KOVOVÉ KONSTRUKCElences.cz/domains/lences.cz/skola/subory/Skripta/BO04... · 2014. 3. 26. ·...

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚFAKULTA STAVEBNÍÚstav kovových a dřevěných konstrukcí

662 37 Brno, Veveří 95Tel./Fax : 05 4924 5212

KOVOVÉ KONSTRUKCEKonstrukce průmyslových budov

STŘEŠNÍ KONSTRUKCE - VAZNÍKY

Brno 2006

Hala - projekt Pracovní kopie strana: 2, celkem: 26

Soubor: C:\Vut-Fast\Přípravy\PROJEKT\731401Hala\HalaPodklady\2006-06-27\VAZNÍKY-V25-02.docZpracoval: Ing. Miloslav Veselka Datum tisku: 27. září 2006 Kontroloval:…………………………

OBSAH

1 PŘEDMLUVA ......................................................................................................................................41.1 ÚVOD ................................................................................................................................................41.2 ZÁSADY A KONVENCE V TEXTU...............................................................................................4

2 VAZNÍKY.............................................................................................................................................62.1 GEOMETRICKÉ SCHÉMA..............................................................................................................72.2 ZATÍŽENÍ - VAZNÍKY V2, V3 .......................................................................................................82.3 NÁVRH A POSOUZENÍ – VAZNÍK V2..........................................................................................92.3.1 HORNÍ PÁS..................................................................................................................................122.3.1.1 Pruty H3, H(3)........................................................................................................................... 122.3.1.1.1 Provozní stav: ......................................................................................................................... 122.3.1.1.2 Montážní stav: ........................................................................................................................ 132.3.1.2 Pruty H1, H(1)........................................................................................................................... 132.3.1.2.1 Provozní stav: ......................................................................................................................... 132.3.1.2.2 Montážní stav: ........................................................................................................................ 142.3.1.3 Pruty H2, H(2)........................................................................................................................... 142.3.1.3.1 Provozní stav: ......................................................................................................................... 142.3.1.3.2 Montážní stav: ........................................................................................................................ 152.3.2 SPODNÍ PÁS ................................................................................................................................172.3.2.1 Prut S1, S(1) .............................................................................................................................. 172.3.2.2 Pruty S2, S(2), S3, S(3) ............................................................................................................. 172.3.2.2.1 Provozní stav: ......................................................................................................................... 172.3.2.2.2 Montážní stav: ........................................................................................................................ 182.3.3 DIAGONÁLY...............................................................................................................................182.3.3.1 Pruty D1, D(1), D2, D(2), D3, D(3) .......................................................................................... 182.3.3.1.1 Provozní stav .......................................................................................................................... 182.3.3.1.2 Montážní stav ......................................................................................................................... 192.3.4 VERTIKÁLY ................................................................................................................................192.3.4.1 Pruty V2, V(2), V3, V(3), V4.................................................................................................... 192.3.4.1.1 Provozní stav .......................................................................................................................... 192.3.4.1.2 Montážní stav ......................................................................................................................... 202.3.5 PŘÍPOJE – POSOUZENÍ MEZNÍHO STAVU ÚNOSNOSTI ....................................................202.3.5.1 Dílenské přípoje ........................................................................................................................ 202.3.5.1.1 Přípoj v uzlu mezi pruty H2, V3, D3, H3............................................................................... 202.3.5.2 Montážní přípoje ....................................................................................................................... 222.3.5.2.1 Přípoj horního pásu, prut H2 .................................................................................................. 222.3.5.2.2 Přípoj diagonály D2................................................................................................................ 232.3.6 MEZNÍ STAV POUŽITELNOSTI ...............................................................................................242.3.7 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ ULOŽENÍ VAZNÍKU......................................................................252.4 VÝKAZ POLOŽEK.........................................................................................................................25

3 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY.................................................................................................26



SEZNAM OBRÁZKŮObr. 2-1 Typický příčný řez halou............................................................................................................6Obr. 2-2 Geometrické schéma vazníků – půdorys, řez, pohled ................................................................7Obr. 2-3 Statická schémata vazníků .........................................................................................................9Obr. 2-4 Normálové síly pro kombinaci K1 ...........................................................................................10Obr. 2-5 Normálové síly pro kombinaci K2 ...........................................................................................10Obr. 2-6 Normálové síly pro kombinaci K3 ...........................................................................................11Obr. 2-7 Umístění styků na pásech vazníku............................................................................................12Obr. 2-8 Průřez prutů H3 H(3) ..............................................................................................................12Obr. 2-9 Průřez prutů H1 H(1) ..............................................................................................................13Obr. 2-10 Průřez prutů H2 H(2) ............................................................................................................14Obr. 2-11 Montážní styk horního pásu ...................................................................................................14Obr. 2-12 Montážní styk dolního pásu ...................................................................................................17Obr. 2-13 Průřez prutů S1, S(1) .............................................................................................................17Obr. 2-14 Průřez prutů S2, S(2), S3, S(3)...............................................................................................17Obr. 2-15 Průřez prutů D1, D(1), D2, D(2), D3, D(3)...........................................................................18Obr. 2-16 Průřez prutů V2, V(2), V3, V(3), V4 ......................................................................................19Obr. 2-17 Detail dílenského styku – V3, D3 ...........................................................................................20Obr. 2-18 Detail dílenského styku – D3 a H3 ........................................................................................20Obr. 2-19 Detail dílenského styku – styčníkový plech pro D2 .................................................................21Obr. 2-20 Detaily montážního styku, horní pás......................................................................................22Obr. 2-21 Detail montážního styku – H2................................................................................................22Obr. 2-22 Detail přípoje – D2 ................................................................................................................23Obr. 2-23 Uložení vazníku na sloup .......................................................................................................25

SEZNAM TABULEKTab. 2-1 Zatížení a kombinace zatížení vazníků V1 a V2 .........................................................................8Tab. 2-2 Vnitřní síly na prutech .............................................................................................................11Tab. 2-3 Výkaz položek pro vazník V2 ...................................................................................................25



1 PŘEDMLUV A

1.1 ÚVOD

V předloženém textu je zpracována problematika navrhování jednopodlažních ocelovýchprůmyslových budov. Text vychází a respektuje obsah a členění skript [1]. Vzhledem k tomu, žev těchto skriptech jsou aplikovány výpočetní postupy platné v době jejich vydání, byly tyto výpočetnípostupy nahrazeny v souladu s metodikou popsanou v platných normách. Konstrukční zásady zůstalyv podstatě zachovány.

1.2 ZÁSADY A KONVENCE V TEXTU

• Text od kapitoly 2 VAZNÍKY je koncipován především jako statický výpočet, opatřenýpoznámkami. V praxi při sestavování statického výpočtu je již v současnosti používána výpočetnítechnika, tento přístup ale není v textu použit zejména proto, aby bylo možné sledovat praktickésestavování výpočtu a používání podkladů. Při sestavování statického výpočtu je vhodné, aby:

• hala (obecně jakýkoliv objekt) byla rozčleněn na jednotlivé části (obecně na kapitoly), např.tak, jak je uvedeno v dalším textu a

• konstrukce byla počítána tak, že nejprve budou navrženy a posouzeny ty části, které budounaposledy montovány.

• V jednotlivých kapitolách byl dodržována posloupnost jednotlivých kroků (obecněodstavců). Vždy by se nejprve měl zpracovat odstavec, ve kterém bude sestaveno geometrickéschéma počítané části. V druhém odstavci by mělo být popsáno a kvantifikováno zatížení, kterébude na počítanou část působit. Ve třetím odstavci pak bývá provedeno navržení a posouzeníprofilů a přípojů. Přitom obsah jednotlivých odstavců lze naplnit následovně:

1 Geometrické schéma

1.1 Vynést, popsat a zakótovat půdorysnou osnovu objektu1.2 Vykreslit, popsat a zakótovat tvar počítané části - půdorysy a řezy, (detaily se obvykle v tomto

odstavci neřeší).

2 Zatížení• Vypsat zatížení v členění na stálá, nahodilá, charakteristická (normová), návrhová (výpočtová)• Stanovit velikost zatížení • Pokud je to možné a přehledné, určit zde i nejnepříznivější kombinace zatížení

3 Návrh a posouzeníPro každou dílčí část je obvykle vyžadováno:

3.1 stanovení výpočtových modelů (statických schémat), z nich pak je možná3.2 kvantifikace velikosti vnitřních účinků (sil a momentů), obvykle s použitím pružnostního výpočtu

nebo při splnění požadovaných podmínek s použitím plasticitního výpočtu;3.3 na základě těchto účinků a konstrukčních požadavků je navržen vhodný typ profilu, rozměry

profilu a materiál profilu. 3.4 Následuje posudek navrženého profilu:3.4.1 z hlediska mezních stavů únosnosti, tzn. zejména posudky na:3.4.1.1 nejnepříznivější kombinace vnitřních sil a momentů,3.4.1.2 způsobu připojení profilu do konstrukce s uvážením vlivu:3.4.1.2.1 materiálu připojení a3.4.1.2.2 požadovaného konstrukčního řešení přípojů (např. dílenské styky, montážní styky),3.4.2 na mezní stavy použitelnosti, obvykle je požadováno pouze vyhodnocení deformací.



• V poslední kapitole je seznam použité literatury dle následujícího vzoru:

[1] Melcher, Straka KOVOVÉ KONSTRUKCE, konstrukce průmyslových budov,Vysoké učení technické v Brně, fakulta stavební, 1977 – SNTL

[2] ČSN 73 0035:1988 ZATÍŽENÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ[3] ČSN 73 1401:1998 NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ[4] ČSN 01 3483:1987 VÝKRESY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ[5] … …

• Pokud jsou v textu použity vzorce nebo citace, je u nich uveden zdroj a jejich označení vezdroji podle vzorů:

1 F = F kFd γ dle [1] (3.1)Ve vzoru je uveden příklad z ČSN 73 1401:98 - [1], vzorec - (3.1), který je uveden na str.12

2 Pevnostní třída šroubu 4.6 … MPa400f,MPa240f ubyb == dle [1] Tab.4.6Ve vzoru je uveden příklad z ČSN 73 1401:98 - [1], údaj z Tabulky 4.6, uvedené na str. 18

• V elektronické podobě je vložen k příslušnému odkazu tzv. „křížový odkaz“ pro jednoduššívyhledání zdroje seznamu použité literatury.

• V textu používáno několik druhů písma, které mají následující význam:

• Times New Roman CE

• OBYČEJNÉ nebo TUČNÉ - nadpisy kapitol, nebo nadpisy odstavců, takto psaný text seobvykle píše do statického výpočtu;

• obyčejné nebo tučné - tímto typem písma je psán text odstavců, který se obvykle píše dostatického výpočtu;

• kurzíva obyčejná nebo tučná - tímto typem písma je psán text, které se obvykle nepíše dostatického výpočtu;

• obyčejné, podtržené modré nebo tučné, podtržené modré - tímto typem písma je v textu,který se obvykle píše do statického výpočtu, zvýrazněn odkaz na jiné místo v textu;

• kurzíva obyčejná, podtržená modrá nebo tučná, podtržená modrá - tímto typem písma jev textu, který se obvykle nepíše do statického výpočtu, zvýrazněn odkaz na jiné místov textu;



2 VAZNÍKYVazník přenáší akce vaznic (vaznicový systém) nebo přímo zatížení střešním pláštěm (bezvaznicový

systém) do sloupů. V dále uvedeném případě je uvažované, že vaznice jsou uložené na horním pásevazníku. Vazník je modelovaný jako příhradová rovinná konstrukce. Je navržena jako příhradovinas lomeným horním pásem, přímým spodním pásem, výplet je tvořený diagonálami (střídavě sestupnýmia vzestupnými) a vertikálami. Při rozvaze o tvarovém uspořádání je možné vzít v úvahu:• při volbě statického modelu:

• lze uvažovat uložení vazníku na sloup buďto uspodního pasu nebo u horního pasu.Z praktických důvodů je vhodnější alternativauložení vazníku na sloup tak, že vazník máuložení u horního pásu – sníží se tak stavebnívýška a v neposlední řadě i obestavěný prostora vytápěný objem;

Obr. 2-1 Typický příčný řez halou

• bude vazník řešený jako prutová soustava se s styčníky ideálně kloubovými, tzn. zapředpokladu, že vznikají pouze osové síly, tlakové nebo tahové. Ve skutečnosti jsou prutyvýpletu (diagonály a vertikály) připojeny k průběžným pásům tuze (jsou přivařené nebopřišroubované), takže pootočení ve styčníku není možné. K osovým silám tak přistupuje ještěohyb prutů. V praktických případech lze takto vzniklé účinky na konstrukci zanedbat – pozorale, vyhodnocení zda lze nebo nelze tyto účinky zanedbat, musí být provedeno pro každounavrhovanou konstrukci;

• vazník působí v systému příčné vazby (sloupy + vazník) jako příhradová příčel a zajišťujespolupůsobení hlavních nosných sloupů při přenášení jednotlivých zatížení, která na příčnouvazbu působí – viz Obr. 2-1. Vazník je pak namáhaný staticky neurčitými silami X, kterévznikají při působení jednotlivých zatížení;

• vazník bude navržený a posouzený jako prostý nosník uložený na sloupech, přestože skutečnéuložení bude kloubové – viz kapitola SLOUPY – PŘÍČNÁ VAZBA. Z tohoto důvodu je nutnéponechat v prutech vazníku rezervu alespoň 15%;

• výška vazníku bude odvozována z rozpětí vazníku (L), návrh výšky vazníku uprostřed rozpětí jereálný v rozmezí mezi L/10 až L/20, přitom je nutné dodržet dostatečnou výšku v uloženívazníku na sloup;

• pro uspořádání horního pásu: je výhodné kopírovat sklon střechy, který byl zvolený už přinávrhu střešního pláště a vaznic o velikosti 5%;

• pro uspořádání spodního pásu: spodní pás by mohl opisovat v podstatě libovolnou otevřenoukřivku, z praktických důvodů (výrobní náklady) je možné pás udělat lomený nebo přímý,v dalším je volen přímý pás;

• výplet příhradoviny vazníku (vertikály a diagonály): při rozvaze, jak konstrukčně uspořádatjednotlivá pole, je rozumné vycházet z rozmístění vaznic a z požadavku, aby vaznice bylyuchyceny ve styčnících vazníku. Vaznice byly navrženy po vzdálenostech 3000 mm, proto délkypolí vazníku budou volené stejně;

• vertikály: nemusí být nutnou součástí výpletu, přesto je z konstrukčních důvodů vhodné jev konstrukci vazníku použít, protože budou sloužit k připojení spodních pásů vaznic navazník;

• diagonály: jsou nutnou součástí výpletu; při uspořádání diagonál je vhodné respektovatsymetrické uspořádání a dále to, aby krajní diagonála vycházela ze styčníku, ve kterém jevazník uložen na sloup.

• počet typů vazníků by měl být takový, aby realizační náklady byly minimální. Extrémy – min. jedenvazník, max. šest vazníků je vhodné vyloučit. Dále jsou voleny tři typy vazníků (krajní, vnitřníběžný a vnitřní – součást ztužení objektu jako celku). Počítaný je jen jeden, u ostatních je postupobdobný.



2.1 GEOMETRICKÉ schéma

Obr. 2-2 Geometrické schéma vazníků – půdorys, řez, pohled



2.2 Zatížení - vazníky V2, V3

Tab. 2-1 Zatížení a kombinace zatížení vazníků V1 a V2

ZS Stálé Gk[kN/m]

γf Gd[kN/m]

1 hydroizolace… 0,1*ZŠ … 0,1*12=1,2 1,20 1,2 1,442 hydroizolace… 0,1*ZŠ … 0,1*12=1,2 0,9 1,083 tepelná izolace 2,0 kN/m3; tl. 160 mm … 2*0,16*ZŠ 3,84 1,2 4,614 tepelná izolace 2,0 kN/m3; tl. 160 mm … 2*0,16*ZŠ 0,9 3,465 nosná část pláště - trapézový plech… 0,13*ZŠ 1,56 1,1 1,726 nosná část pláště - trapézový plech… 0,13*ZŠ 0,9 1,407 vlastní tíha vaznice … (0,287/3) kN/m2*ZŠ 1,15 1,1 1,268 vlastní tíha vaznice … (0,287/3) kN/m2*ZŠ 0,9 1,039 odhad vlastní tíhy vazníku a ztužidel … 0,2 kN/m2*ZŠ 2,40 1,1 2,6410 odhad vlastní tíhy vazníku a ztužidel … 0,2 kN/m2*ZŠ 0,9 2,16

ZS nahodilé Qk[kN/m]

γf Qd[kN/m]

11 plný sníh… sn = s0*µs*κ*ZŠ=0,5*1,0*1,06*ZŠκ… pro normovou tíhu zastřešení (0,1+0,32+0,13+0,10+0,2=0,85 kN/m2) je κ cca 1,06µs … pro sklon střechy 5% je 1,0

6,36 1,4 8,90

12 sníh na polovně střechy (jednostranný sníh) 6,36 1,4 8,9013 vítr… wn = w0*κw*Cw*ZŠ=0,55*1,13*(-0,8)*ZŠ

výška h nad terénem = cca 16 m; šířka objektu b = cca 19 mh/b=16/19=0,84 … Cw = Ce3= -0,8; terén typu A

-5,97 1,2 -7,16

14 osamělé břemeno (OB) 1,00 kN 1,2 1,20 kN

kombinace zatížení - charaktristické ( normové) zatíženíč. ZS stádium Fk [kN/m]

K 1 ZS6; ZS8; ZS10; ZS13 montáž -0,86K 2 ZS1; ZS3; ZS5; ZS7; ZS9; ZS11 provoz 16,51K 3 Na vazníku zleva: ZS1; ZS3; ZS5; ZS7; ZS9; ZS12 provoz 16,51

Na vazníku zprava: ZS1; ZS3; ZS5; ZS7; ZS9 provoz 10,15

kombinace zatížení - návrhové (výpočtové) zatíženíč. ZS stádium Fd [kN/m]

K 1 ZS6; ZS8; ZS10; ZS13 montáž -2,56K 2 ZS1; ZS3; ZS5; ZS7; ZS9; ZS11 provoz 20,57K 3 Na vazníku zleva: ZS1; ZS3; ZS5; ZS7; ZS9; ZS12 provoz 20,57

Na vazníku zprava: ZS1; ZS3; ZS5; ZS7; ZS9 provoz 11,67

Poznámky:1 Pro sestavení kombinací zatížení byl použitý postup dle [2], Změna a–8/1991, čl. 54B, odstavec a).2 Svislé osamělé břemeno (OB) nebylo do kombinace uvažované, protože jeho vliv v kombinaci by

nezajistil vznik extrémů vnitřních sil – zejména proto, že pro dvě nahodilá zatížení bude použitýsoučinitel kombinace ψ = 0,9 pro každé z nahodilých zatížení, která mohou působit nezávisle nasobě.



2.3 Návrh a posouzení – vazník V2

Navrženy a posouzeny by měly být všechny typy vazníků – v řešeném případě tedy vazník V1,vazník V2, vazník V3. Dále uvedený postup pro vazník V2 by byl použitý i pro ostatní vazníky.

Náhradní styčníková břemena pro kombinaci návrhového zatížení v montážním stavu (K1);kN84,32356,22aF1P d −=⋅−=⋅= .kN68,7356,2aF2P d −=⋅−=⋅=

Náhradní styčníková břemena pro kombinaci návrhového zatížení v provozním stavu (K2, K3);kN85,302357,202aF1P d =⋅=⋅= ;kN71,61357,20aF2P d =⋅=⋅=

( ) ;kN36,482367,1157,20aF3P d =⋅+=⋅= ;kN01,35367,11aF4P d =⋅=⋅=;kN51,172367,112aF5P d =⋅=⋅=

Statická schémata pro nejnepříznivější kombinace zatížení jsou uvedena na obrázku Obr. 2-3.

Obr. 2-3 Statická schémata vazníků

Řešení osových sil pro výše uvedená statická schémata bylo provedeno graficky styčníkovoumetodou (Cremonův obrazec), v současnosti tato metoda již není příliš používaná.

Přednost jednoznačně dostává počítačová podpora a používají se nejrůznější programy na řešenívnitřních sil a momentů. Přesto je nutné znát principy řešení vnitřních sil i jinými metodami, např.styčníkovou metodou, aby bylo možné výstupy z počítačových programů překontrolovat. Další možnostkontroly poskytuje průsečná metoda.

Cremonovy obrazce a vnitřní síly v prutech, uspořádané do tabulky, jsou níže.



Obr. 2-4 Normálové síly pro kombinaci K1





Tab. 2-2 Vnitřní síly na prutech

Prut K1 (montáž)[kN]

K2 (provoz)[kN]

K3 (provoz)[kN]

Rozhoduje síla[kN]

Poznámky

H1H(1)

29,58 (tah) 243,17 (tlak) 206,79 (tlak)165,67 (tlak)

243,17 (tlak)

H2 H(2)


243,17 (tlak)

H3H(3)


370,74 (tlak)

S1; S(1) 0 0 0 0 Prut bude použit z konstr.důvodů (k.d.)

S2S(2)

43,89 (tlak) 352,64 (tah) 295,41(tah)257,27 (tah)

43,89 (tlak)352,64 (tah)

S3S(3)

43,89 (tlak) 352,64 (tah) 295,41(tah)257,27 (tah)

43,89 (tlak)352,64 (tah)

D1D(1)

34,45 (tlak) 272,75 (tah) 240,86 (tah)192,96 (tah)

34,45 (tlak)272,75 (tah)

D2D(2)


140,73 (tlak)

D3D(3)

1,82 (tlak) 21,53 (tah) 6,4 (tlak)40,14 (tah)

6,4 (tlak)40,14 (tah)

V1; V(1) 0 0 0 0 Prut je součástí sloupuV2V(2)


61,71 (tlak)

V3; V(3) 0 0 0 0 Prut bude použit z k.d.V4 3,07 (tah) 24,68 (tlak) 19,34 (tlak) 24,68 (tlak)Ra 23,04 185,13 165,10Rb 23,04 185,13 125,06



Poznámky:

3 Konstrukční důvody (k.d.) lze rozdělit na:

3.1 vyhodnocení a volbu typu průřezu z hlediska návazností jednotlivých částí haly - ne všechnyalternativy průřezů jsou vhodné pro konkrétní uspořádání (zejména z důvodů připojení),

3.2 vyhodnocení a volbu typu průřezu z hlediska únosnosti, tzn. pro každý způsob namáhání (tah,tlak, ohyb, smyk, kroucení a/nebo jakákoliv kombinace namáhání) je vhodné typ (tvar) průřezupřizpůsobit.

4 Jednotlivé pruty, přípoje prutů ve styčnících a styky vazníku je nutné nadimenzovat zejménas ohledem na síly odpovídající nejnepříznivější kombinaci návrhových zatížení.

5 Pruty vazníku budou posuzované na centrický tah nebo tlak.Pokud se vyskytne namáhání prutuohybem, např. při mimostyčníkovém zatížení pásových prutů vazníku, nebo vlivem excentrickéhopřipojení či odstupňování průřezu, je třeba posoudit takový prut na kombinaci osové síly aohybového momentu. Osové síly jsou uvedeny v Tab. 2-2.

6 Všechny pruty výpletu (vertikály a diagonály) jsou přivařeny k pásům koutovými nebo tupýmisvary, pouze v poli s montážním stykem je diagonála připojena ke styčníkovému plechu pomocíšroubů. Pásy jsou spojeny, případně nastaveny dílensky svarem (D.S.).

7 Montážní styky (M.S.), které je nutné z přepravních důvodů navrhnout a konstruovat (důvody –maximální možný rozměr a/nebo maximální možná váha), jsou šroubované. V dále uvedenémpřípadě byl uvažovaný jako omezující parametr maximální délkový rozměr do 14 m. Skladbavazníku a umístění styků jsou patrné z Obr. 2-7.

Obr. 2-7 Umístění styků na pásech vazníku

2.3.1 Horní pás

2.3.1.1 Pruty H3, H(3 )

Navržen profil L 160x160/16 (S235):;mm4,31i;mm4,61i;mm4900A 2 === ηξ

Obr. 2-8 Průřez prutů H3 H(3)

2.3.1.1.1 Provozní stav:Zatížení pro provozní stav kN74,370NN )3(H,Sd3H,Sd == (tlak),

Zatřídění průřezu 10110101016160th =⋅=ε⋅≤== … třída 1.

Štíhlost při rovinném vybočení je pro vzpěr kolmo k ose

=ζ−ζ

=η−η

ζ

η

.mm3004L...

,mm3004L...

,cr

,cr dle [3] čl. C.1

Štíhlost prutu

===λ

===λ

ζ

ζζ

η

ηη

9,484,61

3004i

L

7,954,31

3004i

L

,cr

,cr

rozhoduje 7,95=λη dle [3] (6.57)



srovnávací štíhlost 9,93235

10210fE 3

y1 =

⋅⋅π=π=λ ; dle [3] (6.58)

poměrná štíhlost ( ) 02,19,937,951 ==λλ=λ ηη ; pro průřez 1. třídy je 1A =β .Hodnotu součinitele vzpěrnosti minχ lze pro křivku c ( pro válcované nosníky, 49,01 =α ) určit pro

λ dle přílohy E, nebo z následujících vzorců :( )[ ] ( )[ ] 22,102,12,002,149,015,02,015,0 22

1 =+−⋅+⋅=λ+−λ⋅α+⋅=φ ηηη dle [3] (6.56)

53,002,122,122,1

112222

=−+

=λ−φ+φ

=χηηη

η

Návrhová vzpěrná únosnost:

kN74,370NN100,53015,1

2354900153,0fAN )3(H,3H,Sd

3

1M

yAminRd,b =>⋅=

⋅⋅⋅=

γ⋅⋅β⋅χ

= dle [3] (6.55b)

Prut H3, H(3) v provozním stadiu vyhoví na vzpěrný tlak.

2.3.1.1.2 Montážní stav:Zatížení pro montážní stav kN14,46NN )3(H,Sd3H,Sd == (tah).

kN14,46NN103,100115,1

2354900fANN )3(H,3H,Sd

3

0M

yRd,plRd,t =>⋅=

⋅=

γ⋅

== dle [3] (6.6)

Prut H3, H(3) v montážním stadiu vyhoví na tah.

2.3.1.2 Pruty H1, H(1 )

Navržen profil L 140x140/14 (S235):Obr. 2-9 Průřez prutů H1 H(1)

;mm7,53i;mm5,27i;mm3750A 2 === ηξ

2.3.1.2.1 Provozní stav:

Zatížení pro provozní stav kN17,243NN )1(H,Sd1H,Sd == (tlak),

Zatřídění průřezu 10110101014140th =⋅=ε⋅<== … třída 1.


=ζ−ζ

=η−η

ζ

η

.mm3004L...

,mm3004L...

,cr


Štíhlost prutu

===λ

===λ

ξ

ξξ

η

ηη

2,1095,27

3004i

L

9,557,53

3004i

L

,cr

,cr

rozhoduje 2,109=λξ dle [3] (6.57)

srovnávací štíhlost 9,9323510210fE 3y1 =⋅⋅π=π=λ ; dle [3] (6.58)

poměrná štíhlost ( ) 16,19,932,1091 ==λλ=λ ξξ ; pro průřez 1. třídy je 1A =β .

Hodnotu součinitele vzpěrnosti minχ lze pro křivku c ( pro válcované nosníky, 49,01 =α ) určit proλ dle [3] přílohy E, nebo z následujících vzorců :

( )[ ] ( )[ ]45,0

16,141,141,1

11

41,116,12,016,149,015,02,015,0

2222

221

=−+

=λ−φ+φ

=χ

=+−⋅+⋅=λ+−λ⋅α+⋅=φ

ξξξ

ξ

ξξξ

dle [3] (6.56)

Návrhová vzpěrná únosnost: dle [3] (6.55b)



kN17,243NN107,34615,12353750145,0fAN )1(H,1H,Sd3

1MyAminRd,b =>⋅=⋅⋅⋅=γ⋅⋅β⋅χ=

Prut H1, H(1) v provozním stadiu vyhoví na vzpěrný tlak.

2.3.1.2.2 Montážní stav:

Zatížení pro montážní stav kN58,29NN )1(H,Sd1H,Sd == (tah)

kN58,29NN103,76615,1

2353750fANN )1(H,1H,Sd

3

0M

yRd,plRd,t =>⋅=

⋅=

γ⋅

== dle [3] (6.6)

Nejvíce namáhaný prut vaznice v montážním stadiu vyhoví na tah.

2.3.1.3 Pruty H2, H(2 )

Navržen profil L 140x140/14 (S235):Obr. 2-10 Průřez prutů H2 H(2)

2.3.1.3.1 Provozní stav:Zatížení pro provozní stav kN17,243NN )2(H,Sd2H,Sd == (tlak),

Jak je patrné z Obr. 2-11 bude na prutu taktéž nutnézajistit odstupňování průřezu v dílenském i v montážnímstyku.

Vlivem odstupňování, tj. změnou polohy těžištní osy prutu,dojde ke vzniku excentricity e = 8 mm a tím ke vznikupřídavného ohybového momentu – viz Obr. 2-11.

Obr. 2-11 Montážní styk horního pásu

Přídavný ohybový moment: Nmm1095,181017,243e2HM 63

e ⋅ =⋅⋅=⋅= ,N1,64930041095,1aMBA 6

e =⋅===Přídavný ohybový moment uprostřed prutu (v bodu 1)

Nmm1098,015021,6492aAM 61 ⋅ =⋅=⋅= ,

Přídavný ohybový moment v místě odstupňování (v bodu 2)Nmm1062,125001,6492500BM 6

2 ⋅ =⋅=⋅= ,

v místě odstupňování průřezu (bod 2): Vliv vzpěru v místě odstupňování průřezu se neprojeví tak výrazně jako uprostřed prutu. Při

posouzení je možné ho zanedbat.33

y,p2 mm107,88~W;mm7,53i;mm5,27i;mm3750A ⋅=== ηξ l


Pro průřez 1. třídy je 1A =β ; Hodnota součinitele vzpěrnosti 0,1min =χ

Při úvaze, zda je nutné posuzovat při ohybu vliv klopení, je nutné vycházet z [3], čl. 6.8.2.1:- průřez není tuhý v kroucení … je nutné jít na další podmínku- průřez je ohýbaný v hlavní rovině menší tuhosti průřezu … není nutné uvažovat vliv klopeníPosudek na spolupůsobení tlaku a ohybu dle [3], čl. 6.8.4.1

5,1ky = … na stranu bezpečnou; není uvažované skutečné konstrukční uspořádání pásu, kterýpůsobí jako průběžný prut, v modelu je přijaté zjednodušení, že se jedná o jednotlivé pruty, kloubověpřipojené ve styčnících.

0,145,013,032,0235107,88

15,11062,15,123537501

15,11017,243fW

MkfA

N3

63

yy,p

1M2,Sd,yy

ymin

1MSd <=+=⋅⋅

⋅⋅⋅+

⋅⋅⋅⋅

=⋅

γ⋅⋅+

⋅⋅χγ⋅

l

Prut H2, H(2) v provozním stadiu v místě odstupňování průřezu vyhoví na interakci tlaku a ohybu.



uprostřed prutu (bod 1): (vliv vzpěru uprostřed prutu nelze při posouzení zanedbat);mm7,53i;mm5,27i;mm3750A 2 === ηξ



=ξ−ξ

=η−η

ξ

η

.mm3004L...

,mm3004L...

,cr


Štíhlost prutu

===λ

===λ

η

ηη

ξ

ξξ

9,557,53

3004i

L

2,1095,27

3004i

L

,cr

,cr

rozhoduje 2,109=λξ dle [3] (6.57)

srovnávací štíhlost 9,9323510210fE 3y1 =⋅⋅π=π=λ ; dle [3] (6.58)

poměrná štíhlost ( ) 16,19,932,1091 ==λλ=λ ηη ;

Hodnotu součinitele vzpěrnosti minχ lze pro křivku c ( pro válcované nosníky, 49,01 =α ) určit proλ dle [3] přílohy E, nebo z následujících vzorců :

( )[ ] ( )[ ]45,0

16,141,141,1

11

41,116,12,016,149,015,02,015,0

2222

221

=−+

=λ−φ+φ

=χ

=+−⋅+⋅=λ+−λ⋅α+⋅=φ

ηηη

η

ηηη

dle [3] (6.56)

5,1ky = … na stranu bezpečnou; není uvažované skutečné konstrukční uspořádání pásu, kterýpůsobí jako průběžný prut, v modelu je přijaté zjednodušení, že se jedná o jednotlivé pruty, kloubověpřipojené ve styčnících.

0,179,008,071,0235107,88

15,11098,05,1235375045,0

15,11017,243fW

MkfA

N3

63

yy,p

1M1,Sd,yy

ymin

1MSd <=+=⋅⋅

⋅⋅⋅+

⋅⋅⋅⋅

=⋅

γ⋅⋅+

⋅⋅χγ⋅

l

Prut H2, H(2) v provozním stadiu uprostřed prutu vyhoví na interakci tlaku a ohybu.

2.3.1.3.2 Montážní stav:Zatížení pro montážní stav kN58,29NNN Sd,t)2(H,Sd2H,Sd === (tah).

uprostřed prutu (bod 1): Přídavný ohybový moment: Nmm1023,081058,29e2HM 63

e ⋅ =⋅⋅=⋅= ,N7730041023,0aMBA 6

e −=⋅===Přídavný ohybový moment uprostřed prutu (v bodu 1)

( ) Nmm1012,01502772aAMM 61,Sd1 ⋅− =⋅−=⋅== ,

N103,76615,1

2353750fANNN 3

0M

yRd,pRd,tRd ⋅=

⋅=

γ⋅

=== l dle [3] (6.6)

−=⋅⋅−=⋅σ=

−=−−=⋅

−⋅⋅−

=ψ−=σ

;kNm52,0106,503,10WM

;MPa3,109,74,23750

1058,290,1106,501012,0

AN

WM

3comEd,comSd,eff

3

3

6Sd,t

com

1,SdEd,com dle [3] čl. 6.8.3

Protože je prut ohýbaný v rovině menší tuhosti, není nutné uvažovat vliv klopení a ohybováúnosnost je

kNm52,0kNm1,18...MM

.kNm1,18Nmm101,1815,1

235107,880,1fWM

Sd,effRd,b

63

1M

yy,plLTRd,b

>≥

=⋅=⋅⋅⋅

=γ

⋅⋅χ=



Prut H2, H(2) v montážním stadiu uprostřed prutu vyhoví na interakci tahu a ohybu.



v místě odstupňování průřezu (bod 2): Přídavný ohybový moment v místě odstupňování (v bodu 2)

( ) Nmm1019,02500772500BM 62 ⋅− =⋅−=⋅= ,

N103,76615,12353750fANNN 30MyRd,pRd,tRd ⋅=⋅=γ⋅=== l

−=⋅⋅−=⋅σ=

−=−−=⋅

−⋅⋅−

=ψ−=σ

;kNm57,0106,503,11WM

;MPa3,119,74,33750

1058,290,1106,501019,0

AN

WM

3comEd,comSd,eff

3

3

6Sd,t

com

2,SdEd,com dle [3] čl. 6.8.3

Protože je prut ohýbaný v rovině menší tuhosti, není nutné uvažovat vliv klopení a ohybováúnosnost je

kNm57,0kNm1,18...MM

.kNm1,18Nmm101,1815,1

2351077,880,1fWM

Sd,effRd,b

63

1M

yy,plLTRd,b

>≥

=⋅=⋅⋅⋅

=γ

⋅⋅χ=

Prut H2, H(2) v montážním stadiu v místě odstupňování průřezu vyhoví na interakci tlaku a ohybu.

2.3.2 Spodní pás

2.3.2.1 Prut S1, S(1)

Tyto pruty nejsou namáhané osovousilou. Provádějí se však z konstrukčníchdůvodů, např. k zajištění stability spodníhopásu.

Obr. 2-12 Montážní styk dolního pásu

Prut je připojen přímo ke špičce slouputak, aby byl umožněný posuv ve směrurozpětí vazníku a tak bylo možné pootočenív horním úložném styčníku vazníku.

Připojení prutů S1 i S(1) ke sloupu i ke styčníku vazníku bude šroubované.

Doporučená mezní štíhlost dle [3], Tabulka 6.10, pro tažené pruty a pro statické zatížení je400mez =λ . Prut bude navržen na tento požadavek. Vazník bude ztužený svislým ztužidlem uprostřed

jeho délky, vzpěrná délka pro vybočení z roviny vazníku tedy bude 9000 mm.

Navržen profil L 80x80/8 (S235):;mm6,15i;mm5,30i;mm1230A 2 === ξη

Obr. 2-13 Průřez prutů S1, S(1)

.4001926,15

3000i

L;400295

5,309000

iL ,cr,cr <===λ<===λ

ξ

ξξ

η

ηξ

2.3.2.2 Pruty S2, S(2 ), S3, S(3)

Navržen profil L 140x140/14 (S235):;mm5,27i;mm7,53i;mm3750A 2 === ξη

Obr. 2-14 Průřez prutů S2, S(2), S3, S(3)

2.3.2.2.1 Provozní stav:Doporučená mezní štíhlost dle [3], Tabulka 6.10, pro tažené pruty a pro statické zatížení je

400mez =λ . Vazník bude opatřen svislým podélným ztužidlem v L/2 = 18000/2, potom štíhlostspodního pasu bude .1687,539000 ==λη

Zatížení pro provozní stav kN64,352NNNNN )3(S,Sd3S,Sd)2(S,Sd2S,SdSd ===== (tah),



N103,76615,1

2353750fANNN 3

0M

yRd,pRd,tRd ⋅=

⋅=

γ⋅

=== l > kN64,352NSd =

Pruty spodního pasu v provozním stadiu vyhoví na tah.

2.3.2.2.2 Montážní stav: Vliv vzpěru uprostřed prutu nelze při posouzení zanedbat.Zatížení pro montážní stav kN89,43NNNN )3(S,Sd3S,Sd)2(S,Sd2S,Sd ==== (tlak),

Zatřídění průřezu 10110101014140th =⋅=ε⋅<== … třída 1 … .0,1A =β


=ζ−ζ

=η−η

ζ

η

.mm3000L...

,mm9000L...

,cr

,cr

Štíhlost prutu

===λ

===λ

ζ

ζζ

η

ηη

1,1095,27

3000i

L

1687,53

9000i

L

,cr

,cr

rozhoduje 168=λη ;

srovnávací štíhlost 9,9323510210fE 3y1 =⋅⋅π=π=λ ;

poměrná štíhlost ( ) 79,19,931681 ==λλ=λ ηη ;

Hodnotu součinitele vzpěrnosti minχ lze pro křivku c ( pro válcované nosníky L, 49,01 =α ) určit

pro λ dle [3],přílohy E, nebo z následujících vzorců:

( )[ ] ( )[ ]23,0

79,149,249,2

11

49,279,12,079,149,015,02,015,0

2222

221

=−+

=λ−φ+φ

=χ

=+−⋅+⋅=λ+−λ⋅α+⋅=φ

ηηη

η

ηηη

dle [3] (6.56)

kN89,43NN1025,17615,12353750123,0fAN Sd3

1MyAminRd,b =>⋅=⋅⋅⋅=γ⋅⋅β⋅χ= Pruty spodního pasu v montážním stadiu vyhoví na tlak.

2.3.3 DIAGONÁLY

2.3.3.1 Pruty D1, D(1 ), D2, D(2), D3, D(3)

2.3.3.1.1 Provozní stavkN73,140NNN )2(D,Sd2D,SdSd === (tlak), kN75,272NNN )1(D,Sd1D,SdSd === (tah),

Navržen profil TR 102x5 (S235): ;mm3,34ii;mm1520A zy2 ===

Obr. 2-15 Průřez prutů D1, D(1), D2, D(2), D3, D(3)Posouzení na tlak:

Doporučená mezní štíhlost dle [3], Tabulka 6.10, pro tlačené pruty a pro statické zatížení je200mez =λ . Štíhlost diagonály je pro největší délku diagonály .1073,343662 ==λ

Zatřídění průřezu 50150504,205102td 2 =⋅=ε⋅<== … třída 1 … .0,1A =β


=−

=−

.mm3662L...zz

,mm3662L...yy

z,cr

y,cr

1073,34

3662i

Li

L

z

z,crz

y

y,cry ==λ==λ==λ ; 9,93

23510210

fE 3

y1 =

⋅⋅π=π=λ ;

poměrná štíhlost ( ) 14,19,931071 ==λλ=λ ;



Hodnotu součinitele vzpěrnosti minχ lze pro křivku a ( pro trubky válcované za tepla, 21,01 =α )

určit pro λ dle [3], přílohy E, nebo z následujících vzorců :

( )[ ] ( )[ ]57,0

14,124,124,1

11

24,114,12,014,121,015,02,015,0

2222

221

=−+

=λ−φ+φ

=χ

=+−⋅+⋅=λ+−λ⋅α+⋅=φ

dle [3] (6.56)

kN73,140NN100,17715,12351520157,0fAN Sd3

1MyAminRd,b =>⋅=⋅⋅⋅=γ⋅⋅β⋅χ= Pruty diagonál vyhoví na tlak.

Posouzení na tah:Doporučená mezní štíhlost dle [3], Tabulka 6.10, pro tažené pruty a pro statické zatížení je

400mez =λ . Štíhlost diagonály je pro největší délku diagonály .1073,343662 ==λ

N106,31015,1

2351520fANNN 3

0M

yRd,pRd,tRd ⋅=

⋅=

γ⋅

=== l > kN75,272NSd =

Pruty diagonál v provozním stadiu vyhoví na tah.

2.3.3.1.2 Montážní stav

Z Tab. 2-2 a předchozích posudků je zřejmé, že diagonály montážním stavu vyhoví.

2.3.4 VERTIKÁLY

2.3.4.1 Pruty V2, V(2 ), V3, V(3), V4

2.3.4.1.1 Provozní stav kN71,61NNN )2(V,Sd2V,SdSd === (tlak), ( )kN68,7NNN )2(V,Sd2V,SdSd === (tah),

Zatížení pro montážní stav nebude rozhodovat, protože všechny diagonály budou z jednoho profilu.

Navržen profil TR 70x5 (S235): ;mm0,23ii;mm1020A zy2 ===

Obr. 2-16 Průřez prutů V2, V(2), V3, V(3), V4Posouzení na tlak: Je provedeno jen pro vertikálu V2, ve které je extrém síly. Extrém vzpěrné délky je ve V4 – posouzeníby bylo obdobné. Doporučená mezní štíhlost dle [3], Tabulka 6.10, pro tlačené pruty a pro statickézatížení je 200mez =λ . Štíhlost vertikály V4 (pro největší délku vertikály) je .98232250 ==λ

Zatřídění průřezu 501505014570td 2 =⋅=ε⋅<== … třída 1 … .0,1A =β

Štíhlost vertikály V2 při rovinném vybočení je pro vzpěr kolmo k ose

=−

=−

.mm1950L...zz

,mm1950L...yy

z,cr

y,cr

8,8423

1950i

Li

L

z

z,crz

y

y,cry ==λ==λ==λ ; 9,93

23510210

fE 3

y1 =

⋅⋅π=π=λ ;

poměrná štíhlost ( ) 90,09,938,841 ==λλ=λ ;Hodnotu součinitele vzpěrnosti minχ lze pro křivku a ( pro trubky válcované za tepla, 21,01 =α )

určit pro λ dle[3], přílohy E, nebo z následujících vzorců :

( )[ ] ( )[ ]73,0

9,098,098,0

1198,090,02,090,021,015,02,015,0

2222

221

=−+

=λ−φ+φ

=χ

=+−⋅+⋅=λ+−λ⋅α+⋅=φ

dle [3] (6.56)

kN71,61NN101,15215,12351020173,0fAN Sd3

1MyAminRd,b =>⋅=⋅⋅⋅=γ⋅⋅β⋅χ=

Pruty vertikál v provozním stadiu vyhoví na tlak.



2.3.4.1.2 Montážní stavPosouzení na tah:

Doporučená mezní štíhlost dle [3], Tabulka 6.10, pro tažené pruty a pro statické zatížení je400mez =λ . Štíhlost vertikály V3 (pro největší délku vertikály) je .98232250 ==λ

N1046,20815,1

2351020fANNN 3

0M

yRd,pRd,tRd ⋅=

⋅=

γ⋅

=== l > kN68,7NSd =

Pruty vertikál v montážním stadiu vyhoví na tah.

2.3.5 PŘÍPOJE – POSOUZENÍ MEZNÍHO STAVU ÚNOSNOSTI

Protože vazník má mezní rozměry větší než jsou přepravní možnosti, nelze jej vyrobit v celku. Protobude rozdělený na dvě části. Rozdělení na montážní celky je patrné z Obr. 2-7. V dalším textu budeposouzen pouze uzel horního pasu u montážního styku. Ostatní přípoje by mohly být řešené obdobně.

2.3.5.1 Dílenské přípoje

2.3.5.1.1 Přípoj v uzlu mezi pruty H2, V3, D3, H3

Přípoj V3 a H2 (H3):Mezi vertikálou a horním pásem bude tupý oboustranný nezabroušený svar bez úprav spojovaných

ploch. Tento svar bude proveden pouze z konstrukčních důvodů jako těsnící. Mezi vertikálou, diagonálou a styčníkovým plechem

bude skupina oboustranných koutových svarů,a = 3 mm, l = 60 mm, namáhaných tlakovou silou dle[3], čl. C.2.5 o velikosti:

.kN4,0100

89,43100

N100

N 3S,Sd2S,Sd ===

Obr. 2-17 Detail dílenského styku – V3, D3

Posudek svaru není proveden, svar evidentně vyhoví.

Přípoj D3 a H3:

Diagonála je připojena oboustranným tupým svarem a musí býtpřipojena na extrémní osovou sílu, tzn. na největší sílu v absolutníhodnotě, D3=40,14 kN (tah). Tato síla se rozloží na složku kolmoua rovnoběžnou s podélnou osou svaru:

,kN6,2485,37sin14,40N ,Sd =°⋅=⊥

.kN7,3185,37cos14,40N ||,Sd =°⋅=

Obr. 2-18 Detail dílenského styku – D3 a H3

Poznámka: Vzhledem k tomu, že vertikála V3 je přivařená koutovým svarem k diagonále D3, by měl být do

složek sil ||,Sd,Sd N,N ⊥ započítaný i účinek od vertikály V3. S tímto účinkem nebylo uvažované, protožejeho velikost oproti síle v diagonále D3 je nepodstatná.

Příčné normálové napětí ve svaru ze složky :kN6,24N ,Sd =⊥

( )[ ] ( )[ ] MPa8,3110181

6502181106,2410181106,24

tL6502181N

tLN

2

33

w2||

,Sd

w||

,Sd =⋅

⋅−⋅⋅+

⋅⋅

=⋅

⋅−⋅+

⋅=σ ⊥⊥

⊥

podélné normálové napětí ze složky kN7,31N ||,Sd = je MPa4,311010

107,31A

N 3||,Sd

|| =⋅

==σ⊥

,

kde 2mm101052101A =⋅⋅=⊥ je plocha účinná na smyk vzniklá z řezu 1-1.



podélné smykové napětí ze složky kN7,31N ||,Sd = je MPa5,1710181107,31

tLN 3

w||

||,Sd =⋅⋅

=⋅

=τ

1,1f

31,1ffff

2

yd

Ed

yd

Ed,z

yd

Ed,x2

yd

Ed,z2

yd

Ed,x ≤

⋅τ⋅+

σ⋅

σ−

σ+

σ do vzorce dle [3] (6.25b) bude

doplněno ;85,0;ff;; ,r0Myyd,rEd,z||Ed,x =γγ=γσ=σσ=σ ⊥σ⊥σ⊥

1,105,0235

315,15,171,185,023515,14,31

23515,18,31

85,023515,14,31

23515,18,31

222

<=

⋅⋅⋅+

⋅⋅

⋅

⋅

−

⋅⋅

+

⋅

tupý svar vyhoví na tah .

Posouzení na tlakovou sílu 6,4 kN není provedeno, svar evidentně vyhoví.

Přípoj styčníkového plechu pro diagonálu D2 k prutu H2:

Styčníkový plech pro přípoj diagonály musí být připojen naextrémy osové síly (D2=17,51 kN tah; D2=140,73 kN tlak). Tytosíly se rozloží na složku kolmou a rovnoběžnou s podélnou osousvaru:

,kN8,7413,32sin73,140N,kN3,913,32sin51,17N

c,,Sd

t,,Sd

=°⋅=

=°⋅=

⊥

⊥

.kN2,11913,32cos73,140N

,kN8,1413,32cos51,17N

c||,,Sd

t||,,Sd

=°⋅=

=°⋅=

Obr. 2-19 Detail dílenského styku – styčníkový plech pro D2

Pro tahovou sílu: příčné normálové napětí ve svaru ze složky :kN3,9N t,,Sd =⊥

( )[ ] ( )[ ] MPa4,78290

6642290103,98290

103,9tL

6642290NtL

N2

33

w2||

t,,Sd

w||

t,,Sd =⋅

⋅−⋅⋅+

⋅⋅

=⋅

⋅−⋅+

⋅=σ ⊥⊥

⊥

podélné normálové napětí ze složky kN8,14N t||,,Sd = je MPa1,101464

108,14A

N 3t||,,Sd

|| =⋅

==σ⊥

,

kde 2mm14648183A =⋅=⊥ je plocha účinná na smyk vzniklá z řezu 1-1

podélné smykové napětí ze složky kN8,14N t||,,Sd = je MPa3,68290

108,14tL

N 3

w||

t||,,Sd =⋅

⋅=

⋅=τ

1,1f

31,1ffff

2

yd

Ed

yd

Ed,z

yd

Ed,x2

yd

Ed,z2

yd

Ed,x ≤

⋅τ⋅+

σ⋅

σ−

σ+



1,106,0235

315,13,61,185,023515,14,7

23515,11,10

85,023515,14,7

23515,11,10 22

<=

⋅⋅⋅+

⋅⋅

⋅

⋅

−

⋅⋅

+

⋅

tupý svar vyhoví na tah.

Pro tlakovou sílu: příčné normálové napětí ve svaru ze složky kN8,74N c,,Sd =⊥

( )[ ] ( )[ ] MPa3,868290

6642290108,748290

108,74tL

6642290NtL

N2

33

w2||

c,,Sd

w||

c,,Sd =⋅

⋅−⋅⋅+

⋅⋅

=⋅

⋅−⋅+

⋅=σ ⊥⊥

⊥



podélné normálové napětí ze složky kN2,119N c||,,Sd = je MPa4,811464

102,119A

N 3c||,,Sd

|| =⋅

==σ⊥

,

kde 2mm14648183A =⋅=⊥ je plocha účinná na smyk vzniklá z řezu 1-1

podélné smykové napětí ze složky kN2,119N c||,,Sd = je MPa4,518290102,119

tLN 3

w||

c||,,Sd =⋅⋅

=⋅

=τ

1,1f

31,1ffff

2

yd

Ed

yd

Ed,z

yd

Ed,x2

yd

Ed,z2

yd

Ed,x ≤

⋅τ⋅+

σ⋅

σ−

σ+



0,144,0235

315,14,511,10,123515,13,86

23515,14,81

0,123515,13,86

23515,14,81

222

<=

⋅⋅⋅+

⋅⋅

⋅

⋅

−

⋅⋅

+

⋅

tupý svar vyhoví na tlak.

2.3.5.2 Montážní přípoje

Poznámky:

8 V dalším textu je řešen jen montážní spoj na horním pásu vazníku a montážní přípoj diagonály uhorního pásu.

9 Není řešen montážní spoj spodního pásu a a montážní přípoj diagonály u dolního pásu. Tytopřípoje by byly navržené obdobně jako řešené případy.

Obr. 2-20 Detaily montážního styku,horní pás

2.3.5.2.1 Přípoj horního pásu, prut H2

Při návrhu musí být vyhodnocen jak montážní tak provozní stav,vždy včetně ohybového momentu, který vzniká vlivem odstupňování,tzn. změnou poloh těžištních os dílčích částí (průřezů) prutu.Excentricita těžišťových os je 8 mm.

Obr. 2-21 Detail montážního styku – H2

Navrženo 3x M16 (5.6):

Provozní stav:

N1017,2432H 3⋅= (tlak), Nmm1095,181017,243e2HM 63e ⋅ =⋅⋅=⋅=

Podíl tahové síly do šroubu od momentu N106,26731095,173MF 36eSd,t ⋅=⋅ ==

Celková síla ve šroubu kN6,21617,2436,26FFF 2H,SdSd,tSd −=− =+= … výslednicí je tlak, tzn.šrouby v provozním stavu plní pouze stabilizační funkci a vyhoví.



Montážní stav: N1058,292H 3⋅= (tah), Nmm1023,081058,29e2HM 63

e ⋅ =⋅⋅=⋅= ;Účinek posouvající síly N77BAVSd === bude zanedbaný.Podíl tahové síly do šroubu od momentu N102,3731023,073MF 36

eSd,t ⋅ =⋅==

Celková síla ve šroubu kN8,322,358,29FFF 2H,SdSd,tSd =+ =+=

Vliv páčení dle [3] (7.17a): ( )mm20tmm3,243416243,4

adb3,4t 3

23

2

e > =⋅

⋅=⋅

⋅= … je nutné

uvážit vliv páčení a zvýšit návrhovou tahovou sílu ve šroubu součinitelem

12,116

203,24005,01d

tt005,01 2

33

2

33e

p =−

+=−

+=γ

Návrhová únosnost jednoho šroubu v tahu

kN7,4845,1

1575009,0Af9,0FMb

subRd,t =

⋅⋅=

γ⋅⋅

=

Celková síla v jednom šroubu kN9,3612,18,32FF pSd,tSd =⋅ =γ⋅=

kN9,36FSd = < kN7,48F Rd,t = … šrouby v montážním stavu vyhoví.

Poznámky:10 Z posudku montážního styku v montážním stavu je zřejmé, že umístění montážního styku do místa

odstupňování průřezu bude klást neobvyklé nároky na dimenze montážního styku. Vlivempůsobícího ohybového momentu při nespecifikovaném způsobu montáže je nutné použít šroubyvětšího průměru, než je nutné pro provozní stav. Jak je zřejmé, pokud by se zvolil takový postup azpůsob montáže, aby nedošlo k tahovým silám v horním pasu, pak by montážní styk mohl býtpodstatně subtilnější.

11 Svarový přípoj čelní desky a úhelníku je možné navrhnout dle [3], Tabulka 10.1. Svar by bylnavržen koutový, awe 4 mm, dokola. Posudek svaru lze provést dle [3], (7.22a) a (7.22b).

2.3.5.2.2 Přípoj diagonály D2Při návrhu musí být opět vyhodnocen jak montážní, tak

provozní stav.Obr. 2-22 Detail přípoje – D2

Navrženo 4x M16 (5.6), svary koutové 4 x 3x80 mm:

Provozní stav - šrouby: N1073,140F2D 3

Sd,V ⋅==

N106,4145,1

2015006,0Af6,0F 3

Mb

ubRd,V ⋅=

⋅⋅=

γ⋅⋅

=

( )

N102,5345,11636067,05,2tdf5,2F

67,01;39,1;91,0;67,0min1;360500;

41

18363;

18336min1;

ff;

41

d3p;

d3emin

3MbuRd,b

u

ub

0

1

0

1

⋅=⋅⋅⋅⋅=γ⋅⋅⋅α⋅=

==

−

⋅⋅=

−

⋅⋅=α

kN73,140FkN4,166)2,53;6,41min(4)F;Fmin(4 Sd,VRd,bRd,V =>=⋅=⋅

šrouby v provozním stavu vyhoví.

Provozní stav - svary:

( ) ( ) MPa6,14638041073,140aLnF 3weweSd,V// =⋅⋅⋅=⋅⋅=τ

( ) ( ) MPa3005,18,0360MPa9,2536,1463...f3 2Mwwu

2// =⋅<=⋅γ⋅β≤τ

svary v provozním stavu vyhoví.



Montážní stav: N1051,17F2D 3

Sd,V ⋅== < kN4,166)2,53;6,41min(4)F;Fmin(4 Rd,bRd,V =⋅=⋅

( ) ( ) MPa6,146MPa2,1838041051,17aLnF provoz//,3

weweSd,Vmont//, =τ<<=⋅⋅⋅=⋅⋅=τ

šrouby i svary v montážním stavu vyhoví.

2.3.6 Mezní stav použitelnosti

Kriteriem je (dle [3] kapitola 5) vyhodnocení deformace (průhybu vaznice) a porovnání s mezníhodnotou. Průhyb vazníku od charakteristického zatížení nesmí překročit hodnotu 250L rozpětívazníku; mm7225018000250Lmax ===δ .

Průhyb se počítá pro nejnepříznivější kombinaci charakteristických zatížení (součinitele zatížení seuvažují hodnotou 1,0ãf = ). V běžných případech průhyb vaznice (vazníku) bezpečně vyhoví a můžemedeformaci počítat přibližně s využitím Steinerovy věty.

Při přibližném výpočtu deformace pomocí Steinerovy věty lze postupovat tak, že:

• vaznice (vazník) je nahrazena statickým schématem prostého nosníku, zatíženéhonejnepříznivější kombinací zatížení (pro zjednodušení lze uvažovat, že touto kombinací budepouze spojité rovnoměrné zatížení po celé délce vaznice);

• do vzorce pro deformaci prostého nosníku, zatíženého spojitým rovnoměrný zatížením po celé

délce nosníku ve tvaru náhr,y

4k

z IELg

3845

⋅⋅

⋅=δ lze dosadit za

g charakteristickou hodnotu spojitého rovnoměrného zatížení od nejnepříznivějšíkombinace v N/mm,

L délku nosníku, tzn. rozpon vaznice v mm,E modul pružnosti oceli v MPa,Iy,náhr moment setrvačnosti průřezu nosníku v mm4. Tento moment setrvačnosti lze určit pro

průřez složený pouze z horního a dolního pasu vaznice. Při výpočtu polohy těžišťovéosy lze bezpečně dosazovat minimální vzdálenost těžišť horního a dolního pasu.

( )[ ] ( )( ) 49922náhr,y mm101,6100108,02180037502I2hA2~I ⋅=⋅+⋅⋅=+⋅⋅ ξ

Průhyb vazníku v provozním stavu

mm6,17101,6101,2

1800051,16384

5IE

Lg384

595

4

náhr,y

4k

z =⋅⋅⋅

⋅⋅=

⋅⋅

⋅=δ < mm72250/18000250Lmax ===δ

vazník vyhoví.

Je-li však výška vaznice malá nebo zatížení vaznice mimořádně velké, je nutno posoudit průhybpřesnější metodou. Výpočet průhybu pak lze provést na základě věty o vzájemnosti virtuálních prací,

podle vztahu ∑= ⋅

⋅⋅=δ

n

1i i

iiiz AE

LSS , kde

iS jsou osové síly působící v jednotlivých prutech od charakteristického zatížení (pronejnepříznivější kombinaci zatížení),

iS osové síly od jednotkové síly působící uprostřed rozpětí vazníku - počítáme svislý průhybstředního styčníku,

iL teoretické délky jednotlivých prutů příhradové soustavy,

iA průřezové plochy prutů,E modul pružnosti oceli (E=210 000 MPa),n počet všech prutů příhradové soustavy.

Výsledná podmínka, která musí být splněna je splněna, pokud bude platit 250Lmaxz =δ≤δ .



2.3.7 Konstrukční řešení uložení vazníku

Vazník musí být uložen u horního krajníhostyčníku kloubově na obou sloupech (u osyřady A i B). Na Obr. 2-23 je uložení vazníkuna sloup řešené pomocí úložné patky. Totořešení připouští natočení v rovině vazníku,tzn. uložení plní funkci kloubového uložení.Svislá složka reakce vazníku se přenášíz vazníku do sloupu úložnou patkou.Vodorovná složka reakce vazníku se přenášíz vazníku do sloupu a naopak (ze sloupu dovazníku) v místě úložného styčníku pomocízarážek přivařených pod úložný plech patky.Použité šrouby pak budou přenášet svisloutahovou sílu v montážním stavu.

Obr. 2-23 Uložení vazníku na sloup

2.4 Výkaz položek

Výkaz položek, uvedený dále, je zpracovaný v rozsahu obvykle požadovaném v projektu provedenístavby, jak je popsáno v [5] a upřesněno v [7] . V dodavatelské dokumentaci (tzn. ve výrobní amontážní dokumentaci) je výkaz položek naprosto detailní, tzn. že se zde již neobjevuje položka„Nespecifikovaný materiál“. V projektu provedení stavby se pod touto položkou uvažuje např.s nepřesností vykázaných rozměrů nebo se spojovacím materiálem (svary, šrouby) atd. Jednotlivé dílcese vykreslují podle zásad uvedených v [5].

Tab. 2-3 Výkaz položek pro vazník V2

Polo

žka

Poče

t kusů

v dí

lci

Poče

t kusů

celk

em

Průřez

Dél

ka

[mm

]

Jedn

otko

vá h

mot

nost

[kg/

m; k

g/m

2]

Hm

otno

st p

roje

den

vazn

ík[k

g]

Jako

st m

at.

Poznámky

2 VAZNÍK 21 2 4 L160x160x16 3504 38,47 269,6 S 235 Horní pás2 2 4 L140x140x14 5508 29,43 324,2 S 235 Horní pás3 1 2 L140x140x14 13000 29,43 382,6 S 235 Dolní pás4 2 4 L80x80x8 2500 9,66 48,3 S 235 Dolní pás5 2 4 TR102/5 3499 11,93 82,3 S 235 D16 2 4 TR102/5 3662 11,93 87,4 S 235 D2 7 2 4 TR102/5 3662 11,93 87,4 S 235 D3 8 2 4 TR70/5 1950 8,00 31,2 S 235 V29 2 4 TR70/5 2100 8,00 33,6 S 235 V3

10 1 2 TR70/5 2250 8,00 36,0 S 235 V4

Mezisoučet 1 382,6Nespecifikovanýmateriál

~ 6% 83,0 Stanoveno odhadem(6-20%)

Celkem 1 465,6 81,4 kg/bm vazníku



Poznámky:12 Vlastní tíha vazníku může být nyní upřesněná na základě znalosti profilů, jak je uvedeno v

příkladu výkazu materiálu13 Odhad vlastní tíhy (2,40 kN/bm včetně ztužidel) není nutné upravovat, změna velikosti účinků

nebude podstatná.

3 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY[1] Melcher, Straka KOVOVÉ KONSTRUKCE, Konstrukce průmyslových budov,

Vysoké učení technické v Brně, fakulta stavební, 1977 – SNTL[2] ČSN 73 0035:1988 ZATÍŽENÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ[3] ČSN 73 1401:1998 NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ, včetně: změna Z1: červenec 2001;

změna Z2: květen 2002[4] ČSN P ENV 1993-1-1:1994 NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

Část 1.1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby[5] ČSN 01 3483:1987 VÝKRESY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ[6] Fuchs, Rec, Šefl Statické hodnoty kovových válcovaných průřezů, SNTL 1984[7] ČSN 01 3125:1997 Technické výkresy. Seznam položek (ČSN ISO 7573)

Date post:	11-Nov-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

KOVOVÉ KONSTRUKCElences.cz/domains/lences.cz/skola/subory/Skripta/BO04... · 2014. 3. 26. ·...

Documents