Navrhování tesařských spojů dřevěných konstrukcí (část II.)

Datum: 24.10.2016  |  Autor: Ing. Bohumil Koželouh, CSc.,, soudní znalec  |  Zdroj: Podle podkladů Hochschule Wismar, skripta Holzbau II, autor prof. Ralf-Werner Boddenberg  |  Recenzent: doc. Ing. Bohumil Straka, CSc., VUT Brno

Ve dvou dílech uvádíme navrhování tesařských spojů dřevěných konstrukcí podle Eurokódu 5. Jsou probrány tesařské spoje aktuální i v dnešních podmínkách používané při rekonstrukcích a v některých případech u nových konstrukcí – šikmé zapuštění a čepový spoj. Výklad je doplněn praktickými příklady výpočtu.

Stav uvedených konstrukčních ustanovení odpovídá ČSN EN 1995-1-1 [1], česká verze Eurokódu 5,
a DIN EN 1995-1-1/NA:2013-08 [2], německé národní příloha k Eurokódu 5. Český překlad německé národní přílohy byl vydán v listopadu 2015.


4 Tlačený přípoj dvojitým zapuštěním

U dvojitého zapuštění se kombinuje čelní a patní zapuštění v jednom bodě připojení. Vzhledem k větší složitosti a vyšším požadavkům na přesnost se tento druh zapuštění používá, když jednoduché zapuštění neposkytuje dostatečnou únosnost. Pro dosažení maximální únosnosti se konstrukce a navrhování zpravidla provádějí pro maximální dovolené hloubky zářezu. K tomu se používají vztahy (1.15) až (1.24). U tlačených prutů, které jsou připojeny dvojitým zapuštěním, je mimostřednost zanedbatelně malá.

Celková délka zářezu je

L = hD / sin γ (1.13)
 

Vzdálenost mezi patním a čelním zapuštěním je

a = L − tv2 ‧ cot γ − tv1 ‧ tan (γ / 2) (1.14)
 

Volba hloubek zářezu

vzorec 1.15 (1.15)
 

vzorec 1.16 (1.16)
 

vzorec 1.17 (1.17)
 

vzorec 1.18 (1.18)
 

vzorec 1.19 (1.19)
 

1) není rozhodující pro stejné dřevěné prvky

Posouzení únosnosti

vzorec 1.20 (1.20)
 

Výpočet a posouzení požadovaných délek zhlaví lv1 a lv2 v dřevěném prvku přejímajícím zatížení

vzorec 1.21 (1.21)
 

vzorec 1.22 (1.22)
 

vzorec 1.23 (1.23)
 

vzorec 1.24 (1.24)
 

kde je

tv1
hloubka zářezu / hloubka zapuštění v čelním zapuštění
tv2
hloubka zářezu / hloubka zapuštění v patním zapuštění
S1,Rd
maximální přijatelný podíl prutové síly v tlačeném prutu prostřednictvím čelního zapuštění
S2,Rd
maximální přijatelný podíl prutové síly v tlačeném prutu prostřednictvím patního zapuštění
erf lv1
požadovaná délka zhlaví, při které napětí ve smyku v zhlaví před čelním zapuštěním nepřekročí návrhovou hodnotu pevnosti ve smyku fv,d
erf lv2
požadovaná délka zhlaví, při které napětí ve smyku v zhlaví před patním zapuštěním nepřekročí návrhovou hodnotu pevnosti ve smyku fv,d
 

Příklad 4-1 Přípoj tlačené vzpěry dvojitým zapuštěním

V příhradovém systému je připojena tlačená vzpěra k dolnímu pásu v podpoře. K tomu musí být navrženo dvojité zapuštění (čelní odsazené zapuštění) s maximální únosností a má se posoudit únosnost pro návrhovou hodnotu normálové síly v tlačené vzpěře SEd = 370 kN.


 

Průřez dolního pásu přenášejícího zatížení je výrazně oslaben jednostranným zářezem v oslabeném zapuštění a pojistným svorníkem. Kromě toho dochází účinkem jednostranného zářezu k mimostřednosti v dolním pásu, která se musí uvážit.

Třída provozu 2 a třída trvání zatížení dlouhodobé.

Návrh jednostranného čelního odsazeného zapuštění

vzorec 401
 

vzorec 402
 

Maximální předatelné podíly osové síly v tlačeném prutu účinkem čelního zapuštění a odsazeného zapuštění

vzorec 403
 

vzorec 404
 

vzorec 405
 

vzorec 406
 

Posouzení únosnosti

vzorec 407
 

Výpočet a posouzení požadované délky zhlaví lv1 a lv2

vzorec 408
 

vzorec 409
 

Posouzení oslabeného průřezu dolního pásu ve spáře pod odsazeným zapuštěním


fm,d = 1,058 ‧ 0,875 ‧ 19,7 = 18,2 N/mm2
kh = 1,058
ft,0,d = 0,875 ‧ 13,8 = 12,1 N/mm2
Ud = SEd ‧ cos γ = 370 ‧ cos 35° = 303 kN
M = Ud ‧ e = 303 000 ‧ (100 / 2) = 15,15 ‧ 106 Nmm
An = 280 ‧ (400 − 100) = 84 000 mm2
Wn = 280 ‧ 3002 / 6 = 4,20 ‧ 106 mm3
 

vzorec 410
 

Konec příkladu 4-1

5 Základní pravidla pro čepové spoje

Obrázek 1-2 Čep
Obrázek 1-2 Čep

Při stanovení geometrie čepových spojů musí být dodržena pravidla soustavy vztahů (1.25).

Pro nosníky s výškou do 300 mm s čepem podle obrázku 1-2 se stanoví návrhová hodnota únosnosti čepu podle vztahu (1.27).

 
vzorec 1.25 (1.25)
 

6 Únosnost čepových spojů

Vedle dále uvedeného výpočtu únosnosti čepu se musí prokázat únosnost dřevěného prvku přejímajícího zatížení.

vzorec 1.26 (1.26)
 

vzorec 1.27 (1.27)
 

vzorec 1.28 (1.28)
 

vzorec 1.29 (1.29)
 

vzorec 1.30 (1.30)
 

kde je

χ
vzdálenost mezi určovacím paprskem podporové reakce a rohem zářezu v mm
α
hc / h
β
hz / hc
kn
= 4,5 pro vrstvené dřevo
= 5,0 pro rostlé dřevo a lepené rostlé dřevo
= 6,5 pro lepené lamelové dřevo
 

Příklad 6-1 Podpora nosníku s čepovým spojem

Návrhová hodnota reakce směřující dolů je FEd = 10 kN. Třída provozu 1, třída trvání zatížení krátkodobé.


 

Ve starší dřevěné konstrukci byla nalezena podpora nosníku s čepovým spojem, jejíž únosnost je nutno v rámci přestavby stanovit. Pevnost dřevěných prvků se předpokládá nejméně jako jehličnaté dřevo C24.

Stanovení a ověření geometrických parametrů
vzorec 601
 

Únosnost
vzorec 602
 

kz = 0,60 ‧ [1 + 2 ‧ (0,60 − 1)2] ‧ (2 − 0,80) = 0,95
 

vzorec 603
 

vzorec 604
 

fv,d = 1,125 ‧ 1,23 = 1,38 fc,90,d = 1,125 ‧ 1,54 = 1,73
 

vzorec 605
 

vzorec 606
 

Konec příkladu 6-1

Literatura

  1. Boddenberg Ralf-Werner: Holzbau Skript II, Hochschule Wismar. Design of carpentry joints according to Eurocode 5
 
Komentář recenzenta
doc. Ing. Bohumil Straka, CSc., VUT Brno
Ve druhé části je řešen přípoj tlačeného prutu dvojitým šikmým zapuštěním. Za důležité považuji, že příspěvek obsahuje, kromě výpočtové části, také požadavky na správné konstrukční řešení spoje. Jedná se o často používaný typ tesařského spoje, ale při jeho praktickém navrhování a provádění se nezřídka vyskytují závady. Příklad přípoje tlačeného prutu dvojitým šikmým zapuštěním je vhodně zvolen. Jedná se o případ, který se běžně vyskytuje v konstrukcích krovů a v příhradových konstrukcích, případně i v kombinaci s dalšími spojovacími prostředky. Autor v příkladu zvolil spojované pruty z lepeného dřeva, samozřejmě toto řešení styčníku může být provedeno i z prutů vyrobených z rostlého dřeva. Za velmi přínosnou považuji část zaměřenou k řešení čepových spojů. Právě nesprávně navržené a provedené čepové spoje bývají poměrně často příčinou poruch dřevěných konstrukcí. Z toho důvodu i číselný příklad uvedený v textu příspěvku usnadní uživatelům správné navrhování těchto spojů.
Závěrečné vyjádření k uveřejnění obou částí příspěvku: Uživatel serveru TZB-info ocení podrobné vysvětlení principu působení tesařských spojů a navazující praktické příklady. Lze předpokládat, že příspěvek bude využíván nejen projektanty dřevěných konstrukcí, prováděcími firmami, ale rovněž studenty stavebních fakult, fakult architektury a odborných škol.
English Synopsis
Design of carpentry joints according to Eurocode 5

Compression joint with framed joint in combination – Ground rules for mortise and tenon joints – Load carrying capacity of mortise and tenon joints – Design examples.

 

Hodnotit:  

Datum: 24.10.2016
Autor: Ing. Bohumil Koželouh, CSc.,, soudní znalec
Recenzent: doc. Ing. Bohumil Straka, CSc., VUT Brno



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)


 
 

Aktuální články na ESTAV.czAirbnb chce začít stavět vlastní domy na pronájemNové loftové bydlení umí ukázat kvality staré řemeslné práceVIDEO: Autonomní stavební mechanizace. Reálné využití dříve než automobilyBrno zahájilo průzkumné práce v retenční nádrži v Králově Poli