kovovÉ konstrukce ii€¦ · 2,2 2,6 2,9 3,5 4,1 4,4 seþnový modul pružnosti ecm 29 30,5 32 35...
TRANSCRIPT
VYPRACOVAL: Ing. MARTIN HORÁČEK, Ph.D.
AKADEMICKÝ ROK: ZS 2019/2020
KOVOVÉ KONSTRUKCE II PODKLADY DO CVIČENÍ
BO008 / CO001
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 2 -
Obsah
Technické normy ........................................................................................................... - 3 -
Dispozice patrové garáže .............................................................................................. - 3 -
Materiálové charakteristiky ........................................................................................... - 6 -
Spřahovací trny ............................................................................................................. - 6 -
Trapézové plechy (VSŽ plechy) ................................................................................... - 8 -
Prolamované nosníky .................................................................................................. - 10 -
Svislé ztužidlo ............................................................................................................. - 12 -
Sloupy .......................................................................................................................... - 17 -
Použitá literatura ................................................................................................................. - 18 -
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 3 -
Technické normy
Normy pro navrhování konstrukcí a zatížení konstrukcí:
ČSN EN 1990 - Zásady navrhování konstrukcí
ČSN EN 1991 - Eurokód 1: Zatížení konstrukcí
ČSN EN 1993 - Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí
ČSN EN 1994 - Eurokód 4: Navrhování spřažených ocelobetonových konstrukcí
Normy pro stanovení základních rozměrů budovy s ohledem na velikost parkovacích
stání, šířku komunikací, sklon ramp apod. podle typu vozidla:
ČSN 73 6056 Odstavné a parkovací plochy silničních vozidel (1988)
ČSN 73 6057 Jednotlivé a řadové garáže. Základní ustanovení (1988)
ČSN 73 6058 Hromadné garáže. Základní ustanovení (1988)
Dispozice patrové garáže
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 4 -
Rampy v garážích se rozdělují:
a) podle překonávané výšky na rampy:
- celé (překonávají nepřerušeně celou výšku podlaží nebo i více podlaží)
- polorampy (překonávají nepřerušeně polovinu výšky podlaží)
- vyrovnávací (spojují podlaží s okolním terénem, obvykle překonávají méně než
polovinu výšky podlaží)
- šroubovité (překon. celou výšku patrové garáže s vjezdy do jednotlivých pater)
- parkovací (slouží k umístění parkovacích stání)
b) podle umístění na rampy:
- vnitřní
- vnější
c) podle půdorysného tvaru na rampy:
- přímé
- zakřivené
d) podle počtu jízdních pruhů na rampy:
- jednopruhové
- dvoupruhové
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 5 -
%100
22
pd
pd
rRR
RRhlls
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 6 -
Materiálové charakteristiky
Pevnostní třída oceli S235 S275 S355 S420 S460
Mez kluzu yf [MPa] 235 275 355 420 460
Mez pevnostiuf [MPa] 360 430 490 520 540
Pevnostní třída betonu C20/25 C25/30 C30/37 C40/50 C50/60 C60/75
Charakter. pevnost v tlakuckf 20 25 30 40 50 60
Pevnost za ohybuctmf 2,2 2,6 2,9 3,5 4,1 4,4
Sečnový modul pružnosticmE 29 30,5 32 35 37 39
Spřahovací trny
Pro účely cvičení jsou použity spřahovací trny KÖCO SD [www.koeco.net]
d
[mm]
L2
[mm]
D
[mm]
hD
[mm]
dw
[mm]
hw
[mm]
16
50
32 8 21 4.5 75
100
19
80
32 10 23 6 90
100
22
75
35 10 29 6 90
100
25M
75
40 12 31 7 100
125
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 7 -
Spřahovací trny KÖCO jsou vyráběny z nelegované konstrukční oceli S235. Vlivem tváření
za studena dochází k zvýšení meze kluzu a meze pevnosti v tahu na hodnoty:
- mez kluzu 340yf MPa
- mez pevnosti v tahu 420uf MPa
Tloušťka pásnice má být přiměřená, aby nedocházelo při svařování k nadměrným
deformacím → ftd 5,2
4.3.1 Rozteče trnů ve směru smykové síly
Má-li být tlačená pásnice dostatečně přikotvena k desce, nemají rozteče trnů ve směru
působení síly (ve směru stropnice) být větší než:
- u plné desky: yfl ftb /23522
- u žebrové desky: yfl ftb /23515 Trny nemají být v žebrech užších než 50 mm.
Minimální rozteč trnů je 5-ti násobek průměru trnu, maximální rozteč trnů je 800 mm
nebo 6-ti násobek tloušťky betonové desky.
4.3.2 Rozteče trnů v kolmém směru na osu pásnice
Rozteče v kolmém směru na osu pásnice mají být:
- u plné desky: dbt 5,2 a mmet 20
- u žebrové desky: dbt 4 ; mmet 50 a dc 2
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 8 -
Trapézové plechy (VSŽ plechy)
Trapézové plechy jsou na obrázcích zobrazeny v normální poloze (poloha N).
Průřezové charakteristiky efektivního průřezu o šířce 1000 mm jsou určeny za předpokladu
dosažení maximálního napětí σx,Ed = 190 MPa v nejvíce namáhaných vláknech, přičemž
tlaková napětí jsou v horních vláknech profilu.
I je efektivní moment setrvačnosti
Wc je efektivní průřezový modul pro tlačená vlákna
Wt je efektivní průřezový modul pro tažená vlákna
ec je vzdálenost neutrálné osy od tlačeného vlákna
et je vzdálenost neutrálné osy od taženého vlákna
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 9 -
Tabulka s průřezovými charakteristikami VSŽ plechů
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 10 -
Prolamované nosníky
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 11 -
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 12 -
Svislé ztužidlo
Postup stanovení zatížení větrem je uveden v ČSN EN 1991-1-4 Zatížení konstrukcí větrem.
7.1.1 Kategorie terénu
Norma rozeznává 5 kategorií terénu:
Kategorie terénu 0: Moře nebo pobřežní oblasti otevřené k moři
Kategorie terénu I: Jezera nebo oblasti se zanedbatelnou vegetací a bez překážek
Kategorie terénu II: Oblasti s nízkou vegetací jako je tráva a izolovanými překážkami
(stromy, budovy), vzdálenými od sebe nejméně 20ti násobek výšky překážek
Kategorie terénu III: Oblasti rovnoměrně pokryté vegetací, pozemními stavbami nebo
izolovanými překážkami, jejichž vzdálenost je maximálně 20ti násobek výšky překážek (patří
sem vesnice, předměstský terén, les)
Kategorie terénu IV: Oblasti, ve kterých je nejméně 15% povrchu pokryto budovami, jejichž
průměrná výška je větší než 15 m.
Kategorie terénu 0 Kategorie terénu I Kategorie terénu II
Kategorie terénu III Kategorie terénu IV
7.1.2 Základní rychlost větru
Základní rychlost větru ve výšce 10 m nad zemí v terénu kategorie II se vypočte ze vzorce:
0,bseasondirb vCCv
dirC je součinitel směru větru (doporučená hodnota pro ČR 1,0)
seasonC je součinitel ročního období (doporučená hodnota pro ČR 1,0)
0,bv je výchozí základní rychlost větru dle mapy větrných oblastí
Větrná oblast I II III IV V
Výchozí základní rychlost větru vb,0 [m/s] 22,5 25 27,5 30 36
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 13 -
7.1.3 Střední rychlost větru
Střední rychlost větru ve výšce z nad zemí se vypočte ze vzorce:
borm vzczczv )()()( (
)(zcr je součinitel drsnosti terénu
)(zco je součinitel orografie (doporučená hodnota pro ČR 1,0)
7.1.4 Součinitel drsnosti terénu
Součinitel drsnosti vyjadřuje změnu střední rychlosti větru v místě konstrukce způsobenou
výškou nad úrovní terénu a drsností povrchu terénu na návětrné straně konstrukce pro
uvažovaný směr větru. Vypočte se dle:
0
ln)(z
zkzc rr
pro maxmin zzz nebo )()( minzczc rr pro minzz
0z je parametr drsnosti terénu (viz tabulka dle kategorie terénu)
minz je minimální výška (viz tabulka dle kategorie terénu)
rk je součinitel terénu stanovený ze vztahu
07,0
,0
019,0
II
rz
zk , kde 05,0, IIoz
Kategorie terénu 0 I II III IV
z0 [m] 0,003 0,01 0,05 0,3 1,0
zmin [m] 1 1 2 5 10
7.1.5 Turbulence větru
Intenzita turbulence větru ve výšce z nad zemí je dána vztahem:
0
ln)(
)(
z
zzc
kzI
o
Iv
pro maxmin zzz nebo )()( minzIzI vv pro minzz
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 14 -
Ik je součinitel turbulence (doporučená hodnota pro ČR 1,0)
)(zco je součinitel orografie (doporučená hodnota pro ČR 1,0)
0z je parametr drsnosti terénu (viz tabulka dle kategorie terénu)
7.1.6 Maximální dynamický tlak větru
Maximální dynamický tlak větru ve výšce z nad zemí zahrnující střední a krátkodobé
fluktuace větru se vypočte z výrazu:
)(2
1)(71)( 2 zvzIzq mvp
je měrná hmotnost vzduchu (doporučená hodnota 1,25 kg/m3)
mv je střední rychlost větru ve výšce z nad zemí se vypočte ze vzorce (viz výše)
)(zI v je intenzita turbulence ve výšce z nad zemí (viz výše)
7.1.7 Tlak větru na povrchy (obecně)
Tlak větru působící na vnější povrchy konstrukce se vypočte jako:
peepe Czqw )(
ez je referenční výška pro vnější tlak (viz níže zvlášť pro svislé stěny a plochy střechy)
peC je součinitel vnějšího tlaku
)( ep zq je maximální dynamický tlak v referenční výšce
Součinitelé vnějšího tlaku
Velikost součinitelů peC závisí na velikosti zatížení plochy A:
- pro plochy o velikosti do 1 m2 platí, že 1,pepe CC
- pro plochy o velikosti nad 10 m2 platí, že 10,pepe CC
- pro plochy o velikosti mezi 1 a 10 m2 platí, že ACCCC pepepepe 101,10,1, log)(
Pozn: Z pravidla pro výpočet celkového zatížení větrem nosné konstrukce pozemních staveb
se používají hodnoty 10,peC . Hodnoty 1,peC slouží pro navrhování malých a upevňovacích
prvků s plochou do 1 m2.
7.1.8 Tlak větru na svislé stěny
Rozdělení svislých stěn do oblastí
U pozemních staveb s pravoúhlým půdorysem dělíme jednotlivé svislé stěny do oblastí
A až E (viz obrázek níže), přičemž oblast D tvoří zpravidla návětrná stěna (stěna kolmá na
směr větru přímo vystavená tlaku větru) a oblast E tvoří závětrná stěna (stěna kolmá na směr
větru vystavená sání větru). Oblast A (případně B a C) náleží stěnám rovnoběžným se směrem
větru.
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 15 -
Referenční výška budovy
Referenční výška ze pro návětrné stěny budov s pravoúhlým půdorysem závisí na poměru h/b
(šířkou b se rozumí šířka návětrné stěny, tedy stěny kolmé na směr působení větru) a výšce h
vztažené od země k hornímu okraji příslušné stěny.
Rozlišují se 3 základní případy:
- pozemní stavby, u nichž platí, že bh , se mají uvažovat jako jedna část s referenční
výškou ze = h
- pozemní stavby, u nichž platí, že bhb 2 , se mají uvažovat jako dvě části, přičemž:
- do výšky odpovídající šířce b je uvažována referenční výška ze = b
- od výšky odpovídající šířce b do výšky h je uvažována referenční výška ze = h
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 16 -
- pozemní stavby, u nichž platí, že bh 2 , se mají uvažovat jako dvě části, přičemž:
- do výšky odpovídající šířce b je uvažována referenční výška ze = b
- od výšky h-b do výšky h je uvažována referenční výška ze = h
- mezilehlá oblast lze rozdělit do pásů o výšce hstrip, přičemž referenční výška ze
jednotlivých pásů se uvažuje od úrovně terénu po horní hranu dílčího pásu
Hodnoty součinitelů Cpe
Doporučené hodnoty součinitelů Cpe pro svislé stěny jsou uvedeny v tabulce.
Tabulka Součinitelé Cpe pro svislé stěny pozemních staveb s pravoúhlým půdorysem
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 17 -
Sloupy
Tab. Součinitelé ψ pro kruhovou trubku [5]
Obr. Interakční diagram pro kruhovou trubku vyplněnou betonem [5]
Podklady do cvičení: BO008 & CO001 Kovové konstrukce II
Vypracoval: Ing. Martin Horáček, Ph.D. Akademický rok: 2019/2020, ZS
- 18 -
Použitá literatura
[1] ČSN 73 6056 Odstavné a parkovací plochy silničních vozidel (1988)
[2] ČSN 73 6058 Hromadné garáže. Základní ustanovení (1988)
[3] Karmazínová, M., Pilgr, M.: Skripta k navrhováním patrových budov.
[4] Kadlčák, J., Kytýr, J.: Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, Brno, 2001.
[5] Studnička, J.: Ocelobetonové spřažené konstrukce.ČVUT v Praze, Praha, 2010.