Kovové stropní konstrukce

8.3.4

Kovové stropní konstrukce

Ocelové konstrukce existovaly dávno před objevením železobetonu a uplatňovaly se u nás i v cizině zejména u průmyslových staveb s velkým rozponem. Využívaly především tlustostěnných, za horka válcovaných ocelových profilů. Časem se ukázalo, že ocelové konstrukce budov jsou výhodné i pro stavby občanské a bytové pro řadu vynikajících vlastností:

• při malé hmotnosti prvků a vysoké pevnosti oceli jsou možné stavby vyšší a s většími rozpony, než připouští železobeton (u něhož nepříznivě narůstá zatížení vlastní hmotou konstrukce),

• ocelové konstrukční systémy mají, díky menším průřezům konstrukčních prvků, větší univerzálnost a prostorovou uvolněnost než systémy železobetonové,

• hmotnost konstrukce je díky štíhlosti prvků podstatně menší, což se projevuje příznivě na dopravě i montáži,

• specifické vlastnosti oceli dovolují využít staticky celou plochu profilu, konstrukce je pružná, snáší bez poruch i menší deformace podpůrných konstrukcí a odolává dynamickému namáhání,

• montáž konstrukce je při malé hmotnosti a velké rozměrové přesnosti prvků rychlá a realizovatelná efektivně i v nepříznivých klimatických podmínkách,

• ocelové konstrukční systémy dovolují i velké adaptace a rekonstrukce, neuskutečnitelné u železobetonových konstrukcí i celkovou demontáž konstrukce. Demontované konstrukce jsou znovu použitelné přímo nebo po přetavení – materiál je návratný,

• rychlost výstavby je bezkonkurenční.

Hodnotíme-li zejména z výše uvedeného pohledu možnosti využití ocelových konstrukcí obecně, a tedy i stropů, je ocelová konstrukce (zejména v podobě sofistikovaných konstrukčních systémů) mnohem efektivnější než např. železobetonová. Není však vždy levnější, především proto, že vyžaduje bezpečnou ochranu proti korozi, požáru a zvládnutí náročných tepelně technických a akustických požadavků. Z toho vyplývá, že je nezbytné (pokud se nejedná pouze o banální případ použití) zvládnout nejen konkrétní aplikaci konstrukčního systému stropní konstrukce (výběr a nadimenzování prvků, montážní možnosti apod.), ale též komplexní začlenění ocelové konstrukce do objektového systému, splňujícího konstrukční i uživatelské požadavky.

Cena konstrukce je dána jak hmotností materiálu (určitého druhu a provedení), tak pracností výroby a montáže. Ke zvýšení hospodárnosti přispívá aplikace progresivních technických a technologických postupů (např. prostorové řešení konstrukcí, tenkostěnné a ocelobetonové konstrukce), respektování pružnoplastického chování materiálu, výstižnější modelování prvků, moderní spojování konstrukcí (např. progresivní způsoby svařování), aplikace nových materiálů, konstrukčních průřezů apod.

Následující doporučení jsou zaměřena na řešení stropních konstrukcí. Nepokrývají problematiku ocelových konstrukčních systémů budov jako celku, pouze ve vhodných případech využívají příkladů některých jejich konkrétních řešení.

SOUČASNÁ ÚPRAVA NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ V TECHNICKÝCH NORMÁCH

 NahoruTechnické normy

V současné době platí pro navrhování ocelových stropních konstrukcí zejména tyto technické normy:

ČSN 731401 Navrhování ocelových konstrukcí

ČSN EN 1393-1-1 (Eurokód 3) Navrhování ocelových konstrukcí – obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby

ČSN EN 1393-1-2 (Eurokód 3) Navrhování ocelových konstrukcí – navrhování konstrukcí na účinky požáru

ČSN EN 1393-1-3 (Eurokód 3) Navrhování ocelových konstrukcí – pravidla pro tenkostěnné za studena tvarované prvky a plošné profily

ČSN EN 1393-1-4 (Eurokód 3) Navrhování ocelových konstrukcí – pravidla pro korozivzdorné oceli

ČSN EN 1393-1-6 (Eurokód 3) Navrhování ocelových konstrukcí – pevnost a stabilita ocelových skořepin

ČSN EN 1393-1-8 (Eurokód 3) Navrhování ocelových konstrukcí – navrhování styčníků

ČSN EN 1393-1-9 (Eurokód 3) Navrhování ocelových konstrukcí – únava

ČSN EN 1393-1-11 (Eurokód 3) Navrhování ocelových konstrukcí – ocelové tažené prvky

ČSN EN 1393-1-12 (Eurokód 3) Navrhování ocelových konstrukcí – oceli vysokých pevností do třídy S700

ŠIRŠÍ ASPEKTY REALIZACE OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

 NahoruŠirší aspekty realizace

Při návrhu konstrukce je třeba zvážit i související hlediska, ke kterým patří:

• podmínky výroby (vybavení dílny, dostupnost vhodných hutních výrobků),

• podmínky dopravy – nejen volba dopravního prostředku, ale též dostupnost místa montáže (stavby) a dopravní omezení,

• montáž (hmotnost a rozměry dílců, montážní pomůcky, způsob provádění montážních spojů, chování v jednotlivých stádiích montáže a další),

• ochrana ocelové konstrukce (protipožární, protikorozní, seismické vlivy),

• další uživatelské požadavky (akustické, tepelnětechnické, dynamické namáhání, technologické, provozní, architektonické, reprezentační, možnost dispozičních změn a rekonstrukce),

• údržba (možnost pravidelné údržby, přístupnost důležitých detailů).

 NahoruDoporučení k ochraně proti korozi

Doporučení k ochraně proti korozi

Znehodnocení oceli chemickou a elektrochemickou korozí můžeme zabránit nebo alespoň omezit

• konstrukčním řešením

  • uspořádáním konstrukčních prvků a řešením styků je třeba zajistit, aby se v detailech konstrukce nehromadily prach a nečistoty a srážková nebo kondenzovaná voda mohla volně odtékat,

  • vhodné jsou masivní profily s minimálním povrchem, orientované tak, aby nevznikala úžlabí, která by bylo třeba čistit,

  • povrch má být co nejméně členitý a přístupný pro provedení nátěrů,

  • v uzavřených částech konstrukce musí být řešena otázka kondenzace vodních par (izolace, odvod kondenzátu apod.).

• povrchovou ochranou (samozřejmě po důkladném očištění povrchu od okují, rzi a mastnoty). Rozhodování o způsobu povrchové ochrany konstrukce není pouze předmětem samostatného rozhodování výrobce či zhotovitele ocelové konstrukce, ale velmi často vychází z požadavků odběratele a je podstatnou náležitostí smluvního vztahu obchodních partnerů. Způsob ochrany musí být přesně specifikován v projektové dokumentaci, včetně požadovaného stupně očištění a doby, do které musí být provedena první vrstva ochranného systému. Stejný důraz je třeba věnovat kontrolní činnosti, a to ve všech fázích činností – před provedením ochrany i v jejich jednotlivých krocích.

  • Nejrozšířenějším způsobem ochrany jsou nátěry organickými hmotami. Základním nátěrem, který by měl obsahovat reaktivní složky, se konstrukce opatřuje ve výrobně. Bez nátěru zůstávají plochy určené pro montážní sváry, třecí plochy pro VP šrouby a části určené k zabetonování. Základní nátěr má omezenou životnost a po delším skladování se musí obnovovat. Po dokončení montáže je třeba místa, kde je základní nátěr poškozen nebo chybí, opravit a zatmelit spáry proti pronikání vlhkosti. Na takto provedený základní nátěr navazují vrchní nátěry v počtu vrstev předepsaných projektem. Používají se látky na olejové, syntetické, polyuretanové, chlorkaučukové, polymerátové nebo epoxidové bázi podle stupně agresivity prostředí.

  • Povlaky mohou být z odolnějších kovů (zejména ze zinku a hliníku), umělých hmot (plastické hmoty používané zejména na vnitřní stěny plošných dílců), práškových vypalovacích barev, případně anorganických smaltů. Využití tohoto způsobu ochrany však přináší i některé návazné problémy. Jedním z nich je nutnost dohodnout plnohodnotný způsob ochrany míst, kde byla z montážních důvodů povrchová úprava vynechána nebo poškozena.

• volbou odolnějšího materiálu – základního i pro konstrukci styků,

• údržbou, zahrnující preventivní a podrobné prohlídky a generální opravy nátěrů.

 NahoruOCHRANA PROTI POŽÁRU

 NahoruProtipožární ochrana

Zabezpečení konstrukce proti požáru je komplexní problém řešený v rámci celého objektu. Zahrnuje otázky dispozičního uspořádání, řešení požárních úseků, únikových cest, hlásných systémů, prostředků pro boj s ohněm, zajištění odolnosti nosné konstrukce atd. Podle platných ČSN se zjišťují požární zatížení (množství hořlavých látek na m²), požární rizika a stupně požární bezpečnosti. Požaduje se zaručit určitou dobu požární odolnosti nosné konstrukce (15 až 60 minut), po kterou má být konstrukce schopna přenášet zatížení.

Přitom je třeba si uvědomit, jaký vliv mají vysoké teploty při požáru na konstrukci:

• mění se hodnoty mechanických vlastností – klesá modul pružnosti, a tím narůstají plastické deformace, snižuje se mez pevnosti a průtažnosti,

• dochází k roztahování prvků a tím, pokud je zabráněno jejich volné dilataci, vznikají napětí, která mohou způsobit překročení únosnosti prvků. Takto vzniklé síly se mohou projevit i v místech přímo požárem nezasažených,

• požární odolnost závisí na úrovni napjatosti.

Ochranu OK provádíme zásadně dvěma způsoby:

• zabráněním přístupu tepla z místa předpokládaného požáru ke konstrukci (tepelnou izolací),

• odvodem tepla z konstrukce.

Použitá tepelně izolační hmota musí být dostatečně odolná proti působení vysokých teplot a musí přitom zachovávat svou celistvost. Požární odolnost konstrukčního dílu nezávisí jen na izolační vrstvě, ale i na hmotnosti konstrukce, velikosti a členění jejího povrchu a na množství tepla potřebného k zahřátí konstrukce na kritickou teplotu.

Izolační vrstva na prvcích OK může být tvořena:

• izolační hmotou – zpravidla se jedná o vhodné vláknité izolační hmoty (čedičová nebo strusková hmota) spojené organickými nebo neorganickými pojivy. Nanáší se zpravidla stříkáním a vyztužuje se pletivem. Vzhledem k malé mechanické odolnosti je obvykle třeba chránit vrstvu obkladem. Úprava je vhodná na nepříliš členité povrchy. Hmoty k tomu účelu používané jsou známé pod obchodními názvy Sibaterm, Metizol-P a další,

• omítkami – (např. sádroperlitové, vápenné) mají malou požární odolnost, ale jsou cenově výhodné,

• obklady z anorganických hmot – (např. křemelinové, sádrové, perlitobetonové, sádroperlitové) umožňují rychlou montáž případně již s povrchovou úpravou. Třeba řešit přichycení obkladu a těsnění spár. Používané jsou např. obkladové desky Akumin, Izomin, Dupronit, Ezalit v tloušťkách od 5 do 25 mm,

• obezděním a obetonováním,

• zpěňujícími nátěry a tmely – teplem zvětšují objem a vytvářejí vrstvu izolující pěny. Jejich max. účinnost je 30 minut. Mají omezenou životnost a musí se obnovovat.

Návrh ochranné vrstvy proti požáru je vhodné kombinovat s protikorozní ochranou.

Dodavatelé konstrukčních soustav problematice požární odolnosti věnují a ve svých technických podkladech nabízejí varianty řešení pro různá požární zatížení, doložené požadovanými atesty. Řadu námětů lze využít i u individuálních řešení. Jako příklad uvádíme zvýšení požární odolnosti nosných prvků – stropnic – odnímatelným Al bedněním betonové desky FEAL, kde se o ochranu spodní pásnice musí postarat vhodná konstrukce podhledu.

Obr. č. 1: Ochrana konstrukce obetonováním

Odvod tepla je možné zajistit předsazením konstrukce nebo chlazením tekutinou, obíhající uvnitř dutých nosných průřezů. Klasickou požární ochranu stropní konstrukce tvoří zavěšené podhledy.

 NahoruOBECNÉ KONSTRUKČNÍ DOPORUČENÍ

Obecné konstrukční doporučení

Zpracování projektové dokumentace se věnuje nepřeberná plejáda předpisů a norem obecného i speciálního charakteru, počínaje stavebním zákonem a konče rozměrovými parametry spojovacích elementů. Naším záměrem je upozornit na určité oblasti, kde se při aplikaci očekávají problémy, osvěžit některé vztahy mezi funkčními díly a dát podnět k porovnání vlastností navrhovaných konstrukcí stropů.

Pro navrhování stavebních ocelových konstrukcí lze použít dvě rovnocenné paralelní řady ČSN. Řada norem svým původem česká platí pouze v České republice, řada svým původem evropská platí v České republice a lze ji uplatnit i ve všech zemích CEN (viz přehled výše). Rozhodnutí o použitých normách by mělo být obsaženo ve smlouvě mezi objednatelem a zhotovitelem stavebního díla. Je třeba si uvědomit, že podle zvolené řady třeba postupovat v celém procesu přípravy a realizace stavby.

Často a neprávem podceňovanou částí dokumentace je dokumentace montážní. U konstrukcí tvořených montovanými systémy je zcela samozřejmé, že součástí dodávky je podrobný technologický předpis, řešící postup realizace po jednotlivých fázích výstavby a výrobce současně nabízí i potřebné montážní pomůcky, přípravky a kontrolní pomůcky. Jinak tomu je mnohdy u konstrukcí individuálních, kdy se postup ponechává na zkušenostech montážníka, který z dostupné dokumentace mnohdy ani nezná statické předpoklady projektanta. Technologický předpis by měl obsahovat zejména postup sestavování prvků, dílců a celků včetně jejich spojování, sled mezioperačních kontrol, podmínky pro přejímku, postup provádění protikorozní ochrany spojů a styků, použití strojů a zařízení, způsob označování montážních dílů, technické a organizační opatření k zajištění BaOZ pracovníků a pracoviště. Dále samostatnou část řešící svařování konstrukcí: údaje o metodě, určení kvalifikace pracovníků, způsoby svařování prvků a dílů, kontrolní činnost a další. Důležité je stanovení montážních fází včetně jejich statického posouzení, ale i návrh montážních pomůcek, zařízení a případných podpor. Hloubka a rozsah zpracování jsou závislé nejen na druhu a složitosti konstrukce, ale též na požadavcích stavebníka. I v těch nejběžnějších případech by měl technologický projekt odpovědět na všechny otázky, které by mohly technicky ovlivnit realizované dílo a bezpečnost jeho provádění.

 NahoruMateriál pro stropní konstrukce

Materiál pro stropní konstrukce

Pro nosné konstrukce se převážně užívají běžné nízkouhlíkové oceli nebo oceli nízkolegované. Uplatnění kvalitnějších ocelí legovaných (např. ocelí vysokopevnostních s mezí kluzu vyšší než 360 MPa) nebo ocelí zvláštních vlastností (např. s vyšší odolností proti otěru, žáruvzdorné, nerezové) je vhodné pouze pro speciální konstrukce nebo prostředí, které je vyžadují (např. velké nebo zvláštní namáhání). Tyto materiály jsou nejen dražší, ale vyžadují také zvláštní péči při návrhu konstrukce (problémy stability, křehký lom, únava apod.), ale též připravenost výrobce k jejich zpracování.

Vlastnosti materiálů jsou uvedeny v návrhových normách (v jejich "návrhových listech“). Pro nosné ocelové konstrukce je nutno objednávat oceli s hutním atestem, kde jsou se zárukou hutě uvedeny zjištěné hlavní vlastnosti oceli dané tavby.

Pokud se v určitých konstrukcích používají kombinace oceli s jinými materiály (beton, keramika), odkazujeme na příslušné kapitoly, které o požadavcích na ně pojednávají.

 NahoruSpoje prvků ocelových stropů

Spoje prvků ocelových stropů

S volbou statického a konstrukčního uspořádání souvisí i stanovení koncepce řešení prvků a detailů konstrukce, které musí zajistit předpokládané chování konstrukčního dílu i celé stavby. Protože ocelové konstrukce umožňují značnou variantnost řešení detailů, je u nich vazba celku a detailu velmi výrazná. Aby se předešlo pozdějším komplikacím, je třeba mít ujasněné zásady řešení rozhodujících detailů již v úvodních fázích návrhu.

Při posuzování vhodnosti způsobu spojování částí konstrukce je třeba rozlišovat spoje konstrukčních prvků a dílů prováděné ve výrobnách a spoje montážní, pomocí kterých se díly ocelových konstrukcí sestavují na stavbě do podoby konstrukční části, v našem případě nosné stropní konstrukce.

Sváry (též svary) umožňují spojení součástí s minimálními požadavky na prostor, jsou tuhé a pokud jsou dobře navrženy, nejsou z hlediska pevnosti slabým místem konstrukce. Svařované spoje zjednodušují konstrukci styků a šetří materiál. Vyžadují však kvalifikované pracovníky (technology, svářeče) a určité uspořádání detailů a technologických postupů (působení tepla vyvolává jednak vlastní pnutí, které způsobuje pokřivení prvku, jednak má vliv na únosnost z hlediska únavy materiálu). Efektivita činnosti roste s mírou technologického vybavení a organizace činností. Obecně je výhodné svařovat v dílnách, kde jsou k dispozici polohovadla, svařovací automaty a vhodné prostředí, což vše umožňuje dosažení požadované kvality a vysoké produktivity kvalifikovaných pracovníků.

Na stavbě je omezujícím faktorem při montáži počasí, ztížené podmínky přístupu ke svarům, poškození povrchových úprav, obtížnější zajišťování kontrolních zkoušek a potřeba kvalifikovaných svářečů (vyškolených, pravidelně přezkušovaných s platným svářečským průkazem). Naopak vybavení moderními vysoce účinnými a lehkými svářecími přístroji rozšíření svařování na stavbě velmi přispělo. Dříve obvyklý požadavek na montážní spoje šroubované je proto třeba individuálně zvážit podle druhu konstrukce a vybavení zhotovitele. Vybranému způsobu stykování musí odpovídat konstrukce spoje (včetně montážních pomůcek a uspořádání).

Při výrobě a montáži se nejčastěji svařuje elektrickým obloukem v různých technologických nuancích. Svařování plamenem a tlakové bodové se používají zřídka, uplatnění najdou při výrobě drobných detailů a přivařování tenkých plechů.

Do oblasti svařování spadá též přivařování trnů při výrobě spřažených ocelobetonových konstrukcí. Pomocí poloautomatické přivařovací pistole se elektrickým obloukem a následným tlakem přivaří spřahovací trn na ocelový nosník (případně i přes položený plech bednění stropní desky).

 NahoruŠroubové spoje

Šroubové spoje se používají ke spojování jednotlivých prvků a dílců především na staveništi. Výhodou je montáž bez podstatného omezení vlivu počasí a bez nároků na zvláštní kvalifikaci pracovníků. Šroubové spoje umožňují vyrovnání montážních tolerancí (podložky, oválné otvory). Oválné otvory řeší také vynucené pohyby v dilatačních spárách. Negativní stránkou je oslabení prvků otvory a vytváření členitého povrchu, méně vhodného pro povrchové úpravy nebo protipožární obklady konstrukce.

Při použití spojovacích prostředků je třeba rozlišovat šrouby přesné (čisté) a hrubé (černé). Kromě odlišnosti v jakosti materiálu musíme pro hrubé šrouby vrtat větší otvory (doporučené velikosti pro jednotlivé šrouby jsou uvedeny v TP). Pro nosné spoje se volí pokud možno takový šroub, aby hladký dřík šroubu procházel spojovanými částmi a závit končil v místě podložky. Zasahuje-li závit do přípoje, únosnost šroubu klesá. Šrouby do plechu, tzv. závitořezné slouží k připojování do tenkostěnných profilů. Mají speciální závit a jsou kaleny na vysokou tvrdost. Vyrábějí se v různých tvarových, průřezových a délkových modifikacích a jejich použití by mělo být v projektu podrobně specifikováno.

 NahoruVP šrouby

VP šrouby jsou určené pro spoje, kde se síla přenáší třením mezi spojovanými prvky. Jsou namáhány velkou tahovou (předpínací) silou, a proto se používají pouze šrouby z materiálu s vysokou mezí kluzu (tj. jakosti 8.8 nebo 10.9). Pro dosažení svěrné síly se matice šroubu utahuje ručně nebo strojně. Svěrnou sílu kontrolujeme momentovým klíčem nebo podle úhlu pootočení matice. Z principu funkce vyplývá, že třecí plochy konstrukčních částí nesmí být natřeny barvou, musí být zbaveny mastnot a chráněny před vlivem povětrnosti. V třecím spoji se vkládají podložky pod matici i hlavu šroubu. Díry se vrtají o 1 až 3 mm větší, než je průměr šroubu. Závit šroubu může zasahovat do spojovaných částí bez snížení únosnosti. Postup utahování šroubů musí být uveden v projektu (obvykle se utahuje od středu spoje ke krajům).

Klasické nýtové spoje přicházejí v úvahu výhradně při rekonstrukcích a opravách historických staveb. Také lepení se u běžných konstrukcí vyskytuje výjimečně – kromě tradiční nedůvěry v nové technologie je to způsobeno dosud nedořešenými konstrukčními, technologickými problémy.

 NahoruKONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ STROPNÍCH KONSTRUKCÍ

 NahoruKonstrukční řešení

Základní prvky stropní konstrukce ocelových, respektive ocelobetonových stropů jsou stropní deska, stropní nosníky (stropnice) a případně zavětrování. Z hlediska skladby stropní konstrukce jsou charakteristické tři varianty uspořádání:

• průvlaky – stropnice – stropní deska,

• průvlaky – stropní deska,

• stropní deska (např. ocelobetonová deska nebo prostorová příhradovina).

Nosná konstrukce stropu podle použitého materiálu pro jednotlivé konstrukční části může být čistě ocelová nebo kombinovaná (např. s betonem, keramickými prvky).

Stropní deskou rozumíme nosnou plošnou konstrukci, která je přímo zatížena a je uložena na vodorovných nebo svislých nosných konstrukcích. Stropní nosníky (stropnice) jsou uloženy na svislých nosných konstrukčních částech nebo jsou podpírány průvlaky. V dalším předpokládáme běžné řešení stropu (tzv. jednovrstvé konstrukce), kdy působí stropy v každém podlaží samostatně.

 NahoruStrop s průvlaky a stropnicemi

Strop s průvlaky a stropnicemi (stropnicový systém)

Běžně navrhovaný strop pro malá a střední rozpětí (6 – 12 m), včetně zavěšeného podhledu s volně nadbetonovanou deskou je uveden na následujícím vyobrazení.

Obr. č. 2: Strop s průvlaky, stropnicemi a betonovou deskou

Průvlaky jsou nejčastěji za tepla válcované profily (I, IPE, U nebo UPE), stropnice profily buď za tepla nebo za studena válcované. Na horní příruby stropnic jsou obvykle osazovány tenkostěnné za studena válcované plechy různých výšek a profilů (v závislosti na vzdálenostech stropnic, velikosti zatížení, požadavcích na rozvody pod.).

Nejefektivnější uspořádání půdorysu je obdélníkové (ne čtvercové), kde stropnice jsou uloženy ve směru většího rozpětí a průvlaky ve směru rozpětí menšího. Vzdálenost stropnic záleží na únosnosti stropnic a stropní desky. Pro nosníky spřažené s betonovou deskou vybetonovanou do profilovaných plechů (běžné celkové tloušťky 120 až 130 mm pro zajištění požární odolnosti 60 až 120 minut a k umístění výztužných sítí) je třeba rozteč navrhnout aspoň v 30 násobku tloušťky desky. Běžně se stropnice kladou v rozteči 2400 až 3000 (příp. 3600) mm. Přitom je třeba zajistit, aby o návrhu profilu rozhodovala únosnost a ne deformace. Nelze-li se vyhnout čtvercové síti sloupů, lze směr stropnic šachovitě střídat. Výhodou je menší výška průvlaků, dosažená za cenu zvýšení jejich celkové hmotnosti.

Obr. č. 3: Stropnicový systém

Moderní, ekonomicky výhodnou variantou stropnicového systému je paralelní stropní systém, kde stropnice i průvlaky působí jako spojité nosníky. Kromě snížení počtu prvků (využitím válcovaných délek, běžně např. 18 m) a jejich výhodného statického působení spočívá výhoda i v jednodušších přípojích a snadném prostupu instalačních vedení (paralelně s nosnou konstrukcí bez jejího prostupu).

Obr. č. 4: Paralelní stropní systém

Obr. č. 5: Porovnání systémů

 NahoruStropní nosníky

Stropní nosníky

Při návrhu stropních nosníků je třeba zaměřit se nejen na geometrické uspořádání konstrukcí, ale je třeba znát i všechny provozní i funkční požadavky, které ovlivňují kritéria výpočtu. Podle druhu provozu to může být např. požadavek na maximální průhyb pro provozní (charakteristické) zatížení δ_max ≤ L/250, pro užitné δ₂ ≤ L/300, s kontrolou na dynamické účinky δ_max ≤ 28 mm, u sálů s rytmickým pohybem δ_max ≤ 10 mm apod. Pokud o návrhu rozhoduje průhyb, což nastane hlavně u nosníků s relativně velkým rozpětím a malým zatížením, nejsou nosníky hospodárně využity. Náprava vede změnou typu profilu s vhodnou výškou, přitom neopomíjíme i ostatní požadavky.

Obr. č. 6: Příklady konstrukčního řešení stropnic

Typ nosníku vybíráme hlavně s ohledem na rozpětí a požadavky na vedení instalací. Musí umožňovat vhodné spojení s deskou (nejčastěji betonovou). Roli hrají možnosti řešení požární odolnosti použitého konstrukčního prvku (např. ocelobetonové nosníky I a H s obetonovanou stojinou, u nichž chráněná výztuž v betonu nahradí pro menší požární zatížení dolní pásnici, která není v důsledku požáru plně funkční).

Obr. č. 7: Nosník s obetonovanou stojinou

Plnostěnné nosníky se používají běžně pro rozpětí do cca 9 m. Průřezové rozměry válcovaných prvků jsou dány normami a jsou ovlivněny technologií válcování. Stropnice z válcovaných průřezů jsou vhodné i pro zvýšení únosnosti spřažením s železobetonovou deskou (např. navařenými trny). Vyšší průřezy jsou často z hlediska spotřeby materiálu neekonomické (z technologických důvodů mají příliš silnou stěnu). Proto je vhodné větší profily (např. stropnice pro rozpětí větší než 9,0 m) navrhovat jako nosníky prolamované, lehké příhradové nebo plnostěnné svařované. Prolamované nebo příhradové nosníky jsou vhodné i z hlediska vedení instalací v prostoru stropu.

U běžných svařovaných nosníků se řídíme následujícími pravidly:

• výška nosníku se volí od 1/15 rozpětí (zaručuje, že při plnění podmínky únosnosti bude splněna i podmínka maximálního průhybu) do 1/30 rozpětí (pro spražené a spojité nosníky),

• tloušťka stěny se volí 1/100 až 1/140 výšky nosníku, minimálně však 4 mm (s ohledem na provedení krčních svarů),

• šířka pásnice se volí cca 1/125 rozpětí,

• poměr stran průřezu pásnic má být max. 120, aby nedocházelo k deformaci příčného řezu nosníku,

• pro hospodárný návrh má být poměr plochy stěny ku celkové ploše průřezu A_st = 0,5 – 045.

Zpravidla není hospodárné navrhovat nosníky z dražší oceli vyšší pevnosti. Vyšší mechanické vlastnosti se projeví pouze v posouzení I. skupiny mezních stavů, při určování deformací je u všech ocelí stejný modul pružnosti.

Únosnost ohýbaných nosníků může být značně snížena stabilitními jevy (klopení nosníku, boulení mezipásové stěny). Lokální stabilitu štíhlé stěny svařovaných nosníků zajišťujeme pomocí svislých výztuh. U velmi vysokých stěn se někdy používají současně i výztuhy vodorovné. Svislé výztuhy se navrhují v místech osamělých břemen.

Obr. č. 8: Plnostěnný svařovaný nosník

Trvalý průhyb lze u svařovaného nosníku snížit nadvýšením. Nosník se vyrobí s negativním průhybem tak velkým, aby při provozním zatížení byl nosník přibližně rovný. Průhyb od nahodilého zatížení lze zmenšit pouze použitím tužšího nosníku, nejsnáze zvětšením jeho výšky. Mezní hodnoty průhybu jsou pro běžné konstrukční prvky uvedeny v normách. Pro stropní nosníky se mezní hodnoty pohybují v rozmezí od L/250 do L/400.

Pro stropnice s rozpětím přes 9,0 m lze s výhodou navrhovat lehké příhradové nosníky. Pro pásové pruty se obvykle využívá válcovaných profilů průřezů T nebo L. Štíhlé výplňové pruty lze navrhnout z průběžné kruhové nebo pásové oceli, ohnuté v místě styčníků. Styčníky se vytvářejí bez použití styčníkových plechů přímým přivařením výplňových prutů k prutům pásovým. Konstrukční výšku těchto nosníků…