VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF METAL AND TIMBER STRUCTURES
EXPOZICE V MORAVSKÝCH BUDĚJOVICÍCH
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS
AUTOR PRÁCE
TOMÁŠ RŮŽIČKA
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2012
Ing. MILAN PILGR, Ph.D.
Abstrakt v českém jazyce Předmětem bakalářské práce je navrhnout a posoudit nosnou ocelovou konstrukci jednolodní haly. Ta sestává z příčných vazeb, jejichž osová vzdálenost je 5,8 m. Příčná vazba se skládá z plnostěnných sloupů a příhradového vazníku. Půdorysné rozměry haly jsou 34x40,6 metrů, maximální výška činí 12,72 metrů. Navrhovaný objekt je situován v Moravských Budějovicích. Abstrakt v anglickém jazyce The subject of the bachelor’s thesis is to design and check load-carrying steel structure of a single-nave hall. It consists of main frames, whose distance between axes is 5,8 metres. Main frame consists of web-plate columns and a roof truss girder. Ground plan sizes of the hall are 34x40,6 metres and maximum height is 12,72 metres. Designed object is situated in Moravske Budejovice. Klíčová slova v českém jazyce nosná ocelová konstrukce, model, příčná vazba, zatížení, návrh, posouzení, Moravské Budějovice Klíčová slova v anglickém jazyce load-carrying steel structure, model, main frame, load, design, check, Moravske Budejovice
Bibliografická citace VŠKP RŮŽIČKA, Tomáš. Expozice v Moravských Budějovicích. Brno, 2012. 112 s., Bakalářská práce. VUT v Brně, Fakulta stavební, Ústav kovových a dřevěných konstrukcí. Vedoucí bakalářské práce Ing. Milan Pilgr, Ph.D.
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracoval(a) samostatně, a že jsem uvedl(a) všechny použité‚ informační zdroje.
V Brně dne 21.5.2012
……………………………………………………… podpis autora
Poděkování: Rád bych poděkoval vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Milanu Pilgrovi, Ph.D. za odborné vedení, cenné rady a čas, který mi věnoval při řešení dané problematiky.
OBSAH BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Textová dokumentace: - titulní list - zadání VŠKP - abstrakt v českém a anglickém jazyce, klíčová slova v českém a anglickém jazyce - bibliografická citace VŠKP - prohlášení o původnosti práce - poděkování - obsah - technická zpráva - seznam použitých zdrojů - seznam příloh Přílohy: - 1 Statický výpočet - 2 Výkresová dokumentace
TECHNICKÁ ZPRÁVA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS
AUTOR PRÁCE
TOMÁŠ RŮŽIČKA
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2012
Ing. MILAN PILGR, Ph.D.
OBSAH: 1 Předpoklady návrhu nosné konstrukce ................................................................................ 3 2 Popis objektu ....................................................................................................................... 3 3 Popis jednotlivých konstrukčních částí ................................................................................ 4 4 Opláštění ............................................................................................................................. 5 5 Materiál .............................................................................................................................. 5 6 Povrchová ochrana ............................................................................................................ 5 7 Statické řešení .................................................................................................................... 6
str. 2
1 Předpoklady návrhu nosné konstrukce Návrh proveden v souladu s následujícími normativními dokumenty: - ČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí - ČSN EN 1991 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - ČSN EN 1993 Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí Statické posouzení nosné konstrukce provedeno na: - mezní stav únosnosti s uvážením vlivu ztráty stability prvků na nejnepříznivější kombinaci návrhových hodnot zatížení. - mezní stav použitelnosti na nejnepříznivější hodnoty deformací z kombinací charakteristických hodnot zatížení. Pro kombinaci zatížení jsou uvažována následující nahodilá zatížení: - zatížení sněhem: charakteristická hodnota zatížení sněhem sk = 0,96 kN/m2 (Moravské Budějovice – sněhová oblast III). - zatížení větrem: výchozí základní rychlost větru vb,0 = 25 m/s (větrná oblast III) - zatížení užitné na střeše (montážní): zatížení soustředné Qk = 1,0 kN nebo zatížení rovnoměrné qk = 0,4 kN/m2 (střecha kategorie H)
2 Popis objektu Navržená konstrukce bude sloužit jako víceúčelová hala určená k výstavám, expozicím či přednáškám. Konstrukční výška činí 12,24 m, celková výška (=výška hřebene) je 12,72 m. Sklon sedlové střechy haly 14°. Nosný systém se skládá z osmi příčných vazeb tvořených Polonceauovými (příhradovými) vazníky, které jsou kloubově uloženy na sloupech. Sloupy příčné vazby jsou umístěny do modulové sítě tvořené vztažnými přímkami. V podélném směru to jsou vztažné přímky s označením A-B, mezi nimiž je vzdálenost 34 m. V příčném směru mají vztažné přímky označení 1 až 8, vzdálenost přímek je rovna vzdálenosti příčných vazeb, tj. 5,8 m. Nosná konstrukce haly je tvořena uzavřenými profily (vyjma sloupů a vaznic) a je tzv. „přiznaná“.
str. 3
3 Popis jednotlivých konstrukčních částí Příčnou vazbu tvoří sloupy a vazník. Sloupy jsou tvořeny profilem HEB400 o výšce 8 m. V rovině příčné vazby jsou sloupy v patě vetknuté, v rovině kolmé na rovinu příčné vazby jsou uloženy kloubově. Vazník je řešen jako příhradový, trojúhelníkovitého tvaru. Rozpětí je 34 m, konstrukční výška činí 4,24 m. Skládá se z dvou symetrických trojúhelníkových částí (ve vrcholu kloubově spojených čepem) tvořených horním a dolním pásem a diagonály. Táhlo je kloubově připojeno pomocí čepů k dolnímu pásu obou trojúhelníkových částí. Horní pás je tvořen profilem TR OBD 220x120x10, dolní TR 4HR 120x10. Diagonály TR KR 88,9x5,6 (pozn.: označením diagonály jsou myšleny všechny pruty mezi horním a dolním pásem). Styčníky pásů a diagonál vazníku jsou řešeny jako svařované. Táhlo je tvořeno profilem TR KR 114,3x8 a slouží k přenosu tahových sil. Jelikož v rámech s označením 4 a 5 vznikají vcelku vysoké tlakové normálové síly v táhle v případě sání větru, byla konstrukce vazníku doplněna v rámech 4 a 5 o diagonály střední, které zabezpečují vzpěrnou délku táhla ve svislé rovině. Táhlo vazníku střední TR KR 114,3x10, diagonály střední TR KR 88,9x4. Zajištění prostorové tuhosti je realizováno pomocí podélných, střešních, okapových a stěnových ztužidel, která jsou tvořena kruhovými trubkami. Podélná ztužidla (TR KR 70x4,5) jsou v konstrukci dvě + jedno pomocné mezi rámy 4 a 5, které slouží opět ke zkrácení vzpěrné délky str. 4
středního táhla, avšak tentokráte v rovině vodorovné (navíc je doplněno ve spodní části o vzpěrku TR KR 101,8x5 mezi táhly). Podélná ztužidla běží přibližně ve třetinách rozpětí příhradového rámu (viz výkresová dokumentace), pomocné ztužidlo je v polovině rozpětí vazníku. Příčné ztužení je zajištěno ztužením střešním (TR KR 127x8) a stěnovým (TR KR 108x8). Okapové ztužidlo TR KR 88,9x5,6 je umístěno na obou krajích střešní roviny. Další prvek, který spojuje příčné vazby, je vaznice. Je řešena jako prostá, plnostěnná z profilu I280 o délce 5,8 m. Vaznice jsou připojeny k hornímu pásu vazníku pomocí úhelníku L150x12. O zabezpečení vzpěrné délky sloupů ve směru kolmém na rovinu příčné vazby se starají „paždíky“ TR KR 70x4. Ty slouží pouze k přenosu normálových sil, účinky od zatížení větrem přenáší stěnové opláštění na sloupy a sloupky. Sloupky jsou umístěny v rovině 1. a 8. příčné vazby. V patě sloupku i na vrcholu jsou uloženy kloubově s tím, že na vrcholu v místě spojení sloupku s horním pásem je spojení uvažováno jako kluzná rovina ve svislém směru, která umožňuje průhyb vazníku při zatížení. Sloupky jsou tvořeny profilem HEB240, rozestupy mezi sloupky v rovině příčné vazby činí 4,25 m.
4 Opláštění Stěnové opláštění je tvořeno sendvičovými panely firmy Kingspan. Na boční opláštění (uchycené ke sloupům) budou použity stěnové panely KS1150TF170E tloušťky 170 mm, na čelní stěny uchyceny k čelním sloupkům panely KS1150TF100E tloušťky 100 mm. Panely budou kladeny horizontálně. Nosná část těchto sendvičových panelů je tvořena profilovaným plechem, izolačním jádrem (tuhá polyuretanová pěna s uzavřenými buňkami) a svrchní část zinkovaným plechem. Střešní opláštění tvořeno PUR panely ISOCOP 5G, které má obdobnou strukturu jako stěnový panel KS1150TF, avšak má větší tloušťku nosného profilovaného plechu.
5 Materiál Nosná ocelová konstrukce je navržena z profilů oceli třídy S355. Použitá ocel má zaručenou svařitelnost. Čepy ve spojích vazníku jsou z oceli S450. Šrouby v řešených detailech jsou jakostní třídy 4.6.
6 Povrchová ochrana Konstrukce bude chráněna nátěrovým systémem zvoleným dle stupně korozní agresivity dle ČSN EN ISO 12944. Bude proveden jeden základní nátěr a jeden vrchní nátěr.
str. 5
7 Statické řešení Statická analýza konstrukce byla provedena v programu SCIA Engineer 2011 (studentská verze). V programu byl vytvořen prostorový prutový model a bylo definováno zatížení působící na konstrukci. Následný výpočet vnitřních sil byl proveden pomocí metody konečných prvků. Posouzení jednotlivých prvků bylo provedeno v souladu platných norem ČSN EN - u navržených prvků nesmí docházet k lokální a globální ztrátě stability (MSÚ), taktéž musí býti zaručeny přípustné hodnoty deformace konstrukce (MSP).
str. 6
Seznam použitých zdrojů: [1] ČSN EN 1990 Eurokód. Zásady navrhování konstrukcí. Praha : ČNI, 2003. 75 s. [2] ČSN EN 1991-1-1 Eurokód 1. Zatížení konstrukcí : Část 1-1: Obecná zatížení Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb. Praha : ČNI, 2004. 43 s. [3] ČSN EN 1991-1-3 Eurokód 1. Zatížení konstrukcí : Část 1-3: Obecná zatížení Zatížení sněhem. Praha : ČNI, 2005. 51 s. [4] ČSN EN 1991-1-4 Eurokód 1. Zatížení konstrukcí : Část 1-4: Obecná zatížení Zatížení větrem. Praha : ČNI, 2007. 124 s. [5] ČSN EN 1993-1-1 Eurokód 3. Navrhování ocelových konstrukcí : Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Praha : ČNI, 2006. 95 s. [6] ČSN EN 1993-1-8 Eurokód 3. Navrhování ocelových konstrukcí : Část 1-8: Navrhování styčníků. Praha : ČNI, 2006. 126 s. [7] ČSN 01 3483. Výkresy kovových konstrukcí. Praha : Vydavatelství ÚNM, 1986. 48 s. [8] MELCHER, Jindřich; PUCHNER, Josef; BUCHTA, Stanislav. Kovové konstrukce I : Modul BO04 MO2, Střešní konstrukce, studijní opory. Brno : ŢS Brno, 2005. 48 s. [9] KARMAZÍNOVÁ, Marcela. Prvky kovovýcj konstrukcí : Modul BO02 MO2, Spoje kovových konstrukcí, studijní opory. Brno : [s.n.], 2005. 48 s. [10] VRÁTNÝ, Tomáš; ELIÁŠOVÁ, Martina; PELEŠKA, Karel; HOBLÍKOVÁ, Milena. Ocelové konstrukce 20 : pomůcka pro navrhování hal. Praha : Vydavatelství ČVUT, 2002. 113 s. [11] PROCHÁZKA, František. Prvky kovových konstrukcí. Praha: SNLT, 1972. 352 s. [12] KINGSPAN, a.s. [online]. [cit. 2012-05-23]. Průvodce projektem a stavbou. Dostupné na World Wide Web:
. [13] PUR PANELY [online]. [cit. 2012-05-23]. PUR panely ISOCOP G5. Dostupné na World Wide Web: . [14] Ferona, a.s. [online]. 2004 [cit. 2012-05-23]. Sortimentní katalog. Dostupné na World Wide Web: < http://www.ferona.cz/cze/katalog/search.php>. [15] Spoje ocelových konstrukcí [online]. [cit. 2012-05-23]. Spoje ocelových konstrukcí. Dostupné na World Wide Web: .
Seznam příloh: 1 Statický výpočet 2 Výkresová dokumentace
