VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING ÚSTAV BETONOVÝCH A ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ INSTITUTE OF CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES NOSNÁ ŽELEZOBETONOVÁ KONSTRUKCE THE LOAD-BEARING REINFORCED CONCRETE STRUCTURE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR´S THESIS AUTOR PRÁCE ANDREJ ČAPEK AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE doc. Ing. FRANTIŠEK GIRGLE, Ph.D. SUPERVISOR BRNO 2024   Zadání bakalářské práce           Ústav: Ústav betonových a zděných konstrukcí Student: Andrej Čapek Vedoucí práce: doc. Ing. František Girgle, Ph.D. Akademický rok: 2023/24 Studijní program: B0732A260005 Stavební inženýrství Studijní obor: Pozemní stavby     Děkan Fakulty Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: Nosná železobetonová konstrukce Stručná charakteristika problematiky úkolu: Student provede, na základě zadaných podkladů, návrh vybrané části železobetonové monolitické konstrukce objektu. Rozsah dle zadání vedoucího bakalářské práce. Řešení bude provedeno pomocí vhodného MKP programu, případně s kontrolou výsledků pomocí výstižné zjednodušené ruční metody. Případná zjednodušení lze provádět podle pokynů vedoucího bakalářské práce. Práce bude zpracována v rozsahu vědomostí, které odpovídají znalostem posluchače bakalářského studijního programu. Cíle a výstupy bakalářské práce: Cílem práce je návrh vybrané části železobetonové monolitické konstrukce objektu a to v souladu s platnými normami, předanými podklady a pokyny vedoucího práce. Práce bude obsahovat dimenzování vybrané části konstrukce a výkres tvaru. Nedílnou součástí jsou výkresy výztuže řešených prvků v podrobnosti realizační dokumentace. Ostatní činnosti a případná zjednodušení zadané konstrukce budou provedena v souladu s pokyny vedoucího bakalářské práce. Požadované výstupy: Textová část (obsahuje zprávu a ostatní náležitosti dle platných směrnic) Přílohy textové části: P1. Použité podklady P2. Výkresová dokumentace (v rozsahu určeném vedoucím práce) P3. Statický výpočet (v rozsahu určeném vedoucím práce) Bakalářská práce bude odevzdána v listinné a elektronické formě. Fakulta stavební, Vysoké učení technické v Brně / Veveří 331/95 / 602 00 / Brno Seznam doporučené literatury a podklady: Základní stavební výkresy řešeného objektu: půdorysy, řezy, situace, apod. Platné technické předpisy a návrhové normy v aktuálním znění: ČSN EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí; ČSN EN 1991-1-1 až 4 Zatížení stavebních konstrukcí; ČSN EN 1992-1-1: Navrhování betonových konstrukcí. Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby; ČSN EN 206 Beton: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda. Další literatura dle doporučení vedoucího bakalářské práce.     Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku.       V Brně, dne 30. 11. 2023       L. S.                     doc. Ing. Miloš Zich, Ph.D. vedoucí ústavu   doc. Ing. František Girgle, Ph.D. vedoucí práce                     prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., MBA, dr. h. c. děkan Fakulta stavební, Vysoké učení technické v Brně / Veveří 331/95 / 602 00 / Brno ABSTRAKT Bakalářská práce se zaměřuje na návrh nosné monolitické železobetonové konstrukce bytového domu dle zadaných podkladů. Obsahem práce je návrh lokálně podepřené stropní desky nad 2.PP, pro kterou byly vypočteny a porovnávány 3 varianty. Dále se práce věnuje posouzení prefabrikovaného schodiště. K textové části je dále zpracován statický výpočet a výkresy tvarů a výztuže vybraných konstrukcí. KLÍČOVÁ SLOVA stropní deska, železobeton, monolitická konstrukce, lokálně podepřená deska, trámový strop, vylehčená deska, průvlak, schodiště, scia Engineer ABSTACT The bachelor's thesis is focused on the design of the load-bearing monolithic reinforced concrete structure of an apartment building according to the specified documents. The content of the work is the design of a locally supported ceiling slab above the 2 underground floor, for which 3 variants were calculated and compared. Furthermore, the work is devoted to the assessment of a prefabricated staircase. In addition to the text part, a static calculation and drawings of shapes and reinforcements of selected structures are processed. KEY WORDS ceiling slab, reinforced concrete, monolithic construction, locally supported slab, beam ceiling, voided slab, girder, staircase, scia Engineer BIBLIOGRAFICKÁ CITACE ČAPEK, Andrej. Nosná železobetonová konstrukce. Brno, 2024. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí. Vedoucí doc. Ing. František Girgle, Ph.D. PROHLÁŠENÍ O SHODĚ LISTINNÉ A ELEKTRONICKÉ FORMY ZÁVĚREČNÉ PRÁCE Prohlašuji, že elektronická forma odevzdané závěrečné práce s názvem Nosná železobetonová konstrukce je shodná s odevzdanou listinnou formou. V Brně dne 23. 5. 2024 Andrej Čapek autor PROHLÁŠENÍ O PŮVODNOSTI ZÁVĚREČNÉ PRÁCE Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci s názvem Nosná železobetonová konstrukce zpracoval samostatně a že jsem uvedl všechny použité informační zdroje. V Brně dne 23. 5. 2024 Andrej Čapek autor PODĚKOVÁNÍ Touto cestou bych velmi rád poděkoval vedoucímu mé bakalářské práce doc. Ing. Františkovi Girglemu, Ph.D. za odborné vedení, vstřícný přístup, a především za cenné rady, které mi při zpracování této práce poskytl. VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING ÚSTAV BETONOVÝCH A ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ INSTITUTE OF CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES NOSNÁ ŽELEZOBETONOVÁ KONSTRUKCE THE LOAD-BEARING REINFORCED CONCRETE STRUCTURE TEXTOVÁ ČÁST BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR´S THESIS AUTOR PRÁCE ANDREJ ČAPEK AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE doc. Ing. FRANTIŠEK GIRGLE, Ph.D. SUPERVISOR BRNO 2024 VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 9 OBSAH 1. ÚVOD ...................................................................................................................... 10 2. POPIS KONSTRUKCE .......................................................................................... 10 3. POUŽITÉ MATERIÁLY ......................................................................................... 10 3.1. BETON ........................................................................................................... 10 Sloupy ...................................................................................................................... 10 Stropní desky, průvlaky, trámy ................................................................................ 11 Schodišťové rameno ................................................................................................ 11 3.2. BETONÁŘSKÁ VÝZTUŽ ............................................................................. 11 4. ZATÍŽENÍ ............................................................................................................... 12 4.1. Stálé zatížení ................................................................................................... 12 4.2. Proměnné zatížení ........................................................................................... 12 4.3. Kombinace ...................................................................................................... 12 5. MODEL KONSTRUKCE ....................................................................................... 13 5.1. Ověření správnosti vnitřních sil ...................................................................... 13 6. VARIANTY DESKY ............................................................................................... 14 6.1. Varianta A – DESKA PLNÁ ........................................................................... 14 6.2. Varianta B – TRÁMOVÁ DESKA ................................................................. 15 6.3. Varianta C – VYLEHČENÁ DESKA ............................................................. 16 6.4. Porovnání ........................................................................................................ 18 7. ZÁVĚR .................................................................................................................... 19 8. POUŽITÉ ZDROJE ................................................................................................. 19 8.1. Normy ............................................................................................................. 19 8.2. Literatura ......................................................................................................... 19 8.3. Internetové zdroje ........................................................................................... 20 8.4. Software .......................................................................................................... 20 9. SEZNAMY .............................................................................................................. 20 9.1. Seznam zkratek ............................................................................................... 20 9.2. Seznam obrázků .............................................................................................. 22 10. PŘÍLOHY ........................................................................................................... 22 VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 10 1. ÚVOD Cílem této bakalářské práce je statický návrh vybraných částí monolitické železobetonové konstrukce bytového domu. Práce řeší 3 varianty stropní desky nad 2.PP, které jsou spolu porovnávány, a prefabrikované schodišťové rameno. Varianta A: Lokálně podepřená deska Varianta B: Trámová deska Varianta C: Lokálně podepřená deska vylehčená pomocí tvarovek Cobiax SL Pro všechny varianty je vytvořen statický výpočet, kde jsou konstrukce posuzovány v mezním stavu únosnosti (MSÚ) i použitelnosti (MSP). Pro lokálně podepřenou desku s vylehčením je vytvořen výkres tvaru a výztuže. 2. POPIS KONSTRUKCE Objekt je obdélníkového tvaru o půdorysných rozměrech 82,39 x 20,6 m. Má 2 podzemní podlaží, které slouží jako hromadné garáže, a 5 nadzemních podlaží, kde se nachází bytové jednotky. Základovou konstrukcí je bílá vana z vodonepropustného betonu o tl. 350 mm. Konstrukční systém v podzemních podlažích je navržený jako kombinace ŽB stěn a sloupů s osovými vzdálenostmi až 9 metrů. V nadzemních podlažích tvoří nosnou konstrukci příčný stěnový systém z ŽB stěn. Vodorovné konstrukce v každém nadzemním podlaží jsou řešeny jako monolitická křížem vyztužená deska. V řešeném druhém podzemním podlaží je deska bodově podepřena. Celý objekt je v polovině své délky rozdělen svislou dilatační spárou tloušťky 50 mm na dva osově symetrické celky. 3. POUŽITÉ MATERIÁLY 3.1. BETON Sloupy Třída betonu: C50/60 Charakteristická pevnost v tlaku: fck = 50 MPa Návrhová pevnost v tlaku: fcd = 33,3 MPa Charakteristická pevnost v tahu: fctm = 4,1 MPa Modul pružnosti: Ecm = 37 GPa Poměrné přetvoření: εcu3 = 3,5 ‰ … Pro bilineární pracovní diagram betonu Poissonovo číslo: μ = 0,2 TŘÍDY PROSTŘEDÍ: (dle ČSN EN 206+A1) XD1, XC3 VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 11 Stropní desky, průvlaky, trámy Třída betonu: C35/45 Charakteristická pevnost v tlaku: fck = 35 MPa Návrhová pevnost v tlaku: fcd = 23,3 MPa Charakteristická pevnost v tahu: fctm = 3,2 MPa Modul pružnosti: Ecm = 34 GPa Poměrné přetvoření: εcu3 = 3,5 ‰ … Pro bilineární pracovní diagram betonu Poissonovo číslo: μ = 0,2 TŘÍDY PROSTŘEDÍ: (dle ČSN EN 206+A1) XD1, XC3 Schodišťové rameno Třída betonu: C30/37 Charakteristická pevnost v tlaku: fck = 30 MPa Návrhová pevnost v tlaku: fcd = 20 MPa Charakteristická pevnost v tahu: fctm = 2,9 MPa Modul pružnosti: Ecm = 33 GPa Poměrné přetvoření: εcu3 = 3,5 ‰ … Pro bilineární pracovní diagram betonu Poissonovo číslo: μ = 0,2 TŘÍDY PROSTŘEDÍ: (dle ČSN EN 206+A1) XC1 3.2. BETONÁŘSKÁ VÝZTUŽ Typ oceli: B500B Charakteristická mez kluzu: fyk = 500 Mpa Návrhová mez kluzu: fyd= 434,7 MPa Modul pružnosti oceli: Es = 200 GPa Poměrné přetvoření: εyd = 2,17 ‰ VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 12 4. ZATÍŽENÍ Konstrukce je navržena na zatížení vlastní tíhou, ostatním stálým zatížením a užitným zatížením v souladu s ČSN EN 1991-1-1 – Zatížení stavebních konstrukcí – Obecná pravidla. Pro všechny varianty konstrukce bylo uvažováno se stejnými zatěžovacími stavy (vyjma vlastní tíhy) a stejných okrajových podmínek. 4.1. Stálé zatížení Konstrukce vlastní tíhy byla automaticky generována výpočetním programem. K ostatnímu stálému zatížení se řadí podlaha, schodiště a zavěšená technologie. To bylo vypočteno z podkladů projektu a zadáváno do programu ručně. 4.2. Proměnné zatížení Prostory garážových stání: Kategorie F – Dopravní a parkovací plochy pro lehká vozidla - 2,5 kN/m2 Prostory schodiště: Kategorie A – Plochy pro domácí a obytné místnosti – schodiště - 3,0 kN/m2 Pro výpočet desky se předpokládá přenesení vodorovných sil do stěn a ztužujících jader. Z tohoto důvodu nebude zatížení zeminou a větrem na stropní konstrukci uvažováno. Kompletní přehled zatížení a zatěžovacích stavů je uveden ve statickém výpočtu. 4.3. Kombinace Zatížení byla kombinována v mezním stavu únosnosti pro vytvoření největších možných vnitřních sil na konstrukci. Kombinace vychází z rovnic „6.10a“ a „6.10b“ z normy ČSN EN 1990. EN-MSÚ (STR/GEO): 6.10a: Σ γG,jGk,j"+"γPP"+"γQ,1ψ0,1Qk,1"+"ΣγQ,iψ0,iQk,i 6.10b: Σ ξjγG,jGk,j"+"γPP"+"γQ,1Qk,1"+"ΣγQ,iψ0,iQk,i Z předchozích vztahů bude vybrána méně příznivá hodnota. Pro posouzení použitelnosti byla zatížení kombinována na charakteristické a kvazistálé hodnoty. Ty v sobě zohledňují vnitřní síly, které působí na konstrukci dlouhodobě a byly využívány při výpočtu průhybu. EN-MSP charakteristická: 6.14b: ΣGk, j"+"P"+"Qk,1"+"Σψ0,iQk,i EN-MSP kvazistálá: 6.16b: ΣGk, j"+"P"+"Σψ2,iQk,i VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 13 5. MODEL KONSTRUKCE Model konstrukce byl vytvořen jako patrový výsek ze stěnových, deskových a prutových prvků. Z hlediska atypických rozměrů sloupů (1000x300 mm) jsou sloupy modelovány pomocí stěn pro potlačení vzniku singularit a velkého nadpodporového momentu. Z tohoto modelu byly odečítány hodnoty vnitřních sil pro statický výpočet. 5.1. Ověření správnosti vnitřních sil Pro ověření správnosti vnitřních sil byla použita metoda náhradních rámů dle ČSN 73 1201. Ve výpočetním programu byl v 1D vymodelován rám, který odpovídá dispozici konstrukce na ose 2. Na něj bylo zadáváno zatížení ekvivalentní jeho zatěžovací šířce. Výsledné hodnoty byly dle příslušných součinitelů poměrově upraveny do sloupového pruhu a výsledky byly srovnány s výsledky z výpočetního programu. Podrobný postup a výpočet viz příloha P3-Statický výpočet. Obrázek 1 - Model náhradního rámu Mtot [kNm] ω MNR [kNm] MKP [kNm] Rozdíl [%] S lo up ov ý pr uh krajní podpora osa A -775 0,75 -581 -374 -55 krajní pole osa A-B 485 0,6 291 227 -28 vnitřní podpora osa B -885 0,75 -664 -605 -10 vnitřní pole osa B-C 446 0,6 267 221 -21 vnitřní podpora osa C -925 0,75 -693 -645 -7 vnitřní pole osa C-D 521 0,6 313 248 -26 vnitřní podpora osa D -660 0,75 -495 -489 -1 vnitřní pole osa D-E 4 0,6 2 14 -- vnitřní podpora osa E -684 0,75 -513 -530 3 krajní pole osa E-F 531 0,6 318 274 -16 krajní podpora osa F -844 0,75 -633 -395 -60 Výsledné hodnoty se výrazně liší pouze v krajních podporách, což je zapříčiněno rovnoměrnějším rozdělením momentů na okraji desky z důvodu velké tuhosti podpěrné stěny. Mimo tyto odchylky se hodnoty shodují a je možné použít síly z výpočetního programu. VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 14 6. VARIANTY DESKY 6.1. Varianta A – DESKA PLNÁ Obrázek 2 - 3D model konstrukce - deska plná V první variantě byla řešena lokálně podepřená deska s plným průřezem. Navržená tloušťka stropní konstrukce je 300 mm. Plocha desky: 997,6 m2 Objem desky (+trámy): 299,9 m3 Hmotnost desky (+trámy): 749,75 tun (uvažuji 2500 kg/m3) Největší vyvozená reakce: 1224 kN – v patě sloupu Dimenzování: Dolní výztuž: Směr X - základní rastr: ϕ12/200 mm - příložky: ϕ12/200 mm Směr Y - základní rastr: ϕ12/200 mm - příložky: ϕ12/200 mm Řetězové zřícení: - 4ϕ22 mm do každého směru Horní výztuž: Směr X - základní rastr: ϕ12/200 mm - příložky 1: ϕ16/200 mm - příložky 2: ϕ16/100 mm Směr Y - základní rastr: ϕ12/200 mm - příložky 1: ϕ16/200 mm - příložky 2: ϕ16/100 mm Hmotnost výztuže: 32,067 tun Krátkodobý průhyb: 6,6 mm Dlouhodobý průhyb: 29,1 mm VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 15 6.2. Varianta B – TRÁMOVÁ DESKA Obrázek 3 - Model konstrukce - deska trámová Druhá varianta stropní konstrukce je navržena jako trámová deska o tloušťce 200 mm. Hlavní nosný systém tvoří příčné průvlaky (800x400 mm) na hlavních osách objektu společně s podélnými trámy (650x350 mm), které zkracují rozpětí desky. Plocha desky: 997,6 m2 Objem desky (+trámy): 219,6 m3 Hmotnost desky (+trámy): 549 tun (uvažuji 2500 kg/m3) Největší vyvozená reakce: 1303 kN – v patě sloupu Dimenzování: Dolní výztuž: Směr X - základní rastr: ϕ10/250 mm - příložky: ϕ10/500 mm Směr Y - základní rastr: ϕ10/250 mm - příložky: ϕ10/500 mm Průvlak: - krajní podpora: 3ϕ25 mm - krajní pole: 5ϕ25 mm - vnitřní podpora: 5ϕ25 mm - vnitřní pole: 5ϕ25 mm Horní výztuž: Směr X - základní rastr: ϕ10/250 mm - příložky 1: ϕ14/250 mm - příložky 2: ϕ10/250 mm Směr Y - základní rastr: ϕ10/250 mm - příložky 1: ϕ14/250 mm - příložky 2: ϕ10/1250 mm Trám: - krajní podpora: 2ϕ25 mm - krajní pole: 4ϕ25 mm - vnitřní podpora: 4ϕ25 mm - vnitřní pole: 4ϕ25 mm Krátkodobý průhyb: 2,6 mm Dlouhodobý průhyb: 13,7 mm VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 16 6.3. Varianta C – VYLEHČENÁ DESKA Obrázek 4 - Model konstrukce - deska vylehčená Poslední varianta vychází z varianty A, kde byl převzat její výpočetní model a byly do něj navrženy podoblasti desky s vlastností tvarové ortotropie. To znamená, že musíme zohlednit vliv měnícího se průřezu pomocí upravené matice tuhosti D. Ta charakterizuje chování a fyzikální vlastnosti desky, jako je ohybová či smyková tuhost. Vypočtené tuhosti, viz příloha P3-statický výpočet, byly zadávány ručně do výpočetního programu. Tyto oblasti budou vylehčené tvarovkami Cobiax SL M-120-140, které vytvoří komůrkový průřez v desce. Bylo nutné optimálně navrhnout oblasti, do kterých se může tato technologie umístit, protože vylehčená deska není schopná přenést takovou posouvající sílu jako deska plná. Díky softwaru výrobce a předběžnému návrhu dolní výztuže (uvažován rastr ϕ12/200 mm) jsou vylehčené oblasti schopné přenést posouvající sílu 54 kN/m. Proto byly oblasti nejdříve navrženy za oblast, kde už není nutná kontrola protlačení, a poté případně upraveny dle výsledků posouvajících sil z výpočetního programu. Přesná poloha vylehčených oblastí viz příloha P2-výkresová část. Realizace této konstrukce probíhá ve dvou fázích. Nejdříve se umístí do bednění dolní výztuž, vylehčovací tvarovky, distanční výztuž, horní výztuž a popřípadě smyková výztuž. Následně se deska vybetonuje pouze 2-4 cm (dle podkladů výrobce) nad spodní hranu vylehčovacích tvarovek. Pokud při snaze propíchnutí ztuhlého betonu není nijak znatelné hloubkové porušení betonu, vybetonuje se zbytek desky. Obrázek 7 - Nedostatečmě zatvrdlý beton Obrázek 6 - Dostatečně zatvrdlý beton Obrázek 5 - Zjednodušený řez vylehčenou deskou VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 17 Plocha desky: 997,6 m2 Plocha plné desky: 436,3 m2 Plocha vylehčené desky: 561,3 m2 Objem plné desky: 130,9 m3 Objem vylehčené desky: 132,5 m3 (ekvivalentní tloušťka konstrukce = 26,3 cm) Hmotnost desky: 658 tun (uvažuji 2500 kg/m3) Největší vyvozená reakce: 1130 kN – v patě sloupu Dimenzování: Dolní výztuž: Směr X - základní rastr: ϕ12/200 mm - příložky: ϕ12/200 mm Směr Y - základní rastr: ϕ12/200 mm - příložky: ϕ12/200 mm Řetězové zřícení: - 4ϕ22 mm do každého směru Horní výztuž: Směr X - základní rastr: ϕ12/200 mm - příložky 1: ϕ16/200 mm - příložky 2: ϕ16/100 mm Směr Y - základní rastr: ϕ12/200 mm - příložky 1: ϕ16/200 mm - příložky 2: ϕ16/100 mm Hmotnost výztuže: 30,1 tun Krátkodobý průhyb: 7,5 mm Dlouhodobý průhyb: 22,6 mm VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 18 6.4. Porovnání Charakteristika PLNÁ TRÁMOVÁ [%] VYLEHČENÁ [%] Spotřeba betonu [m3]: 299,9 219,6 -27 263,4 -12 Hmotnost desky [t]: 750 549 -27 658 -12 Krátkodobý průhyb [mm]: 6,6 2,6 -61 7,5 14 Dlouhodobý průhyb [mm]: 29,1 13,7 -53 22,6 -22 Maximální reakce v patě sloupu [kN]: 1224 1303 6 1130 -8 Hmotnost výztuže [t]: 32,1 - - 30,1 -6 Konstrukční výška: stejná vyšší - stejná - Z výše uvedeného porovnání vyplývá několik výhod i nevýhod všech typů stropních konstrukcí. Momentální srovnání může být provedeno pouze z konstrukční a statické stránky. Cenové porovnání by bylo na místě při řešení celé konstrukce. Z hlediska spotřeby betonu a tíhy stropní konstrukce je nejvýhodnější varianta s trámovým stropem, jelikož je oproti plné desce lehčí o 200 tun. Tato skutečnost bude kompenzována nutností zvětšit konstrukční výšku budovy z důvodu splnění požadovaných průjezdných a světlých výšek v hromadných garážích. To vede naopak k nárustu hmotnosti svislých konstrukcí. Jako druhou možností je deska vylehčená, kde došlo k poklesu hmotnosti o 92 tun. Toto šetření na váze je vyváženo cenou vylehčovacích tvarovek a jejich montáží, avšak při ponechání původní geometrie objektu. Vylehčení desky touto technologií se vyplácí u velkorozponových a vysokých konstrukcí, kde díky odlehčení (v našem případě 92 tun na 1 podlaží) dochází ke zjednodušení návrhu základových konstrukcí, které nemusí přenášet tak velké zatížení. Z hlediska průhybu je opět nejvýhodnější deska trámová, která díky své vysoké tuhosti nejeví tak výrazné deformace. To je opět podmíněno masivními podpůrnými prvky (průvlaky a trámy), které mohou být problematické pro vedení zavěšených technologických zařízení na stropní konstrukci. Dalším parametrem ke srovnání konstrukcí byla maximální vyvolaná reakce v patě sloupu. Ta souvisí s velikostí napětí v základové spáře a velikostí základů obecně. V tomto případě by byla nejvýhodnější varianta vylehčené desky, která pří úbytku hmotnosti přímo snižuje vyvolanou reakci v patě sloupu. Naproti tomu deska trámová i přes velké snížení hmotnosti vyvolá největší reakci ze všech variant z důvodu velké koncentrace napětí v místech uložení trámů na podpory. Poslední porovnání bude z hlediska tun výztuže. Pro toto porovnání byly zvoleny pouze lokálně podepřené desky. Můžeme vidět pouze malé ušetření výztuže na straně desky vylehčené. Výztuž byla ušetřena při dolním povrchu, kde se dovyztužovali pouze oblasti s plným průřezem oproti desce nevylehčené. Pro celou konstrukci by to opět mělo přínos v menší ceně za betonářskou výztuž a další odlehčení konstrukce. VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 19 7. ZÁVĚR Bakalářská práce se zabývala návrhem stropní desky bytového domu nad hromadnými garážemi. Statická analýza konstrukce byla provedena v MKP programu a ověřena pomocí zjednodušené výpočetní metody. Počítané varianty stropních konstrukcí byly lokálně podepřená deska, trámová deska a lokálně podepřená deska s vylehčovacími tvarovkami. Navržené konstrukce vyhovují na mezní stav únosnosti. Maximální průhyby konstrukcí a šířky trhlin nejsou překročeny. Porovnání variant nám ukázalo výhody i nevýhody řešených konstrukcí a lehce nastínilo, že pro řešený objekt, ze statického hlediska, by bylo vhodné a výhodné použít desku s vylehčovacími tvarovkami pro její nižší hmotnost, menší průhyb a omezení velikosti reakcí v podporách stropní desky. 8. POUŽITÉ ZDROJE 8.1. Normy [1] ČSN EN 1990. Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí. Praha: Český normalizační institut, 2004 [2] ČSN EN 1991-1-1. Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-1: Obecná zatížení - Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb. Praha: Český normalizační institut, 2004 [3] ČSN EN 1991-1-3. Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-3: Obecná zatížení - Zatížení sněhem. Praha: Český normalizační institut, 2005 [4] ČSN EN 1992-1-1. Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Praha: Český normalizační institut, 2006. [5] ČSN EN 206+A2. Beton - Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda. Praha: Česká agentura pro standardizaci, 2021. [6] ČSN 73 1201. Navrhování betonových konstrukcí pozemních staveb. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010. [7] ČSN EN 13670. Provádění betonových konstrukcí. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010. 8.2. Literatura [8] PROCHÁZKA, Jaroslav, ŠMEJKAL, Jiří, VÍTEK, Jan L. a Jitka VAŠKOVÁ. Navrhování betonových konstrukcí. Příručka k ČSN EN 1992-1-1 a ČSN EN 1992-1-2. Informační centrum ČKAIT, s.r.o., Praha, 2010. ISBN 978-80-87438-03-9 VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 20 8.3. Internetové zdroje [9] BÍLÝ, Petr. Návrh stropní desky v programu SCIA Engineer [online]. Praha, 2020. Dostupné z: http://people.fsv.cvut.cz/www/stefarad/vyuka/133YBKC/YBKC_Deska.pdf [10] ŠMEJKAL, Jiří a Jaroslav PROCHÁZKA. Poruchové oblasti železobetonových konstrukcí. Dokument ČKAIT [online]. 2015, [cit. 2024-05-23]. Dostupné z: https://profesis.ckait.cz/dokumenty-ckait/tp-1-13-1/#10 [11] Cobiax Deutschland GmbH. Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung, Cobiax SL 08. Online. Cobiax. 2023. Dostupné z: https://www.cobiax.com/intl/en/downloads/. [cit. 2024-05-23]. 8.4. Software - Autocad 2023 - Scia Engineer 22.0 64bit - Cadkon+ RC 2024 - Microsoft Office Word 2020 - Microsoft Office Excel 2020 - JORDAHL® EXPERT Výztuž proti protlačení 9. SEZNAMY 9.1. Seznam zkratek ZS … zatěžovací stav BZK … ústav betonových a zděných konstrukcí MSP … Mezní stav použitelnosti MSÚ … Mezní stav únosnosti beff … spolupůsobící šířka desky gk … charakteristická hodnota stálého zatížení qk … charakteristická hodnota proměnného zatížení sk … charakteristická hodnota zatížení sněhem γG … součinitel pro návrhovou hodnotu stálého zatížení γQ … součinitel pro návrhovou hodnotu proměnného zatížení Ψ0,1,2 … kombinační součinitel fk … charakteristická hodnota zatížení fd … návrhová hodnota zatížení Ec … modul pružnosti betonu Es … modul pružnosti ocele G … smykový modul pružnosti betonu A … plocha, zatěžovací plocha VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 21 Ac … plocha betonu As … plocha výztuže As,min … minimální plocha výztuže As,max … maximální plocha výztuže Asw … plocha smykové výztuže As,req … potřebná plocha výztuže I … moment setrvačnosti It … moment setrvačnosti v kroucení M … ohybový moment MEd … návrhový moment MRd … moment na mezi únosnosti Mcr … moment na mezi vzniku trhlin V … posouvající síla Vrds … návrhová smyková únosnost třmínků R … podporová reakce, odolnost konstrukce fck … charakteristická pevnost betonu v tlaku fcd … návrhová pevnost betonu v tlaku γc … součinitel materiálu pro beton fctm … střední hodnota pevnosti v tahu za ohybu εcu3 … mezní přetvoření betonu fyk … charakteristická pevnost výztuže v tahu fyd … návrhová pevnost výztuže v tahu ϕ … průměr výztuže γs … součinitel materiálu pro ocel εyd … mezní přetvoření oceli dg,max … maximální zrno kameniva cmin,b … minimální krycí vrstva z hlediska soudržnosti cmin,dur … minimální krycí vrstva z hlediska podmínek prostředí Δcdev … návrhová odchylka krytí cnom … jmenovitá hodnota krycí vrstvy c … krytí výztuže smin … minimální světlá vzdálenost výztuže smax … maximální osová vzdálenost výztuže d … účinná výška b … šířka průřezu h … výška průřezu VUT v Brně, fakulta stavební – ústav BZK TEXTOVÁ ČÁST Nosná železobetonová konstrukce Vypracoval: Andrej Čapek 22 z … rameno vnitřních sil x … poloha neutrální osy lbd … návrhová kotevní délka lb,min … minimální kotevní délka lb,rq … základní kotevní délka výztuže l0d … návrhová stykovací délka l0,min … minimální stykovací délka wk … charakteristická šířka trhliny εsm … střední hodnota poměrného přetvoření výztuže εcm … střední hodnota přetvoření betonu mezi trhlinami kt … součinitel vyjadřující vliv doby trvání zatížení sr,max … maximální vzdálenost trhlin σs … napětí ve výztuži wlim … limitní hodnota průhybu ξ … Redukční součinitel Σ … Suma 9.2. Seznam obrázků Obrázek 1 - Model náhradního rámu .............................................................................. 13 Obrázek 2 - 3D model konstrukce - deska plná .............................................................. 14 Obrázek 3 - Model konstrukce - deska trámová ............................................................. 15 Obrázek 4 - Model konstrukce - deska vylehčená .......................................................... 16 Obrázek 5 - Zjednodušený řez vylehčenou deskou ........................................................ 16 Obrázek 6 - Dostatečně zatvrdlý beton ........................................................................... 16 Obrázek 7 - Nedostatečmě zatvrdlý beton ...................................................................... 16 10. PŘÍLOHY - P1. Použité podklady - P2. Výkresová dokumentace o A.1-Strop nad 2.PP_TVAR o B.1-Strop nad 2.PP_TVAR o C.1-Strop nad 2.PP_TVAR o C.2-Strop nad 2.PP_DOLNÍ VÝZTUŽ o C.3-Strop nad 2.PP_VÝZTUŽ PROTI ŘETĚZOVÉMU ZŘÍCENÍ o C.4-Strop nad 2.PP_HORNÍ VÝZTUŽ o TVAR A VÝZTUŽ RAMENE SR01.1 - P3. Statický výpočet