Pozemní stavitelství
Konstrukční systémy vícepodlažních staveb
Ing. Jana Pexová 01/2009
Doporučená literatura • Matoušková,D. Pozemní stavitelství I., VUT Brno, 1993, • Matoušková,D. Pozemní stavitelství II.,VUT Brno, 1995, • Matoušková,D.,Solař,J. Pozemní stavitelství I., VŠB Ostrava 2005, • Klimešová, J. Nauka o pozemních stavbách, Brno 2005 • Kos, J., Fajkoš, A., Zlámal, L., Štěpánková, P. - Konstrukce pozemních staveb III, Brno, 1997, • Maceková,V.,Vlček,M. Zakládání staveb, ERA Brno 2004,2006
Doporučená a použitá literatura Normy ČSN: ČSN 73 4301 Obytné budovy ČSN EN 1991-1 (73 00 35) – Zatížení stavebních konstrukcí
Zákony: zákon č.183/2006 Sb. O územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon)
Vyhlášky: vyhláška MMR č.137/1998 Sb. O obecných technických požadavcích na výstavbu
www stránky *w2) www. prefa.cz *w3) www. velox.cz *w4) www. okpyrus.cz
Konstrukční systém - je celek složený z vzájemně propojených nosných k-čních prvků a subsystémů, které spolu efektivně spolupůsobí při přenosu zatížení: - nosné konstrukce
-
-
- přenášejí veškerá zatížení až do základové půdy; - primárně statická funkce (nosná); kompletační konstrukce (nenosné) - přenášejí pouze vlastní tíhu (příčky, obvodové nenosné pláště, výplně otvorů…); - funkce dělící, izolační; technické zařízení (vodovod, kanalizace, větrání…); funkční a technologické vybavení.
Konstrukční systém
Základní funkce
- statická, - architektonická, - tepelně technická, - akustická, - protipožární, - další funkce vyplývající z požadavků na k-ce pozemních staveb;
Volba systému
- prostorové řešení (půdorysný tvar, výška), - základní modulace k-čního systému, - rozpony vodorovných konstrukcí, - konstrukční výšky podlaží, - volba materiálu k-ce a technologie výstavby.
Konstrukční prvky nosných systémů - stěna
- plošný prvek; - namáhání zejména ve střednicové rovině: tlak, smyk, ohyb, (tah výjimečně);
- sloup, pilíř - tyčový prvek; - namáhání: převážně tlak, tah, ohyb, smyk, (kroucení výjimečně);
- deska
- plošný prvek; - namáhání: převážně ohyb, smyk, kroucení, někdy tah, tlak (dle způsobu podepření),
ohyb, smyk
- trám
kroucení
- tyčový prvek; - namáhání: převážně ohyb, smyk, někdy kroucení, tah, tlak (dle způsobu podepření)
ohyb, smyk
- tuhý rám; - příhradová konstrukce; - klenba; - skořepina, atd.
Spolupůsobení prvků konstrukčního sytému Stabilita systému – je schopnost stavebního objektu vzdorovat vnějším účinkům zatížení (stálá+nahodilá+mimořádná) tak, aby při nich nedošlo k: • deformacím (tzn. změně tvaru) objektu jako celku (např. vznik trhlin, výrazné průhyby konstrukcí…), • poklesu (projevem jsou zejména trhliny), • totální destrukci. Zajištění prostorové tuhosti - svislé prvky spojíme v prostorový celek pomocí vodorovných prvků.
Schéma přenosu zatížení (spolupůsobení)
- roznos zatížení (redistribuce napětí); - omezení deformací; - optimalizace návrhu;
Konstrukční systémy vícepodlažních staveb → stěnové → sloupové → kombinované
- základní k-ční prvek = plošný prvek: stěna; - základní k-ční prvek = tyčový prvek: sloup, pilíř; - kombinace stěn a sloupů: - stěny a sloupy v horizontální rovině (v rámci podlaží oba nosné prvky); - vertikálně kombinované systémy (jedno podlaží sloupové, druhé stěnové); - jádrové systémy – u vyšších budov pro zajištění větší prostorové tuhosti, jádro systému se sloupy je stěnové zděné nebo betonové po celé výšce stavby nebo příp. tvořeno příhradovou konstrukcí (obvykle schodišťový prostor).
Konstrukční systémy vícepodlažních staveb
→ superkonstrukce - speciální k-ce výškových budov (mrakodrapy), - soustředění zatížení do malého počtu mohutných nosných prvků = primární nosná konstrukce (superrámy, i přes několik podlaží objektu) a sekundární nosná konstrukce (subtilnější výplňové konstrukční systémy), - značné zatížení větrem, - omezení hmotnosti výškové stavby, - konstrukce s velkou životností, např. ocel, - konstrukce skeletová nebo kombinovaná, - dispoziční variabilita – nosná konstrukce soustředěna např. na obvodu.
Dělení konstrukčních systémů - dle orientace svislých prvků - systém příčný, - systém podélný, - systém obousměrný, - dle užitého materiálu - zděný, - betonový nebo železobetonový, - z kovových prvků, - z dřevěných prvků, - kombinace materiálů, - dle způsobu zhotovení - zděný (kusové stavivo + malta), - monolitický (do bednění, z betonu na stavbě), - montovaný (z předvyrobených prvků – panely, bloky - beton, dřevo, kov), - kombinovaný.
Uspořádání nosného systému Podélný systém
Příčný systém
Kombinovaný systém
Stěnový konstrukční systém - svislým nosným prvkem je stěna = plošný prvek, - přenos zatížení ze stropů, krovů a účinků vodorovných sil (např. větru) do základů, - rozčlenění dispozice dle rozponu stropních k-cí, - stěny vytváří příznivé líniové podpory stropních k-cí, - velká ohybová tuhost ve střednicové rovině X malá ohybová tuhost v rovině kolmé, - prostorová tuhost = tuhé nosné stěny + tuhé stropní k-ce nebo ztužující stěny (zpravidla kolmé na nosné stěny, často u schodiště); Statické působení stěny - tlak, ohyb, smyk, výjimečně – tah a kroucení; Primární funkce stěn - nosná, - ztužující, - dělící.
Stěnový příčný systém - stěny orientovány příčně, tj. kolmo k delšímu rozměru budovy, - spolupůsobení a ztužení pomocí podélných stěn (např. obvodové stěny), - výhody - větší rozsah nosných stěn, které mají následující funkce: - akustická funkce (vzduchová neprůzvučnost), - protipožární funkce (nehořlavé materiály), - zároveň i dělící funkce, - větší ohybová prostorová tuhost (až do 30 podlaží), - nevýhody - omezení dispozičního uspořádání;
Stěnový podélný systém - stěny orientovány podélně, tj. rovnoběžně s delší stranou budovy, - spolupůsobení a ztužení pomocí příčných stěn, - výhody - volnější dispozice; - menší rozsah nosných stěn (menší objem = míň nákladů na nosné stěnové konstrukce); - větší ohybová tuhost v podélném směru, - nevýhody - nutné příčné ztužení – přenos účinků větru, - příčné ztužující stěny mohou omezovat dispozici, - malá ohybová tuhost v příčném směru.
Stěnový kombinovaný systém - stěny orientovány podélně i příčně, - spolupůsobení a ztužení pomocí příčných stěn, - výhody - velká ohybová tuhost v obou směrech, - stropy mohou být ukládány v obou směrech, - nevýhody - značně omezená vnitřní dispozice, vznikají buňkové prostory; - velké náklady na materiál.
Zděné stěnové systémy - dělení dle použitého materiálu - zdivo cihelné (z keramických zdících prvků), - zdivo tvárnicové (např. z keramiky, lehčených betonů), - zdivo kamenné, - zdivo smíšené, - tloušťky stěn - dle výrobních modulů zdících prvků, - vnitřní stěny - zejména odpor vůči vnitřním silám, požární a akustická funkce, dělící funkce, - obvodové stěny – zejména odpor vůči vnějším silám, tepelně izolační schopnost => materiál s nižší objemovou hmotností, - dobrá odolnost v tlaku, odolnost v tahu → pozední věnce, - značný výběr zdících prvků na trhu (s různými vlastnostmi).
Betonové stěnové systémy - značná únosnost betonu v tlaku => menší tloušťky stěn (obvykle min. 200mm), - pro přenos tahových namáhání nutnost vyztužení, - nízký tepelný odpor (dle typu beton), - vyšší součinitel tepelné roztažnosti (dilatační celky), - betonové stěnové systémy - monolitické, - montované, - prefamonolitické.
→ Betonové stěnové systémy - monolitické - betonová směs do bednění, - výhody - značná tuhost spojů = účinná redistribuce vnitř. sil, - možnost přizpůsobit stěnu příslušnému namáhání, pomocí výztuže, - tvarová variabilita (bednění - omezení tvaru), - možno použít pohledový beton, - nevýhody - nutné časové tzv. technologické pauzy při provádění, - nutno chránit betonovou směs před promrznutím, - smršťování betonu - konstrukční úpravy.
Příklad betonového monolitického systému
→ Betonové stěnové systémy – montované - velkoplošné betonové nebo ŽB dílce = panely, - obvykle na stavbu dopravené prefabrikáty, - výhody - prefabrikace – kvalitnější beton, rozměrová přesnost, rychlost montáže na staveništi, - řešení styků – příznivější rozložení vnitřních sil oproti monolitickým konstrukcím, možnost snížit namáhání k-ce tepl. změnami, - nevýhody - jen určitá přesnost, větší přesnost = vyšší výrobní náklady, - styky - umožnění rozměrových a montážních odchylek, kvalita provedení stykování, - velikost prefa prvků – omezení dle výrobních, zvedacích a dopravních mechanismů.
Příklad betonového stěnového systému – prefabrikovaný
*w2)
→ Betonové stěnové systémy – prefamontované - prefabrikáty tvoří ztracené bednění pro betonovou směs, - prefabrikáty a monolitické k-ce společně přenáší zatížení nebo ztracené bednění neplní nosnou funkci, - vlastnosti betonů obou částí se mohou lišit (např. tepelně izolační + hutný nosný beton), - nutno zajistit účinné propojení obou částí, resp. zabránit jejich oddělení, a zajistit stabilitu ztraceného bednění při betonáži - zabudování ocelových spojovacích prvků (přenos tahových a smykových namáhání).
Příklad prefamontovaného stěnového systému - Velox
*w3)
Další montované stěnové systémy Kovové stěnové systémy - tenkostěnné plechy - vysoká pevnost materiálu => redukce tloušťky stěny, výrazný vzpěr, - nedostatečné akustické a protipožární vlastnosti, možnost koroze, - omezené použití, např. buňky pro prostorovou prefabrikaci. Dřevěné stěnové systémy - konstrukce srubové (staví se zřídka), - vysoká pevnost v tlaku i tahu, malá objem. hmotnost, dobré tepelně izolační vlastnosti, - hořlavost, odolnost vůči biologickým škůdcům – nutnost opatření, např. nátěru. Stěnové systémy materiálově a technologicky kombinované - použití z důvodů rozdílných požadavků na jednotlivé konstrukce (použití nejvhodnějšího materiálu) nebo např. z důvodu urychlení výstavby
Příklad dřevěného stěnového systému – srubová stavba
*w4)
