Předložená publikace je určena především pro projektanty pozemních staveb. Záměrem autora bylo poskytnout souhrnnou příručku pro navrhování konstrukcí, která usnadní provedení architektonického a konstrukčního návrhu tím, že umožní předběžný návrh dimenzí nosných konstrukcí za použití relativně jednoduchých pravidel, empirických vzorců, popř. dalších nestandardních metod.
Při použití příručky je nutné vycházet vždy z konkrétních podmínek, ve kterých konstrukce působí, a splnit okrajové podmínky, za kterých návrh platí. V textu nebo na obrázcích uváděné rozměry konstrukcí je nutno chápat jako směrné, proto je vždy nutno přihlédnout ke konkrétním podmínkám a rozměrové hodnoty v konečném návrhu staticky ověřit.
Prostorová tuhost a ztužení konstrukcí
Prostorovou tuhostí nazýváme schopnost stavební konstrukce odolávat zatížení, které působí obecným směrem. Pro zajištění prostorové tuhosti objektu musí být, za předpokladu tuhých stropů či střešní roviny, konstrukce ztužena alespoň ve třech svislých rovinách, které se neprotínají ve společné přímce (průsečnici).
Mezi základní prvky zajišťující tuhost konstrukce patří:
- Vetknuté sloupy: Především u halových jednopodlažních popř. dvoupodlažních staveb musí být dostatečně zakotvené do základů. V zásadě je možné vetknuté sloupy navrhnout ze všech materiálů pro různé konstrukční výšky.
- Příhradová zavětrování: Jsou typická pro dřevěné a ocelové skelety a halové stavby. Staticky jsou velmi výhodné s ohledem na přenos účinků osovými silami v jednotlivých prutech a díky velké tuhosti.
- Rámy: Jsou možné u všech typů staveb a jsou architektonicky a provozně velmi výhodné. Typickým materiálem pro rámy je železobeton.
- Stěny: Jsou možné u všech druhů staveb; u obytných a provozních budov mohou tvořit výztužné stěny štíty, dělicí příčky (mezibytové apod.), schodišťové stěny a stěny u výtahů probíhající po celé výšce objektu.
- Monolitická jádra: Vznikají propojením stěn ohraničujících komunikační prostory. Od pěti podlaží je hospodárné použití posuvného bednění.
Dilatace konstrukcí
Podle příčiny se dilatace navrhuje pro předpokládaný vzájemný posun ve svislém směru, například pro různé sedání, nebo ve vodorovném směru z důvodů objemových změn materiálu konstrukce, způsobených například smršťováním betonu, tepelnou roztažností apod. Velikost dilatačního úseku závisí také na uspořádání ztužujících prvků stavby.
Čtěte také: Betonová patka: Důležité aspekty
Podle ČSN EN 1992-1-1 lze u železobetonových konstrukcí zanedbat účinky teploty a smršťování, pokud je dodržena maximální vzdálenost dilatačních spár djoint = 30 m. Pro prefabrikované konstrukce mohou být vzdálenosti spár větší, protože část smršťování a dotvarování proběhla před montáží.
Zatížení střech a konstrukcí
Nosná konstrukce střech závisí především na tvaru zastřešení, zatížení vlastní tíhou střešního pláště, nahodilým zatížením sněhem a větrem. U střech s větším sklonem se zpravidla navrhují krovy, nejčastěji dřevěné. Zpravidla uspořádání vychází ze základních soustav - krokevní, hambalkové, vaznicové nebo vlašské.
Způsob stanovení zatížení sněhem je dán normou ČSN EN 1991-1-3. Postup je takový, že se podle zeměpisné polohy určí sněhová oblast podle mapy a každé sněhové oblasti přináleží charakteristická hodnota zatížení sněhem na zemi sk. Tato hodnota se dále upraví pomocí součinitelů, které zohledňují tvar střechy, sklon, drsnost, tepelné vlastnosti, možnost tvoření návějí, vliv okolního terénu a vzdálenost sousedních staveb na charakteristickou hodnotu zatížení sněhem na střeše, která je dána zatížením na metr čtvereční půdorysné plochy střechy.
Stanovení účinku větru
Stanovení účinku větru na stavební konstrukce podle normy ČSN EN 1991-1-4 je poměrně složité a vyžaduje stanovení řady dílčích parametrů. Základním údajem pro stanovení účinku větru je jeho základní výchozí rychlost, která je stanovena pro určitou geografickou polohu v České republice pro jednotlivé větrné oblasti. Pro určení vlivu drsnosti terénu se rozlišují kategorie terénu. Zatížení větrem se uvažuje jako tlak nebo sání kolmo na uvažovanou plochu střechy nebo fasády, případně jako tření proudu vzduchu o danou plochu ve směru této plochy.
Návrh výztuže betonových konstrukcí
V rámci evropské unie platí technické standardy v oblasti navrhování stavebních konstrukcí. Pro navrhování betonových a železobetonových konstrukcí platí základní norma ČSN EN 1992-1-1 s upřesňujícím národním dokumentem. Tabulkový přehled základní problematiky má za cíl získat přehled a rychlé orientování v celé problematice navrhování železobetonových konstrukcí pro běžné konstrukce pozemních staveb.
Čtěte také: Správný výběr hmoždinek pro sádrokarton
Mezi základní vzorce pro návrh výztuže patří:
- Poměrný ohybový moment: \mu_\text{Ed}=\frac{M_\text{Edi}}{b\cdot d^2\cdot f_\text{cd}}=\frac{M_\text{Ed}-N_\text{Ed}\cdot z_\text{s1}}{b\cdot d^2\cdot f_\text{cd}}
- Mechanický stupeň vyztužení: \omega_1=\frac{A_\text{s}}{b\cdot d}\cdot\frac{f_\text{yd}}{f_\text{cd}}
- Staticky nutná plocha výztuže: A_\text{s}=\omega_1\cdot\frac{b\cdot d}{f_\text{yd}/f_\text{cd}}+\frac{N_\text{Ed}}{f_\text{yd}}
Tabulky a normy
Pro návrh betonových a železobetonových konstrukcí se využívají různé tabulky a normy, které specifikují vlastnosti materiálů, zatížení a postupy výpočtu. Mezi důležité normy patří ČSN EN 1992-1-1, která stanovuje obecná pravidla pro pozemní a inženýrské stavby.
Tabulky uvádějí například minimální tloušťky jednotlivých částí stropů, orientační hodnoty zatížení od střešních zahrad, charakteristické hodnoty zatížení sněhem, základní výchozí rychlosti větru a součinitele vnějšího tlaku na střechy a fasády.
Omezení a úpravy únosnosti
Maximální hodnota únosnosti v protlačení by měla být omezena nejen maximální únosností betonové diagonály vztahem \nu_\text{Rd,max}=0{,}4\cdot \nu \cdot f_\text{cd}, ale i maximální únosností smykově vyztuženého průřezu. Pro ohýbané prvky s významnou tahovou normálovou silou je doporučená hodnota cot θ = 1 (resp. θ = 45°).
Posouzení na VRd,c a VRd,s může být provedeno ve vzdálenosti d od líce podpory jen u prvků namáhaných převážně rovnoměrným zatížením a při jejich přímém uložení. Redukce posouvající síly součinitelem β lze použit pouze u přímého uložení.
Čtěte také: Jak vybrat hmoždinky do sádrokartonu?
Kotevní délka výztuže
V případě kotvení výztuže v oblasti příčných tahů se doporučuje uvažovat vliv příčného tahu obdobně jako u působení příčného tlaku s tím, že hodnota příčného tahu se dosazuje se záporným znaménkem. Pro součinitel α5 se uvažuje s rozšířeným omezením 0{,}7\le\alpha_5\le1{,}5.
Taženou výztuž není vhodné kotvit v tažené části průřezu. Pokud je nutné nosnou výztuž v tažené části průřezu ukončit, musí se stykovat např. přesahem; délka přesahu se uvažuje hodnotou l0 podle pravidel článku 8.7.3 normy.
Použité normy a literatury
- [1] ČSN EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí.
- [4] ČSN EN 1992-1-1: Navrhování betonových konstrukcí - Obecně - Část 1-1: Obecná pravidla pro pozemní a inženýrské stavby, Praha: ČNI 11/2006.
- [7] ČSN EN 10080: Ocel pro výztuž do betonu.
- [8] ČSN 42 0139: Ocel pro výztuž do betonu.
tags: #nosnost #betonové #podlahy #výpočet #vzorec