Stavební vazník je kovová konstrukce skládající se z jednotlivých šikmých vzpěr nebo svislých sloupků, které jsou vzájemně propojeny do samostatných celků umístěných na spodním a horním pasu krovu pomocí svarových spojů, jejich kombinace tvoří tuhou konstrukci. Spojené sloupky roznášejí zatížení rovnoměrně po celé konstrukci krovu, který jej přenáší přes nosné sloupy do základu. V tomto případě pracuje horní řemen v axiálním stlačení a spodní řemen v tahu.
Druhy a odrůdy
Vzájemně spojené šle tvoří trojúhelník, který je považován za nejodolnější geometrický útvar. Proto téměř každý konstrukční diagram krovu, bez ohledu na jeho typ, sestává ze sady určitého počtu neměnných geometrických tvarů ve formě trojúhelníků.
Prvky krovu
Farmy se skládají z následujících prvků:
- Horní pás. Skládá se z vodorovného, šikmého, poloměrového nebo lomeného nosníku, ke kterému jsou připojeny všechny horní spojovací uzly regálů.
- Spodní pás. Vodorovný podélný nosník, na kterém jsou umístěny spodní spojovací uzly sloupků nebo výztuh.
- Regály. Prvky umístěné svisle mezi horním a spodním pásem. Navrženo tak, aby absorbovalo a rozložilo hlavní zatížení po celé konstrukci vazníku. Pracují na kompresi.
- Rovnátka. Šikmé stojany, které spojují uzly umístěné na horním a spodním pásu zařízení. Instalují se do konstrukce pod úhlem 45 stupňů a pracují v tlaku a tahu.
- Uzly (panely). Body umístěné na pásech příhradového nosníku, ve kterých jsou spojeny diagonální vzpěry nebo svislé sloupky.
Uzlová spojení mohou být:
- Svařované – všechny konstrukční prvky jsou navzájem spojeny svařováním.
- Šroubové nebo nýtované spoje – prvky jsou vzájemně spojeny pomocí šroubů nebo nýtů na společné ocelové vložce (gumantu), vyrobené ze silného válcovaného plechu.
Různé produkty
Ocelový vazník je ve srovnání s plnými nosníky lehčí, k výrobě spotřebuje méně kovu a přesto má vysokou nosnost. A to svým provedením a rozložením svislých zatížení farmy se dělí na dva typy:
- Plochý krov (lehký). Je to konstrukce, jejíž pásy, hřebeny a výztuhy jsou ve stejné pracovní rovině. Přitom nese pouze svislé zatížení. Pro stabilitu proti bočním vlivům jsou plošné konstrukce navíc vzájemně zesíleny příčnými vaznicemi a diagonálními výztuhami.
- Těžké prostorové (konstrukční) vazníky. Jsou namontovány ze sady výztuh, které se od jednoho uzlu rozbíhají na třech nebo čtyřech stranách a mohou mít několik horních a dolních tětiv.
Strukturální zařízení jsou mnohem složitější na sestavení, ale díky svému designu jsou schopna přenášet vertikální i boční zatížení. Zároveň nevyžadují instalaci dalších vaznic pro spojení s jinými kovovými konstrukcemi, takže se často používají pro jedno pevné zakrytí velkých a dosti širokých rozponů s minimálním počtem nosných sloupků.
Designové vlastnosti
Jakákoli kovová zařízení, bez ohledu na jejich design, obrys a tvar, mají své vlastní vlastnosti a určité parametry. Ale přesto, podle způsobu instalace, kromě klasického, kdy konstrukční zařízení spočívá na podpěrách na obou koncích, někdy existují konstrukční struktury, ve kterých se ukáže, že jedna hrana visí, to znamená bez podpory. Obvykle se instalují pro podlahy budov, ve kterých sklon střechy přesahuje daleko za vnější stěny.
Obrysy a tvary vazníků
V závislosti na designu, vazníky mohou být rovné, jednoduché nebo dvouspádové. Podle obrysu se liší do několika typů:
- Zařízení, ve kterém jsou oba pásy umístěny paralelně k sobě. Nejčastěji se používá pro stavbu podlah pro průmyslové budovy s plochými měkkými střechami, stejně jako pro nadjezdy, mosty atd. Jedná se o nejjednodušší provedení, ve kterém jsou výztuhy a stojany velikostně shodné, takže jejich montáž je poměrně snadná.
- Lichoběžníková konstrukce s jedním svahem. Tato konstrukční struktura má rovné pásy, ale horní je nakloněn na jednu stranu pod určitým úhlem. Pomocí takové konstrukce spolu se sloupy můžete vytvořit poměrně tuhý rám pro budovu. Nemá středně dlouhé sloupky a nevyžaduje velký sklon.
- Polygonální farmy. Vyznačují se složitým designem a nejdelší dobou montáže, ale zároveň ve srovnání s jejich analogy vydrží velmi velké vertikální zatížení. Používá se k pokrytí těžkých budov velkého rozpětí.
- Trojúhelníkové vazníky. Používá se jako krokvový systém při instalaci strmých střech. Snadné sestavení, ale má určité nevýhody. Mají ostrou nosnou jednotku a vysokou spotřebu materiálu při výrobě díky dlouhým sloupkům nebo výztuhám ve středu konstrukce.
Typy mříží
Existují následující typy mřížek:
- Trojúhelníková mřížka. Je to nejpevnější a nejefektivnější systém v konstrukcích s rovnoběžnými, trojúhelníkovými a lichoběžníkovými tvary.
- Diagonální mřížka. Skládá se z nejdelších výztuh, které pracují současně v tlaku a tahu, ale svislé vzpěry fungují pouze v tlaku.
Nechybí ani speciální křížové, příhradové a další mříže.
Závislost konstrukce na úhlu sklonu
Důležitým parametrem návrhu krovu je jejich úhel sklonua v závislosti na tom jsou návrhy rozděleny do 3 skupin:
- Do první skupiny patří konstrukce, u kterých je úhel sklonu 6-150 s poměrem výšky k délce 1:7 – 1:9. Typicky se jedná o lichoběžníková zařízení s přídavnými krátkými vzpěrami, které zvyšují odolnost proti průhybu při vysokém vertikálním zatížení. V tomto případě musí být horní a spodní rozměry panelů stejné velikosti a jejich počet závisí na délce rozpětí a vlastnostech samotného návrhu krovu.
- Druhou skupinu tvoří konstrukční zařízení s úhlem sklonu v rozmezí 15−22°, přičemž poměr výška/délka by měl být 1:7, přičemž maximální délka by neměla být větší než 20 m/p. Často jsou takové konstrukce vyrobeny s přerušenými spodními pásy, což umožňuje snížení hmotnosti až o 30% ve srovnání s trojúhelníkovým vazníkem.
- Ve třetí skupině je úhel sklonu 22−300 a jejich délka v poměru k výšce je v poměru 1 ku 5. Tyto vazníky jsou lehké a mají nejčastěji tvar trojúhelníku. Lze namontovat přímo na vnější stěny domu. Délka rozpětí, kterou pokrývají, může být od 14 do 20 m/sa počet panelů by měl být i při stejné délce 1,5–2,5 m.
Výhody stavebních vazníků
Téměř všechny stavební vazníky mají značné výhody před celokovovými nosníky, z nichž hlavní jsou:
- Nízká hmotnost a dlouhá délka.
- Schopnost odolat obrovskému statickému a dynamickému zatížení.
- Odolnost při intenzivním používání.
- Vysoká odolnost proti průhybu.
- Možnost vlastní výroby krovů přímo na stavbě
Výroba konstrukcí
Provedení vazníků z kovu se zpravidla volí v závislosti na navrženém úhlu sklonu jejich horní pásnice, šířce přeplátovaného rozpětí a účelu. Vezmeme-li v úvahu podlahy průmyslových objektů, mosty a nadjezdy, kde se nejčastěji používají, pak se pro tento účel vyrábí stavební vazníky ve standardní délce 12, 18, a 24 m/p.
Obecné požadavky
Používají se pro těžší a kritičtější konstrukce (mosty a nadjezdy). I-paprsky a kanály. Všechny hydraulické konstrukce jsou sestaveny z kruhových prvků nebo profilových trubek.
Nejčastěji se pro montáž standardních konstrukčních vazníků používá zesílený válcovaný úhelník. V tomto případě se pro výrobu všech jeho prvků používá spárovaný roh, jehož polotovary jsou navzájem spojeny svařováním se speciálními kovovými deskami (rybami), které jsou mezi nimi vloženy. Úhly jsou spárovány tak, že jejich průřez připomíná T-profil.
V poslední době však kovové konstrukce této konfigurace začaly být méně žádané kvůli složitosti montáže, svařování a lakování. Ocelové profilové nebo kruhové trubky se stále častěji stávají alternativou k takovým konstrukcím.
Správný výpočet
Je třeba pochopit, že kvalitní výpočet nosného zařízení je možné provést pouze s dostupnost speciálních znalostí s přihlédnutím k požadavkům SNiP a mnoha dalším četným faktorům. Aby bylo možné správně provádět výpočty, návrháři používají speciální programy.
Při výpočtu návrhu inženýrského zařízení musí být všechny získané hodnoty zahrnuty do konstrukčního výkresu, bez něhož bude montáž konstrukce téměř nemožná.
Zpočátku, před vypracováním výkresového projektu, je připraven diagram příhradového nosníku s uvedením hlavní závislosti sklonu horního pásu a celkové délky budoucího produktu. Faktory jako:
- Obrys nosné plochy pro instalaci budoucí střechy nebo stropu. To pomůže vypočítat úhel sklonu horního pásu nosného zařízení.
- Úspora materiálu na výrobu konstrukce (pokud není požadavek zákazníka v rozporu s touto úsporou).
- Správný výpočet zohledňující maximální zatížení očekávané pro tento produkt. Je třeba mít na paměti, že úhly výztuh v jednom provedení mohou být různé, ale šířka panelů by měla vždy zůstat pro všechny stejná.
- Vzdálenost mezi upevňovacími jednotkami se počítá jako poslední, ale obvykle se volí podle šířky panelu.
Po výpočtu hlavních parametrů byste se měli rozhodnout pro návrhový diagram. K tomu je nejlepší použít speciální programy, které se dají volně najít na internetu. Můžete například použít program Výpočet vazníků.
Sestavení konstrukce
Všechny prvky vazníků pro zakrytí dlouhých rozponů jsou vyráběny a seřízeny v továrně a probíhá zde i část montáže konstrukce. Jeho kompletní instalace se provádí přímo na staveništi přesně podle detailních výkresů, které jsou součástí výrobku. Výkres ukazuje jednotlivá označení všech konstrukčních dílů a poskytuje pokyny vysvětlující celý proces montáže.
Polotovary výrobků mají obvykle speciální montážní otvory, pomocí kterých můžete při přípravě na svářečské práce sestavit a dočasně zajistit všechny části konstrukce bez použití svorek a speciálních upevňovacích svorek.
Pokud takové otvory nejsou, dočasné upevnění obrobků se provádí pomocí svorek a krátkých svarů.
Většina kovových částí zařízení je elektricky svařena nebo spojena pomocí šroubových spojů. Stupeň spolehlivosti takových spojení závisí na síle, kterou byly šrouby utaženy. Tuto práci obvykle provádějí dva montážníci, kteří dotahují matice pomocí klíčů s dlouhou rukojetí nebo pneumatických rázových utahováků.
Kompletní spojení konstrukčních prvků krovu elektrickým svařováním jsou vyráběny v případech, kdy je požadováno získat co nejodolnější spojení. Zvláště důležité upevnění dílů lze provést pomocí silných ocelových nýtů.
Instalace montovaných konstrukcí se provádí pomocí jeřábu a těžké konstrukční konstrukce lze instalovat dvěma jeřáby. Po montáži plně smontované konstrukce na sloupy je tato přivařena k zapuštěné desce, pevně připevněné k hlavě sloupu.
Fermoy je geometricky neměnná příhradová konstrukce pracující v ohybu, jejíž prvky jsou kloubově spojeny s uzly a pracují v osovém tahu nebo tlaku při uzlovém zatížení.
Předpoklad ideálních kloubových spojů je v rozporu se skutečným provedením krovu, ale poměrně přesně odráží skutečný provoz jeho prvků.
Výpočet vazníku pomocí kloubového schématu je povolen, pokud poměr výšky průřezu k délce prvku nepřesahuje 1/10 u konstrukcí provozovaných při t ≥ -40°C a 1/15 při t < -40° C.
Vazníky jsou ve srovnání s nosníky ekonomičtější z hlediska spotřeby kovu.
Rozsah použití farem je velmi široký. Používají se v krytinách budov a konstrukcí k podepření střech (krovů), rozhlasových a televizních věží, podpěr elektrického vedení, konstrukcí mostních polí, jeřábů atd.
Klasifikace farmy
Příhradové nosníky se skládají z horních a spodních pásnic spojených navzájem mříží výztuh a sloupků. Vzdálenost mezi uzly příhradové příhrady se nazývá panel; vzdálenost mezi jeho podpěrami je rozpětí. Klínek – díl vazníku z plechu pro spojení vazníků v celku.
Rozmanitost aplikací a konstrukčních řešení vazníků umožňuje jejich klasifikaci podle různých kritérií:
dle dohody – vazníky mostů, opláštění (krokevní a podkrokevní), dopravní nadjezdy, zvedací jeřáby, hydraulické armatury a další konstrukce.
podle obrysu pásů:
– podle typu statického diagramu – dělené, spojité, konzolové vazníky.
– hodnotou největších sil v prvcích krovu
plic – rozpětí l do 50 m a silou v pásech Nmax ≤ 5000 kn,
těžký – silou v pásech Nmax > 5000 kn,
konstruktivním řešením – konvenční, kombinované a předpjaté.
Rozložení krovu
Úkolem uspořádání krovu je stanovení jeho racionálního návrhu s přihlédnutím k řadě požadavků: hospodárnost při spotřebě kovu, snadnost výroby, přepravitelnost, požadavky na sjednocení a typizaci. Tyto požadavky si často protiřečí, proto je nutné najít optimální řešení, které komplex požadavků zároveň nejlépe uspokojí.
Hmotnost krovu závisí na poměru jeho výšky k jeho rozpětí. Síly v příhradových pásech vznikají hlavně z ohybového momentu a v mříži – z příčné síly.
Čím větší je výška krovu, tím menší je síla v pasech a jejich hmota, ale s rostoucí výškou krovu se zvětšuje délka příhradových prvků a její hmota. Minimální spotřeba kovu obvykle odpovídá rovnosti hmotnosti tětiv a hmotnosti mříže spolu s styčníky, čehož je dosaženo při h≈1/5 L (v nosníku je hmotnost tětiv přibližně stejná k hmotě stěny).
Tak vysoká výška je nepohodlná pro přepravu. Krov by musel být na stavbu dodán v samostatných prvcích (hromadně) a smontován na místě montáže.
Dodatečné náklady na čas a peníze nejsou kompenzovány úsporou kovu.
V praxi se snaží zajistit, aby se při montáži prováděla pouze zvětšená montáž krovu jeho dvou polovin (přepravní značky). Rozměry krovu by proto neměly přesáhnout rozchod železnice (svisle 3,8 m, vodorovně -3,2 m). Nejvýhodnější na výrobu jsou vazníky s paralelními pásy. Stejné délky prutů a mříže, stejné řešení mezilehlých uzlů a minimální počet spojů pasiv vytváří podmínky pro maximální možné sjednocení konstrukčních schémat a činí takové vazníky průmyslovými. Díky výhodám ve výrobě vazníky s rovnoběžnými pásy postupně nahrazují vazníky lichoběžníkové.
Při vyskládání krovu se současně s výběrem příhradového systému zjišťují rozměry panelů krovu, jejichž rozměry musí odpovídat optimálnímu úhlu sklonu vzpěr. Z konstrukčních důvodů – racionální obrys klínu v sestavě a pohodlí při uchycení výztuh – je žádoucí úhel blízký 45°.
Sjednocením geometrických schémat vazníků a typizací konstrukční formy je možné standardizovat konstrukční části vazníků a přejít k jejich sériové výrobě pomocí specializovaných strojů a zařízení.
V současné době byla sjednocena geometrická schémata vazníků průmyslových objektů (18, 24, 30, 36 m), mostů, rozhlasových stožárů, rozhlasových stožárů a podpěr elektrického vedení.
Sjednocení vazníků rolovanou krytinou je založeno na rozponovém modulu průmyslových objektů a panelu m = 3 m, sklon střechy i = 1,5 %, výška vazníků na podpěře je 3150 mm na vnějších hranách pasů, trojúhelníková příhradová s možností doplnění krovu pro střešní desky šířky 1,5m.
U vazníků velkých rozpětí (více než 36 m), stejně jako u vazníků z hliníkových slitin nebo vysokopevnostních ocelí, dochází k velkým průhybům.
Prověšení vazníků zabraňuje stavební zvedací zařízení, tzn. výroba vazníků se zpětným prohnutím, které vlivem zatížení zhasne, v důsledku čehož vazník zaujme konstrukční polohu.
