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 KONSTRUKCE Funkce a p požadavky y Petr Hájek Ctislav Fiala
Fakulta stavební ČVUT© vPetrPraze Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Konstrukční rozdělení ● stěny (tlak (tah), ohyb v xz, smyk) ● sloupy a pilíře (tlak (tah), ohyb)
SVISLÉ KONSTRUKCE
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Technologické a materiálové rozdělení ● zděné konstrukce
‐ z kamene ‐ z keramických (cihelných) materiálů ‐ z tvárnic na bázi lehkého betonu ‐ vrstvené zděné konstrukce ‐ vyztužené a předepnuté zdivo
● monolitické a prefamonolitické konstrukce ‐ betonové ‐ železobetonové systémové bednění X ztracené bednění ● prefabrikované konstrukce
‐ betonové a železobetonové ‐ z keramických a jílových materiálů ‐ ocelové ‐ dřevěné ‐ plastové l t é
● technologicky a materiálově kombinované konstrukce
SVISLÉ KONSTRUKCE
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Primární funkce svislých konstrukcí ● statická funkce (nosná a ztužující) – sloupy, stěny i pilíře
Další funkce jsou podstatné pouze u stěn: ● dělicí funkce: děli í f k
‐ zajištění provozních, příp. architektonických funkcí objektu jiště í í h ří hit kt i ký h f k í bj kt
● tepelně izolační funkce: ‐ tepelně technická kvalita obvodových nosných stěn
‐ tepelně technická kvalita vnitřních dělicích stěn tepelně technická kvalita vnitřních dělicích stěn (prostory s rozdílnou návrhovou teplotou) ‐ akumulační (měrná tepelná kapacita, časová konstanta zóny aj ) zóny, aj.)
● akustická funkce: ‐ akustické vlastnosti dělicích konstrukcí ● protipožární funkce: ‐ požárně dělicí konstrukce
SVISLÉ KONSTRUKCE
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Statická funkce ● nosná funkce: nosná funkce: přenos svislého zatížení plochou přenos svislého zatížení plochou svislého prvku do základových konstrukcí → napětí v prvku, napětí v základové spáře
σx =F / A σx F F A
● zatížení: zatížení: ‐ liniové ‐ bodové
napětí [MPa], [N/mm2]
působící síla [N] ů bí í íl [N] plocha průřezu [mm2]
vzpěrný tlak ! vzpěrný tlak !
● ztužující funkce: přenos vodorovného zatížení j p ohybovou a smykovou tuhostí svislých prvků
SVISLÉ KONSTRUKCE – FUNKCE A POŽADAVKY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Dělicí a architektonická funkce
SVISLÉ KONSTRUKCE – FUNKCE A POŽADAVKY
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Tepelně ‐ technická funkce, tepelně ‐ vlhkostní mikroklima ● ČSN 73 0540 ● ČSN 73 0540‐1: ● ČSN 73 0540‐2: ČSN 73 0540 2: ● ČSN 73 0540‐3: ● ČSN 73 0540‐4:
Tepelná ochrana budov Terminologie Požadavky (revize 2011) (revize 2011) Návrhové hodnoty Výpočtové metody
Požadavky na konstrukce, ve kterých dochází k šíření tepla, vlhkosti a vzduchu: ● obvodové stěny: jsou součástí tepelně izolační obálky budovy, ‐ obvodové stěny (+ výplně otvorů) vč. jejich podzemních částí ‐ střecha ‐ podlaha na terénu ● vnitřní stěny: ‐ mezi prostory s rozdílnou návrhovou teplotou, vlhkostí í á í nebo s rozdílným režimem vytápění či větrání
TEPELNĚ‐TECHNICKÁ FUNKCE – TEPELNĚ‐VLHKOSTNÍ MIKROKLIMA
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Tepelně ‐ technická funkce, tepelně ‐ vlhkostní mikroklima ● ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov (revize 2011) část 2: Požadavky ● Šíření tepla konstrukcí p Nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce Součinitel prostupu tepla ● Šíření vlhkosti konstrukcí Šíření vlhkosti konstrukcí Zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce Roční bilance kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce páry uvnitř konstrukce
Θ ≥ ΘN U ≤ UN Gk ≤ Gk,N Gk ≤ G ≤ GV
● Šíření vzduchu konstrukcí a budovou Průvzdušnost Výměna vzduchu v místnostech Zpětné získávání tepla z odpadního vzduchu při nuceném větrání nebo klimatizaci ● Tepelná stabilita místnosti Pokles výsledné teploty v místnosti v zimním období Tepelná stabilita místnosti v letním období ● Energetická náročnost budovy TEPELNĚ‐TECHNICKÁ FUNKCE – TEPELNĚ‐VLHKOSTNÍ MIKROKLIMA
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
Hodnoty součinitele prostupu tepla UN,20 pro budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou Θ = 20°C
Stěnová konstrukce stěna vnější stěna vnitřní
lehká
Požad.
Doporuč.
Dop. PD
W/(m2K)
W/(m2K)
W/(m2K)
0 20 0,20 0,25
0,18 0 18 až 0,12
0,30
těžká z vytápěného k nevytápěnému prostoru
0,60
0,40
0,3 až 0,2
z vytápěného k temperovanému prostoru
0,75
0,50
0,38 až 0,25
mezi sousedními budovami mezi sousedními budovami
1 05 1,05
0 70 0,70
0 50 0,50
mezi prostory s ΔΘ ≤ 10°C
1,30
0,90
mezi prostory s ΔΘ p y ≤ 5°C
2,70
1,80
● Součinitel prostupu tepla U = 1 / ( Ri + R + Re) Ri = 1 / 8 1/8 R = ∑ ( di / λi )
[Wm‐2K‐1] … součinitel prostupu tepla [ 2KW‐11] … [m ] odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce d ři ř t t l itř í t ě k t k [m2KW‐1] … tepelný odpor konstrukce
Re = 1 / 23 λi
[m2KW‐1] … odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce [Wm‐1K‐1] … součinitel tepelné vodivosti i‐té vrstvy
SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Akustická funkce ‐ význam plošné hmotnosti z hlediska vzduchové neprůzvučnosti konstrukce Stavební index vzduchové neprůzvučnosti (ČSN 73 0532): Chráněná místnost
Hlučná (vysílací) místnost ( y )
obytná místnost bytu
ostatní místnosti téhož bytu
R´w 42 dB
obytné místnosti druhých bytů / domů
53 dB / 57 dB
schodiště, chodby
52 dB
hlučné provozy
57 ‐ 72 dB
● Protipožární funkce Minimální požadovaná požární odolnost stěn v minutách: Stupeň požár. bezpečnosti požárního úseku
I
II
III
IV
požární stěna v podzemním podlaží
30
45
60
90 120 180 180
požární stěna v nadzemním podlaží
15
30
45
60
90
120 180
požární stěna v posledním nadzemním podlaží
15
15
30
30
45
60
AKUSTICKÁ A PROTIPOŽÁRNÍ FUNKCE
V
VI
VII
90
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
TECHNOLOGICKÉ VARIANTY TECHNOLOGICKÉ VARIANTY PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ © Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Zděné konstrukce PRVEK PRO ZDĚNÍ + MALTA + VAZBA ZDIVA = ZDĚNÁ KONSTRUKCE y vápenné malty, vápenocementové malty, cementové malty … p y, p y, y ● druhy malt ‐ ‐ hliněná, lepidla, PUR pěna …
● vazba zdiva
TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Vazby zdiva
SVISLÉ KONSTRUKCE Z CIHELNÝCH MATERIÁLŮ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Vazby zdiva
Vazby zdiva z tvárnic: ‐ využití tvárnic modulového a doplňkového formátu
SVISLÉ KONSTRUKCE Z CIHELNÝCH 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
● Vyztužené zdivo ● příčné vyztužení tlačeného prvku
● vrstvené vyztužené konstrukce (v ložných spárách)
● vyztužení železobetonovými sloupky v dutinách zdicích prvků l k d ti á h di í h ků
TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● příčné vyztužení tlačených prvků
TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● vyztužení železobetonovými sloupky v dutinách zdících prvků
TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Monolitické konstrukce ● bednění – systémové bednění Výhody: ‐ tvarová a konstrukční variabilita ‐ rychlost výstavby Nevýhody: Ne ýhod ‐ mokrý proces, klimatická omezení ‐ reologické změny betonu ‐ technologická náročnost technologická náročnost
● „ztracené“ bednění Výhody: ‐ tvarová a konstrukční variabilita Nevýhody: N ýh d ‐ mokrý proces, klimatická omezení ‐ reologické změny betonu
TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© 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
● Prefabrikované konstrukce ● princip stykování ● požadavky na styky ž d k k
Výhody: ý y ‐ rychlost výstavby ‐ eliminování reologických změn ‐ omezení mokrého procesu na stavbě‐ Nevýhody: ‐ tvarová a modulová omezení ‐ nutná technologická vyspělost dodavatele t á t h l i ká ěl t d d t l TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© 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
● Prefa‐monolitické konstrukce stěn
Výhody: ‐ rychlost výstavby ‐ redukce vyztužování na redukce vyztužování na stavbě ‐ prefabrikovaná část tvoří ztracené bednění Nevýhody: ý y ‐ tvarová a modulová omezení ‐ nutná technologická vyspělost dodavatele p ‐ nosné až po zmonolitnění TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Stěny z gabionů
TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● Ztužující věnce a kleštiny ● funkce ● k zachycení tahových sil od účinků: k h í h ý h il d úči ků ‐ nerovnoměrného sedání ‐ různého zatížení a tím normálového stlačení ● k zajištění horizontální tuhosti budovy k zajištění horizontální tuhosti budovy ● k zajištění stability svislých konstrukcí ● zední kleštiny zední kleštiny
TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● ztužující železobetonové věnce
TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
● zálivková výztuž ý
TECHNOLOGICKÉ VARIANTY – PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ
© Petr Hájek, Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze