VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ. DOC. ING. BOHUMIL STRAKA, CSc. ING. KAREL SÝKORA D EV NÉ KONSTRUKCE

VYSOKÉ UýENÍ TECHNICKÉ V BRNċ FAKULTA STAVEBNÍ

DOC. ING. BOHUMIL STRAKA, CSc. ING. KAREL SÝKORA

DěEVċNÉ KONSTRUKCE MODUL BO03 – M04 DěEVċNÉ PLNOSTċNNÉ A PěÍHRADOVÉ KONSTRUKCE

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

1

DĜevČné konstrukce

Jazyková korektura nebyla provedena, za jazykovou stránku odpovídají autoĜi © Doc. Ing. Bohumil Straka, CSc., Ing. Karel Sýkora.

2

Obsah

OBSAH 1 Úvod ...............................................................................................................5 1.1 Cíle ……………………………………………………………….5 1.2 Požadované znalosti ................................................................................5 1.3 Doba potĜebná ke studiu..........................................................................5 1.4 Klíþová slova ...........................................................................................6 2 Prostorová skladba plnostČnných a pĜíhradových konstrukcí ................7 2.1 Prostorová skladba stĜešních konstrukcí .................................................7 2.2 Prostorová skladba rámových konstrukcí..............................................10 2.3 Prostorová skladba obloukových konstrukcí.........................................13 3 DĜevČné plnostČnné konstrukce ................................................................17 3.1 DĜevČné plnostČnné vazníky a nosníky .................................................17 3.2 DĜevČné plnostČnné rámy ......................................................................20 3.3 DĜevČné plnostČnné oblouky .................................................................25 4 DĜevČné pĜíhradové konstrukce................................................................28 4.1 DĜevČné pĜíhradové nosníky a vazníky .................................................30 4.2 DĜevČné pĜíhradové rámy ......................................................................44 4.3 DĜevČné pĜíhradové oblouky .................................................................46 5 Kontrolní otázky .........................................................................................48 6 Studijní prameny ........................................................................................49 6.1 Použitá literatura....................................................................................49 6.2 DoplĖková studijní literatura.................................................................49 6.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny............................................49

3

Úvod

1

1.1

Úvod

Cíle

Cílem tohoto modulu je získat pĜehled o základních typech dĜevČných konstrukcí s rovinnými pĜíþnými vazbami (dílci), jejich prostorové skladbČ, konstrukþním Ĝešení a zásadách navrhování. Kapitola „Prostorová skladba dĜevČných plnostČnných a pĜíhradových konstrukcí“ obsahuje zásadní informace o prostorovém uspoĜádání nosných soustav s rovinnými pĜíþnými vazbami plnostČnného a pĜíhradového typu. Cílem je poukázat na to, že každá konstrukce musí být vytvoĜena jako prostorový systém, který je schopen pĜenášet všechny úþinky zatížení pĤsobícího obecnČ v prostoru až do podpor. Kapitola „DĜevČné plnostČnné konstrukce“ obsahuje hlavní typy plnostČnných nosníkĤ, rámĤ a obloukĤ používaných v oboru dĜevČných konstrukcí a jejich charakteristiku. Nastudováním této kapitoly získá student základní pĜedstavu o problematice navrhování dĜevČných rovinných konstrukcí a dílcĤ plnostČnného typu. Kapitola „DĜevČné pĜíhradové konstrukce“ je zamČĜena k rovinným prutovým soustavám. PodrobnČji je pojednáno o zásadách navrhování a konstrukþního Ĝešení pĜíhradových nosníkĤ, rámĤ a obloukĤ, které se v praxi vyskytují nejþastČji i nových typĤ tČchto konstrukcí. ZámČrem autorĤ bylo zpracovat text modulu tak, aby bylo možné využít poznatky získané nastudováním problematiky nejen pĜi výuce pĜedmČtu „DĜevČné konstrukce“, ale také v rámci diplomových semináĜĤ, projektĤ a pĜi vypracovávání témat diplomových prací.

1.2

Požadované znalosti

Modul „DĜevČné plnostČnné a pĜíhradové konstrukce“ navazuje na pĜedcházející modul B01, který obsahuje vlastnosti dĜeva z hlediska navrhování stavebních konstrukcí, modul B02 obsahující zásady ovČĜování únosnosti a použitelnosti dĜevČných prvkĤ a modul B03, který je zamČĜen k problematice spojĤ dĜevČných konstrukcí. Ke zvládnutí a pochopení problematiky obsažené v tomto modulu je tĜeba mít odpovídající znalosti zejména ze stavební mechaniky a konstrukcí pozemních staveb.

1.3

Doba potĜebná ke studiu

Celková optimální doba pro studium je velmi individuální a závisí zejména na intenzívnosti studia a soustĜedČnosti studujícího na obsah textu. U kapitoly 2 studium zabere 3 až 6 hodin. Prostudování kapitoly 3 se mĤže pohybovat mezi 3 až 5 hodinami.

5


Celková doba pro prostudování modulu þiní asi 7 až 10 hodin. Pokud má být cílem i praktické využití poznatkĤ, tak nejvíce þasu zabere prostudování pĜíslušných konstrukþních detailĤ, které je také potĜeba samostatnČ prokreslit.

1.4

Klíþová slova

Kapitola 2: Prostorová skladba konstrukce; prostorová tuhost konstrukce; výztužný systém; zatížení; pĜíþné ztužidlo; podélné ztužidlo; výztužný prvek; pĜíþná vazba; vazník; rám; oblouk; podpora. Kapitola 3: PlnostČnná konstrukce; konstrukþní prvek; konstrukþní dílec; plnostČnný nosník; vazník; plnostČnný rám; plnostČnný oblouk; ložisko; stĜešní plášĢ; vaznice; pĜíþné ztužidlo; podélné ztužidlo; prostorová tuhost; spojovací prvek. Kapitola 4: Prutová konstrukce; pĜíhradová konstrukce; styþník; horní pás; dolní pás; mezipásové pruty; styk; spojovací prvek; stĜešní plášĢ; pĜíhradový nosník; pĜíhradový vazník; pĜíhradový rám; pĜíhradový oblouk; pĜíhradový sloup; pĜíhradové ztužidlo; prostorová tuhost.

6

2

Prostorová skladba plnostČnných a pĜíhradových konstrukcí

Základním požadavkem z hlediska navrhování konstrukcí je, že každá konstrukce musí být uspoĜádána jako prostorový systém, tedy jako systém, který je schopen pĜenášet všechny úþinky zatížení pĤsobící obecnČ v prostoru až do podpor. Nosné soustavy (napĜíklad stĜešní konstrukce, haly apod.), vytvoĜené z rovinných konstrukcí (obecnČ z rovinných pĜíþných vazeb - vazníkĤ, rámĤ, obloukĤ) a zabezpeþené potĜebnými ztužidly, jsou také prostorovými soustavami. PĜi vyšetĜování tČchto soustav je možné rozložit uvažovaný typ konstrukce na jednotlivé rovinné konstrukce (konstrukþní dílce), které lze Ĝešit samostatnČ na úþinky zatížení pĤsobícího v jejich rovinČ. I pĜi tomto pĜístupu je však nutné respektovat, že Ĝešená rovinná konstrukce (obvykle pĜíþná vazba soustavy – hlavní nosník, rám nebo oblouk) je souþástí celkového prostorového nosného systému. Z toho dĤvodu je vždy objektivnČjší vycházet pĜi návrhu z prostorových výpoþtových modelĤ konstrukcí. Výpoþtové modely rovinných konstrukcí mohou být ovšem úþelnČ využity zejména pro pĜedbČžný návrh konstrukce, podrobnČjší analýzu konstrukce napĜíklad pĜi vyšetĜování vlivu poddajnosti spojĤ, podpor, poþáteþních imperfekcí a v dalších pĜípadech.

2.1

Prostorová skladba stĜešních konstrukcí

Nosnou soustavu stĜech vazníkového systému obvykle tvoĜí stĜešní plášĢ, vaznice, vazníky, pĜíþná ztužidla a podélná ztužidla. Typická skladba stĜešní vazníkové konstrukce je znázornČna na Obr. 2.1.

Obr. 2.1 – Prostorová skladba stĜešní konstrukce vazníkového systému: 1-pĜíhradové nebo plnostČnné vazníky, 2-vaznice, 3-pĜíþné ztužidlo, 4-krajní podélné ztužidlo, 5-stĜední podélné ztužidlo, 6-zabezpeþení vzpČrné délky tlaþených pásĤ vazníkĤ, wd –zatížení od vČtru na þelní plochu, vv,d – náhradní (ekvivalentní) zatížení vystihující vliv poþáteþních imperfekcí tlaþených pásĤ (viz ustanovení norem pro navrhování dĜevČných konstrukcí)

7


PĜi návrhu konstrukce stĜechy je nutné respektovat obecnČ platné zásady vztahující se k navrhování stavebních konstrukcí všech typĤ. Jednou z nejdĤležitČjších je, že každá nosná konstrukce musí být sestavena jako prostorový útvar. V podstatČ se jedná o to, že úþinky zatížení pĤsobící v libovolném místČ konstrukce musí být pĜeneseny až do podpor konstrukce a pĜitom konstrukce musí vyhovČt požadavkĤm bezpeþné únosnosti i použitelnosti (požadavkĤm mezních stavĤ). Z hlediska tradiþního tĜídČní dĜevČných konstrukcí náleží konstrukce vazníkového systému mezi nosné soustavy s rovinnými pĜíþnými vazbami. Funkci pĜíþných vazeb mají v tomto systému vazníky (hlavní stĜešní nosníky). Pro zabezpeþení prostorové stability se navrhují pĜíþná ztužidla, podélná ztužidla a pĜípadnČ další výztužné prvky. PĜíþné ztužidlo (ztužidlo je konstruováno napĜíþ stĜechy) má dvČ hlavní funkce. Jednak pĜenáší úþinky zatížení pĤsobícího v podélném smČru stĜechy (obecnČ zatížení pĤsobícího ve smČru kolmém na rovinu pĜíþných vazeb) a jednak zabezpeþuje tlaþené pásy vazníkĤ proti jejich vyboþení z roviny vazníku (v pĜípadČ plnostČnných vazníkĤ zabraĖuje klopení vazníkĤ z roviny). Pro stĜechy menší délky postaþuje jedno pĜíþné ztužidlo konstruované zpravidla ve stĜedním stĜešním poli mezi dvČma sousedními vazníky. U delších stĜech (pĜibližnČ nad 15 m) se doporuþují nejménČ dvČ pĜíþná ztužidla. Osová vzdálenost pĜíþných ztužidel nemá být vČtší než 25 m. a)

c)

b)

d)

Obr. 2.2 - Konstrukþní Ĝešení pĜíþného ztužidla: a-diagonály složené soustavy pĜipojené na úþinek tlakové síly, b-diagonály složené soustavy pĜipojené na tah i tlak, c-diagonály polopĜíþkové soustavy pĜipojené k vaznici, d-diagonály pĜipojené k pásu vazníku: 1-horní pás vazníku, 2-diagonály ztužidla, 3-vaznice, 4-pĜíložky

8

DĜevČné plnostČnné a pĜíhradové konstrukce

PĜíþná ztužidla dĜevČných konstrukcí s pĜíþnými vazbami nosníkového, rámového nebo obloukového typu jsou obvykle pĜíhradová. Soustava ztužidla je tvoĜena pásy, svislicemi a diagonálami. Pro funkci pásĤ se obvykle využívá horních pásĤ dvou sousedních vazníkĤ (rámĤ nebo obloukĤ), které jsou ve ztužidlovém poli. Jako svislice pĤsobí v soustavČ ztužidla vaznice nebo jiné výztužné prvky. Diagonály je tĜeba doplnit vložením samostatných prutĤ. Je ovšem možné konstruovat ztužidla také jako samostatnČ vyrobené dílce, vþetnČ pásových prutĤ. V tom pĜípadČ se ztužidla vkládají mezi horní pásy vazníkĤ, ke kterým se pĜipojují hĜebíkovými, vrutovými nebo svorníkovými spoji. Pás ztužidla pak spolupĤsobí s horním pásem vazníku. Diagonální pruty ztužidel mohou být dĜevČné anebo ocelové (z kruhové oceli, úhelníkĤ nebo i jiných vhodných profilĤ). NejþastČji se používá soustava složená a polopĜíþková znázornČná na Obr. 2.2. Pro pĜipojení prutĤ ztužidel je v ĜadČ pĜípadĤ vhodné použít ocelové prvky napĜíklad dle Obr. 2.3. Vhodným konstrukþním prvkem umožĖujícím jednoduché pĜipojení diagonálních prutĤ ztužidla jsou úhelníky, které se zpravidla jednou pĜírubou pĜipojují k pásu vazníku (rámu þi oblouku) a druhá pĜíruba slouží k pĜipojení diagonál.

Obr. 2.3 – PĜipojení diagonál ztužidla pomocí ocelových prvkĤ: 1-horní pás vazníku, 2-ocelové prvky (styþníkové plechy, úhelníky apod.), 3diagonála ztužidla

Obr. 2.4 – Zabezpeþení plnostČnných vazníkĤ ocelovým ztužidlem: 1-lepený vazník, 2-ocelové pĜipojovací prvky, 3-diagonála ztužidla

9


Pro zabezpeþení stability plnostČnných vazníkĤ se používají zpravidla pĜíhradová ztužidla z ocelových nebo dĜevČných prutĤ. PĜíklad konstrukþního Ĝešení detailu pĜípoje ocelových prutĤ ztužidla k lepenému vazníku je uveden na Obr. 2.4. PĜi stanovení zatížení pĜíþných ztužidel je tĜeba uvažovat všechny úþinky zatížení pĤsobící v podélném smČru objektu (obecnČ kolmo na rovinu pĜíþných vazeb). Zpravidla se jedná o zatížení vČtrem na þelní plochy stĜechy, svČtlíky a nástavby umístČné na stĜeše. KromČ tohoto zatížení je nutné uvážit ještČ zatížení vyplývající z funkce zabezpeþování tlaþených pásĤ vazníkĤ proti vyboþení z jejich roviny. Zavedením náhradního vodorovného zatížení se pĜibližnČ vystihuje vliv poþáteþního vyboþení pásĤ vazníkĤ (poþáteþních odchylek – imperfekcí), které vzniká pĜedevším výrobou vazníkĤ a pĜi montáži stĜechy. Je potĜeba poþítat s tím, že pĤsobením tlakových sil poþáteþní vyboþení narĤstají. Ztužidlo musí být navrženo dostateþnČ tuhé, aby zabezpeþilo pĜenesení jak úþinku zatížení vČtrem, tak stabilizaci konstrukce. ObČ uvedená zatížení (oznaþená jako wd a vv,d ) jsou jako spojitá rovnomČrná zatížení pĤsobící v úrovni horních pásĤ vazníkĤ vyznaþena na Obr. 2.1.

2.2

Prostorová skladba rámových konstrukcí

Konstrukce s rámovými pĜíþnými vazbami patĜí z hlediska prostorového uspoĜádání mezi typické soustavy s rovinnými pĜíþnými vazbami.

Obr. 2.5 – Prostorová skladba konstrukce s rámovými pĜíþnými vazbami: a-schéma skladby, b-soustava pĜíhradového pĜíþného ztužidla“ 1-pĜíhradový rám, 2-stĜešní þást pĜíþného ztužidla, 3-stČnová þást pĜíþného ztužidla, 4-podélné ztužidlo stĜední, 5-podélné ztužidlo krajní, 6-k alternativČ zabezpeþení rámového rohu vzpČrkami, 7-k alternativČ zabezpeþení rámového rohu vlastní ohybovou tuhostí vnitĜního pásu stojky rámu, 8-vaznice, 9-paždíky, 10-mezisloupky podélné stČny, 11-okapový pĜíhradový nosník, 12-podpory pĜíþného ztužidla

10


Nosná soustava jako celek musí být uspoĜádána jako prostorový systém a musí být tedy schopna pĜenášet všechny úþinky zatížení pĤsobící obecnČ v prostoru. Rovinné rámy pĜenášejí v tomto systému úþinky zatížení pĤsobící v jejich rovinČ, tedy podle obvyklé orientace objektu v pĜíþném smČru. Úþinky zatížení pĤsobící kolmo na rovinu rámĤ, tedy v podélném smČru, je nutné pĜenést pĜíþným ztužidlem. Je zĜejmé, že základní zpĤsob prostorové skladby rámových konstrukcí je stejný jako v pĜípadČ vazníkových systémĤ stĜech, který je znázornČn na Obr 2.1. Na zabezpeþení prostorové tuhosti konstrukce s rámovými vazbami se podílejí další nosné prvky, a to vaznice nebo stĜešní panely, podélná ztužidla, stČnové paždíky nebo stČnové panely, pĜípadnČ i další výztužné prvky. PĜíklad prostorové skladby konstrukce s rámovými pĜíþnými vazbami je na Obr. 2.5. Z hlediska prostorové skladby není podstatné, zda jsou rámy plnostČnné nebo pĜíhradové. Pro objekty menší délky postaþuje jedno pĜíþné ztužidlo zpravidla konstruované ve stĜedním poli mezi dvČma sousedními rámovými vazbami. U delších staveb, které obsahují pČt a více polí, se doporuþuje navrhovat alespoĖ dvČ pĜíþná ztužidla s osovou vzdáleností nejvíce 25 m. Dostateþnou únosnost a tuhost ztužidel je nutno vždy prokazovat statickým výpoþtem. KromČ ovČĜení únosnosti prvkĤ ztužidla a únosnosti pĜípojĤ je nutné ovČĜovat i hodnotu nejvČtšího vodorovného posunutí konstrukce (ztužidla) od zatížení pĤsobícího v podélném smČru (vČtru na štítové stČny a náhradního zatížení od vlivu poþáteþních imperfekcí). PodrobnČjší údaje lze nalézt v normách pro navrhování dĜevČných konstrukcí. Zpravidla se požaduje, aby vodorovný posuv (prĤhyb) uprostĜed rozpČtí konstrukce nepĜekroþil hodnotu L/500, kde L je rozpČtí rámu (vazníku, oblouku). PĜíþné ztužidlo má v nosných soustavách obecnČ dvČ hlavní funkce. Jednak pĜenáší úþinky zatížení pĤsobící v podélném smČru objektu (zpravidla se jedná o zatížení vČtrem pĤsobící na þelní stČny objektu) a jednak zabezpeþuje tlaþené pásy pĜíþných vazeb proti vyboþení z roviny vazeb (vymezuje vzpČrné délky tlaþených pásĤ). PĜíþné ztužidlo se ve vČtšinČ pĜípadĤ navrhuje jako pĜíhradová soustava, která je tvoĜena pásy, svislicemi a diagonálami. Souþástí stĜešní konstrukce je stĜešní þást pĜíþného ztužidla, ve stČnách pak navazují stČnové þásti. Pro funkci pásĤ ztužidla se využívá horních pásĤ dvou sousedních rámĤ ve ztužidlovém poli. Jako svislice pĤsobí v soustavČ stĜešního ztužidla vaznice, ve stČnové þásti paždíky. Diagonály je tĜeba doplnit vložením samostatných prutĤ. Ztužidlo jako celek pĜedstavuje prostorovou prutovou soustavu, která probíhá napĜíþ objektu a sleduje jeho geometrický tvar. Podpory ztužidla jsou v místech podpor rámĤ, které jsou souþástí ztužidla. StČnová þást ztužidla musí být tedy provedena vždy až k podporám rámĤ. StĜešní þást je konstruována ve stĜešní ploše v úrovni horních pásĤ rámových pĜíþlí, stČnové þásti jsou zpravidla svislé a probíhají pĜi vnČjších lících rámových stojek. Je-li pro ztužidlo využito prvkĤ, které v konstrukci plní ještČ další nosnou funkci, musí být posouzení provedeno se zĜetelem ke kombinaci úþinkĤ vyplývajících z pĤsobení tČchto prvkĤ v soustavČ konstrukce i ztužidla. PĜi stanovení zatížení pĤsobícího na ztužidla rámových soustav se postupuje obdobným zpĤsobem jako u stĜech vazníkové soustavy (viz odst. 2.1). V zásadČ je tĜeba uvažovat zatížení vČtrem na štítové stČny objektu (pĜípadnČ i stĜešní nástavby a svČtlíky) a ekvivalentní zatížení vyplývající z funkce zabezpeþování rámĤ proti vyboþení z jejich roviny. PĜi výpoþtu zatížení se postupuje

11


podle normy ýSN P ENV 1995-1-1 Navrhování dĜevČných konstrukcí, pokud se nepoužije pĜesnČjší výpoþtový model. Pro výpoþet je nejvhodnČjší sestavit prostorový model celé konstrukce vþetnČ ztužidel s použitím nČkterého programového systému. Takto získané výsledky jsou objektivnČjším podkladem pro ovČĜení únosnosti a použitelnosti navržené konstrukce. Pouze v prostorovém modelu lze vystihnout spolupĤsobení jednotlivých nosných prvkĤ, dílcĤ a þástí konstrukce. Zjednodušené Ĝešení soustavy rozkladem na jednotlivé nosné prvky a þásti (vaznice, rovinné rámy, stĜešní þást ztužidla, stČnovou þást ztužidla a další samostatnČ posuzované prvky) je sice také možné, ale neposkytuje jasnou pĜedstavu o prostorovém chování konstrukce. Pruty ztužidel dĜevČných konstrukcí mohou být vyrobeny z deskového Ĝeziva, hranolĤ nebo z lepených prĤĜezĤ. Velmi výhodné jsou pruty ocelové z kruhové oceli, úhelníkĤ nebo i jiných profilĤ. PĜipojení prutĤ ve styþnících ztužidla je obvykle hĜebíkové, svorníkové, nebo pomocí vrutĤ. Pruty ztužidla mohou být pĜipojeny k pásĤm rámu pĜímo nebo s použitím kovových prvkĤ zvyšujících únosnost pĜípoje a usnadĖujících montáž. Pro konstrukce velkých rozpČtí, u nichž ztužidla pĜenášejí velká zatížení, je vhodné navrhovat pruty ztužidla z ocelových profilĤ. BČžnČ se však ocelová ztužidla navrhují i u lehkých halových objektĤ. StĜešní þást pĜíþného ztužidla mĤže být také vytvoĜena ze stĜešních panelĤ úþinnČ pĜipojených k pásĤm rámĤ a obdobnČ stČnová þást ztužidla ze stČnových panelĤ. Ztužidlo je pak tĜeba posuzovat podle zásad Ĝešení plnostČnných konstrukcí. KromČ pĜíþných ztužidel se pro zabezpeþení prostorové tuhosti objektĤ s rovinnými pĜíþnými vazbami (vazníky, rámy, oblouky) navrhují podélná ztužidla probíhající v podélném smČru objektu. Podélná ztužidla se navrhují zejména v místech zalomení pásĤ a v místech stykĤ tlaþených pásĤ. Podle polohy jsou podélná ztužidla stĜední, krajní, pĜípadnČ i mezilehlá. Podélné ztužidlo je podepĜeno pĜíþným ztužidlem v bodech, ve kterých soustava podélného ztužidla navazuje na soustavu pĜíþného ztužidla.

Obr. 2.6 – Zabezpeþení dolních pásĤ rámových a obloukových konstrukcí podélnými ztužidly, respektive vzpČrkami

12


U rámových soustav je dĤležité zabezpeþit oblast rámového rohu proti vyboþení z roviny rámu, a to u rámĤ pĜíhradových i plnostČnných. KonstrukþnČ se toto zabezpeþení provede nejúþinnČji pomocí podélného ztužidla. MénČ úþinné, ale v praxi þasto používané, je zabezpeþení rámového rohu pomocí vzpČrek (zejména u starších rámových a obloukových konstrukcí je toto Ĝešení bČžné). U rámĤ a obloukĤ jsou namáhány tlakem, kromČ horních (u stojek vnČjších) pásĤ, také dolní (u stojek vnitĜní) pásy. Proto musí být zabezpeþeny ve stanovených místech proti vyboþení z roviny rámu þi oblouku, a to nejlépe podélnými ztužidly. Podélná ztužidla mohou být prĤbČžná po celé délce objektu (vhodnČjší Ĝešení) anebo mohou být také provedena mezi dvČma sousedními rámovými þi obloukovými vazbami, jak je znázornČno na Obr. 2.6. Vyztužení dolních pásĤ vzpČrkami je ménČ úþinné a z toho dĤvodu se u rámových a obloukových konstrukcí vČtších rozpČtí nedoporuþuje. PĜi výskytu nesymetrických zatížení v nČkterých polích stĜechy se také mĤže nepĜíznivČ projevit vyboþování dolních pásĤ úþinkem pĜipojení vzpČrek.

2.3

Prostorová skladba obloukových konstrukcí

Prostorová skladba konstrukcí s pĜíþnými vazbami tvoĜenými rovinnými oblouky je stejná jako u rámových soustav (viz odst. 2.2). Oblouky tvoĜí pĜíþné vazby, které pĜenášejí úþinky zatížení pĤsobící v rovinČ obloukĤ. Zatížení pĤsobící kolmo na rovinu obloukĤ je nutné pĜenést do podpor konstrukce pĜíþnými ztužidly. PĜíþná ztužidla zabezpeþují souþasnČ prostorovou tuhost konstrukce a vymezují vzpČrné délky prutĤ v bodech stanovených výpoþtem. Pro zabezpeþení prĤĜezĤ plnostČnných obloukĤ proti klopení a dolních pásĤ pĜíhradových obloukĤ proti vyboþení z roviny oblouku je nutné provést podélná ztužidla. Podélná ztužidla musí být pĜipojena do soustavy pĜíþného ztužidla. Schéma konstrukce s plnostČnnými lepenými oblouky je na Obr. 2.7. V konstrukci jsou umístČna þtyĜi pĜíhradová pĜíþná ztužidla.

Obr. 2.7 – Schéma prostorové skladby konstrukce s obloukovými pĜíþnými vazbami; v oblasti vrcholu je stĜešní svČtlík, stĜešní plášĢ je tvoĜen panely

13


PĜíklad konstrukce s obloukovými vazbami je na Obr. 2.8. Konstrukce slouží pro zastĜešení zimního stadionu a sportovní úþely. Stabilita konstrukce je zajištČna pĜíhradovými pĜíþnými ztužidly. Štíhlé lepené oblouky jsou proti klopení zabezpeþeny podélnými ztužidly lepeného lamelového prĤĜezu, které navazují na soustavu pĜíþných ztužidel (pĜíþná ztužidla tvoĜí podpory podélným ztužidlĤm).

Obr. 2.8 – PĜíþný Ĝez a pĤdorys konstrukce s obloukovými pĜíþnými vazbami: 1-oblouk lepeného lamelového prĤĜezu, 2-plnostČnná podélná ztužidla, 3stĜešní panely, 4-pĜíþná ztužidla

14


PĜíklad prostorového uspoĜádání konstrukce s pĜíhradovými oblouky je patrný z Obr. 2.9. Oblouky jsou podepĜeny na betonových rámech tribun. Stabilita konstrukce je zajištČna pĜíhradovými pĜíþnými a podélnými ztužidly. Soustava obloukĤ, pĜíþných ztužidel a podélných ztužidel vytváĜí celkový prostorový prutový nosný systém (Obr. 2.10).

Obr. 2.9 – Schéma sekce s pĜíhradovými oblouky; pĜípoje prutĤ jsou Ĝešeny pomocí ocelových styþníkových plechĤ: 1-horní a dolní pásy obloukĤ, 2-pĜíþné pĜíhradové ztužidlo, 3-podélné pĜíhradové ztužidlo

Obr. 2.10 – Skladba konstrukce s pĜíhradovými oblouky na rozpČtí 40,4 m (realizace soustavy uvedené v Obr. 2.9)

15


Obr. 2.11 – Skladba konstrukce s pĜíhradovými oblouky na rozpČtí 59,5 m; konstrukce zastĜešuje sportovní halu; z obrázku je patrná základní nosná soustava tvoĜená trojkloubovými pĜíhradovými oblouky, pĜíhradovými pĜíþnými a podélnými ztužidly

16


3

DĜevČné plnostČnné konstrukce

Ve stavební praxi se vyskytuje velké množství rĤzných typĤ dĜevČných nosníkĤ, rámĤ a obloukĤ odlišujících se zejména geometrickým tvarem, technologií výroby, zpĤsobem uložení, druhem spojovacích prvkĤ a Ĝadou dalších specifických znakĤ. Podle konstrukþního provedení však rozlišujeme dvČ základní skupiny, a to konstrukce plnostČnné a konstrukce pĜíhradové. Z konstrukþního a statického hlediska má zásadní dĤležitost, kromČ dalších dĤležitých aspektĤ, geometrický tvar nosníkĤ, rámĤ a obloukĤ. Pro volbu tvaru jsou rozhodující zejména dispoziþní a architektonické požadavky na uspoĜádání stĜechy, dále pak druh stĜešního pláštČ, sklon stĜešní plochy, druh podhledu, výskyt stĜešních svČtlíkĤ a nástaveb, pĜípadnČ i jiné aspekty.

3.1

DĜevČné plnostČnné vazníky a nosníky

V systému vazníkových stĜech pĜedstavují vazníky hlavní stĜešní nosníky (viz Obr. 2.1). V konstrukcích stĜech se nejvíce používají plnostČnné a pĜíhradové vazníky sedlového tvaru. PlnostČnné sedlové vazníky mají lichobČžníkový tvar s dolním pásem pĜímým nebo zakĜiveným. PĜíhradové sedlové vazníky mohou být lichobČžníkové nebo trojúhelníkové. Dále se mohou vyskytnout vazníky pultové, obdélníkové, vazníky se zakĜiveným horním pásem nebo též vazníky zvláštního geometrického tvaru. Pro výrobu dĜevČných plnostČnných a pĜíhradových vazníkĤ s mechanickými spoji se používá hranČné Ĝezivo (desky, fošny a hranoly) vyhovující tĜídČ pevnosti SI podle normy pro navrhování dĜevČných konstrukcí (viz modul M01). PĜíhradové vazníky vyrobené z kulatiny jsou používány v menší míĜe, zpravidla pro zastĜešení zemČdČlských staveb. PlnostČnné lepené vazníky se vyrábČjí z lepeného lamelového dĜeva tĜídy pevnosti SB (GL 20) nebo SA (GL 24). V souþasné dobČ se ve zvýšené míĜe uplatĖují pĜi výrobČ vazníkĤ také materiály na bázi dĜeva. Jedná se o vodovzdorné pĜekližky a dĜevotĜískové lisované desky (zejména desky typu OSB s orientovaným rozmístČním tĜísek). Tyto materiály lze efektivnČ využít pro výrobu stČn prĤĜezĤ plnostČnných nosníkĤ. Je ovšem možné konstruovat i celé prĤĜezy nosníkĤ z tČchto plošných materiálĤ. Mezi nové materiály patĜí vrstvené dĜevo, napĜíklad materiál KERTO (Finsko) vyrábČný slepováním pĜekližek, ale i další. PodepĜení stĜešních vazníkĤ na spodní stavbu je obvykle prosté a tedy vazníky Ĝešíme jako prosté nosníky s jednou podporou pevnou a druhou posuvnou. V soustavách pĜíþných vazeb s vetknutými sloupy, ve kterých vazníky pĤsobí jako pĜíþle rámĤ, je spojení vazníkĤ se sloupy kloubové. Konstrukþní Ĝešení vazníkĤ závisí do znaþné míry na druhu spojovacích prostĜedkĤ. Podle druhu spojĤ rozlišujeme vazníky s mechanickými spoji a vazníky lepené. O jednotlivých typech vazníkĤ je podrobnČji pojednáno v následujících odstavcích. Jako stĜešní vazníky mohou být používány rĤzné typy dĜevČných plnostČnných nosníkĤ. Podle typu spojení rozlišujeme dvČ základní skupiny vazníkĤ, a to vazníky lepené a vazníky s mechanickými spoji. Lepené vazníky se vyrábČjí

17


z desek (lamel), které je pĜípadnČ možné kombinovat s materiály na bázi dĜeva (pĜekližkami, dĜevotĜískovými deskami). Geometrický tvar prĤĜezu lepených lamelových vazníkĤ je zpravidla obdélníkový nebo profilový typu I. PrĤĜez vazníkĤ s mechanickými spoji je obvykle profilový typu I , pĜiþemž tenká stČna je k pásĤm pĜipojena hĜebíky, vruty nebo jinými mechanickými spojovacími prostĜedky. Nejvíce jsou v praxi používány lepené lamelové vazníky obdélníkového prĤĜezu vyrobené z vodorovnČ orientovaných desek. Výhody tČchto vazníkĤ spoþívají zejména v jejich velké únosnosti, estetickém vzhledu, Ĝízené technologii výroby se zárukou kvality, možnosti vytváĜet vazníky promČnné výšky a velkého rozpČtí. Mezi základní tvarové typy patĜí vazníky sedlové, pultové, zakĜivené a vyklenuté, používají se i pĜímopásové vazníky konstantní výšky. ŠíĜka lepeného prĤĜezu vazníku je zpravidla od 120 do 240 mm, výška od 500 do 1 500 mm (ale i vČtší), tloušĢka desek-lamel od 20 do 45 mm. RozpČtí vazníkĤ je vČtšinou v rozmezí 12 až 24 m. Výška pĜímopásových vazníkĤ se navrhuje 1/10 až 1/14 rozpČtí, výška ve stĜedu sedlových vazníkĤ 1/9 až 1/12 rozpČtí. Výška sedlových vazníkĤ nad podporou nemá být menší než polovina výšky ve stĜedu rozpČtí (u nižších podporových výšek mĤže být z hlediska posouzení únosnosti nosníku rozhodující velká hodnota smykových napČtí). U starších lepených vazníkĤ se používaly ke stykování jednotlivých lamel lepené úkosové spoje, pĜípadnČ v ménČ namáhané tlaþené zónČ prĤĜezu i tupé spoje. V souþasné dobČ se styky lamel provádČjí na automatizovaných výrobních linkách standardním lepeným zubovitým spojem, zpravidla o délce zubĤ 20 mm. Výrobu lepených vazníkĤ mohou provádČt pouze akreditovaní výrobci s odpovídajícím technickým vybavením. Problematika jakosti materiálĤ (dĜeva, lepidel), technologie výroby, kontroly a ochrany dĜeva je specifikována v pĜíslušných technických normách (þeské normy pro výrobu lepených konstrukcí jsou v zásadČ identické s evropskými normami).

Obr. 3.1 – Lepený lamelový vazník sedlového tvaru: Detail A – zazubený lepený spoj lamel, detail B – skladba prĤĜezu

18


PĜíklad typického lepeného vazníku sedlového tvaru na rozpČtí 12 m je na Obr. 3.1. V souladu s normou pro navrhování dĜevČných konstrukcí je nutné u tČchto vazníkĤ posuzovat únosnost prĤĜezĤ vzhledem k úþinku normálových napČtí kolmých k prĤĜezu (ohybových napČtí vyvolaných pĤsobením ohybových momentĤ), pĜíþných tahových napČtí (pĤsobících kolmo na smČr vláken dĜeva a lepených spár), smykových napČtí, uvážit otázku možného klopení vazníku a posoudit prĤhyb vazníku. PodrobnČji je tato problematika obsažena v modulu M02. V praxi se používá Ĝada dalších typĤ plnostČnných nosníkĤ. Jedná se zejména o nosníky profilového prĤĜezu I s tenkou stČnou (Obr. 3.2) a nosníky uzavĜeného prĤĜezu (Obr. 3.3).

Obr. 3.2 – PlnostČnné nosníky profilového prĤĜezu s mechanickými spoji: a–prĤĜez typu I (obvyklý typ s pásy pĜipojenými na horním a dolním okraji stČny), b-uzavĜený prĤĜez, c–prĤĜez typu I (bČžný typ s pásy pĜipojenými ke stČnČ), d–prĤĜez typu I (bČžný typ, dĜevČné pásy pĜipojeny ke stČnČ z materiálĤ na bázi dĜeva), e–prĤĜez typu I se stČnou ze zkĜížených desek, f–prĤĜez typu I se stČnou ze zkĜížených desek a zesílenými pásy (þasto používaný typ u starších konstrukcí, napĜíklad tzv. ŠtČpánových soustav); Poznámka: oþíslování þástí prĤĜezu vystihuje úþinnost dané þásti pĜi namáhání prutu ohybem kolmo na osu Y ( 1= plná úþinnost, 2 = úþinnost pĜibližnČ 70 až 90%, 3 = úþinnost asi 65 až 80%, 4 = úþinnost asi 65 až 70%)

Obr. 3.3 – PlnostČnné nosníky lepeného profilového prĤĜezu a–prĤĜez typu I (obvyklý typ s pásy lepenými ke stČnČ z materiálu na bázi dĜeva), b–prĤĜez typu I s pásy z vodorovnČ lamelovaného dĜeva, c–uzavĜený dvoustČnný prĤĜez s pásy z rostlého dĜeva, d-uzavĜený dvoustČnný prĤĜez s pásy z lepeného dĜeva, e–uzavĜený trojstČnný komorový prĤĜez, f-prĤĜez typu I se stČnou z materiálu na bázi dĜeva (bČžný typ, stČna lepena zpravidla do klínové drážky v pásech) NČkteré typy nosníkĤ jsou vyrábČny specializovanými firmami podle patentové dokumentace. Výhodou profilových nosníkĤ je možnost kombinace dĜeva 19


s jinými materiály. Pásy nosníkĤ jsou vyrobeny ze dĜeva, stČny nosníkĤ mohou být z materiálĤ na bázi dĜeva nebo z jiných materiálĤ. Pro stČny nosníkĤ se používají vodovzdorné stavební pĜekližky (mezi nejkvalitnČjší patĜí v souþasné dobČ finské pĜekližky KERTO), dĜevotĜískové desky (velký rozvoj zaznamenává výroba desek OSB), ocelové plechy (profilované trapezové plechy zalisované do dĜeva pásĤ jsou použity v plnostČnných nosnících typu Nail-web). Pro nosníky s tenkou stČnou pĜichází v úvahu i Ĝada dalších variant využívajících efektivní spolupĤsobení rĤzných stavebních materiálĤ. Z kategorie plnostČnných vazníkĤ však jsou a perspektivnČ zĜejmČ budou nejvíce v praxi používány lepené lamelové nosníky.

3.2

DĜevČné plnostČnné rámy

V oboru dĜevČných konstrukcí se rámové soustavy navrhují zpravidla pro halové jednopodlažní a jednolodní objekty. Mohou být ale také využity jako žebra stĜešních konstrukcí provádČných nad kruhovým nebo mnohoúhelníkovým pĤdorysem. U halových staveb jsou rámy uspoĜádány paralelnČ ve vhodných osových vzdálenostech (obvykle od 3 do 6 m). U kopulovitých konstrukcí je uspoĜádání rámĤ radiální. DĜevČné rámy jsou také používány jako pĜíþné vazby stĜešních nástaveb provádČných v rámci rekonstrukce budov. Statický systém rovinných rámĤ mĤže být trojkloubový nebo dvojkloubový. Pro ocelové rámy se používají oba uvedené systémy, pro dĜevČné rámy se dává pĜednost trojkloubovému rámu. Staticky urþité trojkloubové rámy jsou ménČ citlivé ke vzniku pĜídavných napČtí vlivem poddajnosti spojĤ a vlhkostních deformací dĜeva než staticky neurþité dvojkloubové rámy. Trojkloubové rámy jsou také výhodnČjší z hlediska dopravy a montáže konstrukce. Sestavují se ze dvou polorámĤ, které se na montáži spojí vrcholovým kloubem. Konstrukce jednoduchého rámu pro jednolodní halové objekty je tvoĜena rámovými stojkami a pĜíþlí. Sdružené rámy pro vícelodní haly se ve dĜevČných konstrukcích vyskytují ménČ, zpravidla pak pouze o dvou polích. PodobnČ jako v pĜípadČ vazníkĤ rozlišujeme dvČ základní skupiny rámĤ, a to rámy plnostČnné a rámy pĜíhradové. Mohou se vyskytnout také rámy vytvoĜené kombinací plnostČnných a pĜíhradových dílcĤ, v tom pĜípadČ jsou stojky obvykle plnostČnné a pĜíþle pĜíhradová. PĜíþle rámu, jež plní souþasnČ funkci stĜešního vazníku, má obvykle sedlový tvar. Stojky rámu mají vČtšinou promČnnou výšku prĤĜezu. Zásadním konstrukþním detailem z hlediska celkového pĤsobení soustavy je u dĜevČných rámĤ detail rámového rohu, tedy zpĤsob pĜipojení rámové pĜíþle ke stojkám. U ocelových a betonových rámĤ je konstrukþní Ĝešení rámového rohu pomČrnČ snadné a tuhost pĜípoje je vysoká. U dĜevČných rámĤ se tuhost rámového rohu zmenšuje zejména vlivem poddajnosti spojĤ, vlivem dlouhodobého trvání zatížení a zmČnami vlhkosti dĜeva. PĜi návrhu dĜevČných rámĤ je proto tĜeba vždy poþítat s redistribucí vnitĜních sil, která se projevuje hlavnČ zvČtšením hodnot ohybových momentĤ v pĜíþli rámu. Poddajnost rámových rohĤ se výraznČji projevuje u rámĤ s mechanickými spoji (u sbíjených rámĤ a rámĤ s kolíkovými spoji). U rámĤ lepených s lepeným rámovým rohem lze

20


dosáhnout vysoké tuhosti rámového rohu, takže se vliv poddajnosti spojení pĜíþle a stojek projevuje podstatnČ ménČ. Pro konstrukce dĜevČných rámĤ jsou nejvhodnČjší lepené lamelové prĤĜezy. PĜíþle a stojky rámĤ jsou zpravidla promČnného prĤĜezu. U dvojkloubových i trojkloubových rámĤ je nejvČtší výška prĤĜezu v rámovém rohu, kde je nejvČtší intenzita namáhání. Typický pĜíklad prostorového uspoĜádání konstrukce haly s lepenými rámy je uveden na Obr. 3.4. PĜíhradové pĜíþné ztužidlo je provedeno mezi dvČma sousedními rámy. Diagonály ztužidla mohou být vyrobeny z ocelových prĤĜezĤ anebo ze dĜevČných prĤĜezĤ. Funkci svislic v soustavČ ztužidla plní ve stĜešní þásti vaznice (pouze ty vaznice, které jsou zaþlenČny do soustavy ztužidla) a ve stČnové þásti paždíky.

Obr. 3.4 – Typické prostorové uspoĜádání konstrukce s plnostČnnými rámy a pĜíklad lepeného rámu na rozpČtí 24 m: pĜíþné ztužidlo je navrženo vždy mezi dvČma sousedními rámy; diagonály ztužidla se zpravidla navrhují ocelové; spojení pĜíþle a stojky rámu je Ĝešeno vlepeným rohovým dílcem Specifickým konstrukþním detailem rámĤ je oblast rámového rohu v místČ pĜipojení pĜíþle do stojky rámu. PĜipojení lze konstrukþnČ Ĝešit rozdvojením stojek rámu nebo provedením kompaktního rámového rohu jak je znázornČno na Obr. 3.5. PĜi menších rozpČtích rámĤ lze stojky navrhovat z rostlého dĜeva, u rámĤ vČtších rozpČtí jsou z lepeného lamelového dĜeva. Výhodné konstrukþní Ĝešení

21


rámĤ s rozdvojenými stojkami spoþívá v tom, že se tažený prut stojky provede z ocelového profilu. Na horní pás lepené pĜíþle se ukládají vaznice nebo stĜešní panely. K pĜipojení prutĤ stojky se zpravidla používají šroubové spoje a hmoždinkové spoje. Kompaktní rámové rohy se Ĝeší zakĜivením anebo pomocí lepených zubovitých spojĤ (standardní délka zubĤ se navrhuje obvykle 50 mm). Výhodné je konstrukþní Ĝešení s vlepeným rohovým kusem, protože rohový, silnČ namáhaný dílec, lze vyrobit ze speciálních lamel vysoké pevnosti. Specifickou skupinu pĜedstavují rámy, u nichž je pĜíþle se stojkami spojena pomocí mechanických spojĤ. PĜíþle je vložena mezi dvojþlenný profil stojky, pĜiþemž spojení je provedeno ocelovými kolíky (nČkdy i trubkovými elementy). Kolíky jsou rozmístČny radiálnČ, zpravidla ve dvou kruzích kolem stĜedu pĜípoje. Ve srovnání s lepeným spojem vykazuje tento typ vČtší poddajnost a je proto nutné ve výpoþtu uvážit vliv poddajnosti rámového rohu na únosnost a pĜetvoĜení konstrukce. Zesílení rámových rohĤ se nČkdy provádí pĜíložkami z materiálĤ na bázi dĜeva (jedním z nejkvalitnČjších jsou pĜekližky systému KERTO).

Obr. 3.5 – Konstrukþní Ĝešení rámových rohĤ u rámĤ lepeného prĤĜezu: a-rámy s rozdvojenými stojkami, b-zakĜivený rámový roh, c-styk pĜíþle a stojky rámu lepeným zazubeným spojem, d-spojení pĜíþle a stojky rámu mechanickým kolíkovým spojem PĜíþle a stojky rámĤ jsou namáhány kombinací osové síly a ohybu (zásady výpoþtu viz modul M02). Jedná se o štíhlé pruty a je tedy nutné dbát na zabezpeþení jejich pĜíþné stability, zejména proti vyboþení z roviny rámu (klopení). PĜíþle rámu je zpravidla dostateþnČ zabezpeþena stĜešními vaznicemi pĜipojenými do soustavy pĜíþného ztužidla. Stojky rámĤ mohou být zabezpeþeny stČnovými paždíky, pĜípadnČ stČnovými panely anebo musí mít vlastní dostateþnou únosnost na vzpČr.

22


PodepĜení rámĤ na základy se provádí prostĜednictvím ocelových úložných patek. PĜi montáži rámových konstrukcí se nejprve smontuje pole s pĜíþným ztužidlem. Potom je možné postupnČ osazovat další rámové vazby a pĜipojovat je vaznicemi a podélnými ztužidly k tuhému vyztuženému poli. Mezi rámové soustavy náleží také soustavy s vetknutými sloupy a kloubovČ pĜipojeným vazníkem. Tento typ je velmi používán pro konstrukce hal v oboru ocelových konstrukcí. Také v oboru dĜevČných konstrukcí ovšem patĜí k základním systémĤm pĜíþných vazeb halových objektĤ. PĜíþle rámu je tvoĜena stĜešním vazníkem, který mĤže být plnostČnný nebo pĜíhradový. Sloupy jsou obvykle plnostČnné, ménČ þasto pĜíhradové. Na Obr. 3.6 je uvedena varianta s plnostČnným a pĜíhradovým vazníkem. Vhodný a v praxi velmi rozšíĜený je kombinovaný rám s lepeným dĜevČným vazníkem a ocelovými, pĜípadnČ betonovými sloupy. Pokud se použijí dĜevČné plnostČnné sloupy, jsou vždy lepeného prĤĜezu. PĜíhradové sloupy jsou z rostlého dĜeva a pro jejich konstrukþní Ĝešení platí stejné zásady jako u pĜíhradových vazníkĤ. Vetknutí sloupĤ se provádí pomocí ocelových úložných prvkĤ. Novodobým zpĤsobem je Ĝešení pomocí ocelových závitových tyþí vlepených do dĜevČného prĤĜezu. VytvoĜí se tak v podstatČ koncovka na patce dĜevČného sloupu s pĜesahujícími závitovými tyþemi. Pomocí šroubového spoje je pak možné dĜevČný sloup pĜipojit do ocelového pĜíþníku.

Obr. 3.6 – Rámová pĜíþná vazba s vetknutými sloupy: Alt. I-lepený plnostČnný vazník (pĜíþle rámu) a vetknuté pĜíhradové sloupy, Alt.II-pĜíhradový vazník (pĜíþle) a vetknuté pĜíhradové sloupy: 1-pĜíhradový vazník, 2-lepený plnostČnný vazník, 3-sloup štítové stČny, 4pĜíhradový pĜímopásový sloup,5-pĜíhradový trojúhelníkový sloup, 6-kotvení, 7kotevní pĜíþník Soustavy s lepenými rámy patĜí k perspektivním nosným soustavám. Z toho dĤvodu jsou stále pĜedmČtem teoretického a experimentálního výzkumu. Nelze

23


ovšem pominout, že existuje velký poþet starších rámových konstrukcí, které jsou plnČ funkþní a budou nadále provoznČ používány. Tyto rámové konstrukce slouží pro zastĜešení objektĤ nejrĤznČjšího úþelu a s problematikou jejich posuzování se setkáváme hlavnČ pĜi rekonstrukcích tČchto staveb. Typický prĤĜez starších rámĤ je charakterizován þlenČnými pásy a stČnou vyrobenou z desek. Desky jsou obvykle kladeny ve dvou vrstvách jako zkĜížené a spojení je vČtšinou hĜebíkové se spínacími svorníky. PĜíklad konstrukþního Ĝešení plnostČnného sbíjeného rámu s ocelovým táhlem je na Obr. 3.7. Uvedená konstrukce slouží pro zastĜešení budov zámku (zámek v MikulovČ). StČna z desek tloušĢky 25 mm je ve dvou vrstvách, v oblasti rámového rohu je provedeno zesílení prĤĜezu výztuhami. Vaznice jsou svislé a jsou opatĜeny vzpČrkami, které souþasnČ slouží k zabezpeþení stability dolního pásu rámu. Vodorovná složka reakce dvojkloubového rámu je pĜenášena ocelovým táhlem kruhového prĤĜezu s rektifikaþním þlánkem.

Obr. 3.7 – PĜíklad plnostČnného sbíjeného rámu: a-konstrukce rámu s ocelovým táhlem, b-detail podepĜení rámu na obvodovou stČnu Specifickou skupinu starších konstrukcí tvoĜí rámy a oblouky ŠtČpánovy soustavy, které jsou velmi rozšíĜeny zejména v evropských zemích. Na základČ prĤzkumu a podrobné analýzy tohoto typu konstrukcí lze uvést, že se vČtšinou 24


vyznaþují kvalitním profesionálním provedením a pomČrnČ velkou únosností. Zpravidla vyhovují i souþasným požadavkĤm na únosnost a použitelnost stavebních konstrukcí. Ze souþasného pohledu mají také již historickou cenu. PĜíkladem rámové konstrukce uvedeného typu je konstrukce skladu soli znázornČná na Obr. 3.8. Šikmé stojky rámu jsou plnostČnného prĤĜezu, zalomená pĜíþle rámu má charakter pĜíhradové soustavy se zkĜíženými diagonálami. Na pĜíþli rámu je umístČna nástavba pro transport soli. Konstrukce pĤsobí v agresivním prostĜedí pĜibližnČ od roku 1922 a po rekonstrukci provedené v roce 1991 je nadále v provozu.

Obr. 3.8 – PĜíklad plnostČnného dvojkloubového rámu s pĜíhradovou pĜíþlí: hala slouží pro transport a skladování soli; na rámové pĜíþli je umístČna konstrukce vrcholové nástavby s transporterem a výsypkou

3.3

DĜevČné plnostČnné oblouky

DĜevČné oblouky jsou souþástí nosných soustav Ĝady stavebních objektĤ, u nichž je požadován zakĜivený geometrický tvar stĜechy. V halových typech staveb jsou oblouky uspoĜádány paralelnČ ve vzdálenostech obvykle 3 až 6 m. U staveb kopulového typu je uspoĜádání obloukĤ radiální (viz modul M05). Oblouky mají v tomto nosném systému funkci tuhých žeber. Do skupiny plnostČnných obloukĤ zaĜazujeme zejména lepené lamelové oblouky, oblouky profilového prĤĜezu s plnou stČnou a také skružové oblouky. Zásady výpoþtu a konstrukþního Ĝešení obloukĤ jsou obdobné jako u rámĤ. Podle typu prĤĜezu opČt rozlišujeme oblouky plnostČnné a pĜíhradové. DĜevČné oblouky se navrhují spíše pro vČtší rozpČtí v rozmezí od 20 do pĜibližnČ 80 m. Mohou se však vyskytovat i rozpČtí menší, a to v pĜípadČ skružových obloukĤ

25


a pĜíhradových obloukĤ. Ve zvláštních pĜípadech se vyskytnou i oblouky vČtšího rozpČtí než 80 m. Klasický geometrický tvar obloukĤ je plynule zakĜivený se stĜednicí kruhovou nebo parabolickou. Tento tvar je možné ale dosáhnout pouze u lepených plnostČnných obloukĤ anebo u pĜíhradových obloukĤ s pásy lepeného prĤĜezu. V ĜadČ pĜípadĤ se proto navrhuje polygonový tvar obloukĤ. Pásy jsou vyrobeny jako zalomené a plynulá zakĜivená plocha se vytvoĜí ve stĜešním plášti. Tento zpĤsob je typický pro konstrukce s pĜíhradovými vazníky s pásy vyrobenými z rostlého dĜeva. Prostorová skladba konstrukcí s rovinnými oblouky je v principu stejná jako u rámových soustav (Obr. 2.8). Oblouky tvoĜí pĜíþné vazby konstrukce, které pĜenášejí úþinky zatížení pĤsobící v rovinČ obloukĤ. Zatížení pĤsobící kolmo na rovinu obloukĤ je nutné pĜenést do podpor konstrukce pĜíþnými ztužidly. PĜíþná ztužidla zabezpeþují souþasnČ prostorovou tuhost konstrukce a vymezují vzpČrné délky obloukĤ v místech stanovených výpoþtem. Pro zabezpeþení prĤĜezĤ plnostČnných obloukĤ proti klopení a dolních pásĤ pĜíhradových obloukĤ proti vyboþení z roviny oblouku je nutné provést podélná ztužidla. Podélná ztužidla musí být pĜipojena do soustavy pĜíþného ztužidla. Nejvíce se v konstrukcích používají oblouky vyrobené z lepeného lamelového dĜeva, které lze zaĜadit mezi osvČdþené a bČžnČ používané typy konstrukcí. Jejich pĜedností je moderní automatizovaná technologie výroby a z toho vyplývající velká únosnost. Jsou také velmi vhodným konstrukþním dílcem pro realizaci architektonických zámČrĤ. Typickým konstrukþním systémem pro zastĜešení stĜedních a velkých rozpČtí je systém s lepenými oblouky znázornČný na Obr. 2.7.

Obr. 3.9 – PĜíklad porušení patky lepeného oblouku degradací dĜeva: porušená patka oblouku vlivem zatékání a dlouhodobého udržování vlhkosti a následným napadením biotickými þiniteli

26


Poruchy lepených lamelových obloukĤ, pokud k nim dochází, se mohou projevovat delaminací spár mezi lamelami lepeného prĤĜezu, vyboþením obloukĤ, narušením dĜeva v úložných patkách a poruchami stĜešního pláštČ. Poruchy stĜešních plášĢĤ na konstrukcích s válcovým nebo sférickým tvarem stĜešní plochy jsou pomČrnČ þasté. PĜíþinou je obvykle nevyhovující únosnost pĜipojení pláštČ k nosné konstrukci se zĜetelem ke zvýšeným úþinkĤm sání vČtru na zakĜivených stĜešních plochách. NezĜídka dochází i k odtržení znaþné þásti stĜešní krytiny. Oprava pláštČ je obtížná a nákladná, protože se jedná o velké plochy s množstvím stykových spár. S ohledem na souþasnou úroveĖ technologie výroby lepených konstrukcí dochází k poruchám lepených spár jen výjimeþnČ. PĜi dodržení ustanovení norem pro navrhování dĜevČných konstrukcí nedochází ani k ostatním výše uvedeným poruchám. U obloukových a rámových konstrukcí je tĜeba dbát na správné Ĝešení úložných patek tak, aby nedocházelo k zatékání. Vlivem dlouhodobého zatékání vody a udržování vlhkosti v úložných botkách dochází k narušení dĜeva a v ĜadČ pĜípadĤ je pak nezbytná sanace (Obr. 3.9). Postup montáže konstrukcí s lepenými obloukovými vazbami je stejný jako u rámových soustav. DĤležité je zejména dbát na zabezpeþení prostorové stability pĜi montáži. Z toho dĤvodu je vhodné osazovat v první fázi montáže ty oblouky, které jsou souþástí pĜíþného ztužidla. Nejlépe je však zaþít montáž osazením celé sekce sestavené ze dvou obloukĤ s vloženými ztužidly. PrĤĜez profilových obloukĤ je tvoĜen dĜevČnými pásy a stČnou z plošných materiálĤ na bázi dĜeva. StČna je s pásy spojena mechanickými spoji nebo lepením. VČtšinou se navrhují oblouky trojkloubové sestavené ze dvou dílcĤ. DĤležitým detailem je patní a vrcholový kloub, který se u plnostČnných i pĜíhradových obloukĤ konstrukþnČ Ĝeší stejným zpĤsobem (viz kap. 4). ZpĤsob Ĝešení podporových a vrcholových kloubĤ na principu þepového spoje je konstrukþnČ jednoduchý a z hlediska požadované možnosti natoþení splĖuje dobĜe výpoþtové pĜedpoklady a je také velmi výhodný z montážního hlediska. V praxi se proto þasto používá pro konstrukþní Ĝešení kloubĤ u obloukĤ všech typĤ. Stabilita pásĤ proti vyboþení z roviny oblouku je zajištČna podélnými pĜíhradovými ztužidly. Podélná ztužidla jsou podepĜena soustavou pĜíþného ztužidla. PlnostČnné oblouky starších typĤ konstrukcí byly vyrábČny spojováním pĜíĜezĤ-lamel hĜebíky nebo svorníky. Jednalo se o skružové oblouky na principu de čOrme. Pro konstrukce menších rozpČtí se zakĜivenou stĜešní plochou mĤže být tento systém vhodný i v souþasné dobČ. PĜíkladem realizace stĜešní konstrukce s obloukovými žebry tohoto typu je prostorová soustava uvedená v modulu M05 (Obr. 3.4). Oblouková žebra nosné soustavy by samozĜejmČ mohla být lepená. Výhodou nelepených žeber byla v tomto pĜípadČ nižší cena a možnost výroby v tesárnách s bČžným vybavením. Vhodné rozpČtí konstrukce je do 15 m.

27


4

DĜevČné pĜíhradové konstrukce

PĜíhradové konstrukce je možné tĜídit podle rĤzných hledisek, zpravidla podle geometrického tvaru, statického pĤsobení a konstrukþního provedení.

Obr. 4.1 – Typy pĜíhradových nosníkĤ a stĜešních vazníkĤ: a-obvyklé typy stĜešních vazníkĤ a nosníkĤ zpravidla s hĜebíkovými, pĜípadnČ hmoždinkovými spoji, b-vazníky se spoji na bázi kovových zalisovaných styþníkových desek, pĜípadnČ i s jinými mechanickými spoji

28


Obr. 4.2 – Typy pĜíhradových nosníkĤ, rámĤ a obloukĤ: c-sedlové a trojúhelníkové vazníky, d-segmentové vazníky se zakĜiveným a polygonálním horním pásem; kombinované vazníky s ocelovým dolním pásem; vzpínadlové nosníky, e-trojkloubové a dvojkloubové pĜíhradové rámy, f- trojkloubové a dvojkloubové pĜíhradové oblouky

29


Z hlediska statického pĤsobení se vyskytují pĜíhradové konstrukce pĤsobící jako nosníky, rámy a oblouky. Pro dĜevČné konstrukce se zpravidla používají soustavy, které jsou staticky urþité. Z hlediska použití ve dĜevČných konstrukcích je nevýhodou staticky neurþitých soustav redistribuce sil, ke které dochází v provozním stadiu konstrukce zejména vlivem dlouhodobého pĤsobení zatížení, zmČn vlhkosti a v dĤsledku poddajností spojĤ. Pokud nejsou tyto vlivy respektovány pĜi návrhu, mĤže docházet k pĜetížení nČkterých prvkĤ konstrukce. Podle uspoĜádání mezipásových prutĤ mohou být pĜíhradové soustavy pravoúhlé nebo kosoúhlé a dále jednoduché, složené a vícenásobné. Horní pás pĜíhradových konstrukcí mĤže být pĜímý, zalomený nebo zakĜivený. Ve stĜešních konstrukcích se používají pĜíhradové vazníky obdélníkového, trojúhelníkového, lichobČžníkového (pultového), pČtiúhelníkového (sedlového), mnohoúhelníkového a segmentového tvaru. PĜehled pĜíhradových nosníkĤ (stĜešních vazníkĤ), rámĤ a obloukĤ je uveden v Obr. 4.1. a 4.2.

4.1

DĜevČné pĜíhradové nosníky a vazníky

PĜíhradové vazníky jsou základním nosným dílcem stĜech vazníkové soustavy. Navrhují se jako rovinné prutové soustavy rĤzného geometrického tvaru s ohledem na požadovaný tvar stĜechy, velikost rozpČtí a intenzitu zatížení. PĜíhradová konstrukce je tvoĜena pásovými pruty, jež jsou navzájem spojeny vnitĜními mezipásovými pruty. Charakteristickými konstrukþními detaily pĜíhradových vazníkĤ jsou styþníky, v nichž se pĜipojují mezipásové pruty k pásĤm. Použitím pĜíhradoviny namísto plné stČny se snižuje spotĜeba materiálu, zejména u konstrukcí velkých rozpČtí. Rozhodnutí o volbČ mezi plnostČnnou a pĜíhradovou konstrukcí je ovšem nutné provést na základČ komplexního technicko-ekonomického vyhodnocení. Konstrukþní Ĝešení pĜíhradových vazníkĤ, rámĤ a obloukĤ závisí do znaþné míry na druhu spojení prutĤ ve styþnících. PĜipojení prutĤ mĤže být provedeno spoji hĜebíkovými, svorníkovými, kolíkovými, tesaĜskými, hmoždinkovými, dále pomocí zalisovaných styþníkových desek, styþníkových plechĤ i lepením. KromČ tradiþních spojĤ typu „dĜevo-dĜevo“ se stále ve vČtší míĜe používají moderní spoje typu „ocel-dĜevo“, pĜípadnČ „deska-dĜevo“ (styþníková deska z materiálĤ na bázi dĜeva). V tČchto spojích jsou pruty pĜipojovány prostĜednictvím ocelových styþníkových plechĤ (zalisovaných do dĜeva nebo vkládaných do výĜezĤ ve dĜevČ) anebo pomocí styþníkových desek vyrobených z materiálĤ na bázi dĜeva. Pruty pĜíhradových vazníkĤ jsou zpravidla z rostlého dĜeva, ale nČkteré mohou být též z lepeného dĜeva nebo z oceli. StĜešní vazníky mají se zĜetelem na potĜebný sklon stĜechy horní pás šikmý nebo zakĜivený. Zatížení mĤže pĤsobit na pásy soustavy ve styþnících nebo mimostyþnČ . Má-li být vliv mimostyþného ohybového namáhání pásĤ eliminován, je vhodné navrhovat pĜi vČtších vzdálenostech styþníkĤ podružné svislice. Pro prĤmyslové a skladovací haly se používají vazníky velkých rozpČtí, jejichž souþástí bývají též podélné nebo pĜíþné svČtlíky. PĜehled typĤ dĜevČných pĜíhradových konstrukcí používaných pro zastĜešení rĤzných objektĤ s uvedením vhodného rozpČtí a pomČru výšky k rozpČtí je uveden v Obr. 4.1 a Obr. 4.2. Z tohoto pĜehledu je zĜejmé, že se ve

30


stavebních konstrukcích vyskytují pĜíhradové soustavy, které se svou konstrukþní skladbou i tvarem výraznČ odlišují. Pro jejich navrhování však platí obecné zásady spoleþné prakticky pro všechny typy pĜíhradových konstrukcí. PĜehled tvarĤ a soustav pĜíhradových vazníkĤ je na Obr. 4.3.

Obr. 4.3 – Tvary pĜíhradových vazníkĤ: a-pĜímopásový, b-trojúhelníkový (mimostyþné zatížení vaznicemi), c-pultový (zatížení ve styþnících), d-sedlový (spojité zatížení stĜešním pláštČm a podhledem), e-mnohoúhelníkový (styþníkové zatížení), f-segmentový (styþníkové zatížení)

31


Konstrukþní Ĝešení pĜíhradových vazníkĤ závisí do znaþné míry na druhu spojení prutĤ ve styþnících. PĜipojení prutĤ mĤže být provedeno spoji hĜebíkovými, svorníkovými, kolíkovými, tesaĜskými, hmoždinkovými, dále pomocí zalisovaných styþníkových desek, styþníkových plechĤ i lepením. KromČ tradiþních spojĤ typu „dĜevo-dĜevo“ se stále ve vČtší míĜe používají moderní spoje typu „ocel-dĜevo“, pĜípadnČ „deska-dĜevo“. V tČchto novodobých spojích jsou pruty pĜipojovány prostĜednictvím ocelových styþníkových plechĤ (zalisovaných do dĜeva nebo vkládaných do výĜezĤ ve dĜevČ) anebo pomocí styþníkových desek vyrobených z materiálĤ na bázi dĜeva. Pruty pĜíhradových vazníkĤ jsou zpravidla z rostlého dĜeva, ale nČkteré mohou být též z lepeného dĜeva nebo z oceli. Sestavení výpoþtového modelu vazníku pro úþely návrhu se provádí obvyklým zpĤsobem, zpravidla s použitím nČkterého programového systému. V podstatČ je nutno zvolit vhodný geometrický tvar vazníku, definovat podpory, zpĤsob spojení prutĤ, vlastnosti materiálu, pĜedpokládané tvary a rozmČry prĤĜezĤ a stanovit zatížení. Po vyĜešení reakcí a vnitĜních sil se provede ovČĜení únosnosti a použitelnosti vazníku ve smyslu metody mezních stavĤ podle ustanovení normy pro navrhování dĜevČných konstrukcí (viz modul M02). Pro navrhování nČkterých typĤ vazníkĤ i celých stĜešních konstrukcí lze použít programy, které celý proces návrhu automatizují (komplexní výpoþtové i výrobní moduly se napĜíklad používají pĜi navrhování pĜíhradových konstrukcí se zalisovanými kovovými styþníkovými deskami). U dĜevČných vazníkĤ jsou rozmČry prutĤ výraznČ ovlivĖovány druhem spojĤ. Je proto úþelné nejprve navrhnout prĤĜez horního a dolního pásu a nejvíce namáhaných mezipásových prutĤ a ovČĜit možnost jejich pĜipojení k pásĤm. Pásové pruty jsou namáhány osovými silami a podle úþinku osové síly je tĜeba provádČt posouzení na vzpČr a tah. K osovému namáhání je nutno pĜipoþítat ohybová namáhání vyvolaná pĤsobením mimostyþného zatížení a excentrickým pĜipojením mezipásových prutĤ ve styþnících. Mezipásové pruty pĜenášejí tahové nebo tlakové síly a posuzují se na tah nebo na vzpČr. DĤležitým návrhovým parametrem pĜíhradových vazníkĤ je výška mČĜená mezi osami pásĤ uprostĜed rozpČtí vazníku. Na volbČ výšky závisí velikost prĤhybu vazníku a rozdČlení osových sil pĤsobících v prutech soustavy, tedy veliþiny, které jsou pro návrh vazníkĤ rozhodující. Teoretická výška vazníkĤ nemá být v obvyklých pĜípadech menší než hodnoty uvedené v Obr. 4.1 a 4.2. Poþet pĜíhrad a jejich délka závisí zejména na velikosti rozpČtí vazníku, na tvaru vazníku a na druhu spojení prutĤ ve styþnících. VČtšinou se délka pĜíhrad navrhuje v rozmezí 1,0 až 3,0 m. PĜi volbČ prĤĜezĤ prutĤ je potĜeba vycházet ze zpĤsobu namáhání prutĤ, velikosti pĤsobících sil a typu spojení. Oba pásy soustavy mají obvykle stejnou skladbu, jsou buć celistvého nebo þlenČného prĤĜezu. Výhodou stejného provedení je jednotný konstrukþní charakter styþníkĤ pĜi horním i dolním pásu soustavy. PĜi návrhu prĤĜezu pásĤ i ostatních prutĤ není ale otázka dostateþné únosnosti prutu jediným a þasto ani rozhodujícím kriteriem. Pro dĜevČné konstrukce je typické, že o skladbČ a rozmČrech prĤĜezĤ rozhoduje v ĜadČ pĜípadĤ únosnost spojĤ. Pásy þlenČného prĤĜezu (dvojdílné nebo trojdílné) jsou výhodné pro pĜipojování mezipásových prutĤ, protože je ve spoji k dispozici více ploch ne jejich pĜipojení. Tuto konstrukþní výhodu je úþelné

32


využít hlavnČ u sbíjených vazníkĤ, u nichž vzhledem k vČtšímu poþtu spár mezi jednotlivými þástmi pĜipojovaných prutĤ budou hĜebíky pĤsobit jako vícestĜižné. Vzhledem k omezeným délkám Ĝeziva je tĜeba navrhovat dílenské styky pásĤ, jež se provádČjí ve výrobních závodech. S ohledem na možnosti transportu je nutné u pĜíhradových vazníkĤ vČtších rozpČtí navrhovat montážní styky. VýrobnČ i montážnČ je výhodné rozdČlit vazník na dvČ stejné þásti, které se na stavbČ spojí pomocí stykovacích prvkĤ v jeden celek. Styky se provádČjí zpravidla pomocí pĜíložek a vložek umístČných symetricky k ose prutu. Styky tlaþených pásĤ mají být navrhovány v blízkosti styþníkĤ zabezpeþených proti vyboþení z roviny vazníku. Po stránce konstrukþní je výhodné stykovat tlaþené pásy s využitím kontaktu mezi spojovanými þástmi. Je-li zabezpeþeno tČsné dosednutí stykovaných þástí, je možné pĜi posuzování spojovacích prostĜedkĤ uvažovat tlakovou normálovou sílu poloviþní hodnotou, což znaþnČ usnadní dimenzování spoje. Z hlediska použitelnosti vazníkĤ je zásadní velikost prĤhybu. Doporuþené mezní hodnoty prĤhybu pĜíhradových vazníkĤ jsou uvedeny v normČ pro navrhování dĜevČných konstrukcí. PrĤhyby dĜevČných pĜíhradových konstrukcí vznikají nejen následkem pružných deformací prutĤ a jejich pĜípojĤ, ale také následkem plastických deformací dĜeva a spojĤ. Velký vliv na velikost prĤhybu mají poþáteþní netČsnosti spojĤ v pĜípojích a stycích prutĤ. PĜi nekvalitní výrobČ vazníkĤ mĤže trvalá složka prĤhybu i nČkolikanásobnČ pĜekraþovat velikost pružného prĤhybu. Dále je tĜeba mít na zĜeteli, že pro velikost celkového prĤhybu jsou podstatné reologické vlivy. PrĤhyb dĜevČných konstrukcí se zvČtšuje s þasem a pĜi pĤsobení dlouhodobých zatížení. K výraznČjšímu zvČtšení prĤhybu dochází v prvních dvou až tĜech letech pĤsobení konstrukce, kdy vlhkost dĜeva není ještČ ustálena a po prvním zatížení stĜechy snČhem.

Obr. 4.3 – Nadvýšení pĜíhradových vazníkĤ: 1-styky dolních pásĤ vazníkĤ, 2-stykovací pĜíložky, 3-styþník, 4-dolní pás

33


PĜíhradové vazníky se zpravidla vyrábČjí s nadvýšením, které u bČžných rozpČtí þiní asi 1/300 až 1/200 rozpČtí. Nadvýšení se obvykle dosáhne zalomením osy dolního pásu v jednom nebo ve dvou místech, ve kterých je pás stykován (Obr. 4.4), pĜiþemž se dodrží teoretická výška vazníku. U vazníkĤ velkých rozpČtí se navrhuje nadvýšení ve tvaru vhodné kĜivky, obvykle paraboly. U sbíjených vazníkĤ jsou pĜípoje prutĤ k pásĤm provedeny hĜebíkovými spoji. Vzhledem k výrobní jednoduchosti patĜí tyto vazníky k nejpoužívanČjším. RozpČtí sbíjených vazníkĤ je obvykle od 9,0 do 15,0 m pĜi osové vzdálenosti 1,0 až 3,0 m. Tvar vazníkĤ je zpravidla sedlový nebo pultový. Pásy mohou být celistvé nebo þlenČné. PĜi spojování prvkĤ vČtších tlouštČk se doporuþuje doplnit hĜebíkový spoj ve styþníku svorníkem a styk pásu dvČma spínacími svorníky po každé stranČ styku. PĜíklad konstrukþní skladby sbíjeného vazníku s pásy celistvého prĤĜezu na rozpČtí pĜibližnČ 12,0 m je na Obr. 4.5. Pásové pruty jsou prĤbČžné až po místa stykĤ a jsou vyrobeny z hranolĤ. StĜešní vaznice se ukládají na horní pás v blízkosti styþníkĤ nebo podle potĜeby i mimo styþníky. V pĜípojích prutĤ k pásĤm lze kombinovat hĜebíkové spoje s tesaĜskými, protože obČ spojení mají pĜibližnČ stejnou poddajnost. U vazníkĤ se sestupnými diagonálami jsou tažené diagonály konstruovány z desek nebo fošen a jsou pĜipojeny hĜebíkovým spojem. PĜipojení krajních silnČ namáhaných diagonál vyžaduje velkou plochu pro umístČní potĜebného poþtu hĜebíkĤ. ýasto je tĜeba volit diagonály ze dvou nebo i více desek, popĜípadČ provést krajní pĜíhradu jako plnostČnnou. Tlaþené svislice jsou celistvého prĤĜezu a jsou pĜipojeny opĜením do pásĤ. Podporové svislice, jež pĜenášejí osovou sílu odpovídající hodnotČ reakce nestaþí zpravidla pĜipojit pouze jednoduchým kolmým opĜením. Svislici je nutno zesílit pĜíložkami nebo jiným vhodným opatĜením.

Obr. 4.4 – PĜíklad konstrukþního Ĝešení sbíjeného pĜíhradového vazníku s pásy celistvého prĤĜezu

34


U vazníkĤ s tlaþenými výstupnými diagonálami a taženými svislicemi se konstrukþní koncepce zamČní, tj. diagonály celistvého prĤĜezu se pĜipojí šikmým zapuštČním a svislice dvojdílného prĤĜezu se pĜipojí hĜebíky jak je znázornČno na Obr. 4.5.

Obr. 4.5 – PĜíklady konstrukþního Ĝešení pĜíhradového vazníku s pásy celistvého prĤĜezu a výstupnými tlaþenými diagonálami: a-schéma vazníku, b-pĜipojení diagonály jednoduchým šikmým zapuštČním, cpĜipojení diagonály dvojitým šikmým zapuštČním

35


Je tĜeba mít na zĜeteli, že pĜipojení mezipásových prutĤ pomocí opĜení nebo zapuštČní je úþinné pouze v pĜípadČ pĤsobení tlakových sil. Vyskytne-li se pĜi nČkteré kombinaci zatížení v takto pĜipojeném prutu i tah (napĜíklad u diagonál ve stĜedních pĜíhradách nČkterých soustav pĜi kombinaci zatížení stálého a jednostranného zatížení snČhem), je potĜeba tahovou sílu pĜenést pomocí pĜíložek nebo jiným konstrukþním opatĜením. Koncepce konstrukþního Ĝešení styþníkĤ s pĜípoji provádČnými kombinací hĜebíkových a tesaĜských spojĤ je u pravoúhlých pĜíhradových soustav výhodná, protože vČtšinu styþníkĤ lze provést centricky. Tuto kombinaci spojĤ pĜibližnČ stejné tuhosti lze uplatĖovat i v pĜípadČ jiných typĤ mechanických spojĤ (napĜíklad u spojĤ se zalisovanými styþníkovými deskami, u hmoždinkových spojĤ, ale i v dalších pĜípadech). U sbíjených vazníkĤ s pásy þlenČného prĤĜezu se pásové i mezipásové pruty provádČjí z deskového Ĝeziva. PrĤĜezy pásĤ bývají dvojdílné, pĜi vČtších rozpČtích i trojdílné. Vhodná tloušĢka desek je 30 až 50 mm. ýasto je obtížné pĜipojit krajní diagonály hĜebíky, protože jich vychází velký poþet a není možné je rozmístit na šíĜku desek. V tom pĜípadČ se jedna nebo i dvČ krajní pĜíhrady konstruují jako plná stČna ze zkĜížených desek. PĜíklad konstrukþní skladby vazníku s pásy þlenČného prĤĜezu je na Obr. 4.6.

Obr. 4.6 – PĜíklad konstrukþního Ĝešení sbíjeného pĜíhradového vazníku s pásy þlenČného prĤĜezu PĜíklad pĜíhradového vazníku s výstupnými diagonálami je na Obr. 4.7. SilnČ namáhaná tlaþená podporová diagonála je Ĝešena jako prut složeného prĤĜezu, jehož stĜední þást je pĜipojena k pásĤm hĜebíky a krajní þásti jednoduchým nebo dvojitým zapuštČním. Ostatní pruty jsou pĜipojeny hĜebíkovými spoji. Konstrukþní Ĝešení styþníkĤ je patrné z Obr. 4.8. Prut vložený mezi profily pásu je pĜipojen dvojstĜižnými hĜebíky, dílþí þásti prutu pĜetažené pĜes pásy jednostĜižnými hĜebíky. Spojení je doplnČno spínacím svorníkem. U pĜíhradových vazníkĤ kosoúhlé soustavy se bČžnČ provádí excentrické Ĝešení styþníkĤ. PĜídavné ohybové namáhání vlivem excentrického pĜipojení je tĜeba uvážit pĜi dimenzování pásĤ. Pokud excentricita styþníku nepĜesahuje hodnotu poloviny výšky pásu, není pĜídavné ohybové napČtí obvykle výrazné ve srovnání s osovým napČtím od úþinku normálové síly.

36


Obr. 4.7 – PĜíklad konstrukþního Ĝešení pĜíhradového vazníku s pásy þlenČného prĤĜezu a výstupnými diagonálami

Obr. 4.8 – Detaily styþníkĤ sbíjeného vazníku s þlenČnými pásy: 1-dvojstĜižné hĜebíky, 2-jednostĜižné hĜebíky, 3-stĜešní vaznice 37


PĜíhradové vazníky s hmoždinkovými spoji se používají pro vČtší rozpČtí (15 až 24 m, pĜípadnČ i více). Konstrukþní uspoĜádání vazníkĤ s hmoždinkovými spoji je obdobné jako u sbíjených vazníkĤ. S ohledem na zvýšení únosnosti pĜípojĤ je úþelné navrhovat pásy þlenČné, dvojdílné nebo trojdílné. Obvykle se používají zazubené hmoždinky zalisované do spár spojovaných dĜev, ménČ vkládané hmoždinky. PĜi návrhu profilĤ je nutné dodržet normou stanovené nejmenší prĤĜezy Ĝeziva s ohledem na pĜedpokládané velikosti hmoždinek. Návrhové únosnosti hmoždinek a konstrukþní požadavky jsou uvedeny v pĜíslušných normách. Základním Ĝešením styþníkĤ je pĜímé pĜipojení mezipásových prutĤ k pásĤm jak je patrné z Obr. 4.9. Doporuþuje se centrické provedení styþníkĤ, protože pĜídavná napČtí vlivem excentrického pĜipojení mohou u tČchto vazníkĤ dosahovat znaþných hodnot. Urþitou nevýhodou vazníkĤ s vkládanými hmoždinkovými spoji ve srovnání s jinými typy jsou vyšší nároky na pĜesnost výroby a jakost Ĝeziva (vlhkost dĜeva v dobČ výroby konstrukce nesmí pĜesahovat 15%). V praxi se dává pĜednost zalisovaným hmoždinkám typu Bulldog (vlhkost dĜeva mĤže být do 20%).

Obr. 4.8 – Detaily styþníkĤ pĜíhradových vazníkĤ s hmoždinkovými spoji: a-styþník s vkládanými hmoždinkami do otvorĤ ve dĜevČných profilech, bstyþník se zalisovanými hmoždinkami typu Bulldog: 1-hmoždinky vkládané, respektive zalisované, 2-stahovací svorníky K nejvíce používaným pĜíhradovým vazníkĤm patĜí v souþasné dobČ vazníky s kovovými styþníkovými deskami s prolisovanými trny. Výrobou tČchto vazníkĤ se zabývá Ĝada specializovaných firem. Hlavní výhody lze spatĜovat v progresivní výrobČ a hospodárném využití materiálu. V souþasné dobČ tvoĜí tyto typy vazníkĤ nejvČtší þást produkce dĜevČných pĜíhradových vazníkĤ. Také proces automatizace navrhování pokroþil nejvíce právČ u tohoto typu konstrukcí. Výroba vazníkĤ probíhá automatizovanČ na speciálních výrobních linkách podle stanoveného programu. RozpČtí vazníkĤ je v rozmezí od 7 do 30 m. Osová vzdálenost je obvykle od 1,0 do 2,5 m. VČtší osové vzdálenosti se dosahují zdvojením vazníkĤ. Všechny pruty jsou celistvého prĤĜezu a mají stejnou tloušĢku. U vazníkĤ s rozpČtím do 12 m nemá být tloušĢka desek menší než 30 mm a pĜi rozpČtí nad 12 m nejménČ 50 mm. PĜíklad trojúhelníkového vazníku s charakteristickými detaily styþníkĤ je na Obr. 4.9. Konstrukþní Ĝešení vazníkĤ jiných geometrických tvarĤ je obdobné.

38


Obr. 4.9 – PĜíklad konstrukþního Ĝešení pĜíhradového vazníku se zalisovanými kovovými styþníkovými deskami; typické detaily pĜípojĤ a stykĤ Princip úþelného využití dvou rĤzných materiálĤ je v oboru dĜevČných konstrukcí uplatĖován již dlouhou dobu. StĜechy s pĜíhradovými vazníky s kovovými taženými pásy se pomČrnČ þasto vyskytují u starších i novČ budo-

39


vaných objektĤ. Se staršími typy tČchto vazníkĤ se bČžnČ setkáváme pĜi rekonstrukcích stĜech. VČtšinou je úþelné využít tyto vazníky i v rekonstruovaných soustavách. Kombinované vazníky ze dĜeva a oceli jsou navrhovány pro vČtší rozpČtí (asi od 18 do 36 m). Na Obr. 4.10 je uveden pĜíklad konstrukþního Ĝešení kombinovaného vazníku trojúhelníkového tvaru. Pro dolní tažený pás se používají obvykle kruhové prĤĜezy, úhelníky a profily typu U.

Obr. 4.10 – PĜíklad kombinovaného vazníku s ocelovým dolním pásem: 1-dĜevČný horní pás, 2-ocelový dolní pás, 3-ocelová botka, 4-pĜípoj dolního pásu

40


K perspektivním typĤm pĜíhradových konstrukcí náleží kombinované vazníky vyrobené z lepeného dĜeva a z oceli. Horní pásy tČchto vazníkĤ, namáhané souþasnČ tlakem a ohybem, jsou vyrobeny z lepených lamelových prĤĜezĤ. Pás je možné Ĝešit jako dČlený na jednotlivé pruty jak je znázornČno na Obr. 4.11 anebo též jako prĤbČžný obloukový dílec. DĤležitým konstrukþním detailem kombinovaných vazníkĤ všech typĤ je detail uložení, který je obvykle proveden pomocí ocelové botky (u starších konstrukcí jsou podporové botky litinové).

Obr. 4.11 – Kombinovaný segmentový vazník s lepeným horním pásem: a-geometrické schéma vazníku, b-k výpoþtu horního pásu na úþinrk osové tlakové síly a ohybového momentu, c-podporový styþník Diagonální pruty jsou pĜipojeny pomocí vnČjších ocelových plechĤ (pĜíložek). Pro zabezpeþení úþinného pĜenosu tlakových osových sil ve styþnících horního pásu (pokud je proveden z dČlených kusĤ) je nutné vkládat kontaktní ocelové vložky a pĜípoj zabezpeþit vnČjšími stokovacími pĜíložkami. Výslednice sil pĤsobících v diagonálách se pĜenáší ve styþníkovým šroubem.

41


Obr. 4.12 – Konstrukþní detaily kombinovaného segmentového vazníku: d-styþník horního pásu, e-styþník dolního pásu: 1-kontaktní ocelové vložky ve styþnících horního pásu, 2-ocelové pĜíložky pro pĜipojení diagonál, 3-styþníkový šroub, 4-ocelová svaĜovaná botka, 5vyrovnávací podložky, 6-montážní hĜebíky, 7-výĜez ve dĜevČných stokovacích pĜíložkách pásĤ Vývoj dĜevČných pĜíhradových konstrukcí vždy souvisel s vývojem nových spojovacích prostĜedkĤ. Mezi novodobé typy spojĤ patĜí spoje Ĝešené pomocí ocelových styþníkových plechĤ vkládaných do výĜezĤ ve dĜevČných profilech. Pro pĜípoje se styþníkovými plechy tloušĢky 1,0 až 2,5 mm se používají hĜebíky o prĤmČru 3,1 až 4,0 mm, které se bez pĜedvrtání nastĜelují do dĜeva a plechĤ (systém Greimbau). V pĜípojích s plechy vČtší tloušĢky jsou spojovacími prvky ocelové kolíky o prĤmČru 6 až 20 mm. Ve smyslu evropských norem jsou tyto typy spojĤ zaĜazovány mezi typy spojení „ocel-dĜevo“. Výhodou uvedeného typu vazníkĤ je velká únosnost a možnost vytváĜet geometricky složité tvary na velká rozpČtí. Na Obr. 4.13 je znázornČna sekce konstrukce zastĜešení s pĜíhradovými vazníky tohoto typu. Konstrukce pĜíhradového vazníku s charakteristickým detailem styþníku je patrná z Obr. 4.15. RozpČtí vaz-

42


níku je 24,4 m. Vazníky jsou podepĜeny na betonových sloupech vetknutých do základových patek.

Obr. 4.13 – Skladba konstrukce s pĜíhradovými vazníky se spoji Ĝešenými pomocí plechĤ vkládaných do výĜezĤ ve dĜevČných profilech: 1-pĜíhradový vazník, 2-pĜíhradové pĜíþníky (souþasnČ podélná ztužidla), 3stĜešní vaznice, 4-pevné ložisko, 5-vodorovnČ posuvné ložisko (elastomerové ložisko), 6-betonové sloupy vetknuté do základových patek

Obr. 4.14 – Montážní stav konstrukce uvedené v Obr. 4.13; na obrázku jsou patrné hlavní pĜíhradové vazníky, pĜíhradové pĜíþníky a betonové sloupy promČnné výšky

43


Pásy pĜíhradového vazníku jsou z lepených lamelových prĤĜezĤ, ostatní pruty jsou z rostlého dĜeva. Montážní styky jsou navrženy v místech zalomení dolního pásu. Na základČ teoretického výpoþtu, ve kterém byly zohlednČny i vlivy prokluzu spojĤ a kombinovaného úþinku vlhkosti dĜeva a dlouhodobého trvání zatížení byla navržena amplituda nadvýšení 40,0 mm. Nadvýšení se u vazníkĤ velkých rozpČtí projevuje podstatnou zmČnou geometrického tvaru, což je nutné respektovat pĜi výrobČ vazníku, zejména s ohledem na odpovídající poĜezovou úpravu koncĤ prutĤ a tvar styþníkových plechĤ.

Obr. 4.15 – PĜíhradový vazník s ocelovými styþníkovými plechy a charakteristický detail styþníku

4.2

DĜevČné pĜíhradové rámy

PĜíhradové rámy, stejnČ jako plnostČnné rámy, jsou navrhovány zpravidla pro halové objekty. PĜi radiálním uspoĜádání se používají jako žebra kopulí a obdobných typĤ dĜevČných prostorových konstrukcí. Z hlediska návrhu a konstrukþního Ĝešení platí obecné zásady pro pĜíhradové vazníky podrobnČji uvedené v odst. 4.1 a pro plnostČnné rámy uvedené v odst. 3.2. Výpoþet pĜíhradových rámĤ se provádí na základČ metod stavební mechaniky pro rovinné prutové soustavy, pĜevážnČ s použitím programového systému. Tlaþené pruty je nutné posoudit na vzpČr v rovinČ i z roviny rámu. Oba pásy rámu musí být konstrukþnČ zabezpeþeny proti vyboþení z roviny rámu, a to v bodech uvažovaných ve výpoþtu. Zásadní je úþinné zabezpeþení vnitĜního rohu rámu. Prostorové schéma konstrukce s pĜíhradovými rámy je uvedeno na Obr. 2.5. VzpČrná délka prutĤ horního pásu pro vyboþení z roviny rámu se rovná osové vzdálenosti vaznic pĜipojených do soustavy pĜíþného ztužidla. Požadovanou vzpČrnou délku dolního pásu je nutno zabezpeþit podélnými ztužidly nebo vzpČrkami. Styþníky pĜíhradových rámĤ je možné Ĝešit stejným zpĤsobem jako u pĜíhradových vazníkĤ. Podle druhu spojení prutĤ ve styþnících se vyskytují rámy sbíjené, s hmoždinkovými spoji, se zalisovanými kovovými styþníkovými deskami a rámy s ocelovými styþníkovými plechy.

44


Sbíjené rámy mají rozpČtí asi do 15 m. Od plnostČnných sbíjených rámĤ se v podstatČ liší jenom tím, že plná stČna spojující pásové pruty pĜíþle a stojky rámu je nahrazena soustavou mezipásových prutĤ, tedy svislic a diagonál. Krajní pĜíhrady pĜíþle v oblasti rámových rohĤ je však vhodné konstruovat z více desek, tedy stejným zpĤsobem jako u rámĤ plnostČnných. VýrobnČ a montážnČ jednoduchý rám lze vytvoĜit spojením pĜíhradového vazníku a stojek. Vazník je obvykle sedlového tvaru a stojky mají trojúhelníkový tvar, takže pásové pruty stojek se sbíhají v patním kloubu. Takto sestavená konstrukce pĤsobí jako dvojkloubový rám. Je ovšem tĜeba uvažovat s pomČrnČ velkou poddajností rámového rohu. Analogicky jako u sbíjených plnostČnných rámĤ, kde poddajností rámového rohu dochází ke zvČtšení ohybového momentu v pĜíþli, zvČtší se u pĜíhradových rámĤ osové síly v pásech pĜíþle. V souþasné dobČ jsou nejvíce produkovány rámy se spoji Ĝešenými pomocí kovových styþníkových desek s prolisovanými trny. RozpČtí tČchto rámĤ mĤže být nejvíce 30 m. Konstrukþní skladba rámĤ se neliší od skladby vazníkĤ uvedených v odst. 4.1. VyrábČjí se rámy trojkloubové, dvojkloubové i rámy složitČjších geometrických tvarĤ. Rámy je úþelné vyrobit z jednotlivých dílcĤ, které se na montáži sestaví v jeden celek. PĜíhradová pĜíþle (u trojkloubových rámĤ polopĜíþle), vyrobená jako samostatný dílec, se vkládá mezi dvojdílné stojky. Stojky jsou rovnČž pĜíhradové a probíhají prĤbČžnČ od patního kloubu až k hornímu pásu pĜíþle. Rámový roh se vytvoĜí pĜekrytím a vzájemným spojením tvarovČ shodných krajních pĜíhrad pĜíþle a stojky. Konstrukci rámu je ovšem možné vytvoĜit i jako jeden celkový dílec. Z dĤvodĤ transportu je však tĜeba konstrukci rozþlenit na þásti, které se na stavbČ spojí pomocí montážních stykĤ. Pro montáž postaþují lehké mechanizmy, pĜi vČtších rozpČtích autojeĜáb. Pro vČtší rozpČtí, pokud se nepoužije plnostČnných lepených rámĤ, jsou nejvhodnČjší rámy se styþníkovými plechy. Plechy se vkládají do výĜezĤ provedených ve dĜevČných profilech. Jako spojovacích prostĜedkĤ lze použít hĜebíkĤ nastĜelovaných do dĜeva a tenkých plechĤ (systém Greimbau) nebo ocelových kolíkĤ zaražených do pĜedvrtaných otvorĤ. PĜíhradové konstrukce tohoto typu jsou velmi perspektivní a jsou pĜedmČtem teoretického a experimentálního výzkumu. Zásady návrhu a konstrukþního Ĝešení rámĤ jsou stejné jako u obloukĤ (viz odst. 4.3). PĜi vytváĜení rámových nosných soustav lze také využít pĜíznivých vlastností kulatiny, ale souþasnČ je tĜeba uvážit urþitá specifika tohoto konstrukþního materiálu. Vyplývají zejména z menší ohybové únosnosti prvkĤ kruhového profilu ve srovnání s obvykle používanými dĜevČnými profily a ze specifického Ĝešení konstrukþních detailĤ. Konstrukce lze navrhovat zpravidla z kulatiny malých a stĜedních prĤmČrĤ od 80 mm do 200 mm, které jsou bČžnČ dodávány dĜevaĜskými firmami. Navrhovat lze proto pouze rámy menších rozpČtí, asi do 12 m. Vzhledem k tomu, že prvky kruhového profilu jsou nejvýhodnČjší pro pĜenos osových sil, jsou pro využití kulatiny nejvhodnČjší prutové soustavy. PĜídavná ohybová namáhání prutĤ tČchto soustav jsou vyvozována zejména úþinky mimostyþnČ pĤsobících zatížení a dále excentricitami v pĜípojích prutĤ ve styþnících, pĜípadnČ nesymetrickým oslabením prĤĜezĤ v místech tesaĜských spojĤ. PĜi navrhování konstrukcí s použitím kulatiny lze obecnČ postupovat obvyklým zpĤsobem uplatĖovaným i v pĜípadČ navrhování dĜevČných konstrukcí z hranČných profilĤ. U rámových konstrukcí mohou být všechny nosné prvky vyrobeny z kulatiny, tj. pĜíþné rámy, stĜešní vaznice, krokve, stČ-

45


nové paždíky, pruty ztužidel, pĜípadnČ i opláštČní stČn. Z konstrukþního hlediska jsou pro praktickou realizaci nejvhodnČjší vzpČrkové rámy. Rámy mohou být vyrobeny s jednostrannými vzpČrkami i oboustrannými vzpČrkami v oblasti rámových rohĤ. ÚnosnČjší jsou rámy s rozdvojenými vzpČrami pĜipojenými k rámovým pĜíþlím a ke stojkám v místČ podpor. Na únosnost a pĜetvoĜení rámĤ má vliv více faktorĤ, z nichž mezi nejvýznamnČjší patĜí velikost požadovaného rozpČtí, zvolený typ rámu, výška konstrukce, intenzita zatČžovacích vlivĤ a požadavky na stČnové opláštČní konstrukce. Doporuþená osová vzdálenost rámĤ je 1,5 až 2,0 m. PĜi návrhu rámové konstrukce je tĜeba vzít v úvahu, že u vzpČrkových rámĤ jsou hodnoty deformací a vnitĜních sil ve znaþné míĜe ovlivĖovány výškou rámu a úþinky vodorovných zatížení od vČtru. Rozhodující hodnoty ohybových momentĤ vznikají v místČ pĜipojení vzpČrek ke sloupĤm. Konstrukce halového typu s využitím kulatiny jsou ekonomicky výhodné. Jsou výrobnČ a montážnČ jednoduché. V praxi jsou používány zejména pro zemČdČlské stavby, sklady, pĜístĜešky a stavby obdobného typu. PĜíklad typické rámové konstrukce z kulatiny je na Obr. 4.16.

Obr. 4.16 – Skladba rámové konstrukce z kulatiny: 1-stĜešní plášĢ, 2-vaznice, 3-stČnové paždíþky, 4-vzpČrkový rám, 5-stĜešní þást pĜíþného ztužidla, 6-stČnová þást pĜíþného ztužidla

4.3

DĜevČné pĜíhradové oblouky

UplatnČní pĜíhradových obloukĤ v nosných soustavách je v zásadČ stejné jako v pĜípadČ plnostČnných obloukĤ. NejþastČji používané typy pĜíhradových obloukĤ z hlediska statického pĤsobení jsou uvedeny na Obr. 4.2. Geometrický tvar pĜíhradových obloukĤ je vČtšinou polygonální. Požadovaného plynulého zakĜivení stĜešní plochy se dosáhne nosnou vrstvou stĜešního pláštČ, která je zpravidla uložena na bednČní nebo na stĜešních panelech. Místa lomĤ pásových prutĤ jsou v místech styþníkĤ, kde se souþasnČ provádČjí styky pásĤ. PĜipojení vnitĜních prutĤ k pásĤm mĤže být provedeno rĤzným zpĤsobem, obdobnČ jako u pĜíhradových nosníkĤ a rámĤ.

46


Starší konstrukce byly vyrábČny sbíjené s hĜebíkovými spoji, konstrukce vČtších rozpČtí pak s hmoždinkovými spoji. Pro rozpČtí do 30 m jsou v souþasné dobČ nejvíce používány oblouky s kovovými styþníkovými deskami s prolisovanými trny. Konstrukþní Ĝešení tČchto obloukĤ je stejné jako u rámĤ a vazníkĤ téhož typu. Velkých rozpČtí je možné dosáhnout oblouky se styþníky Ĝešenými na principu ocelových styþníkových plechĤ. Vzhledem k tomu, že reálné prĤĜezy z rostlého dĜeva mohou být nejvíce rozmČrĤ asi 220 x 240 mm je možné navrhovat tyto oblouky na rozpČtí do 60 m. V pĜípadČ, že pásy pĜíhradových obloukĤ budou navrženy z lepeného lamelového dĜeva, lze dosáhnout mnohem vČtších rozpČtí a také plynulého zakĜiveného tvaru. V podstatČ se vyrobí dva plnostČnné lepené oblouky, které se propojí soustavou mezipásových prutĤ. StĜechy s nejvČtším rozpČtím jsou v oboru dĜevČných konstrukcí konstruovány jako lamelové prostorové systémy (podrobnČji viz modul M05). Lamely v tČchto systémech jsou dílce obloukového typu, plnostČnné nebo pĜíhradové. Výška prĤĜezu pĜíhradových obloukĤ je obvykle konstantní, takže pásy probíhají paralelnČ. Nejmenší doporuþená hodnota vzepČtí je 1/6 rozpČtí oblouku, výška prĤĜezu nemá být menší než 1/30 rozpČtí. StĜednice prĤĜezu má kruhový nebo parabolický tvar. Jedním ze zásadních bodĤ pĜi návrhu a realizaci obloukĤ všech typĤ je úþinné pĜenesení vodorovné složky reakce obloukĤ do základĤ nebo na spodní stavbu. Patky obloukĤ, obdobnČ jako patky rámĤ, se Ĝeší pomocí ocelových patních botek. PĜenesení reakcí je možné vyĜešit pomocí ložisek nebo pomocí þepu. PĜíklad typické prostorové skladby stĜešní konstrukce s pĜíhradovými oblouky je uveden na Obr. 2.9. Starší obloukové konstrukce byly zpravidla vyrábČny sbíjené a se svorníkovými spoji. NejrozšíĜenČjší jsou konstrukce s pásy þlenČného prĤĜezu, se zkĜíženými diagonálami provedenými ve dvou stČnových vrstvách. Vodorovná složka reakce bývá þasto pĜenášena ocelovým nebo i dĜevČným táhlem. U dĜevČných táhel je kritickým místem styk táhla. V oblasti stykĤ se þasto vyskytují trhliny snižující únosnost spoje. PĜi sanaci je nČkdy nutné dodateþnČ nahradit dĜevČná táhla ocelovými s možností rektifikace. Nové typy pĜíhradových obloukĤ o rozpČtí vČtším než 30 m jsou vyrábČny s ocelovými styþníkovými plechy. Plechy se vkládají do výĜezĤ ve dĜevČných profilech. Tenké ocelové plechy o tloušĢce 1,0 až 2,5 mm se vkládají do profilĤ v poþtu þtyĜ až šesti a spojovacími prostĜedky jsou hĜebíky o prĤmČru 3,1 až 3,4 mm. Pro plechy tloušĢky 5 až 12 mm jsou spojovacími prvky ocelové kolíky o prĤmČru 6 až 20 mm. PĜíklad realizované konstrukce uvedeného typu je na Obr. 2.10. U nás byla v poslední dobČ (r. 2002) realizována konstrukce s pĜíhradovými oblouky na rozpČtí 59,5 m (Obr. 2.11).

47


5

Kontrolní otázky

1

Uvećte základní typy dĜevČných plnostČnných konstrukcí a jejich charakteristiku.

2

Uvećte základní typy dĜevČných pĜíhradových konstrukcí a jejich charakteristiku.

3

VysvČtlete zásady prostorové skladby konstrukcí s rovinnými pĜíþnými vazbami.

4

VysvČtlete konstrukþní skladbu pĜíhradových nosníkĤ, rámĤ a obloukĤ.

5

Uvećte typy spojĤ používaných v pĜíhradových konstrukcích.

6

Jaké zpĤsoby namáhání se vyskytují v prutech pĜíhradových konstrukcí?

7

Nakreslete typický detail styþníku pĜíhradové konstrukce.

8

Jaký úþel mají pĜíþná ztužidla v nosných systémech?

9

Uvećte pĜíklady kombinace dĜeva s jinými stavebními materiály.

10 Nakreslete geometrický model konstrukce s rámovými pĜíþnými vazbami. 11 Jaké typy prĤĜezĤ se používají pro výrobu plnostČnných konstrukcí? 12 Jaké typy prĤĜezĤ se používají pro výrobu pĜíhradových konstrukcí? 13 Jakým zpĤsobem se konstrukþnČ Ĝeší plnostČnné rámy? 14 Jaké konstrukþní možnosti jsou k dispozici pĜi navrhování pĜíhradových obloukĤ?

48

6

6.1

Studijní prameny

Použitá literatura

[1]

Dutko, P., Lederer, F. a kol. Drevené konštrukcie. ALFA, Bratislava, 1976.

[2]

Koželouh, B. DĜevČné konstrukce, STEP 2, Návrh-Detaily a konstrukþní systémy. KODR, Louky, 2004.

[3]

Straka, B., Pechalová, J. DĜevČné konstrukce. CERM Brno, 1996.

[4]

Straka, B. Navrhování dĜevČných konstrukcí. CERM, Brno, 1996.

6.2 [5]

6.3 [6]

DoplĖková studijní literatura Blass, H. J. Timber Engineering, STEP 2, Design-Details and structural systems. Centrum Hout, The Netherlands, 1995.

Odkazy na další studijní zdroje a prameny Straka, B. K vývoji dĜevČných konstrukþních soustav. Intranet Fakulty stavební VUT v BrnČ.

49

VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ. DOC. ING. BOHUMIL STRAKA, CSc. ING. KAREL SÝKORA D EV NÉ KONSTRUKCE

Recommend Documents