Skeletové konstrukční systémy
Konstrukční systém je celek složený z : a) Nosných konstrukcí b) Kompletačních konstrukcí (nenosných) c) Technického zařízení (vodovod, kanalizace, vytápění, větrání..) d) Funkčního a technologického vybavení KONSTRUKČNÍ SYSTÉM musí splňovat základní požadavky, na jejichž základě se navrhuje a dimenzují: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
mechanická odolnost a stabilita, požární bezpečnost, ochrana zdravých životních podmínek a životního prostředí, ochrana proti hluku a vibracím, bezpečnost při užívání, úspora energie a ochrana tepla, ekonomické architektonické atd.
Nosné konstrukce tedy musí především bezpečně přenést veškerá zatížení působící na konstrukce a tím na celý objekt do základové půdy.
Stabilita – Prostorová tuhost •
Vzá Vzájemným propojení propojením konstrukč konstrukčních prvků prvků (stě (stěna či sloup, strop, zá základ) vytvoř vytvoříme KONSTRUKČ KONSTRUKČNÍ SYSTÉ SYSTÉM.
• •
Vhodnou volbou KS zajistí zajistíme STABILITU objektu jako celku.
•
Rozhodují Rozhodujícím krité kritériem (měř (měříítkem) stability je PROSTOROVÁ PROSTOROVÁ TUHOST systé systému.
•
Prostorovou tuhost systé systému zajiš zajišťují ují nosné nosné svislé svislé prvky (stě (stěny, sloupy) spojené spojené s vodorovnými prvky (strop, prů průvlak) a ztuž ztužují ující konstrukce. konstrukce.
•
Dle spoje vytvá vytváříme prostorově prostorově - tuhý celek - netuhý celek
•
REDUKCE TUHOSTI vazeb – při velkých objemových změ změnách – dilatač dilatační spá spáry - nestejný pokles zá základových konstrukcí konstrukcí – posuvné posuvné spá spáry
STABILITA stavební stavebního objektu je tedy schopnost konstrukcí konstrukcí vzdorovat vně vnějším ším účinků inkům zatí zatížení ení (stá (stálá+nahodilá +nahodilá+mimoř +mimořádná dná), aniž aniž při tom dojde k nepř nepřípustným deformací deformacím (změ (změně tvaru) objektu nebo poklesu objektu.
1
Konstrukční systém - rozdělení dle zvolených svislých nosných konstrukcí: A. Stěnové B. Skeletové (sloupové)
- B.1 rámové (průvlakové) - B.2 hlavicové (hřibové) - B.3 deskové (bezprůvlakové) C. Kombinované - stěnové a skeletové D. Superkonstrukce (zvláštní systém) E. Jednopodlažní halové KS (strop tvoří střechu objektu)
dle uspořádání svislých nosných konstrukcí: 1. Podélné 2. Příčné 3. Obousměrné (kombinované)
KS dle uspoř uspořádání svislých nosných prvků prvků •
Podé Podélný
•
Příčný
•
Obousmě Obousměrný
SKELETOVÉ SKELETOVÉ KONSTRUKČ KONSTRUKČNÍ SYSTÉ SYSTÉMY Dělení lení dle materiá materiálu: - kovové kovové - dřevě evěné - betonové betonové
- monolitické monolitické, - montované montované, - prefamonolitické prefamonolitické,
- kombinované kombinované. Dělení lení dle tvaru vodorovných nosných prvků prvků: - rámové mové (prů (průvlakové vlakové) - hlavicové hlavicové - deskové deskové - kombinované kombinované.
2
SKELETOVÉ SKELETOVÉ KONSTRUKČ KONSTRUKČNÍ SYSTÉ SYSTÉMY - prvky skeletové skeletového (sloupové (sloupového) KS
Typy skeletových KS
Rámový skelet
Hlavicový skelet
Deskový skelet
Kombinovaný skelet
3
Rámové skelety - sloupy (stojky, rámové stojky) + průvlaky (příčel, rámová příčel) = RÁM (rámová konstrukce), který zajišťuje stabilitu budovy - stropní deska je podepřená průvlaky -zvýšení tuhosti (ohybové tuhosti) rámového systému => ztužující stěny (štítová stěna, vnitřní jádro apod., betonové či cihelné). Jejich rozmístění v půdoryse musí být souměrné.
Přenášení účinků zatížení (tzn. uspořádání rámů): - příčné (dobrá tuhost, variabilnost členění fasády, komplikace při provádění instalací) – výška budovy větší než 2 x šířka (5 až 6 podlaží) - podélné (snadné provedení instalací, omezení variability fasády, rámy zastiňují místnosti = menší výška okenních pásů) - rozpon 4,5 – 6 m, výška budovy max. 2 x šířka (2 až 4 podlaží) - obousměrné (velmi vysoká tuhost, budovy nepříznivě namáhané obzvláště výškové)
Typy rámových systémů
4
Hlavicové skelety - rozpon 6 až 9 m - průvlaky jsou redukovány do silně vyztužených prvků – hlavic, uložených na sloupech - zatížení stropní konstrukce je přenášeno prostřednictvím těchto hlavic do sloupů - hlavice zabraňují propíchnutí desky sloupem a zkracují rozpětí desky tzn. menší průhyby desky - tvar hlavice je pravoúhlý, kruhový, mnohoúhelníkový. Výhoda – vysoká únosnost (pro objekty skladování a výroby). Nevýhoda – obtížné provádění instalací, které hlavicí nesmí procházet.
Pásy s různým vyztužením
5
Deskové skelety (bezprůvlakový) - rozpon do 6 m - zatížení je ze stropu přenášeno přímo do sloupů formou skrytých průvlaků tzv. bodově podepřená deska - v místě desky nad sloupem vyšší % vyztužení – proti propíchnutí. Výhody – jednoduché provádění bednění a vyztužení, rovný podhled, snadný rozvod instalací, dispoziční variabilita.
Nevýhody – malá tuhost systému - používají se v budovách s malým užitným zatížením.
Pásy s různým vyztužením
6
Redukce tuhosti Mezi prvky KS v případě, že není vysoká tuhost žádoucí provádíme: - dilatační spáry – značné objemové změny vyvolané kolísáním teploty a vlhkosti, - posuvné spáry – nestejným pokles základových konstrukcí.
1. Betonové Betonové monolitické monolitické skeletové skeletové systé systémy - monolitická monolitická konstrukce – vhodné vhodné přizpů izpůsobení sobení k-čního systé systému funkč funkčním a statickým pož požadavků adavkům, - variabilita řešení ení k-čního systé systému, - sloupy rů různých tvarů tvarů, umí umístě stěny pravidelně pravidelně i nepravidelně nepravidelně, - obvykle využ využití ití systé systémové mového bedně bednění – jednoduchost bedně bednění, - výhoda – celistvost najednou betonovaných částí stí konstrukce = efektivní efektivní redistribuce vnitř vnitřních sil v konstrukci, - tuhost styků styků = vyšší vyšší odpor vůč vůčii zatí zatížení ení, - skelety rá rámové mové (prů (průvlakové vlakové), deskové deskové a hř hřibové ibové.
7
Bednění stropních desek
Bednění sloupů
Příklady monolitických skeletů
8
2. Betonové Betonové montované montované skeletové skeletové systé systémy - technologicky výhodné ch výhodné – mož možnost výroby prvků prvků v lepší lepších podmí podmínká nkách než než poskytuje staveniš staveniště, - nevýhody – řešení ení styků styků (mnohdy problematické problematické), - styky - přenáší enáší namá namáhání od zatí zatížení ení, - u obvodových stě stěn – ochrana proti vě větru a vodě vodě, - přenos zatí zatížení ení – tlaková tlaková namá namáhání → zálivkový beton ve styku, - tahová tahová namá namáhání → stykovací stykovací výztuž výztuž, - použ použití ití tyč tyčových prvků prvků (sloupy, prů průvlaky… vlaky…), - různé zné výrobní výrobní řady – rozteč rozteče sloupů sloupů, jiné jiné únosnosti konstrukcí konstrukcí: - skelety lehké lehké – rozpě rozpětí do 7,2 m; pro menší menší zatí zatížení ení, - skelety stř střední ední – rozpě rozpětí do 9 m; - skelety těž ké – rozpon až těžk až do 12 m (použ (použití ití předpjatých stropní stropních panelů panelů); pro velká velká zatí zatížení ení, - skelety rá rámové mové (prů (průvlakové vlakové), deskové deskové (skryté (skryté prů průvlaky), hř hřibové ibové
9
10
3. Betonové Betonové prefamonolitické prefamonolitické skeletové skeletové systé systémy - spojení spojení obou zá základní kladních technologických postupů postupů – montované montované a monolitické monolitické části skeletové skeletové konstrukce, - snaha př přizpů izpůsobit dimenze monolitických prvků prvků pož požadavků adavkům, které které se obtí obtížně plní plní konstrukcemi prefabrikovanými, - důlež ležité ité je sprá správně vně prové provést spoj mezi montovanou a monolitickou částí stí – stykové stykové plochy prefabriká prefabrikátů vhodně vhodně upraveny (vyč (vyčnívají vající výztuž výztuž, tvarová tvarování) Příklady: - prefabrikované prefabrikované hlavice ze znač značně vyztuž vyztužené eného betonu + monolitická monolitická stropní stropní deska, - prefa stropní stropní panely (ztracené (ztracené bedně bednění) + monolitická monolitická deska = filigrá filigránové nové spř spřažené ené stropy, - kombinace prefabrikovaných a monolitických sloupů sloupů. - skelety rá rámové mové (prů (průvlakové vlakové), deskové deskové a hř hřibové ibové.
Prefamonolitické Prefamonolitické stropy - filigrá filigránové nové
4. Kovové Kovové skeletové skeletové systé systémy - kov - vysoká vysoká únosnost v tlaku i tahu => => vhodný materiá materiál pro vodorovné vodorovné i svislé svislé nosné nosné konstrukce skeletu, skeletu, - nízký moment setrvač setrvačnosti => => menší menší odpor vůč vůčii vodorovné vodorovnému zatí zatížení ení a excentricky pů působí sobícím silá silám = > u ví vícepodlaž cepodlažních budov nutno sloupy spř spřahovat pro zvýš zvýšení ení ohybové ohybové tuhosti celé celého systé systému, - kovové kovové sloupy – výrazné výrazné zmenš zmenšení ení profilů profilů sloupů sloupů, - menší menší ohybová ohybová tuhost = vě větší deformace např např. od účinku vě větru => nutno brá brát v úvahu u kompletač kompletačních konstrukcí konstrukcí, - prvky skeletu - profily I a U, př případně padně spojení spojení více profilů profilů dohromady (svař (svaření ením, spoji šroubovými nebo nýtovými), - sloupy a prů průvlaky = rá rámová mová konstrukce, - styč styčníky – spoje svař svaření ením (na staveniš staveništi problé problém s kvalitou svarů svarů), - spoje mechanické mechanické – šrouby, nýty (dř (dříve), - šroubové roubové spoje = menší menší tuhost => => nutno doplnit kk-ci příhradovými ztuž ztužidly (diagoná (diagonální lní prvky), - skelety rá rámové mové (prů (průvlakové vlakové)
11
4. Kovové Kovové skeletové skeletové systé systémy - nevýhody
- menší menší ohybová ohybová tuhost, - malá malá pož požární rní odolnost - nutno použ použít ochranné ochranné nátěry (samozp ěňuj ujíící), obklady, omí (samozpěň omítky, - destrukce prvků prvků korozí korozí – nutno konstrukci po dobu její její životnosti chrá chránit, př případně padně navrhnout vě větší profily,
- výhody
- menší menší staveniš staveništní tní pracnost oproti zdě zděným nebo monolitickým konstrukcí konstrukcím, - odpadají odpadají technologické technologické přestá estávky, - menší menší profily prvků prvků (oproti zdě zděným nebo betonovým), - více volně volně využ využitelné itelné půdorysné dorysné plochy, - konstrukce na vě větší rozpě rozpětí.
5. Dř Dřevě evěné skeletové skeletové systé systémy - podobná podobná pevnost v tlaku a tahu jako u betonových prvků prvků = vhodné vhodné pro sloupové sloupové nosné nosné systé systémy, - hoř hořlavost – omezené omezené využ využití ití pro ví vícepodlaž cepodlažní budovy, - časté asté využ využití ití pro rodinné rodinné domy a př případně padně bytové bytové domy, - opláš oplášttění sloupové sloupové konstrukce dř dřevem, sá sádrokartonem nebo deskami na bá bázi dř dřeva (např (např. OSB desky) = > vliv na rozmí rozmístě stění sloupů sloupů, jsou blí blízko u sebe (obvykle 625mm), - nízkopodlaž zkopodlažní výstavba = malé malé vodorovné vodorovné zatí zatížení ení = > pomě poměrně rně subtilní subtilní profily sloupů sloupů (např (např. 60/120mm) Výhody: - vhodné vhodné pro nízkoenergetické zkoenergetické objekty; - lehká lehká konstrukce, jednoduchá jednoduchá montá montáž – i prefabrikované prefabrikované díly; - rychlost výstavby; - dřevo - přírodní rodní obnovitelný surovina;
12
Skladby konstrukcí konstrukcí dřevě evěného skeletové skeletového domu Obvodová Obvodová stě stěna
13
Skladby konstrukcí konstrukcí dřevě evěného skeletové skeletového domu -Stropní Stropní konstrukce - trá trámový strop; těžk ěžká plovoucí plovoucí podlaha, podhled.
14
