VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ SPORTOVNÍ HALA

(1)

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STAVEBNÍ

ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ

FACULTY OF CIVIL ENGINEERING

INSTITUTE OF METAL AND TIMBER STRUCTURES

SPORTOVNÍ HALA

SPORTS HALL

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

BACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE MARKÉTA BENEŠOVÁ

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE Ing. MICHAL ŠTRBA, Ph.D.

SUPERVISOR

BRNO 2016

(2)

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

FAKULTA STAVEBNÍ

ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ

SPORTOVNÍ HALA

SPORTS HALL

A – PRŮVODNÍ DOKUMENTY

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

BACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE MARKÉTA BENEŠOVÁ

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE Ing. MICHAL ŠTRBA, Ph.D.

SUPERVISOR

BRNO 2016

(3)

Obsah

1. Titulní list 2. Zadání VŠKP

3. Abstrakt a klíčová slova 4. Bibliografické citace

5. Prohlášení o původnosti VŠKP

6. Prohlášení o shodě listinné a elektronické formy 7. Poděkování

8. Popisný soubor závěrečné práce 9. Seznam použité literatury

10. Obsah práce

(4)

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

FAKULTA STAVEBNÍ

ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ

SPORTOVNÍ HALA

SPORTS HALL

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

BACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE MARKÉTA BENEŠOVÁ

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE Ing. MICHAL ŠTRBA, Ph.D.

SUPERVISOR

BRNO 2016

(5)

(6)

(7)

Abstrakt

Bakalářská práce se zabývá návrhem a posouzením nosné ocelové konstrukce sportovní haly v lokalitě města Olomouce. Půdorysné rozměry objektu jsou 30 x 45 m. Minimální světlá výška haly je 10 m. Nosná konstrukce střechy je vaznicová a je tvořená soustavou příhradových vazníků ve tvaru oblouku o rozpětí 30 m, které jsou kloubově uloženy na ocelových vetknutých sloupech.

Vzdálenost jednotlivých příčných vazeb je 5 m. Prostorová tuhost konstrukce je zajištěna příčnými a podélnými ztužidly. Jako hlavní materiál nosných prvků je použita ocel S355. Konstrukce je navržena dle platných norem ČSN EN. Součástí práce je technická zpráva, statický výpočet obsahující posouzení hlavních konstrukčních prvků konstrukce a návrh spojů a výkresová dokumentace.

Klíčová slova

Sportovní hala, ocelová konstrukce, příhradový vazník.

Abstract

This Bachelor`s thesis deals with the design and assessment of steel structure of the sports hall in Olomouc. The building dimensions are 30 x 45 m. Minimum headroom of the hall is 10 m. The supporting structure of the roof is formed by a system of purlins and truss arches with a span of 30 m, which are hinged on steel fixed columns. The distance between each crosslink is 5 m. The spatial rigidity is provided by transverse and longitudinal stiffeners. The steel S355 is used as the main material in load-bearing elements. The structure is designed according to standards ČSN EN. The work includes technical report, static calculation reviewing the major structural elements of construction and design of joints and drawings.

Keywords

Sports hall, steel structure, truss arch.

(8)

Bibliografická citace VŠKP

Markéta Benešová Sportovní hala. Brno, 2016. 89 s., 96 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké

učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav kovových a dřevěných konstrukcí. Vedoucí

práce Ing. Michal Štrba, Ph.D.

(9)

(10)

(11)

Poděkování

Ráda bych poděkovala vedoucímu práce Ing. Michalu Štrbovi, Ph. D., za vstřícné a trpělivé jednání při konzultacích, za veškerý čas, který mi věnoval, a za cenné rady, které mi pomohly tuto práci vypracovat.

(12)

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ

POPISNÝ SOUBOR ZÁVĚREČNÉ PRÁCE

Vedoucí práce Ing. Michal Štrba, Ph.D.

Autor práce Markéta Benešová

Škola Vysoké učení technické v Brně Fakulta Stavební

Ústav Ústav kovových a dřevěných konstrukcí Studijní obor 3647R013 Konstrukce a dopravní stavby Studijní

program B3607 Stavební inženýrství

Název práce Sportovní hala Název práce v

anglickém jazyce

Sports Hall Typ práce Bakalářská práce Přidělovaný

titul Bc.

Jazyk práce Čeština Datový formát

elektronické verze

.pdf

Anotace práce Bakalářská práce se zabývá návrhem a posouzením nosné ocelové

konstrukce sportovní haly v lokalitě města Olomouce. Půdorysné rozměry objektu jsou 30 x 45 m. Minimální světlá výška haly je 10 m. Nosná konstrukce střechy je vaznicová a je tvořená soustavou příhradových vazníků ve tvaru oblouku o rozpětí 30 m, které jsou kloubově uloženy na ocelových vetknutých sloupech. Vzdálenost jednotlivých příčných vazeb je 5 m. Prostorová tuhost konstrukce je zajištěna příčnými a podélnými ztužidly. Jako hlavní materiál nosných prvků je použita ocel S355.

Konstrukce je navržena dle platných norem ČSN EN. Součástí práce je technická zpráva, statický výpočet obsahující posouzení hlavních

konstrukčních prvků konstrukce a návrh spojů a výkresová dokumentace.

Anotace práce v anglickém jazyce

This Bachelor`s thesis deals with the design and assessment of steel

structure of the sports hall in Olomouc. The building dimensions are 30 x 45

m. Minimum headroom of the hall is 10 m. The supporting structure of the

roof is formed by a system of purlins and truss arches with a span of 30 m,

(13)

which are hinged on steel fixed columns. The distance between each crosslink is 5 m. The spatial rigidity is provided by transverse and

longitudinal stiffeners. The steel S355 is used as the main material in load- bearing elements. The structure is designed according to standards ČSN EN.

The work includes technical report, static calculation reviewing the major structural elements of construction and design of joints and drawings.

Klíčová slova Sportovní hala, ocelová konstrukce, příhradový vazník, oblouková konstrukce.

Klíčová slova v anglickém jazyce

Sports hall, steel structure, truss girder, arched structure.

(14)

Seznam použité literatury

Literatura

[1] VRANÝ, T., Ocelové konstrukce 20 – Průmyslová hala, Praha: ČVUT, 1999, 59 s.

Normativní dokumenty

[2] ČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí, Praha: Český normalizační institut, 2004

[3] 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

[4] ČSN EN 1991-1-3 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-3: Obecná zatížení – Zatížení sněhem, Praha: Český normalizační institut, 2007

[5] ČSN EN 1991-1-4 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-4: Obecná zatížení – Zatížení větrem, Praha: Český normalizační institut, 2007

[6] ČSN EN 1993-1-1 Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-1:

Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, Praha: Český normalizační institut, 2006 [7] ČSN EN 1993-1-8 Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-8:

Navrhování styčníků, Praha: Český normalizační institut, 2006 Internetové zdroje

[8] Kingspan, Česká republika. . [online]. [cit. 2016-05-16]. Dostupné z:

http://www.kingspan.cz

[9] Ferona , a.s. [online]. [cit. 2016-05-17]. Dostupné z:

http://www.ferona.cz

[10] Čítanka výkresů ocelových konstrukcí. . [online]. [cit. 2016-05-17]. Dostupné z:

http://citankaok.wz.cz

(15)

Obsah práce

A –

Průvodní dokument

1. Titulní list 2. Zadání VŠKP

3. Abstrakt a klíčová slova 4. Bibliografické citace

5. Prohlášení o původnosti VŠKP

6. Prohlášení o shodě listinné a elektronické formy 7. Poděkování

8. Popisný soubor závěrečné práce 9. Seznam použité literatury 10. Obsah práce

B –

Technická zpráva

C –

Statický výpočet

D –

Výstup ze statického programu

E –

Výkresová dokumentace

1. Půdorys

2. Pohled A-A´ a podélný řez B-B´

3. Příčný řez C-C´

4. Kotvení

5. Konstrukční výkres

(16)

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

FAKULTA STAVEBNÍ

ÚSTAV KOVOVÝCH A DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ

SPORTOVNÍ HALA

SPORTS HALL

B – TECHNICKÁ ZPRÁVA

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

BACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE MARKÉTA BENEŠOVÁ

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE Ing. MICHAL ŠTRBA, Ph.D.

SUPERVISOR

BRNO 2016

(17)

FAST VUT v Brně Technická zpráva Markéta Benešová

2

Obsah

1. Úvod ... 3

2. Použité normy... 3

3. Materiál ... 3

4. Zatížení ... 4

5. Popis konstrukce ... 4

5.1 Opláštění ... 4

5.2 Vaznice ... 4

5.3 Vazníky ... 4

5.4 Ztužidla ... 5

5.5 Sloupy ... 5

5.6 Kotvení ... 5

6. Povrchová úprava konstrukce ... 6

7. Údržba konstrukce ... 6

8. Montáž ... 6

9. Výkaz materiálu ... 7

(18)

3

1. Úvod

Bakalářská práce se zabývá návrhem a posouzením nosné ocelové konstrukce sportovní haly v lokalitě města Olomouce. Půdorysné rozměry objektu jsou 30 x 45 m. Minimální světlá výška haly je 10 m. Půdorysné rozměry haly byly navrženy tak, aby splňovaly požadavky pro hřiště na jednotlivé sporty, o kterých se přepokládá, že budou v hale provozovány. Nejnáročnější na rozměry je hřiště na házenou – 40x20 m. Dále jsou v rozměrech zahrnuty bezpečnostní odstupy a místo na tribunu. Světlá výška byla navržena na základě požadovaných volných výšek pro jednotlivé sporty, z nichž byl rozhodující badminton vyžadující min. volnou výšku 9 m. Nosná konstrukce střechy je vaznicová a je tvořená soustavou příhradových oblouků o rozpětí 30 m, které jsou kloubově uloženy na ocelových vetknutých sloupech. Vzdálenost jednotlivých příčných vazeb je 5 m.

Prostorová tuhost konstrukce je zajištěna příčnými a podélnými ztužidly. Jako hlavní materiál nosných prvků je použita ocel S355JR.

2. Použité normy

ČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí

ČSN EN 1991-1-1 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-1: Obecná zatížení – Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb ČSN EN 1991-1-3 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-3: Obecná zatížení –

Zatížení sněhem

ČSN EN 1991-1-4 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-4: Obecná zatížení – Zatížení větrem

ČSN EN 1993-1-1 Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-1:

Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby

ČSN EN 1993-1-8 Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-8:

Navrhování styčníků

3. Materiál

Jako hlavní materiál nosných prvků je použita ocel S355JR. Stejná ocel je použita i jako materiál styčníkových plechů a čepů. Šrouby použité ve spojích jsou pevnosti 8.8 a 5.6.

(19)

4

4. Zatížení

Zatížení od vlastní tíhy bylo vygenerováno programem SCIA Engineer na základě materiálu a dimenzí použitých prvků.

Jako ostatní stálé zatížení je uvažováno zatížení od střešního a obvodového pláště. Střešní plášť je tvořen panely Kingspan KS1000 RW, tloušťka izolace je 155 mm. Hmotnost tohoto panelu je 12,23 kg/m², zatížení je tedy 0,1223 kN/m². Obvodový plášť je tvořen panely Kingspan KS1000 AWP, tloušťka izolace je 100 mm. Hmotnost tohoto panelu je 12,77 kg/m², zatížení je tedy 0,1277 kN/m². Zatížení sněhem bylo vypočítáno pro I. sněhovou oblast, pro kterou je charakteristická hodnota zatížení sněhem sk = 0,7 kN/m².

Zatížení větrem bylo vypočítáno pro I. větrovou oblast, pro kterou je výchozí základní rychlost větru vb,0 = 22,5 m/s, a kategorii terénu III.

5. Popis konstrukce

5.1 Opláštění

Opláštění konstrukce je z panelů Kingspan. Střešní plášť je tvořen panely Kingspan KS1000 RW, které jsou připevněny na vaznice. Tloušťka izolace tohoto panelu je 155 mm, hmotnost je 12,23 kg/m². Obvodový plášť je tvořen panely Kingspan KS1000 AWP, které jsou připevněny na paždíky. Tloušťka izolace tohoto panelu je 100 mm, hmotnost je 12,77 kg/m². Tloušťka izolace byla zvolena tak, aby opláštění splňovalo požadovaný součinitel prostupu tepla.

5.2 Vaznice

Vaznice je navržena z profilu TR 4HR 120x120x8. Její délka je 5 m a je kloubově připojena k hornímu pásu vazníku pomocí úhelníku L80x8 a šroubu M16 8.8.

5.3 Vazníky

Obloukový příhradový vazník má rozpětí 30 m, poloměr zaoblení 34,8 m, vzepětí 3,4 m a jeho výška je 1,8 m.

Vazník je rozdělen na tři montážní dílce – střední (dílec 2) a dva krajní dílce (dílec 1 a 3).

Jednotlivé dílce jsou spojeny montážními šroubovými spoji navrženými ve statickém výpočtu.

Montážní spoj horního pásu tvoří 2 čelní desky tl. 20 mm spojené 4 kusy šroubů M16 8.8, montážní spoj dolního pásu 2 čelní desky tl. 20 mm spojené 4 kusy šroubů M24 8.8 a montážní spoj

diagonály styčníkový plech tl. 10 mm připevněný 2 kusy šroubů M16 5.6.

(20)

5

Horní pás vazníku je tvořen profilem TR 4HR 120x120x8 pro střední dílec a profilem TR 4HR 120x120x5 pro krajní dílce. Dolní pás vazníku je tvořen profilem TR 4HR 160x160x6 pro střední dílec a profilem TR 4HR 160x160x5 pro krajní dílce. Oba pásy jsou na začátku i konci uzavřeny čelní deskou tloušťky 10 mm.

Mezipásové pruty jsou tvořeny kruhovými trubkovými profily. Diagonály ve středním dílci profilem 88,9x3,6 a diagonály v krajních dílcích profilem 88,9x5. Svislice jsou pro všechny dílce stejné z profilu 33,7x3,6. Diagonály a svislice jsou k pásům vazníku připojeny svarem, v místech, kde by docházelo k průniku jednotlivých prutů, je svislice přivařena na styčníkový plech. Montážní spoj diagonály je tvořen styčníkovým plechem tl. 10 mm a 2 kusy šroubů M16 5.6.

Vazník je osazen na sloupy kloubově pomocí čepových spojů.

5.4 Ztužidla

Střešní ztužidla z profilu L130x12 a stěnové příčné ztužidlo z profilu L100x12 jsou umístěny v krajních polích mezi vazníky A – B a I – J. Ztužidlo v čelní stěně z profilu L100x12 je umístěno mezi osami 1 – 2 a 10 – 11. Podélné ztužení střešní konstrukce je zajištěno v pěti řadách v ose 1, 3, 6, 9 a 11 pomocí příhradových ztužidel profilu L80x10 a pásů z profilu TR 4HR 80x80x5

umístěných mezi dolními pásy vazníku.

5.5 Sloupy

Sloupy v podélné stěně jsou navrženy z profilu HEA400. Jejich uložení je vetknuté ve směru příčné vazby a kloubové ve směru podélném.

Sloupy ve štítové stěně jsou z profilu HEA260 a jejich uložení je v obou směrech kloubové. Ve vrcholu jsou spojeny s dolním pásem vazníku posuvným kloubem, aby nedocházelo k přenosu sil z vazníku na sloup.

5.6 Kotvení

Kotvení sloupu HEA400 do základů je provedeno pomocí 6 kusů lepených kotev Hilti HIT-RE500 + šroub HAS M33. Patní plech má tloušťku 30 mm a půdorysné rozměry 940x940 mm. Na něj jsou přivařeny 2 ks výztužných plechů 940x150x20, kterou jsou také přivařeny ke sloupu HEA400.

Hloubka vrtání pro osazení kotvy je 300 mm. Pod patním plechem je podlití 50 mm. Patka je navržena z betonu C20/25.

(21)

6

6. Povrchová úprava konstrukce

Veškeré ocelové prvky budou opatřeny ochranným nátěrem Siko Poxicolor Plus zajišťující ochranu proti korozi a dlouhou životnost konstrukce.

7. Údržba konstrukce

Konstrukce bude řádně udržována po celou dobu své životnosti. Po uvedení konstrukce do provozu bude provedena výchozí prohlídka. Konstrukce je zatříděna do třídy následků CC3, běžná prohlídka bude probíhat 1krát za rok, podrobná prohlídka 1krát za 5 let.

8. Montáž

Pro konstrukci je stanovena třída provádění EXC3. Montáž může být prováděna z obou stran.

Postup montáže:

 Zhotovení základových železobetonových konstrukcí.

 Osazení sloupů s navařenými patními plechy v ose A, B, I a J.

 Vyvrtání otvorů, osazení kotevních prvků a podlití patního plechu.

 Montáž jednotlivých dílců vazníku do jednoho celku.

 Zdvižení vazníků a osazení na sloupy v ose A, B, I a J.

 Montáž vaznic, střešních, podélných i stěnových ztužidel.

 Montáž dalších vazníků.

 Připojení paždíků.

 Osazení střešních a stěnových panelů.

(22)

7

9. Výkaz materiálu

VÝKAZ MATERIÁLU OZN. PRVEK PRŮŘEZ POČET KUSŮ

CELKOVÁ DÉLKA

[m]

JEDNOTKOVÁ HMOTNOST

[kg/m]

CELKOVÁ HMOTNOST

[kg]

1 Sloup

podélná

stěna HEA400 20 236,000 124,8 29 456,3

2 Sloup

štítová

stěna HEA260 8 203,340 68,1 13 855,1

3 Horní pás střední

dílec

TR 4HR

120x120x8 10 120,603 27,6 3 332,5

4 Horní pás

krajní dílce TR 4HR

120x120x5 20 189,569 17,8 3 378,0

5 Dolní pás střední

dílec

TR 4HR

160x160x6 10 120,603 30,1 3 626,0

6 Dolní pás

krajní dílce TR 4HR

160x160x5 20 156,679 24,1 3 775,9

7 Diagonála střední

dílec

88,9x3,6 TR 80 185,591 7,6 1 405,9

8 Diagonála

krajní dílce TR 88,9x5 120 280,445 10,4 2 906,0

9 Svislice TR

33,7x3,6 190 342,000 2,7 912,8

10 Vaznice TR 4HR

120x120x8 99 495,000 27,6 13 677,8

11 Střešní

ztužidlo L 130x12 40 159,337 23,5 3 752,4

12 Podélné

ztužidlo L 80x10 90 278,867 11,9 3 305,6

13 Pás

podélného ztužidla

TR 4HR

80x80x5 45 225,000 11,5 2 596,4

14 Stěnové

ztužidlo L 100x12 56 212,782 17,8 3 791,7

15 Paždík TR OBD

120x60x8 126 540,000 20,1 9 043,2

Přípoje 2 052,1

Celkem 934 3 655,816 - 102 678,5