PergolyKotvení dřevěného fasádního lešení a jeho vliv na stabilitu
Fasádní lešení patří mezi nejpoužívanější dočasné stavební konstrukce. Správné provedení kotvení patří k nejvýznamnějším krokům zajišťujícím bezpečné užívání lešení. Chybné provedení je zároveň častou příčinou poruch či havárií fasádního lešení.
Základní principy kotvení lešení
K zachycení tažných sil tahu a tlaku kolmo k fasádě se používají kotvy s pevnými spojkami uchycenými ke stavěcím rámům. Kotvení lešení musí být provedeno současně se stavbou jednotlivých pater lešení a je nepřípustné provádět kotvení dodatečně. Krajní stojky a kde jsou umístěny průlezy musí být kotveny na výšku každé 4 m, každých 8 m vystřídaně, konečné umístění kotev připomíná sinusoidu.
Význam kotvení pro únosnost sloupku
Mezi základní funkce kotvení fasádního lešení patří kromě přenosu sil do fasády a zajištění konstrukce proti překlopení také vymezení vzpěrné délky sloupku. V inženýrské praxi se bohužel poměrně často objevují neodborně smontované konstrukce, kdy je zejména třetí výše uvedená funkce kotvení podceněna. Lze se například setkat s názorem, že pokud nehrozí překlopení lešení (třeba opřením v horní úrovni), je lešení bezpečné. To je ovšem hrubé neporozumění funkci kotvení. Zejména u ocelových konstrukcí jsou velmi časté případy, kdy je tlačený konstrukční prvek štíhlý a při působení normálové síly se neporušuje prostým tlakem. Správné stanovení vzpěrné délky patří mezi důležitý krok při určování vzpěrné únosnosti prutu. Vzpěrná únosnost je tedy odolnost prutu proti vybočení. Aby byla splněna podmínka únosnosti, musí být tato hodnota menší nebo rovna návrhové tlakové síle. První dva faktory konstruktér - lešenář zpravidla neovlivní (jsou dány typem použitého lešení), vzpěrná délka je potom pro výslednou únosnost sloupku naprosto zásadní. Význam kotvení pro stanovení únosnosti sloupku je dobře patrný z výpočetního postupu pro trubková lešení.
Teoretické aspekty vzpěrné únosnosti
Ideální svislý prut o délce L je kloubově uložený na obou koncích a zatížený osovou silou N. Ideálním prutem se rozumí prut nenarušený nepřesnostmi (imperfekcemi) geometrickými ani materiálovými. Pokud je síla N < Ncr, prut je stabilní, což znamená, že při působení dočasného malého vodorovného impulzu sice může dojít k vychýlení prutu, ale po odeznění impulzu se prut vrátí do své původní polohy. Sílu Ncr označujeme jako kritickou sílu. V okamžiku, kdy síla N = Ncr je prut v tzv. indiferentní rovnováze. Pokud nyní přestane působit vodorovný impulz, prut zůstává ve vychýlené poloze a při dalším zvýšení síly se stává nestabilním a dochází k jeho kolapsu. Vzpěrnou délku je možné si představit jako vzdálenost dvou bodů (inflexních bodů sinusové půlvlny ohybové čáry po vybočení), kde příčným impulzem vybočený prut mění orientaci křivosti, neboli „kde se začíná ohýbat na druhou stranu“. K vybočení může dojít obecně v libovolném směru, zpravidla ve směru největší štíhlosti. Ideální prut je ovšem záležitostí čistě teoretickou. Skutečný prut vykazuje řadu počátečních odchylek a nedokonalostí (imperfekcí), které mají nepříznivý vliv na jeho vzpěrnou únosnost. Protože vyčíslení všech těchto imperfekcí je prakticky nereálné, současné návrhové postupy (evropské normy) používají pro skutečný prut souhrnnou imperfekci ve smyslu geometrického zakřivení.
Křivky vzpěrné pevnosti
Velikost souhrnné imperfekce závisí zejména na tvaru průřezu a způsobu výroby prvku a prakticky se zavádí do tzv. křivek vzpěrné pevnosti. Hodnoty součinitele vzpěrnosti jsou ve formě vzpěrnostních křivek uvedeny v [3]. Pro osový tlak v prutu se hodnota součinitele vzpěrnosti pro odpovídající poměrnou štíhlost určí z příslušné křivky vzpěrné pevnosti.
Čtěte také: kotvení polystyrenu přes izolant do Ytongu
Numerické simulace a modely kotvení
Při ručních výpočtech je uvažována vzpěrná délka sloupků podle typu kotvení hodnotou dle rovnic (10, 11). Cílem numerických výpočtů v [1] bylo ověřit platnost stávajících tradičních postupů. Pro tento účel byly vytvořeny sofistikovanější modely lešení hned v několika variantách. Výsledkem mělo být doporučení pro snadný a zároveň dostatečně výstižný výpočet. Kotvení zajišťuje jak globální stabilitu fasádního lešení, brání jeho překlopení, tak definuje vzpěrné délky sloupků. Kotevní rastr mimo jiné významně ovlivňuje fakt, zda se jedná o nezakryté lešení nebo lešení zakryté plachtou či sítí.
Modely lešení
Modely byly rozděleny do několika variant numerických simulací. Výpočty byly provedeny na lešeních zakrytých sítí a plachtou a na lešením nezakrytém. Modely byly tvořeny výhradně prutovými prvky. Sloupky, podélníky a prvky zábradlí byly modelovány jako spojité. Nezakryté lešení je namáháno nejmenší vodorovnou silou, proto byl použit kotevní rastr s nejmenším počtem kotev (obr. 5 vlevo). Prostorová tuhost trubkového nezakrytého lešení je zajištěna příhradovým ztužidlem na vnějším líci, příčnými ztužidly na bocích soustavy a spolupůsobením příčníků a podélníků se sloupky. Podle některých studií nelze upínacího účinku hákových spojek využít, protože je tuhost přípoje zanedbatelná. Pokud je upínací účinek spojek zanedbatelný, pak lze ovšem všechny spoje s hákovými spojkami považovat za kloubové. V případě standardního použití trubkového fasádního lešení je tím výrazně omezena tuhost lešení v rovinách podlah. To, že se jedná u tohoto modelu o mechanismus, bylo potvrzeno při stabilitní analýze (LBA).
Analýza chování modelů
Analýza prokázala poměrně stabilní chování vnější řady sloupků (která byla ztužena podélným ztužidlem). Naproti tomu řada sloupků u fasády byla ve směru rovnoběžném s fasádou výrazně deformována, což ovšem neodpovídá praxi. Na druhou stranu dalším extrémem se jevilo uvažovat přípoje podélníků, příčníků i kotev na sloupky jako ohybově tuhé. Bylo zřejmé, že se jednalo o limitní řešení a že skutečné chování konstrukce je někde mezi kloubovým a tuhým modelem. Vzpěrná délka sloupku tuhého modelu vyšla dle předpokladů menší než vzpěrná délka uvažovaná normou [2]. Pružný model zohledňoval tuhosti přípojů na základě laboratorních zkoušek hodnotou c = 0,0063 MN/rad [1]. Výsledky modelování pružných modelů byly nejbližší zažité praxi s tím, že rozdíl mezi centrickým modelem a výrazně pracnějším excentrickým modelem není zásadní. U těchto modelů je ještě potřeba vždy prověřit, zda v místě styčníku nedochází k přemáhání hákových spojek v kroucení. Z provedených analýz bylo patrné, že sloupky lešení zakrytého sítí jsou významně namáhány ohybovým momentem a namáhání vzpěrným tlakem hraje pak při posouzení konstrukce menší roli než u nezakrytých konstrukcí. Vzpěrná délka při posouzení konstrukce odpovídala 0,832L. Namáhání od větru ovšem bylo takového rozsahu, že konstrukce zakryté sítí nevyhověly. Tyto možné příčiny byly podrobeny další analýze na modelu, kde bylo kotvení ponecháno po 4 m výšky, ale rastr měl vystřídané rozmístění kotev. Tím byla zvýšena tuhost sloupků pomocí spolupůsobení mezilehlých pater kotvených u sousedních sloupků. Došlo ke snížení ohybového namáhání o 20 %, a tedy k mírnému zlepšení, ale sloupek opět nevyhověl. Lze tedy konstatovat, že zásadním problémem je stanovení velikost působícího zatížení od větru. Tento model se od modelu zakrytého sítí lišil kotevním rastrem, který byl nejhustší. Vodorovné kotvení bylo provedeno v každém styčníku. Výpočet probíhal ve všech fázích bez obtíží.
Doporučení pro modelování
Sloupek ve všech případech bezpečně vyhověl, kromě kloubového modelu. Z tohoto pohledu se jeví tradiční postup jako konzervativní, přestože uvažuje vzpěrnostní křivku „a“, zatímco podle ocelářské normy [3] se pro svařované trubky má používat křivka „c“. Pro modelování trubkového lešení se ukázal kloubový model jako nefunkční a rovněž model s tuhými klouby nelze doporučit. Dochází zde k výraznému odklonu od skutečného chování konstrukce.
Reference
- [1] Související výzkum byl spolufinancován projektem SGS18/119/OHK1/2T/11.
- [2] Normy pro lešení.
- [3] ČSN EN 1993-1-1 Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby.
Čtěte také: Kompletní průvodce hydroizolací plochých střech
Čtěte také: Efektivní turbošrouby pro stavebnictví
tags: #kotveni #leseni #do #fasady #informace
