8pred.ppt [režim kompatibility] -...
TRANSCRIPT
Nosné konstrukce III 1
Dřevěné konstrukceDřevo - od nepaměti
prosté přístřešky z větví
kolové stavby
srubové stavby
hrázděné konstrukce
Zavedení výroby řeziva na pilách
Výroba kovových spojovacích prostředků
Lepené konstrukce patent Otto Herzer 1901
v Plzni Kapsa - Műller (kaseinová lepidla)
Zdokonalení výpočtů a návrhových pravidel
Jediný obnovitelný zdroj materiálu
Nosné konstrukce III 2
Jehličnaté stromy
Smrk dorůstá výšky 60 m a tloušťky kmene do 2 m. Je u nás nejrozšířenější dřevinou vůbec. Dřevo má bez zřetelného jádra s dobře znatelnými letokruhy, dobře se zpracovává, je lehké, měkké, pružné a dobře štípatelné, mírně smolnaté, s pevně zarostlými suky. Barvy je žluté až žlutohnědé.
Nosné konstrukce III 3
Jehličnaté stromy
Jedle je podobného vzrůstu jako smrk, dřevo se zpravidla zaměňuje se smrkovým. Barva dřeva má šedý nádech, časem ve vlhku černá (např. nevhodné na podlahy), černé suky jsou vypadavé. Dřevo se hůře zpracovává, je méně trvanlivé a asi o 10% nižší pevnosti než smrkové.
Nosné konstrukce III 4
Jehličnaté stromy
Borovice dorůstá výšky 40 m a tloušťky až 1,2 m. Běl kmene je nažloutlá s načervenalým nádechem, jádro hnědé až červenohnědé. Jádro i běl jsou značně smolnaté. Dřevo je proti smrkovému tvrdší, houževnatější, těžší a jádro i trvanlivější, velké křídlaté suky však snižují především pevnost v ohybu.
Nosné konstrukce III 5
Jehličnaté stromy
Modřín má mohutné, téměř červenohnědé jádro. Z uvedených jehličnatých dřevin je modřín nejtvrdší, nejhouževnatější a nejtrvanlivější, s ohledem na nízký výskyt je jeho použití na konstrukce zanedbatelné.
Nosné konstrukce III 6
Listnaté stromy
Dub dorůstá výšky 20 až 30 m, tloušťky 1,2 až 1,8 m. Kmen má úzkou, nažloutlou běl, jádro je žlutohnědé. Dřevo je velmi tvrdé, dobře štípatelné, z našich dřevin nejtrvanlivější. Pro konstrukce se používá v omezené míře na podložky a podklady, hmoždíky, klíny apod, poměrně vysoká je i jeho cena.
Nosné konstrukce III 7
Listnaté stromyBuk má načervenalé
dřevo velmi pevné a pružné, s nižší trvanlivostí. Používá se jednak pro namáhané detaily jako dub, ale hlavně pro výrobu překližky.
Nosné konstrukce III 8
Vlastnosti dřevaDřevo je anizotropní látka - v různých směrech odlišné vlastnosti. Základní směry dány následující řezy:příčný (čelní) řez kolmo k vláknům, kolmo na osu kmeneradiální (poloměrový) probíhající osou kmenetangenciální(tečný) řez rovnoběžně s osou mimo střed kmene.
Směr a) rovnoběžný s vlákny, b) tangenciální kolmo na vlákna,
c) radiální kolmo na vlákna
Nosné konstrukce III 9
Objemová hmotnost
Objemová hmotnost závisí na druhu dřeva, vlhkost a lokalitě.Vlhkost dřeva podstatně ovlivňuje jeho vlastnosti, udává se v procentech váhy absolutně suchého dřeva. Z hlediska konstrukce rozlišujeme jednak chrán ěnou expozici (prostředí chráněné proti přímému působení vlhkosti, ve kterém vlhkost dřeva nepřekročí 18 %), jednak nechrán ěnou expozici s absolutní vlhkostí vyšší.
Dřevo Objemová hmotnost kg/m3
syrové suché podle ČSN 73 0035
suché nechráněné
smrk 870 470 500 600
jedle 890 580 500 600
borovice 910 650 500 600
modřín 810 600 650 800
dub 1030 820 700 800
buk 950 720 700 800
Nosné konstrukce III 10
Moduly pružnosti
Druh dřeva Moduly pružnosti dřeva podle způsobu namáhání [Mpa]
tlak a tah rovnoběžně s vlákny, ohyb EII
tlak kolmo na vlákna ET
smyk rovnoběžně s vlákny GII
jehličnaté 10 000 300 600
dub a buk 12 500 600 800
Nosné konstrukce III 11
Mechanické vlastnostiMechanické vlastnostivyjadřují chování materiálu při působení síly. Stanovují se zkouškami na normových vzorcích za určitých podmínek(teploty, vlhkosti, rychlosti zatěžování) vždy s ohledem na orientaci vláken.Z výsledků zkoušky -pracovního diagramu- se stanovují především modul pružnosti, mez pevnosti a mez úměrnosti .Mechanické vlastnosti jsou ovlivněny řadou podmíneka to zejména:- konstrukčním rozměrem - s většími rozměry klesají hodnoty mechanických vlastností;- objemovou hmotností, s jejím nárůstem se zvyšují i mechanické vlastnosti;- kazy dřeva- snižují zejména pevnost v tahu;- teplotou - konstrukce do +550C, při vyšší teplotě nižší pevnost, při nižší teplotě dřevo křehčí;- zvyšováním rychlosti zatěžováníroste i pevnost;- trváním zatížení - s délkou trvání klesá pevnost a blíží se tzv. "trvalé pevnosti dřeva".
Nosné konstrukce III 12
Sortiment materiálu -řezivo
Konstrukční dřevo a) kuláč, b) polokuláč, c) polštář, d) poval, e) polohraněný trám, f) trám, g) hranolek, h) lať, i) lišta, j) prkno, k) fošna
Nosné konstrukce III 13
Rozměry omítaného deskového řeziva
Délka l
[mm]
Šířka b
[mm]
Tloušťka t
[mm]
1 000 - 6 500
60 - 220 15
60 - 300 18, 24
100 - 300 32, 38, 45, 50
125 - 300 60
150 - 300 75
200 - 300 100
Nosné konstrukce III 14
Rozměry jehličnatého hraněného řeziva
Délka l
[mm]
Šířka b
[mm]
Tloušťka t
[mm]
1 000 - 6 500
75, 100 75
100, 120, 140 100
120, 140, 180 120
140, 160, 200 140
160, 180, 220 160
180, 250 180
Nosné konstrukce III 15
Rozměry jehličnatých latí a lišt
Délka l
[mm]
Šířka b
[mm]
Tloušťka t
[mm]
1 000 - 6 500
18, 24, 32, 38 15
24, 32, 38, 45, 50 18
32, 38, 50 24
50 32
50, 60 38
18, 24, 32, 38 15
Nosné konstrukce III 16
Hmoty na bázi dřeva
Nosné konstrukce III 17
Navrhování I
Metodika navrhování - metoda mezních stavů podleČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhováníkonstrukcí
Kritéria pro návrh se rozdělují do dvou skupin:- mezní stavy únosnostiobsahuje kritéria, jejichž
splnění je podmínkou pro zajištění únosnostíkonstrukce při maximálních (extrémních)definovaných účincích zatížení po dobu jejíživotnosti
- mezní stavy použitelnosti obsahuje kritériavztahující se k provozním požadavkům nakonstrukce za obvyklého zatížení.
Nosné konstrukce III 18
Navrhování II
ČSN EN 1995 Eurokód 5: Zásady navrhováníkonstrukcí
Část 1-1: Obecná pravidla – Společná pravidla apravidla pro pozemní stavby
Část 1-2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí naúčinky požáru
Část 2: Mosty
Nosné konstrukce III 19
Charakteristické hodnoty pro konstrukční dřevo podle ČSN EN 338
Nosné konstrukce III 20
Posouzení metodou dílčích součinitelů
Návrhová hodnota vlastností materiálu
návrhová hodnota Xd pevnostní vlastnosti
návrhová tuhostní vlastnost
Návrhová hodnota odolnosti
Nosné konstrukce III 21
Dílčí součinitele γM pro vlastnosti materiálů a únosnosti
Základní kombinace:Rostlé dřevo 1,30Lepené lamelové dřevo 1,25LVL, překližovaná deska, OSB 1,20Třískové desky 1,30Vláknité desky tvrdé 1,30Vláknité desky středně tvrdé 1,30Vláknité desky, MFD 1,30Vláknité desky měkké 1,30Spoje 1,30Kov. desky s prolisovanými trny 1,25Mimořádné kombinace: 1,00
Nosné konstrukce III 22
Třídy trvání zatížení
.Třída trvání zatížení
Řád souhrnného trvání charakteristického zatížení
Příklady zatížení
Stálé déle než 10 let vlastní tíhaDlouhodobé 6 měsíců až 10 let skladové zatíženíStřednědobé 1 týden až 6 měsíců užitné zatížení
stropů, sníhKrátkodobé méně než 1 týden sníh, vítrOkamžikové vítr, mimořádná
zatížení
Nosné konstrukce III 23
Třídy provozu
.Třídy provozu Definice podmínek
Třída provozu 1 Vlhkost materiálů odpovídající teplotě 20°C a relativní vlhkosti okolního vzduchu přesahující 65% pouze po několik týdnů v roce
Třída provozu 2 Vlhkost materiálů odpovídající teplotě 20°C a relativní vlhkosti okolního vzduchu přesahující 85% pouze po několik týdnů v roce
Třída provozu 3 Klimatické podmínky vedoucí k vyšší vlhkosti než ve třídě provozu 2
Poznámka : Ve třídě provozu 1 nepřesahuje průměrná vlhkost u většiny jehličnatých dřevin 12%, ve třídě provozu 2 nepřesahuje 20%.
Nosné konstrukce III 24
Vliv t řídy provozu a délky trvání zatížení na únosnost - kmod
Výběr hodnot – neuvedeny hodnoty pro hmoty na bázi dřeva –OSB, LVL, překližky, DVT atd.
Materiál Norma Třída provozu Třída trvání zatížení
1 2 3 4 5
Rostlé dřevo
EN 14081-1 1 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10
2 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10
3 0,50 0,55 0,65 0,70 0,90
Lepené lamelové
dřevo
EN 14081 1 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10
2 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10
3 0,50 0,55 0,65 0,70 0,90
Nosné konstrukce III 25
Vliv trvání zatížení a vlhkosti na deformace - kdef
Výběr hodnot – neuvedeny hodnoty pro hmoty na bázi dřeva –OSB, LVL, překližky, DVT atd.
Materiál NormaTřída provozu
1 2 3
Rostlé dřevo EN 14081-1 0,60 0,80 2,00
Lepené lamelové dřevo EN 14081 0,60 0,80 2,00
Konečné průměrné hodnoty modulů pružnosti
Nosné konstrukce III 26
Dostředně tažený prvek
kde Nd je osová síla od účinků návrhové hodnoty zatížení,Ant plocha oslabeného průřezu
σt,0,d tahové napětí v průřezu, vyvolané účinkem návrhové hodnoty zatížení
ft,0,d návrhová pevnost v tahu podél vlákenft,0,k charakteristická hodnota pevnosti materiálukmod součinitel vlivu trvání zatížení a třídy provozu
γM součinitel spolehlivosti materiálu
Nosné konstrukce III 27
Dostředně tlačený prvek
kde Nd je osová síla od účinků návrhové hodnoty zatížení,A plocha průřezu
σc,0,d tlakové napětí v průřezu, vyvolané účinkem návrhové hodnoty zatížení
fc,0,d návrhová pevnost materiálu v tlaku podél vlákenfc,0,k charakteristická hodnota pevnosti v tlakukmod součinitel vlivu trvání zatížení a třídy provozu
γM součinitel spolehlivosti materiálu
Nosné konstrukce III 28
Dostředně tlačený prvek vzpěrný tlak
kde Nd je osová síla návrhové hodnoty zatížení,A plocha průřezuσc,0,d tlakové napětí vyvolané účinkem návrhové
hodnoty zatíženífc,0,d návrhová pevnost materiálu v tlaku podél vlákenkc součinitel vzpěrnosti pro příslušný směr vybočení
Nosné konstrukce III 29
Dostředně tlačený prvek vzpěrný tlak
kde λy = lef/i štíhlost prutu pro vybočení ohybem kolem osy y,E0,05 hodnota 5% kvantilu modulu pružnosti
rovnoběžně s vláknyσc,0,d tlakové napětí vyvolané účinkem návrhové
hodnoty zatíženífc,0,k charakteristická pevnost v tlaku podél vlákenβc součinitel 0,2 pro rostlé, 0,1 pro lamelové dřevo
Nosné konstrukce III 30
Ohyb
kde Md je ohybový moment od účinků návrhové hodnoty zatížení v odpovídající kombinaci,
W průřezový modul v rovině ohybu nosníkuσm,d napětí v krajních vláknech průřezu od ohybufm,k charakteristická hodnota pevnosti v ohybuγM součinitel spolehlivosti materiáluU vysokých a štíhlých ohýbaných nosníků je nutné
posoudit klopení, pokud není tlačená část průřezu zajištěny proti klopení.
Nosné konstrukce III 31
Smyk za ohybu
kde Qd je posouvající síla od účinku návrhové hodnoty zatížení v odpovídající kombinaci
S statický moment připojované částiI moment setrvačnosti průřezub šířka průřezu v posuzovaném místě τd napětí vyvolané smykem za ohybufv,k charakteristická hodnota pevnosti ve smykuγM součinitel spolehlivosti materiálu
Nosné konstrukce III 32
Posouzení použitelnosti
Největší průhyb od účinků charakteristických hodnot zatížení
nesmí překročit mezní hodnotu, danou pro určitý prvek v tabulce, kde je wnet,fin čistý konečný průhyb,
winst okamžitý průhyb,wcreep průhyb od dotvarování,wc nadvýšení, pokud se použije.
Nosné konstrukce III 33
Mezní hodnoty průhybů nosníků
winst wnet, fin wfin
Prostý nosník l/250 až l/350 l/150 až l/300
Vykonzolované nosníky l/150 až l/250 l/125 až l/175 l/75 až l/150
Nosné konstrukce III 34
Tesařské spoje
Nosné konstrukce III 35
Kovové spojovací prostředky
a) hřebíky stavební, zkroucený, kroužkovaný, b) vruty , c) sponka, d) svorník, e) kolíky, f) tesařská skoba, g) Tuschererův kroužek, h) typy desek s trny, i) různé hmoždíky
Nosné konstrukce III 36
Použití
Hřebíkové spoje a) jedno,
b) dvoustřižnéPoužití spojovacích deseks prolisovanými trny
Nosné konstrukce III 37
Spojovací prvky z plechu
Nosné konstrukce III 38
Lepené spoje
Zásady skladby lepeného lamelového prvku
Lepené spoje lamel a) úkosový spoj b) tupý sraz c) zazubený spoj
Nosné konstrukce III 39
Znehodnocení dřevěných konstrukcí
Nosné konstrukce III 40
Ochrana dřevěných konstrukcí
Nosné konstrukce III 41
Trvanlivost dřeva
Druh dřevin Ve styku s půdou
Oddělené od půdy Ponořené stále do sladké vody
pod otevřenou oblohou
v prostorách suchých a větraných
A) Dřeviny velmi trvanlivé: dub, kaštan, jilm, habr, akát, modřín
8 – 12 100 – 200 500 – 1000 500
B) Dřeviny prostřední trvanlivosti: borovice
8 – 10 50 – 120 500 – 1000 500
C) Dřeviny málo trvanlivé: jasan, bříza, lípa, smrk, jedle, javor, vrba, topol
2 - 5 3 - 75 100 - 500
méně než 50
Nosné konstrukce III 42
Nosné konstrukce III 43
Tlačené prvky
Pruty a) celistvého průřezu, b) složený, c) členěný s neprůběžnými d) průběžnými vložkami, e) příhradový
Nosné konstrukce III 44
Trámové rošty
Trámové rošty spojené a) skobami,
b) zazubením,
c) svorníky,
d) dřevěnými hmoždíky, e) hmoždíky Bulldog,
f) destičkami
Nosné konstrukce III 45
Sbíjené nosníky
Sbíjené nosníky a) jednoduchého průřezu, b) se stěnou ze zkřížených prken
Nosné konstrukce III 46
Lepené lamelované nosníky
a) vaznice, b) vazníky
Nosné konstrukce III 47
Vyztužené nosníky
a) uložení výztuže, b) schéma výroby nosníku s předpínanou výztuží, c) účinek předpínací výztuže, d) lomené nosníky s průběžnou předpínací výztuží
Nosné konstrukce III 48
Lepené vaznice a stropnice
Nosné konstrukce III 49
Skříňové vazníky
Lepené nosníky se stěnou na bázi dřeva
Nosné konstrukce III 50
Příhradové nosníky
Tvary příhradových nosníků
Nosné konstrukce III 51
Konstrukční řešení styčníků
a) sbíjený, b) se svorníky, c) s hmoždíky Bulldog, d) s deskami s trny,
e) lepené s překližkami, f) s ocelovými deskami
Nosné konstrukce III 52
Příklady
Hromadně vyráběné příhradové nosníky (Německo)
Kombinované nosníky a) Howe- Žuravského, b) systém STT (Švédsko), c) nosníky s ocelovými vzpínadly, d) systém Polonceau
Nosné konstrukce III 53
Oblouky
Oblouky a) L'Orme, b) Emyho, c) sbíjené, d) lamelové, e) příhradové
Nosné konstrukce III 54
Rámy
Dřevěné rámy a) sbíjené, b) lamelové, c) skříňový, d) smíšený, e) příhradový
Nosné konstrukce III 55
Rámové styčníky