (použitelnosti) => do výpočtu zavedeme maximální reakce od vaznic a vodorovné síly od větru Osové síly v prutech vypočteme např. průsečnou a styčníkovou metodou (obdobně jako u ocelové haly)

Konstrukce dřevěné haly 

– výpočet

4. Návrh a posouzení horní tlačené pásnice 

4.1. Materiál.parametry, třída provozu(vlhkosti) a modif.souč. kmod    

Charakteristická pevnost v tlaku rovnoběžně s vlákny (dřevo smrk S10) fc,0,k = 20 MPa Modul pružnosti (na 5% kvantilu) E0,05 = 6,7 GPa Dílčí součinitel materiálu gM = 1,3 Modifikační součinitel pro třídu provozu (vlhkosti) 1 kmod = 0,6



4.2. Určení návrhové pevnosti v tlaku:



4.3. Návrh průřezu pásnice:

fc,0,d = kmod . (fc,0,k/ gM)

Amin=Nd/s =Nd.gM/fc,0,k profil

(orientačně + 100%)

Navrhneme obdélníkový profil hraněného řeziva (tj. zaokrouhlení na centimetry, vhodněji sudé, např. 120x160 mm)



4.4. Výpočet průřezových charakteristik a vzpěrné délky    

(kolmo k ose z)

Plocha průřezu A Moment setrvačnosti k ose z (směr větší štíhlosti) Iz (= (1/12) bh3) Poloměr setrvačnosti iz (= (Iz/A)) Vzpěrná délka Lcr = 0,7. L

:


– výpočet

4. Návrh a posouzení horní tlačené pásnice 

4.5. Štíhlostní poměr lz



4.6. Určení kritického napětí:



4.7. Relativní štíhlostní poměr lrel,z



4.8. Výpočet dílčího součinitele vzpěrnosti:

  

lz = Lcr/iz

[0]

sc,crit,z = (p2 . E0,05)/lz2

[MPa]

lrel,z =  (fc,0,k/ sc,crit,z)

[0]

kz = 0,5 . (1+bc (lrel,z- 0,5)+ lrel,z2)

[0]

kde součinitel přímosti bc= 0,2 (řezivo)

EC5-1-1/bod 6.3.2/str. 47

4.9. Výpočet součinitele vzpěrnosti: kc,z = 1/(kz +  (kz2 – lrel,z2)) [0] 4.10. Výpočet návrhového napětí: sc,0,d = Nd/A [MPa] 4.11. Posouzení tlačeného prutu na vzpěr při vybočení ve směru kolmém k ose z (tj. ve směru větší štíhlosti): sc,0,d / (kc,z . fc,0,d)  1 [0]

Konstrukce dřevěné haly

– výpočet

 Návrh a posouzení tlačené diagonály nad podporou postup je shodný s posouzením tlačené horní pásnice (Lcr = L prutu) Studenti, kteří odevzdali včas příklad č.2 nemusejí tlačenou diagonálu počítat

 Návrh a posouzení tažené dolní pásnice postup je obdobný jako pro tlačený prut, neobsahuje však vzpěr: 

Pevnost v tahu (rovnoběžně s vlákny): ft,0,d = kmod . (ft,0,k/ gM) 



kde ft,0,k = 13 MPa (smrk S10); gM = 1,3; kmod = 0,6

Návrh průřezu pásnice: Amin=Nd/ ft,0,d Navrhneme obdélníkový profil hraněného řeziva

(tj. zaokrouhlení na centimetry, vhodněji sudé, např. 120x140 mm)



Posouzení průřezu pásnice:

st,0,d (= Nd/A)  ft,0,d

-> vyhovuje?


– výpočet

5. Posouzení vazníku z lepeného lamelového dřeva 



Pro zjednodušení budeme v tomto cvičném příkladě považovat veškeré zatížení za rovnoměrné spojité (působící jako liniové [kN.m-1]):  stálé zatížení = qG = vlastní tíha vazníku a střešního pláště  krátkodobé zatížení = qQ = sníh + vítr tlak svislá složka (vodorovnou složku větru pro zjednodušení zanedbáme) Umístění vazníku:





uvnitř haly => třída polohy(vlhkosti) 1

Geometrické a materiálové parametry vazníku z lepeného lamelového dřeva:  fm,g,k = 24 MPa (charakteristická pevnost v ohybu)  fv,g,k = 2,7 MPa (charakteristická pevnost ve smyku)  fc,90,g,k = 5,5 MPa (charakteristická pevnost v tlaku kolmo k vláknům)  ft,90,g,k = 0,45 MPa (charakter. pevnost v tahu kolmo k vláknům)  E0,mean,g = 11 GPa (modul pružnosti)  hap … výška vazníku ve vrcholu (volíme cca 1/15 rozpětí)  h0 … výška vazníku v podpoře (dopočítat dle sklonu)  a … sklon horní hrany vazníku (ve °)  u0 … nadvýšení vazníku (volíme cca 0,3-0,5% rozpětí)  b … šířka vazníku (volíme cca 1% rozpětí)


– výpočet

5. Posouzení vazníku z lepeného lamelového dřeva



5.1. Určení návrhových pevností: 

  



Návrhová pevnost v ohybu:  fm,g,d = kmod . (fm,g,k / gM)

kmod převzít z nejkratší dobu trvajícího zatížení (tj. zde kmod = 0,9) gM = 1,25

Návrhová pevnost ve smyku:  fv,g,d = kmod . (fv,g,k / gM) Návrhová pevnost v tlaku kolmo k vláknům:  fc,90,g,d = kmod . (fc,90,g,k / gM) Návrhová pevnost v tahu kolmo k vláknům:  ft,90,g,d = kmod . (ft,90,g,k / gM)

5.2. Základní kombinace zatížení pro 1.MS: 

qd = 1,35 .gk + 1,5 . qk


– výpočet


 5.3. Posouzení smyku v průřezu nad podporou:  

Výpočet smykové síly v podpoře:

 Td = (qd . L) / 2

Výpočet smykového napětí v průřezu nad podporou:

 tv,d = 3. Td / (2. b. h0)



Posouzení smyku:

tv,d  fv,g,d -> vyhovuje?


– výpočet


 5.4. Posouzení ohybu v kritickém průřezu:   

Poloha kritického průřezu:

 x = (h0 . L) / (2 . hap)

Výpočet ohybového momentu v kritickém průřezu:

 Md = (Td .x) – (qd . x2/ 2)

Výpočet normálového napětí v kritickém průřezu:

 sm,0,d = (1+4.tg2a).(6.Md/(b.hx2))



Posouzení ohybu:

sm,0,d  fm,g,d -> vyhovuje?


– výpočet


 5.5. Posouzení ohybu uprostřed rozpětí vazníku:  

Výpočet ohybového momentu uprostřed rozpětí:

 Md = (1/8) . (qd .L2)

Výpočet normálového napětí v kritickém průřezu:

 sm,d = kl .(6.Md/(b.hap2)) kde kl = (1+1,4.tga+5,4.tg2a)



Posouzení ohybu:

sm,d  fm,g,d -> vyhovuje?


– výpočet


 5.6. Posouzení tahu kolmo k vláknům ve vrcholu: 

Výpočet objemu vrcholové části vazníku:

 V = hap2.(2-0,5.tga).b 



a zároveň

V  2/3 Vb

kde b = šířka vazníku; Vb = objem celého vazníku V0 = 0,01 m3 … srovnávací objem

Výpočet normálového napětí v tahu kolmo k vláknům:

 st,90,d = kp .(6.Map,d/(b.hap2)) 

kde kp = 0,2.tga kdis = 1,4 (…koeficient rozdělení napětí ve vrcholové části pro sedlové nosníky)

Posouzení tahu:

 st,90,d  kdis.(V0/V)0,2.ft,90,d -> vyhovuje?


– výpočet


 5.7. Posouzení průhybu:   

Stálé zatížení = vlastní tíha vazníku a střešního pláště = qG Krátkodobé zatížení = sníh + vítr tlak svislá složka = qQ Výpočet a posouzení průhybu od krátkodobého zatížení: u2,inst=(5/384).(qQ.L4/E0,mean,g Iy)  dlim=L/300 



kde: E0,mean,g = 11 GPa ; Iy = u sedlového vazníku počítáme s momentem setrvačnosti ve třetině rozpětí vazníku

Výpočet a posouzení konečného průhybu od stálého a krátkodobého zatížení: u1,inst=(5/384).(gG.L4/EdI) unet,fin=u1,inst.(1+k1,def)+u2,inst.(1+y2.k2,def)-u0 dlim=L/200   

kde k1,def = 0,6; k2,def = 0,0 (lepené lamelové dřevo v tř.polohy(vlhkosti) 1) kde u0 = nadvýšení kde součinitel kvazistálé hodnoty y2=0 (pro stavby ve výšce do 1000 m.n.m) EN-1990

Zadání č.3 – k zápočtu 

K zápočtu k zadání č.3 „Dřevěná konstrukce halové stavby“ vypracovat:  přehledný výkres (dispozici) dřevěné konstrukce v měřítku 1:200 – půdorys a příčný řez  statický výpočet (dle pokynů ve cvičeních)

úvodní strana s celkovým náčrtkem výpis zatížení střešní deska překližka a bednění vaznička vazník příhradový (návrh a posouzení horní a dolní pás u středu rozpětí, diagonála nad podporou) Pozn.: diagonálu nad podporou nemusejí počítat studenti, kteří odevzdali příklad č. 2 včas  vazník lepený lamelový     

 detaily v měřítku 1:10 (viz pomůcky na webu)  Styky:

 detail uložení vazníku na podporu (sloup nebo zeď)

 technickou zprávu

 Název konstrukce, místo stavby, návrhová doba, sněhová a větrová oblast, seizmické, geologické a hydrogeologické podmínky  Jednoduchý popis nosné konstrukce jako celku  Jednoduchý popis prvků (způsob uchycení, profily)  Použitá literatura, normy, SW

 VŠECHNY LISTY OČÍSLOVAT A PODEPSAT!


– výkres (příklad)





Konstrukce dřevěné haly rozvržení kce

Recommend Documents