Návrh optimalizace krovu a stropní konstrukce na zadaném bytovém domě Autor práce: Daniel Hisem Datum zpracování práce: 19.4.2023 Stupeň práce: Bakalářská práce Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Luboš Podolka Oponent práce: Ing. Jiří Teslík, Ph.D. Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Obsah prezentace ØCíl práce a výzkumné otázky ØZákladní informace o objektu ØStávající stav nosných konstrukcí ØDůvody a podmínky optimalizace ØVarianty optimalizace stropu ØVarianty optimalizace krovu ØMultikriteriální vyhodnocení ØZávěr ØDoplňující otázky Ø Ø Ø Cíl práce a výzkumné otázky Cíl práce: ØCílem práce je provedení rešerše možných řešení stropních konstrukcí použitelných pro projekt zadaného bytového domu. V rámci aplikační části dojde k multikriteriálnímu porovnání a vyhodnocení nevhodnější varianty stropní konstrukce použitelné pro zadaný bytový dům. V druhé části bakalářské práce student provede zhodnocení stavu konstrukce krovu zadaného bytového domu, vypracuje alternativní úpravy krovu pro úpravu podkroví pro obytný prostor bez úpravy tvaru střechy a s možnými úpravami tvaru střechy, navržené varianty mezi sebou multikriteriální porovná a vyhodnotí nejvhodnější úpravu podkroví pro zadaný bytový dům Výzkumné otázky: Ø1) Variantní návrh optimalizace stropu v typickém podlaží včetně multikriteriálního vyhodnocení navržených variant Ø2) Posouzení stávající konstrukce krovu, návrh variant úprav včetně multikriteriálního vyhodnocení navržených variant Ø Ø Základní informace o objektu ØStávající bytový dům s bistrem v řadové zástavbě ØBudova i pozemek v památkové zóně Ø1.PP, 5.NP a neobytné podkroví ØLokalita: Korunní 957/35, Vinohrady, 120 00 Praha 2 ØParcelní číslo: 1907 ØVýměra pozemku: 604 m2 Obsah obrázku budova, venku, ulice, obytný dům Popis byl vytvořen automaticky Obr. 1) Pohled na objekt Zdroj: Vlastní (BP, str. 24) Stávající stav nosných konstrukcí ØZaložení plošné, základové pasy z pískovcového zdiva a podlahová deska tl. 150 mm ØKonstrukční systém objektu stěnový, podélný a příčná tuhost je zajištěna stěnami ØTloušťka obvodového zdiva je proměnná, největší tl. 700 mm je v suterénu a 1.NP, tloušťka je pak snížena v každém vyšším patře ØStropní konstrukce zhotovena dřevěnými trámovými stropy s podhledem, se záklopem, škvárovým násypem a pochozí vrstvu tvoří dřevěné parkety nebo keramická dlažba ØTrámy jsou kladeny v rozteči 900 mm, uloženy do kapes ve zdivu ØNosnou konstrukci zastřešení tvoří tradiční dřevěný krov se stojatou stolicí, sklon střešní roviny je 35° ØSkladba střechy je tvořena pouze krokvemi, laťováním a pálenou střešní krytinou Ø Obsah obrázku diagram Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku diagram Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku diagram Popis byl vytvořen automaticky Obr. 2) Stávající skladba stropu Zdroj: Vlastní (BP, str. 26) Obr. 3) Stávající krov Zdroj: Vlastní (BP, str. 25) Obr. 4) Půdorys typického podlaží Zdroj: Vlastní (BP, str. 25) Důvody a podmínky optimalizace ØPřekročení mezních stavů dřevěných trámů, které tvoří nosnou konstrukci stropu, v bakalářské práci ověřeno výpočtem ØOptimalizace stropu zaměřena na jeho nejefektivnější využití a přenesení zatížení od těžkých cihelných stěn, těžkých skladeb podlah (variabilita návrhu interiéru) ØSnaha o zobytnění podkrovního prostoru, stávající skladba nevyhovuje požadavkům na obytné podkroví, stávající krov nepřenese navrhovanou vyhovující skladbu ØCo nejefektivnější využití podkrovního prostoru, krov musí přenést zatížení od sněhu, větru a nové skladby, která vyhovuje požadavkům na obytné podkroví ØOptimalizace krovu zohledňuje památkovou lokalitu objektu, požadavkem je zachování střešní roviny směrem do hlavní ulice Korunní Varianty optimalizace stropu ØStanoveny zatěžovací stavy odpovídající charakteru užívání bytového domu (vlastní tíha, skladba navrhované podlahy, užitné dle kategorie obytných prostor) ØZe zatěžovacích stavů vyhotoveny kombinace zatížení pro MSP a MSÚ ØNavrhovaná skladba podlahy tvořena nášlapnou vrstvou, betonovou mazaninou a minerální kročejovou izolací 1. Zesílení stávajících trámů dřevěnými či ocelovými příložkami Dřevěné příložky ØOboustranné zesílení dřevěnou fošnou 300x100 mm ØSpoj mezi trámem a zesílením zajištěn pomocí svorníků, návrh dle konstrukčních zásad (Ø16 mm, rozteč 400-500 mm) ØSvorník navržen na symetrické zesílení → nehrozí porušení spoje smykem ØPosouzení stejné jako u stávajícího trámu, pouze na zvětšený průřez Ocelové příložky ØRozdílná tuhost oceli a dřeva → přístup k výpočtu takový, že veškeré zatížení přenáší ocelové zesílení ØOboustranné zesílení pomocí profilů U 160 ØSpoj zajištěn svorníky Ø16 mm, v těžišti všech prvků Obsah obrázku tabulka Popis byl vytvořen automaticky Obr. 5) Zesílení dřevěnými příložkami Zdroj: Vlastní (BP, str. 30) Obr. 6) Zesílení ocelovými profily Zdroj: Vlastní (BP, str. 31) 2. Vyhotovení železobetonové desky ØKompletní demontáž stávajícího stropu včetně vnitřních stěn, následné vyhotovení jednosměrně pnuté monolitické desky ØBeton C 25/30, výztuž B500B, hlavní rastr výztuže Ø10/200 (As = 3,93 cm2), dle isolinií doplněny příložky Ø10/100 (As = 7,85 cm2) ØNávrh tl. desky 300 mm, při nižší tloušťce vycházely ve výpočtu příliš velké deformace ØStěny jsou pro návrh uvažovány ve stejné poloze, jedná se o cihelné zdivo Porotherm ØUložení stropní desky do drážek ve zdivu, drážky po 2 m, na šířku poloviny obvodového zdiva Ø Návrh a posouzení vyhotoveno ve výpočetním softwaru Renex Ø Obsah obrázku text, vizitka Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku diagram Popis byl vytvořen automaticky Ufin = 5,81*4=23,24 mm U = 6600/250=26,4 mm Ufin ≤ U …Vyhovuje Obr. 7) Model ŽB desky Zdroj: Vlastní (BP, str. 34) Obr. 8) Deformace Zdroj: Vlastní (BP, str. 36) 3. Vyhotovení ocelobetonového stropu ØVarianta zpracována v rámci předmětu Projekt II v letním semestru 2022 ØNosné prvky stropu tvořeny ocelovými profily HEB 240, pod nosným vnitřním zdivem jsou ocelové stropnice zdvojeny (profil 2xHEB 240) ØMaximální vzdálenost mezi stropnicemi je 1000 mm ØKompletní skladba zahrnuje ocelové „L“ profily navařené na profily HEB, trapézový plech a betonovou desku. Obr. 9) Výřez půdorysu ocelobetonového stropu Zdroj: Vlastní (BP, str. 36) Obsah obrázku diagram Popis byl vytvořen automaticky Varianty optimalizace krovu ØStanoveny zatěžovací stavy (vlastní tíha, skladba navrhovaného střešního pláště, zatížení sněhem, zatížení větrem) ØVyhotoven model stávající konstrukce krovu, zatížen kombinací zatěžovacích stavů ØPřekročení mezních stavů u některých prvků krovu (vazný trám, sloupky, středové vaznice) Tab. 1) Navrhovaná skladba střechy včetně zatížení Zdroj: Vlastní (BP, str. 44) Obr. 10) Model stávajícího krovu Zdroj: Vlastní (BP, str. 49) Obsah obrázku diagram Popis byl vytvořen automaticky 1. Zesílení krovu bez úpravy dispozice ØVarianta zahrnuje ponechání a zesílení stávající konstrukce krovu ØZesílení navrženo na základě statického posudku ØZesíleny nevyhovující prvky → vazný trám, sloupky a středové vaznice ØZesílení navrženo oboustranně pomocí dřevěných příložek vždy na celou výšku průřezu, šířka zesílení dle potřeby, spoj pomocí svorníků ØStředové vaznice zesíleny jednostranně, pomocí ocelových profilů U 200 a U 240 Ø Obr. 11) Půdorys krovu s vyznačenými prvky pro zesílení Zdroj: Vlastní (BP, str. 65) Obsah obrázku kalendář Popis byl vytvořen automaticky 2. Zesílení krovu s úpravou dispozice ØVarianta zahrnuje zesílení stávajícího krovu včetně úpravy dispozice ØOdebrání vybraných prvků krovu (pásky a šikmé vzpěry) ØOdebrání stávajících dřevěných sloupků, nahrazení za ocelové sloupy UPE ØStředové vaznice zesíleny pomocí ocelových prvků UPE ØOdebrání pásků a vzpěr zapříčinilo nutnost většího zesílení vaznic ØVyhotoven upravený 3D model, dle kterého byly jednotlivé prvky dimenzovány Ø Obr. 12) Model upraveného krovu Zdroj: Vlastní (BP, str. 70) Obsah obrázku text, papírnictví / kancelářské potřeby, tužka Popis byl vytvořen automaticky 3. Kompletní výměna krovu s úpravou tvaru střechy ØVarianta zpracována v rámci předmětu Projekt I v zimním semestru 2021 ØPožadavek na rozmanitost a co nejefektivnější využití podkrovního prostoru ØRespektování památkové zóny → sklon střešní roviny upraven směrem do vnitrobloku, nikoliv do hlavní ulice Korunní ØNová konstrukce zastřešení navržena jako novodobý vaznicový dřevěný krov ØSklon střešní roviny do ulice Korunní zachován na 35°, do vnitrobloku sklon optimalizován na 3° ØU sklonu 3° navrženo ještě jedno patro plnící funkci galerie Obr. 13) Řez navrhovaného krovu Zdroj: Vlastní (BP, str. 74) Obsah obrázku diagram Popis byl vytvořen automaticky Multikriteriální vyhodnocení ØNa základě parametrů využitelných v praxi ØNejvhodnější varianta je taková, která umožní co nejefektivnější užívání s co největší variabilitou ostatních konstrukcí (skladba podlah, těžké stěny, apod.) ØVyhodnocení vyhotoveno tabulkovou metodou, varianty obodovány, nejvíce obodovaná varianta je nejvhodnější (bodové rozhraní 1 až 5, kde 1 – nejhorší, 5 – nejlepší) Tab. 3) Vyhodnocení variant optimalizace krovu Zdroj: Vlastní (BP, str. 78) Tab. 2) Vyhodnocení variant optimalizace stropu Zdroj: Vlastní (BP, str. 78) Závěr ØVzhledem ke stanoveným parametrům byly jako nejvíce vhodné varianty vyhodnoceny kompletní výměny stávajících konstrukcí ØDůvodem je přístup optimalizace, který spočíval v návrhu co nejefektivnější a nejvariabilnější konstrukce ØZesílení stávajících stropních trámů lze navrhnout za předpokladu, že budou přizpůsobeny ostatní konstrukce (např. lehké stěny a příčky, lehká skladba podlahy) ØZesílení stávajícího krovu je možné za předpokladu minimálního uvolnění dispozice ØBakalářská práce byla přínosem pro prohloubení znalostí z oblastí statiky a rekonstrukcí staveb ØDíky propojení bakalářské práce s projektovou činností během studia bylo možné navrhnout hned několik variant řešení a tím detailně proniknout do problematiky ØCíl bakalářské práce byl naplněn Ø Ø Doplňující otázky ØVedoucí práce: doc. Dr. Ing. Luboš Podolka 1. Jaké parametry musí splňovat střešní konstrukce kromě statické únosnosti? 2. Které parametry z hlediska stavební fyziky a požárně bezpečnostního řešení by ovlivnily porovnání navržených varianty stropů? ØOponent práce: Ing. Jiří Teslík, Ph.D. Bez doplňujících otázek DĚKUJI ZA POZORNOST