12 haly velkych rozpeti [režim...
TRANSCRIPT
OCELOVÉ KONSTRUKCE
Studijní program: STAVEBNÍ INŽENÝRSTVÍ pro bakalářské studiumStudijní program: STAVEBNÍ INŽENÝRSTVÍ pro bakalářské studiumKód předmětu: K134OK1 4 kredity (2 + 2), zápočet, zkouška
Prof. Ing. František Wald, CSc., místnost B 632
1
Sylabus přednášek1 Ú d hi t i l ý h k t k í žití ý é t b ý b li1. Úvod, historie ocelových konstrukcí, použití, významné stavby, výroba oceli2. Vlastnosti oceli, zkoušky materiálu, značení oceli3. Výroba konstrukcí 4. Spolehlivost konstrukcí, mezní stavy, normy pro navrhování, tah5. Tlak, vzpěrný tlak 6. Klasifikace průřezů, ohyb, hospodárný návrhp y p ý7. Svařování, svařované spoje8. Nýtování a šroubování, šroubované spoje9. Skelety budov, prostorová tuhost9. Skelety budov, prostorová tuhost10. Skelety budov, spoje, vysoké budovy11. Jednopodlažní haly12 Haly velkých rozpětí12. Haly velkých rozpětí13. Mosty, názvosloví, lávky14. Ochrana proti korozi a požáru
2
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
3
Aktuality – Hangár CargolifterShrnutí 4
LANA
Dráty
Lana
Modul pružnosti
Koncovky
5
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
6
Aktuality – Hangár CargolifterShrnutí
HALY VELKÝCH ROZPĚTÍ HALY VELKÝCH ROZPĚTÍ
Z tř š í áhlý h l hZastřešení rozsáhlých plochSportovní stavby p yVýstavní účelySpolečenská a kulturní centraSpolečenská a kulturní centraVelké garážeHangáryTribuny sportovních stadiónůTribuny sportovních stadiónůDopravní stavby
7
Inženýrská estetikaMi i li tíž íMinimalizace zatížení
Krytina funkční část nosné konstrukce – membránay
Děl í dl hl di k Dělení podle hledisek Statický systémKonstrukční provedeníTvar střešní plochyTvar střešní plochyTvar půdorysu apod.
8
Statické působení
Konstrukce z tuhých prvkůZavěšené konstrukceZavěšené konstrukceVisuté konstrukcePneumatické konstrukce kotvené lany
9
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
10
Aktuality – Hangár CargolifterShrnutí
Rovinné konstrukceNosníkové (trámové)RámovéRámovéObloukové
Hangár CargolifterHangár Cargolifter
Soustavy s tuhými taženými pruty (od visutých konstrukcí)
11
NosníkyNosníkyVíceúčelová halaVítkoviceVítkovice
12
Půdorys
13
Rá é k t kRámové konstrukceDvoukloubové rámy
polorámové systémyplnostěnné i příhradovéšikmé stojky rámůvíce než 100 m
14
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
15
Aktuality – Hangár CargolifterShrnutí
Prostorové konstrukceProstorové obloukyJehlany a kopuleSkořepinyProstorové prutové konstrukcep
TvarovanéPříhradové desky
16
Prostorové rámy a obloukyHala garáží pro a tob s Pra e (120×90 m) Hala garáží pro autobusy v Praze (120×90 m)
17
Stanice metra StřížkovStatikaIng. Jaroslav VáchaEXCON a.s.
Hlavní oblouky :- rozpětí 160 m - komůrkový profil
tloušťka plechu 20 až 30 mm
Průvlak :- délka 130 m- komůrkový profil Vodorovné oblouky :- tloušťka plechu 20 až 30 mm
- šířka profilu1500 mm,- proměnná výška profilu od 3000 mmv kotvení po 1500 mm ve vrcholuhmotnost 600 t
ý- tloušťka plechu 10 až 20 mm- šířka profilu 900 až 1400 mm,- výška profilu 1800 mm- hmotnost 100 t
Vodorovné oblouky :- délka 150 m - komůrkový profil - tloušťka plechu 10 až 16 mm- šířka profilu 700 až 940 mm,
18 18
- hmotnost 600 t- horní plocha průvlaku tvoří odvodňovací žlab
šířka profilu 700 až 940 mm,- výška profilu 500 mm- hmotnost 150 t
Stanice metra StřížkovStatikaIng. Jaroslav VáchaEXCON a.s.
Vazníky :- délka až 21 m- komůrkový profil z plechu 12 až 15 mm- šířka profilu 300 mm,šířka profilu 300 mm,- výška profilu proměnná od 500do 1800 mm, vylehčovací otvory
- hmotnost 130 t
Sloupy :Vaznice a krokve :- rastr jeklů pro uložení zasklení střechy- vaznice mezi vazníky na rozpětí 6 m- vzdálenost vaznic 3 m
Sloupy :- tvar Y, výška 7 a 14 m- svařovaný I profil proměnné výšky- tloušťka plechu 12 až 22 mm- šířka profilu 300 mm
19
- vzdálenost vaznic 3 m- krokve mezi vaznicemi po 1 m
19
šířka profilu 300 mm,- hmotnost 160 tKonstrukce střechy - průvlak, vodorovné oblouky, vazníky, sloupy, vaznice a krokve
Kompletní primární ocelová konstrukcecca 1100 t
P t é bl kProstorové konstrukce
Prostorové obloukyJehlany a kopuleSk ř iSkořepinyProstorové prutové konstrukce
Kl b é t č íkKloubové styčníkyTuhé styčníky
20
Sportovní hala na pražském VýstavištiPlech 4 mm Plech 4 mm Rozpětí 64 m, vzepětí 17 m, délka 96 m Oblouková žebra Oblouková žebra
900 × 900 mm, po 16 mStabilita skořepiny ztužujícími z uzavřeného průřezu p y j pSkořepina uložena v čelech haly a v patních přímkách (příhradové nosníky)
Vyztužení proti místnímu vyboulení kolmo se křižující Vyztužení proti místnímu vyboulení - kolmo se křižující žebra
21
Sportovní hala na pražském Výstavišti4 mm rozpětí 64 m, vzepětí 17 m, délku 96 m Stabilita skořepiny ztužujícími obloukovými žebry zStabilita skořepiny ztužujícími obloukovými žebry z uzavřeného průřezu 900×900 mm, po 16 mSkořepina uložena v čelech haly a v patních přímkáchp y p p(příhradové nosníky)Skořepina proti místnímu vyboulení vyztužena kolmo se křižujícími žebry
22
P t é bl kProstorové konstrukce
Prostorové obloukyJehlany a kopuleSk ř iSkořepiny
P t é t é k t kProstorové prutové konstrukceTvarovanéPříhradové desky
Jednovrstvé soustavyTuhé styčníky
Dvouvrstvé (vícevrstvé) soustavy
23
Kloubové styčníky
Jednovrstvé prutové soustavyKlasické jednovrstvé prutové soustavy
Řídká sítí prutů s kloubovými styčníkyŘídká sítí prutů s kloubovými styčníkyStaticky určité Velký počet prutůý p p
Moderní konstrukceMenším vzepětím zakřivených ploch Hustší sítí prutů Průběžné pruty s tuhými styčníkyPrůběžné pruty s tuhými styčníkyBlíží se skořepinám - mřížové skořepinyMnohonásobně staticky neurčité - využitím počítačů
24
Mnohonásobně staticky neurčité využitím počítačů
KlenbyKlenbyMřížové soustavy
Tuhé styčníky Tuhé styčníky Zjednodušení vynecháním diagonál
Lamelové uspořádání Lamelové uspořádání Hlavní nosné obloukové prvky šikmé Obvyklé u dřevěných konstrukcí
25
Dvouvrstvé prutové soustavy P d t t ě ětší t h tPodstatně větší tuhostKonstrukčně komplikovanějšíKonstrukčně komplikovanějšíPrutové desky nebo skořepinyVýpočetní technikaPruty Pruty
Jednovrstvé soustavyP t ý té di álProstorovým systémem diagonálNeovlivněny globální nebo lokální stabilitou
26
LomeniceZ i ý h čá tíZ rovinných částí
např. u pilových střechKruhová lomenice nad centrálním půdorysemKruhová lomenice nad centrálním půdorysem
Jednovrstvé - dílčí stěny příhradové nosníkyDvouvrstvé - prutové strukturyDvouvrstvé prutové struktury
27
ObloukyZimní stadion Prostějov
28
KopuleL l éLamelovéSektorovéRoštovéDeskové
29
Wayne Country Stadium DetrotWayne Country Stadium, DetrotKopule 266 m19791979
30
Výstavní pavilon Brno, 1959Kopule 93 5 mKopule 93,5 mVýška 20 mTr 604 až 1026 mmTr. 604 až 1026 mmHliníková krytinaHmotnost 220 t (32 kg/m2)Hmotnost 220 t (32 kg/m2)
31
P t é bl kProstorové konstrukce
Prostorové obloukyJehlany a kopuleSk ř iSkořepiny
P t é t é k t kProstorové prutové konstrukceTvarovanéPříhradové desky
Jednovrstvé soustavyTuhé styčníky
Dvouvrstvé (vícevrstvé) soustavy
32
Kloubové styčníky
Dvouvrstvé prutové soustavy = Příhradové deskyTypy podle uspořádání pásových prutů a diagonálypy p p p ý p g
dvousměrné pravoúhlé sítě s rovnoběžným nebo diagonálním uspořádáním pásových prutů vzhledem k okrajům desky
Jednu z vrstev je možno navrhnout redukovanou trojúhelníkové případně šestiúhelníkové sítě trojúhelníkové, případně šestiúhelníkové sítě
Půdorysy s málo odlišným příčným a podélným rozměremVelká tuhost - flexibilní vzhledem k rozmístění podporNa ústupup
Složitost detailůVysoká spotřeba materiálu, způsobená velkým počtem prutů
První velkou stavbou se zastřešením příhradovou deskou byla v ČR střecha zimního stadion Brněstadionu v Brně
33
StyčníkyS ařo anéSvařované
Kulové styčníky - svařené z dutých polokoulí z plechuŠŠroubované
34
StyčníkStyčníkORONAORONA
35 36
37 38
39
Střecha zimního stadionu v Brně 40
Střecha zimního stadionu v Brně první zastřešení příhradovou deskou v ČR
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
41
Aktuality – Hangár CargolifterShrnutí
Visuté konstrukce
Malá spotřeba materiálu Velká tvarová rozmanitostVelká tvarová rozmanitostVelké deformaceVelké vodorovné reakce
Vláknové konstrukceHybridní konstrukceHybridní konstrukceMembránové konstrukce
42
St bili d f í
( é ř )
Stabilizace deformací
(lanové střechy)ZatíženímZatíženímPředpětímp
43
(lanové střechy)
Rovinné konstrukce
( y)jednovrstvédvouvrstvé
44
Rovinné konstrukce
dvouvrstvé
Zimní stadion Plzeň
45
Prostorové konstrukce
radiální soustavy
lanové kupolep
lanové sítě
jednovrstvé
dvouvrstvé
46
Prostorové konstrukce
radiální soustavy
lanové kupolep
lanové sítě
jednovrstvé
stanová střecha
dvouvrstvé
47
Prostorové konstrukce
radiální soustavy
lanové kupolep
lanové sítě
jednovrstvé
dvouvrstvé
48
Prostorové konstrukce
radiální soustavy
lanové kupolep
lanové sítě
Kotvení
49
Prostorové konstrukce
radiální soustavy
lanové kupolep
lanové sítě
Sportovní hala
Bratislava - Pasienkyy
50
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
51
Aktuality – Hangár CargolifterShrnutí
Hybridní konstrukceHybridní konstrukce
Vyztužené střechy
Ohybově tuhý plášť – betonová vrstva
Konstrukce z lan a nosníků
Konstrukce s přímými dráty
Konstrukce s vlákny nad střechou
Sítě z vláken a nosníků
52
Vyztužené střechyHybridní konstrukce
Konstrukce z lan a nosníků
Konstrukce s přímými dráty
Konstrukce s vlákny nad střechou
Sítě z vláken a nosníků
Plavecká hala Tokio
53
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
54
Aktuality – Hangár CargolifterShrnutí
Membránové konstrukceMembránové konstrukce
Plechové ocelové membrány
Nekovové membrány
Stadion Olympijskij v Moskvě, 1980
55
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
56
Aktuality – Hangár Cargolifter, Haly na OH v PekinguShrnutí
Zavěšené konstrukceZavěšené konstrukce
Zavěšené tuhé konstrukce
Zavěšené visuté konstrukce
57
Zavěšené tuhé konstrukce
58
59 60
61
Zavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukce
Zavěšené visuté konstrukce
Hangár v Ruzyni, 1963
62
Hangár v Ruzyni, 1963
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
63
Aktuality – Hangár CargolifterShrnutí
Zavěšené tuhé konstrukce
Zavěšené visuté konstrukce
64Objekty pro olympiádu Mnichov, 1972
Zavěšené tuhé konstrukce
Zavěšené visuté konstrukce
65Zavěšená lanová síť
Zavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukce
Zavěšené visuté konstrukce
66Milenium Dome
Zavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukce
Zavěšené visuté konstrukce
67Milenium Dome
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
68
Aktuality – Hangár CargolifterShrnutí
přetlak
Pneumatické konstrukce s lanypřetlak
málo propustný plášť
stabilizace ocelovými lanystabilizace ocelovými lany
tuhé konstrukce tribun
69Korekuen Air DomeKorekuen Air Dome
B. C. Stadion ve Vancouveru
70
přetlak
Pneumatické konstrukce s lanypřetlak
málo propustný plášť
stabilizace ocelovými lanystabilizace ocelovými lany
tuhé konstrukce tribun
71Korekuen Air DomeKorekuen Air Dome
ObsahObsah
OpakováníOpakováníHaly velkých rozpětí - příklad
Konstrukce z tuhých prvkůý pRovinné konstrukceProstorové konstrukce
Vi té k t kVisuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceyMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
72
Aktuality – Hangár CargolifterShrnutí
H l lký h ětíHaly velkých rozpětíK t k t hý h kůKonstrukce z tuhých prvků
Rovinné konstrukceProstorové konstrukce
Visuté konstrukceVláknové konstrukceHybridní konstrukceMembránové konstrukce
Zavěšené konstrukceZavěšené tuhé konstrukceZavěšené visuté konstrukceZavěšené visuté konstrukce
Pneumatické konstrukce s lany
73
Hlavně jiné neobvyklé konstrukcePředepnutí – omezení tlaků
Moderní hala v ČeskuModerní hala v ČeskuVíceúčelová Aréna SazkaVíceúčelová Aréna Sazka
74
Příč ý řPříčný řez
75 76
Sylabus přednášek1 Ú d hi t i l ý h k t k í žití ý é t b ý b li1. Úvod, historie ocelových konstrukcí, použití, významné stavby, výroba oceli2. Vlastnosti oceli, zkoušky materiálu, značení oceli3. Výroba konstrukcí 4. Spolehlivost konstrukcí, mezní stavy, normy pro navrhování, tah5. Tlak, vzpěrný tlak 6. Klasifikace průřezů, ohyb, hospodárný návrhp y p ý7. Svařování, svařované spoje8. Nýtování a šroubování, šroubované spoje9. Skelety budov, prostorová tuhost9. Skelety budov, prostorová tuhost10. Skelety budov, spoje, vysoké budovy11. Jednopodlažní haly12 Haly velkých rozpětí12. Haly velkých rozpětí13. Mosty, názvosloví, lávky14. Ochrana proti korozi a požáru
77
T t
ZkouškaTestProjektÚstní částÚstní část
Příklad otázek testuJaké tvary průřezů se používají pro štíhlé stropní konstrukce?Jak se stanoví únosnost panelu sloupu ve smyku?Jak by jste zobrazili „daň z výšky“ patrových budov?Do jaké výšky se navrhují budovy se svislými rámovými ztužidly?Jaké můžete rozlišit tolerance v kotvení patní deskou?Jaké můžete rozlišit tolerance v kotvení patní deskou?Jak zesilujeme Z vaznice?Nakreslete svařovaný styčník dvouvrstvých prutových soustav?
78
Popište princip a uveďte příklad střechy s lanovou sítíProč se liší modul pružnosti lana od modulu pružnosti oceli
Děkuji za pozornostDěkuji za pozornost
79