arrows Právo, ekonomika arrows Stavby ze dřeva arrowsNavrhování dle ČSN EN 1995 - Eurokód 5
foto: archiv autora
Text: Petr Kuklík, Anna Kuklíková
číslo: 10/07
Navrhování dle ČSN EN 1995 - Eurokód 5
V současné době všechny země Evropské unie zapracovávají do svých soustav technických norem Eurokódy v podobě evropských norem, které by do března 2010 měly být jedinými pravidly pro navrhování stavebních konstrukcí v Evropě.
odeslat odeslat    tisk tisk
doc. Ing. Petr Kuklík, CSc. (*1949)

doc. Ing. Petr Kuklík, CSc.Absolvent FSt ČVUT, na které v současnosti působí jako pedagog. Autor a spoluautor řady vědeckovýzkumných a odborných publikací a norem ISO, EN a ČSN. Člen komisí mezinárodních organizací působících v oboru dřevěných konstrukcí – CEN, CIB, COST, ISO, IUFRO, RILEM.
E-mail: kuklik@fsv.cvut.cz

Spoluautor:
Ing. Anna Kuklíková, Ph.D.
E-mail: kuklikov@fsv.cvut.cz

V prosinci 2006 byly do soustavy českých technických norem zavedeny následující části Eurokódu 5 (EN 1995) jako ČSN EN:
  • ČSN EN 1995-1-1 Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 1.1: Obecná pravidla – Společná pravidla a pravidla pro pozemní stavby;
  • ČSN EN 1995-1-2 Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 1.2: Obecná pravidla – Navrhování na účinky požáru;
  • ČSN EN 1995-2 Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 2: Mosty.

Jednotlivé ČSN EN již nemají NAD (Národní aplikační dokument), který je nyní nahrazen NP (Národní přílohou). Národní příloha má umožnit nastavit v ČR vlastní hladinu spolehlivosti návrhu, protože úroveň bezpečnosti staveb je jedním z nezadatelných práv členských zemí CEN. Stejně jako u ostatních Eurokódů je i u Eurokódu 5 počet „národně“ měnitelných ustanovení omezen a národní volba je využita jen v nezbytných případech.
Zjednodušeně lze konstatovat, že EN 1995 je zdokonalenou verzí jí předcházející předběžné evropské normy pro navrhování dřevěných konstrukcí ENV 1995, jejíž tři části byly postupně vydány v ČR v letech 1996 až 1998.

ČSN EN 1995-1-1

Norma se liší od předběžné normy ENV stejného označení. Z formálních důvodů byly některé kapitoly přečíslovány tak, aby všechny základní normy pro navrhování konstrukcí z betonu, oceli, ocelobetonu i dřeva měly shodné členění. V důsledku toho vznikly i některé nové kapitoly. Změny byly provedeny i ve skladbě příloh a jejich obsahu. Podstatně je v normě přepracována problematika spojů dřevěných konstrukcí včetně návrhu hmoždíků. Norma též zavádí rozdílné hodnoty dílčích součinitelů pro vlastnosti materiálů a únosnosti podle toho, o jaký materiál se jedná (rostlé dřevo, lepené lamelové dřevo, vrstvené dřevo apod.). Hlavní odlišnosti mezi normou a předběžnou normou jsou popsány v dalším textu.

Spoje s kovovými spojovacími prostředky
Tato kapitola doznala největšího přepracování. Zásadní změnou je zavedení účinného počtu spojovacích prostředků s ohledem na to, že únosnost skupiny spojovacích prostředků není násobkem únosnosti jednoho spojovacího prostředku, ale nižší. Nově je zpracován též výpočet tahu kolmo k vláknům dřeva, který vzniká v pásových prutech příhradoviny od přípojů výplňových prutů. U příčně namáhaných spojů je jejich únosnost zvýšena s ohledem na sepnutí spoje, které vzniká při jeho deformaci zatížením. Dále je zde též celá řada drobnějších změn, např. při určování plastického momentu únosnosti hřebíků. Podrobněji jsou též zpracovány sponkové spoje, které se stále více používají. Zásadním přínosem je také, že norma obsahuje výpočet jednotlivých typů hmoždíků.
Zásadně byl přepracován návrh spojů pomocí kovových desek s prolisovanými trny.
V ENV 1995-1-1 byl použit výpočetní postup, který aplikoval momentovou únosnost připojení. V EN 1995-1-1 je pak již převzat výpočetní model, využívající plastických rezerv momentové únosnosti připojení. Teoretická plastická rezerva pro účinnou plochu připojení, tvarem blízkou kruhu, činí přibližně 12 %. Únosnost materiálu kovové desky s prolisovanými trny též vychází z předpokladu, že se deska chová plasticky.
Je však třeba upozornit na to, že připravovaná první změna EN 1995-1-1 se dotkne únosnosti hřebíků a vrutů na vytažení; dosavadní pravidla budou změněna do konzervativnější podoby, s ohledem na problematičnost tohoto způsobu namáhání.

Dílce a složené soustavy
Tato nová kapitola normy zahrnuje problematiku, která byla v předběžné normě zařazena v kapitole mezních stavů únosnosti. Zabývá se tenkostěnnými nosníky a panely s tenkými plášti, věcně zde nedošlo k žádné podstatné změně. Žádná změna též není u mechanicky spojovaných nosníků a prutů. Žádnou podstatnou změnu též nedoznaly složené soustavy. Zásadní změny také nejsou u střešních a stropních deskových konstrukcí. Stěnové deskové konstrukce jsou však v normě již přepracovány a zdokonaleny. Uvedeny jsou zde dvě zjednodušené analýzy stěn. Metoda A v podstatě řeší obecnou sestavu stěny, ukotvenou tahovou kotvou proti nadzdvihnutí. Metoda B řeší sestavu stěny, která je provedena podle určitých zásad, aby na ni mohl být uplatněn návrhový postup metody B. V této kapitole jsou také zařazena střešní ztužidla, u nichž jsou návrhová pravidla obdobná jako v předběžné normě.

Přílohy
Norma obsahuje čtyři přílohy A až D. Příloha A již neřeší určování 5% kvantilu hodnot vlastností dřeva a materiálů na bázi dřeva z výsledků zkoušek. Tato problematika je již zahrnuta v samostatných evropských normách souvisejících s Eurokódem 5. Místo toho je příloha A zaměřena na porušení dřeva tzv. blokovým (obr. 1) a zátkovým smykem, se kterými se setkáváme u skupinových spojů kolíkového typu ocel – dřevo.
Přílohy B a C jsou shodné s předběžnou normou. Příloha B se zabývá nosníky s poddajnými spoji a od předběžné normy se neliší. Příloha C, řešící složené a členěné tlačené pruty, je též totožná s předběžnou normou a obsahuje pouze drobná vylepšení. Příloha D již neobsahuje problematiku spojů s deskami s prolisovanými trny, která je již přímo začleněna do kapitoly normy věnované spojům. V příloze D je nyní uvedena pouze bibliografie.

Obr. 1. Příklad porušení blokovým smykem (1 - směr vláken, 2 - čára lomu)


¤ Obr. 1. Příklad porušení blokovým smykem (1 - směr vláken, 2 - čára lomu)

ČSN EN 1995-1-2

Norma je podstatně zdokonaleným zněním předcházející předběžné normy ENV 1995-1-2.

Obr. 2. Hloubka zuhelnatění dchar,0 pro jednorozměrné zuhelnatění nominální hloubka zuhelnatění dchar,0¤ Obr. 2. Hloubka zuhelnatění dchar,0 pro jednorozměrné zuhelnatění nominální hloubka zuhelnatění dchar,0

Povrchy nechráněné
Rozlišují se dvě hodnoty rychlosti zuhelnatění:

  • jednorozměrná návrhová rychlost zuhelnatění;
  • nominální návrhová rychlost zuhelnatění.


Jednorozměrná návrhová rychlost zuhelnatění platí pro jednorozměrné zuhelnatění (zuhelnatění ve směru jednoho rozměru prvku) a uvažuje se konstantní v čase.
Nominální návrhová rychlost zuhelnatění, jejíž hodnota již zahrnuje účinek zaoblení rohů (obr. 2), se též uvažuje konstantní v čase.
Pro průřezy počítané s použitím jednorozměrných návrhových rychlostí zuhelnatění se poloměr zaoblení rohů uvažuje roven hloubce zuhelnatění dchar,0.

Povrchy zpočátku chráněné
U povrchů chráněných pláštěm požární ochrany, jinými ochrannými materiály nebo jinými konstrukčními prvky (obr. 3), je třeba uvážit, že:

  • po čase porušení požární ochrany tf je rychlost zuhelnatění zvýšená až do času ta;
  • v čase ta, když se hloubka zuhelnatění rovná buď hloubce zuhelnatění stejného prvku bez požární ochrany nebo 25 mm, podle toho co je menší, se rychlost zuhelnatění vrací na úroveň rychlosti zuhelnatění u nechráněných prvků.

Ochrana zajištěná dalšími konstrukčními prvky může být omezená s ohledem na:

  • poškození nebo kolaps ochranného prvku;
  • nadměrnou deformaci ochranného prvku.

Má se též uvážit účinek nevyplněných mezer větších než 2 mm ve spojích a obložení na počátek zuhelnatění a, jestliže je to namístě, na rychlost zuhelnatění před porušením ochrany.
Pro období po porušení ochrany dané tf ≤ t ≤ ta, se rychlosti zuhelnatění přenásobí součinitelem 2. Pro t ≥ ta se rychlosti zuhelnatění použijí bez přenásobení.

Obr. 3. Vývoj hloubky zuhelnatění v čase.
¤ Obr. 3. Vývoj hloubky zuhelnatění v čase. 1 - průběh rychlosti zuhelnatění βn (nebo β0) pro prvky nechráněné během doby vystavení účinkům požáru; 2 - průběh pro zpočátku chráněné prvky po porušení požární ochrany, 2a po odpadnutí požární ochrany, zuhelnatění začíná ve zvýšené míře, 2b po dosažení hloubky zuhelnatění 25 mm se rychlost zuhelnatění redukuje na úroveň rychlosti zuhelnatění u nechráněných prvků.

ČSN EN 1995-2

Norma se svou strukturou zásadně neliší od předběžné normy. Největší změny byly provedeny v přílohách. Ve stadiu přípravy předběžné normy ENV 1995-1-1, věnované obecným pravidlům pro navrhování dřevěných konstrukcí, se totiž nepodařilo do ní zařadit některé zcela nové návrhové postupy, které byly proto zařazeny až do příloh ENV 1995-2, která vyšla o čtyři roky později. V současnosti jsou některá tato pravidla pro nejednotné názory na ně zcela vypuštěna (vlepované ocelové tyče), a jiná (spoje dřevo – beton, únosnost systému prvků) jsou již zařazena do EN 1995-1-1, kam věcně patří. Norma se oproti předběžné normě liší věcně, především takto:

  • uvádí širší škálu dílčích součinitelů spolehlivosti materiálu, přitom některé hodnoty jsou přísnější než v předběžné normě;
  • mění se úhel roznášení zatížení u desek mostovek z překližek;
  • jako konstrukční materiál desek mostovek je uvažováno i křížem lamelované dřevo;
  • větší pozornost je v normě věnována spřaženým dřevobetonovým prvkům;
  • podrobně je popsána problematika předpjatých mostovek;
  • uvedena je zde též přesnější metoda pro určení spolupůsobící šířky desky mostovky.

Poděkování
Tento příspěvek byl zpracován za podpory výzkumného centra VC CIDEAS MSMT 1M0579 a VZ ČVUT v Praze MSM 6840770001.

Použitá literatura
[1] ČSN EN 1995 -1-1 Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla Společná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, ČNI 2006
[2] ČSN EN 1995 -1-2 Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 1-2: Obecná pravidla Navrhování konstrukcí na účinky požáru, ČNI 2006
[3] ČSN EN 1995 -2 Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 2: Mosty, ČNI 2006





Licence Creative Commons

www.casopisstavebnictvi.cz podléhá licenci Creative Commons
Uveďte autora | Neužívejte dílo komerčně | Nezasahujte do díla 3.0 Unported
.

RSS
Líbí se nám: Vše o stavbách a architektůře najdete na 4stav.cz. Použité stroje jako brusky, lisy a jiné naleznete na AKKstroje.cz. Studijní materiály nejen o stavebnictví, ale i strojírenství a zeměpis najdete na Škola, studium, wiki. Pomozte klikem, udělejte dobrou věc a přečtěte si v magazínu nejen o životním stylu.
© 2007