Konstrukce haly schéma nosné kce. Prostorové schéma nosné konstrukce haly

Konstrukce haly – schéma nosné kce 

Prostorové schéma nosné konstrukce haly

Konstrukce haly – rozvržení nosné kce 

Zadání  Jednopodlažní jednolodní ocelová hala, zadáno je rozpětí, počet polí se vzdáleností sloupů, světlá výška, třída oceli, sněhová oblast  Doplníme:  vzdálenost vazníků = polovina vzdálenosti sloupů  vzdálenost vaznic = rozpětí rozdělit na sudý počet polí tak, aby byly vaznice od sebe vzdáleny cca 23m



Úvodní strana:  Nakreslit schéma konstrukce (stačí od ruky):  Půdorys s vyznačením sloupů, průvlaků (ze sloupu na sloup v podélném směru), vazníků, vaznic, vodorovných ztužidel (okótovat osově celkové rozměry, vzdálenosti sloupů, vazníků a vaznic)  Podélný řez s vyznačením průvlaku a svislých podélných ztužidel (stačí úsek mezi dvěma ztužidly včetně, tj. cca 3-4 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 střídavě sestupné a vzestupné

Konstrukce haly – statický výpočet  Stanovení klimatických zatížení  1. Zatížení sněhem  sk = m1.Ce.Ct.sn    

sn … charakteristická hodnota zatížení dle zadání  (II = 1,0 kNm-2, III = 1,5 kNm-2, IV = 2,0 kNm-2 ) m1 … tvarový součinitel (sklon střechy 0-30° = +0,8) Ce … součinitel expozice (odvanutí ze střechy) (zadáme 1,0) Ct … tepelný součinitel (odtávání prostupem) (zadáme 1,0)

 sd = 1,5 . sk

Konstrukce haly – statický výpočet 

Stanovení klimatických zatížení  2. Zatížení větrem (obecný postup:) 

na 





  

maximální tlak qp(z)=[1+7.Iv(z)].0,5r.vm2(z)=ce(z).qb 2  qb=0,5r.vm (z) … základní tlak větru  Iv(z) … vliv turbulence větru v závislosti na výšce základě povětrnostních podmínek vb = cdir.cseason.vb,0  vb … základní rychlost větru (22-36 m/s)  cdir … součinitel směru větru (0,8-1,2)  cseason … součinitel ročního období (u nás 1,0) místních vlivů vm(z) = cr(z). c0(z). vb  cr(z)=kr.ln(z/z0) … součinitel drsnosti terénu (dle délky a výšky terénní překážky, většinou kol. 1,0)  cO … součinitel ortografie (u nás většinou 1,0) tlak větru působící na vnější povrchy we = qp(ze).cpe

2.1. Převezmeme hodnoty z minulého příkladu a stanovíme maximální dynamický tlak větru qp(z) pro referenční výšku z=ze=výška zadané haly v hřebeni 2.2. Vypočteme tlak větru působící na vnější povrchy we = qp(ze).cpe (viz nákresy a tabulky uvedené dále) a návrhový tlak we,d = 1,5 . we Pozn.: Nebudeme se zabývat podrobněji kombinacemi, do dalších výpočtů budeme uvažovat pouze s maximálním zjištěným tlakem a sáním větru.

Konstrukce haly – statický výpočet Rozdělení plochy sedlové střechy při směru větru q=0°





1. Návrh a posouzení vaznice – použit např. válcovaný profil IPE:  1.1. Určení stálého zatížení působícího na vaznici – skladba střešního pláště (sendvičový zateplený panel trapéz-PUPtrapéz – hmotnost dle údajů výrobce; v zatěžovací šířce vaznice), vlastní tíha vaznice  1.2. Určení klimatického zatížení (viz předchozí snímky, cvičně pouze maxima vyskytující se kdekoliv na ploše střechy)



   

 

sníh maximum + vítr tlak maximum vítr sání maximum



kde q= gd+qd - pozor, pro vítr sání musí být gg = 1,0 ; gq zůstává = 1,5 – viz první cvičení



kde souč.spolehl.mater. gM=1,15; mez kluzu fy= dle oceli EC3-1-1/tab.3.1,str.29

1.3. Výpočet ohyb.momentu pro větší ze zatížení (vaznice jako prostě podepřený nosník) [MEd=(1/8)(q.L2) ]

1.4. Návrh profilu vaznice [Wmin=M.(gM/fy )]

1.5. Stanovení návrh.únosnosti v ohybu [Mc,Rd=Wy. (fy/gM)] 1.6. Posouzení 1.MS (únosnosti) [MEd < Mc,Rd] EC3-1-1/str.49 1.7. Posouzení 2.MS (použitelnosti) – pro větší ze zatížení [d=(5/384).((q.L4)/(EI))
kde q= gk+qk


2. Návrh a posouzení prutů vazníku 

 

2.1. Zatížení reakcemi vaznic v kombinaci vítr(tlak)+sníh+vlastní tíha+vodorovné boční zatížení větrem (předpokládáme, že vodorovné zatížení v příčném směru v úrovni sloupů od pat po hlavy sloupů přenesou pouze sloupy, od hlav sloupů výše vazníky a jejich prostřednictvím opět sloupy); vektorový rozklad zatížení větrem na sedlové střeše; kombinaci se sáním větru v tomto cvičném případě již počítat nebudeme 2.2. Vazník uvažovat jako staticky určitý příhradový (tj. prostě podepřená příhrada osazená na hlavách sloupů) 2.3. Výpočet osových sil (např.styčníkovou nebo průsečnou metodou – viz dále):   

 



– vazník v běžném poli

v horní pásnici uprostřed (u hřebene) v dolní pásnici uprostřed (pod hřebenem) v diagonále nad podporou

2.4. Návrh a posouzení profilu horní pásnice (např. profil 2L) jako tlačeného prvku (tj. se započtením vzpěru, posouzení 1.MS únosnosti [NEd < Nb,Rd] (2.MS zde posuzovat nebudeme) 2.5. Návrh a posouzení profilu dolní pásnice jako taženého prvku (tj. bez započtení vzpěru, čili bez součinitele c) 2.6. Návrh a posouzení profilu diagonály nad podporou jako tlačeného nebo taženého prvku (dle polohy prvku)


Styčníková metoda


Styčníková metoda


Průsečná metoda  





Vypočteme vnější síly působící na soustavu Prutovou soustavu rozdělíme na 2 části řezem, který přeruší 3 pruty neprotínající se ve společném bodě Přerušené pruty pokládáme za zrušené vnitřní vazby a nahradíme je tahovými osovými silami (tj. vycházejí ze styčníků) Pro jednu z desek vyřešíme tři statické podmínky rovnováhy


3. Návrh a posouzení sloupu

– sloup v běžném poli

3.1. Zatížení reakcemi vazníků v zatěžovací šířce k dalším sloupům, vodorovné boční zatížení větrem (až po úroveň hlavy sloupu uvažovat jako spojité zatížení, od hlavy sloupu výše vodorovná reakce vazníku)  3.2. Sloup uvažovat jako plnostěnný (I profil, rovina vyšší tuhosti v rovině vazníku), vetknutý v rovině vazníku (tj. v této rovině působí jako konzola), kloubově uchycený kolmo na rovinu vazníku (v této rovině jsou ztužujícími prvky podélná ztužidla) Posouzení 1.MS únosnosti:  3.3. Výpočet osové síly a momentu  3.4. Posouzení profilu podle momentu a tlakové síly ve vetknutí (bez zahrnutí vzpěru) … (N.gM/A.fy) + (Mmax.gM/W.fy) 1  3.5. Posouzení profilu podle momentu a tlakové síly v 1/3 výšky sloupu (se zahrnutím vzpěru) … (N.gM/c.A.fy) + (M(1/3).gM/W.fy) 1 



(Nutno posoudit k oběma hlavním průřezovým osám!)

Posouzení 2.MS použitelnosti:  3.6. Výpočet posunutí hlavy sloupu jako konzoly vzorce viz statické tabulky [vodorovné zatížení od paty do výšky hlavy sloupu jako spojité zatížení + vodorovné zatížení od hlavy sloupu výše jako osamělé břemeno (= vodorovná reakce vazníku) : d = (qk.L4)/(8.EI) + (H.L3)/(3.EI)
Konstrukce haly – statický výpočet  4. Návrh a posouzení prutu ztužidla  4.1. Zatížení větrem (vodorovné síly ve styčnících, zatěžovací plocha z celého čela haly, rozdělit na jednotlivé síly, sání větru zde zanedbáme) 

výpočet průsečnou metodou



nebo výpočet z posouvající síly

Di = + Ti / cos a (viz dále) Di = + [A – S (Vi + Vi´)] / cos a(viz dále)

 4.2. 1.MS: Ztužidlo posoudíme jako tažený prvek  4.3. Návrh plochy průřezu a profilu [N= Di ; A=N/s =N.gM/fyprofil]  4.4. Výpočet návrhové únosnosti [Nb,Rd=(A.fy)/gM]  4.5. Posouzení 1.MS [NEd < Nb,Rd]  4.6. 2.MS nebudeme posuzovat (posuzována by byla příhrada jako celek)


4. Návrh a posouzení prutu příčného ztužidla (zajišťuje tuhost střechy, tj. tuhost ve vodorovné rovině)



Sik = Sik,0/cos b


4. Návrh a posouzení prutu příčného ztužidla 

Di = + Ti / cos a = + [A – S (Vi + Vi´)] / cos a

Konstrukce haly – statický výpočet 5. Podélné ztužidlo

(zajišťuje tuhost v podélné svislé rovině, obdobně tak i podélné stěnové ztužidlo)


5. Podélné ztužidlo (zajišťuje tuhost v podélné svislé rovině) a) pod hřebenem (nebudeme posuzovat)

b) stěnové

D = V/(2.cos a) (posoudit jako tlačený prut)


6. Patka ocelového sloupu (posouzení na rozhraní patní plech x betonová patka) 

 



6.1. Zatížení patky (za předpokladu vyloučení tahu v betonové patce)  Moment od větru M (převzít moment v patě sloupu – viz 3.3)  Osová síla N (převzít osovou sílu v patě sloupu – viz 3.3)  Vypočítat i osovou sílu v patě sloupu v případě sání větru (tj. vztlak větru, bez tlaku sněhu, tlak od vlastní tíhy) (pozor na návrhové součinitele gG. 0,9) Potřebujeme zjistit:  Maximální tlak na žb patku <- max.tlak a max.moment  Maximální tah v kotevních šroubech <- min.tlak a max.moment 6.2. Kombinace maximálního tlaku a maximálního momentu  excentricita normálové síly c=M/N  stanovíme pokusně rozměry patního plechu (d=délka, bp=šířka) a spočteme poměr c/d  z experimentálně zjištěné funkce (viz dále graf) určíme pro daný poměr c/d parametr x; x=x.d  z rovnováž. podm. soustavy sil N, Tb, Z působící na excentricitě c spočteme:  Tb = N. c0/r ; Z = Tb - N  pro lineární rozložení kontaktního normálového napětí stanovíme maximum:  sb,max = 2 Tb/x.bp Rbi (Rbi = 6 MPa pro beton tř. I; 8 MPa /b.tř.II) 6.3. Kombinace minimálního tlaku a maximálního momentu  dtto výše až po stanovení hodnoty Z  síla únosnosti proti vytržení šroubu Fv = Ak.Rbz = 2,1 . h2 . Rbz (Rbz = 0,5 MPa/b.tř.I; 0,6 MPa/b.tř.II); h = hloubka kotvení šroubu  Z Fv


6. Patka ocelového sloupu






7. Patka betonová 

Založení centrické:

 s = Nd/(L.B) < qv -



(posouzení na rozhraní patka x základová spára)

a zároveň

mezní namáhání orientačně: skalní a poloskalní horniny qv štěrkovité zeminy qv ulehlé písčité zeminy qv soudržné zeminy qv

= = = =

cca cca cca cca

s>0

1-6 MPa 0,3-1 MPa 0,1-0,8 MPa 0,05-0,4 MPa

Založení excentrické (tj. s momentem):

 s = N/(L.(B-2e)) < qv , kde e=Mmax/Nd ;s > 0 -

přitom musí zároveň platit pro: jílovité zeminy e  B/6 ostatní zeminy a horniny e  B/3

Zadání č.2 – k zápočtu 

K zápočtu k zadání č.2 „Ocelová konstrukce halové stavby“ vypracovat:  přehledný výkres (dispozici) ocelové konstrukce v měřítku 1:200 půdorys, příčný a podélný řez  statický výpočet (dle pokynů ve cvičeních)       

úvodní strana s celkovým náčrtkem výpis zatížení návrh vazníku (horní a dolní pás u středu rozpětí, diagonála nad podporou) sloup zavětrování patní plech (nemusejí počítat ti, kdo včas odevzdali vypracovaný 1.příklad) betonová patka

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

 napojení vazníku na sloup  patka sloupu

 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 jednotlivých prvků (způsob uchycení, profily)  Použitá literatura, normy, SW

 VŠECHNY LISTY OČÍSLOVAT A PODEPSAT!

Konstrukce haly schéma nosné kce. Prostorové schéma nosné konstrukce haly

Recommend Documents