Statická problematika konstrukcí

19.2.2012

Vybrané statě z nosných konstrukcí

www. kamenrevue.cz www.kamenici.cz www.kamenici. cz

doc. Ing. Karel Lorenz, CSc. Ústav nosných konstrukcí FA

Statická problematika konstrukcí z kamene

Vybrané statě z nosných konstrukcí přednáška 1

5

19.2.2012

• • • • •


desek Uspořádání kotvení desek Spojení desek obkladu s kotvením Kotvy osazované do malty Kotvy pro rychlou montáž Kolejnicové konstrukce

• Statické působení kamenných

• Zatížení • Dimenzování • Detaily

• Úvod a vymezení problematiky • Obklady • Dlažby • Zatížení

Obsah přednášky

6

19.2.2012


stavivo - zděné konstrukce - zdivo z čistých kvádrů, řádkové čisté, hrubé, lomové, kyklopské • návrh a výpočet podle ČSN EN 1996-1-1 „ Eurokód 6 „Navrhování zděných konstrukcí“ nejsou předmětem přednášky

• konstrukce nosné - kámen jako kusové

Úvod a vymezení problematiky

7

19.2.2012


stavivo - zděné konstrukce - zdivo z čistých kvádrů, řádkové čisté, hrubé, lomové, kyklopské • návrh a výpočet podle ČSN EN 1996-1-1 „ Eurokód 6 „Navrhování zděných konstrukcí“ nejsou předmětem přednášky

• konstrukce nosné - kámen jako kusové

Úvod a vymezení problematiky

8

19.2.2012

• opera v Oslo Vybrané statě z nosných konstrukcí

Mezinárodní cena „Architecture „Architecture in Stone“, Marmomacc, Marmomacc, Verona 2009

9

19.2.2012


• Bocconi Univesity Extension, Miláno 10

19.2.2012


at Portello, Miláno

• Offices in the former Alfa Romeo canteen 11

19.2.2012


Teruel, Španělsko 12

• Restoration and lighting of Plaza del Torico,

19.2.2012


• School complex Philim, Nepal 13

19.2.2012

Metamorfované

Sedimentární

Magmatické

kvarcit serpentinit rula granulit fylit

krystalický vápenec


Břidlice

Silikátové

Karbonátové

Karbonátové hutné

Karbonátové pórovité

Klastické břidličnaté

Klastické pórovité

Klastické hutné

Výlevné pórovité

Výlevné hutné

Hlubinné tmavé

Hlubinné světlé

granit (žula) granodiorit syenit diorit gabro andezit trachyt ryolit hutný pískovec pórovitý pískovec opuka jílovitá břidlice pórovitý vápenec travertin hutný vápenec

• Kámen – druhy podle vzniku a složení

14

19.2.2012


způsobu použití a podle umístění • Pro dlažby – obrusnost, skluznost, nasákavost, mrazuvzdornost, pevnost v ohybu • Obklady – pevnost v ohybu, nasákavost, mrazuvzdornost • Normované zkoušky podle ČSN EN

• Vlastnosti – požadavky se mohou lišit podle

Vlastnost kamene

15

19.2.2012


16

roztažnost, nasákavost, mrazuvzdornost • normová pevnost, součinitel spolehlivosti materiálu, výpočtová pevnost • ČSN EN 13161 (72 1148) Zkušební metody přírodního kamene Stanovení pevnosti za ohybu při konstantním momentu

• hlavní fyzikální vlastnosti – objemová hmotnost, pevnost v ohybu, tepelná

Vlastnosti kamene z hlediska statického posouzení

19.2.2012


• Anizotropní materiál – rozhodující orientace v konstrukci 17

19.2.2012

• Zkouška obrusnosti Vybrané statě z nosných konstrukcí

18

19.2.2012


• Zkouška odolnosti proti skluzu třecím kyvadlem 19

19.2.2012


20

– Deska pro vnitřní nebo vnější použití formátovaná do velikosti, v níž tvoří konečnou úpravu povrchu stěn a stropů, upevněná na stavbě buď mechanicky nebo pomocí malt a lepidel (tloušťka větší než 12 mm)

Požadavky

• ČSN EN 1469 (72 1867) Obkladové desky –

– Tenká deska – plochý čtvercový nebo obdélníkový kus přírodního kamene standardizovaných rozměrů, obyčejně o délce hrany ≤ 610 mm, získaný řezáním nebo štípáním s nominální tloušťkou ≤ 12 mm

kamene – Tenké desky – Požadavky

• Definice podle ČSN EN • ČSN EN 12057 (72 1870) Výrobky z přírodního

Výrobky z přírodního kamene

19.2.2012


21

– Podlahová deska – plochý kus přírodního kamene získaný štípáním nebo řezáním s nominální tloušťkou >12 mm. Na stavbě se pokládá pomocí malty, lepidel nebo jiných upevňovacích prvků – Schodišťová deska – plochý kus přírodního kamene získaný štípáním nebo řezáním s nominální tloušťkou >12 mm (kromě podstupnice), tvořící horizontální plochu schodišťového stupně (stupnice) nebo vertikální část schodišťového stupně (podstupnice).

kamene – Podlahové a schodišťové desky – Požadavky

• ČSN EN 12058 (72 1871) Výrobky z přírodního


19.2.2012


22

– Rozměrné kamenné výrobky – prvky s přírodního kamene pro vnitřní nebo vnější použití ve stavebnictví, opracované na určité rozměry. Patří mezi ně a) ploché prvky, které se nepoužívají pro obklady nebo podlahové a schodišťové desky, dále též kuchyňské desky, b) zakřivené a trojrozměrné opracované prvky z přírodního kamene.

kamene – Rozměrné kamenné výrobky – Požadavky

• ČSN EN 12059 (72 1872) Výrobky z přírodního

– Deska – jakýkoliv prvek z přírodního kamene používaný jako dlažební materiál, jehož jmenovitá šířka > 150 mm a také obecně minimálně dvojnásobkem výšky.

pro venkovní dlažbu –Požadavky a zkušební metody

• ČSN EN 1341 (72 1861) Desky z přírodního kamene


19.2.2012


– obklady • vyvěšené • lepené – dlažby • ukládané do malty • na podložkách • v rámech

• obsah normy • statická problematika

23

ČSN 73 3251 "Navrhování konstrukcí z kamene„ (v revizi)

19.2.2012

•


24

prvky musí být navrženy tak, aby byly schopny za dobu požadované životnosti přenést největší definované účinky zatížení, aniž by ztratily schopnost nadále plnit svou funkci. Mezní stavy použitelnosti -Kritéria skupiny mezních stavů použitelnosti odpovídají provozním podmínkám konstrukce při běžných zatěžovacích poměrech. Podle této skupiny se tedy prokazuje správná funkce konstrukce při provozních podmínkách.

• Mezní stavy únosnosti - Konstrukce, její části a

1990 Eurokód

• základní metoda - mezní stavy konstrukce ČSN EN

Metodika návrhu

19.2.2012

vnější

na kotvách -do malty - hmoždinkové

podle ukotvení

předvěšené


na roštu na kolejnicích

samonosné

z hlediska konstrukčního řešení rozhoduje pro přenos sil a statické působení

vnitřní

z hlediska umístění rozhoduje z hlediska zatížení

OBKLADY

na lištách

25


hodnoty charakteristiké hodnoty návrhové součinitel γf zatížení podle ČSN EN 1991

19.2.2012

• • • •

Zatížení

26

19.2.2012

v seismických a poddolovaných oblastech 27

dotvarování a smršťování podkladní konstrukce, dilatace

podle sněhových a námrazových oblastí

změny teploty a vlhkosti bobtnání a smršťování

větrová oblast, výška nad terénem, tvarový součinitel

dáno rozměry prvků a objemovou tíhou kamene


mimořádné

vliv podkladní konstrukce

sníh a námraza

užitné

objemové změny

vítr

stálé - vlastní tíha

ZATÍŽENÍ

2 600 1 800 1 200

žula, diorit, granodiorit

tuf těžký tuf lehký Vybrané statě z nosných konstrukcí

2 800

porézní čedič, labradoryt, porfyr, syenit, trachyt, andesit, znělec, liparit, diorit

19.2.2012

2 900

melafyr, spilit

čedič, diabas, gabro

Horniny vyvřelé

28

Objemová hmotnost [kg/m3] 3 000

Objemová tíha hornin vyvřelých

2600

mramor, hadec rula, granulit, vápenec krystalický

kvarcit, fylit, svor

19.2.2012

2800 2700

amfibolit, amfibolitická břidlice


Horniny přeměněné

Objemová hmotnost [kg/m3] 2900

Objemová tíha hornin přeměněných

29

břidlice jílovitá vápenec hutný vápenec měkký vápenec lasturnatý (lumachela) droba slínovec (opuka), travertýn dolomit 19.2.2012 Vybrané statě z nosných konstrukcí

30

2600 2500 1900 1700 2500 2400 2800

dolomit pískovec, slepenec, křemenec, buližník

Horniny usazené

Objemová hmotnost [kg/m3] 2800 2600

Objemová tíha hornin usazených

19.2.2012

• • • • •


větru Uspořádání okolního terénu Tvar objektu Výška nad terénem Místo na fasádě Malá referenční plocha

• Zeměpisná poloha (větrová oblast) – rychlost

Zatížení větrem

31

19.2.2012


• vyvěšené obklady • samonosné obklady

• podepření liniové

– po obvodě desek – v ploše desek

• podepření bodové

Statické chování kamenných desek

32

19.2.2012


33

19.2.2012

ve vodorovných spárách


kotvy přídržné

34

v ploše desek obkladu

podle umístění

ve svislých spárách

po obvodě desek obkladu

kotvy nosné

podle zatížení

KOTVENÍ

Uspořádání kotvení

19.2.2012


35

nosných kotev – deska přikotvena dvěma kotvami nosnými a dvěma přídrženými • přenos zatížení vlastní tíhou desek • přenos zatížení od větru

• předpoklad počtu

Uspořádání kotev ve vodorovných a svislých spárách

19.2.2012

trn lišta šroub (růžice) zadní hmoždíky


• • • •

Spojení desek o kotvami

36

19.2.2012


•

• • •

části porušení kamene namáhání na smyk namáhání na tah či tlak zkoušky

• porušení kovové

Únosnost spojení desky a kotvy

37

19.2.2012


kotvy • únosnost vetknutí do podkladu – materiál podkladu, hloubka uložení, průměr otvoru

• únosnost těla kotvy – průřez, vyložení, materiál

Kotvy osazované do malty

38

19.2.2012


Ocelová stavební kotva BVM 5151-01, 51 51--02

Kotvy BOVA do malty

39

19.2.2012


40

19.2.2012


Ocelová stavební kotva BVM 5151-03A, 51 51--03B 41

19.2.2012


42

19.2.2012


Ocelová stavební kotva BVM 5151-21 až 51 51--25 43

19.2.2012


44

19.2.2012


Přídržná kotva BVM 5151-40 a 51 51--41 45

19.2.2012


46

Kotvy Halfen – Deha, nosné UMA

19.2.2012


Kotvy přídržné UHA

47

19.2.2012


Kotvy pro rychlou montáž

48


upevnění pomocí hmoždinek možnost okamžitého zatížení malé otvory pro kotvení rektifikace ve všech směrech omezená rektifikace i po osazení desky bez technologických přestávek

19.2.2012

• • • • • •

Kotvy pro rychlou montáž

49

19.2.2012


Ocelová stavební kotva BVM 5252-01

Kotvy BOVA

50

19.2.2012


51

Ocelová stavební kotva BVM 5252-02 až 04, 04A a 04B

19.2.2012


Kotvy Halfen – Deha

52

19.2.2012


Typ HRM/HRC

53

19.2.2012


Typ BA

54

19.2.2012


Typ DT

55

19.2.2012


Typ DH - přídržná

56

19.2.2012


57

19.2.2012


Zvláštní typy

58

19.2.2012


Špaletové kotvy LW

59

19.2.2012


Špaletové kotvy LW

60

19.2.2012


Špaletové kotvy NAS

61

19.2.2012


Lešenové kotvy Halfen

62

19.2.2012


63

Kolejnicové konstrukce Halfen SUK

19.2.2012


64

Kolejnicové konstrukce Halfen SUK

19.2.2012


Halfen SUK - detaily

65

19.2.2012


66

Sloupková konstrukce Halfen UKB

19.2.2012


67

Roštová konstrukce Halfen UKH

19.2.2012


systém GOETZ

Kazetová konstrukce

68

19.2.2012

• • • • • Vybrané statě z nosných konstrukcí

konstrukce dlouhodobá životnost omezená možnost oprav význam podkladní konstrukce problém dilatací projekt, návrh obkladu, provedení

• obklad – exponovaná a staticky namáhaná

Závěr k obkladům

69


podle provozu (obrusnost, skluz) podle zatížení (silové účinky) podle umístění – vnitřní, vnější podle spojení s podkladem

19.2.2012

• • • •

– dlažby z dlažebních kostek – dlažby lepené (do malty) – dlažby na podložkách , v rámech

• podle provedení

Kamenné dlažby

70

19.2.2012


• silikátová báze, na bázi pryskyřic

– normální – flexibilní

• podlivkou z cementového mléka • podsypem práškovým cementem • lepidla na dlažby - tenkovrstvé

Kamenné dlažby lepené

71

6,00

9,00

14,00

25,00

3

4

5

6

19.2.2012

3,50

2


Dálnice, silnice, ulice, benzinová čerpadla 72

Plochy pro pěší často pojížděné těžkými nákladními vozidly, nástupní plochy (požární technika)

Plochy pro pěší, tržiště s občasným provozem dodávkových a záchranných vozidel

Plochy občas pojížděné automobily, pro lehká vozidla a motocykly. Vjezdy do garáží

Plochy pro chodce a cyklisty. Zahrady, balkony

Desky uložené do malty, jen pro pochůzné povrchy

0,75

1

Typické použití K dekorativním účelům

Lomová síla kN

0

Třída provozu

venkovní dlažbu

• podle ČSN EN 1341 Desky z přírodního kamene pro

Tloušťky dlažebních desek

t=

t =

1 ,6 . 1500 .l .P f f , d .w

Tloušťky dlažebních desek


ff,d je návrhová hodnota pevnost kamene v ohybu (MPa) w šířka dlažební desky (mm) t tloušťky dlažební desky (mm), l délka dlažební desky (mm), P lomové zatížení (kN), 1,6 je součinitel bezpečnosti.

19.2.2012

• • • • • •

1,6 × 1500 × l × P f fd × w

73

19.2.2012


• objemové změny dlažby • dilatační spáry (3 x 3 m) • pohyb podkladu – vlhkost, mráz

Nesilové účinky

74

t=

Dlažby na podložkách

19.2.2012


75

– nutno použít větší tloušťky desek – možnost zapadání nečistot do spár mezi deskami (dlažbu nelze použít v oblastech s množstvím vegetace)

• Nevýhody dlažby na podložkách:

– možná oprava bez demontáže celé vrstvy, – možnost provádění i v době, kdy nelze použít mokré procesy (nízké teploty), – přístupné podkladní vrstvy bez destrukce dlažby (možnost kontroly a opravy), – jednoduchá výměna poškozených desek, – dlažba netrpí působením mrazu.

• Výhody dlažby na podložkách:

1,6 × 1500 × l × P f fd × w

t=

19.2.2012

1,6 × 1500 × l × P f fd × w


Dlažby na podložkách

76

19.2.2012


77

vlastní tíha desek

osamělé břemeno

19.2.2012

kolový tlak (čisticí vozík)

u ploch pro pěší dopad osoby 80 kg z výšky 0,10 m

dynamické


užitné podle účelu prostoru

rovnoměrné zatížení

statické

ZATÍŽENÍ

78

při zválště exponovaném provozu se výpočet ověřuje experimenty

zvláštní případy

19.2.2012


79

ČSN 73 3251 Navrhování konstrukcí z kamene (revize) firemní podklady DEKSTONE (www.dekstone.cz (www.dekstone.cz)) firemní podklady BOVA (www. (www.bova bova--nail.cz) nail.cz) firemní podklady HALFENHALFEN-DEHA ((www. www.halfen halfen-deha.cz)) deha.cz • Veverka M., Problematika navrhování kamenných dlažeb, doktorská disertační práce, 2007

• • • •

Literatura a podklady

Statická problematika konstrukcí

Recommend Documents