MONTAŽNE HIŠE IZ TANKOSTENSKIH HLADNO ...montažne gradnje iz jeklenih tankostenskih hladno valjanih profilov. Prav tako je na kratko povzet namen in cilj magistrskega dela. V drugem

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO,

PROMETNO INŽENIRSTVO IN ARHITEKTURO

David Dobrotinšek

ZASNOVA IN ANALIZA JEKLENE

MONTAŽNE HIŠE IZ TANKOSTENSKIH

HLADNO VALJANIH PROFILOV

Magistrsko delo

David Dobrotinšek




Magistrsko delo

Maribor, september 2018

Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija




Magistrsko delo

Študent: David Dobrotinšek

Študijski program: magistrski študijski program 2. stopnje

Gradbeništvo

Smer / modul: Gradbene konstrukcije in operativa

Mentor: red. prof. dr. Stojan Kravanja, univ. dipl. inž. grad.

Somentor: doc. dr. Tomaž Žula, univ. dipl. inž. grad.

Lektorica: Manca Potušek, prof. angleščine in slovenščine

Maribor, september 2018

I

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju dr. Stojanu Kravanji za pomoč

in vodenje pri opravljanju magistrske naloge. Prav tako

se zahvaljujem somentorju dr. Tomažu Žuli.

Posebna zahvala velja staršem in sestri za podporo.

Hvala pa tudi kolegom za popestritev najlepših

študentskih dni in moralno podporo v neprespanih

študijskih nočeh.

II




Ključne besede: gradbeništvo, jeklena hiša, tankostenski profili, hladno valjani profili

UDK: 69.057(043.2)

Povzetek

Magistrska naloga prikazuje tako zasnovo kot tudi projektiranje jeklene hiše iz

tankostenskih hladno – valjanih vroče cinkanih profilov. Analiza je narejena s pomočjo

programske opreme SCIA Engineer in RFEM. Predstavljeni so tudi že razviti sistemi podobnih

gradenj. Podane so osnove računanja s tankostenskimi profili in detajli stikovanja. Delo je

zaključeno z analizo proizvodnih stroškov in končne cene ter primerjavo le-te s klasično leseno

montažno gradnjo. Tekom nastajanja naloge smo prišli do spoznanja, da je pri izbranem

sistemu potrebnega dosti znanja in pazljivosti za kvalitetno projektiranje ter da so odločilni

faktor kvalitetnega objekta prav stiki, ki se jim v praksi posveča premalo pozornosti.

Analiza cene je pokazala, da lahko obravnavano hišo naredimo z nižjimi stroški kot npr.

leseno montažno hišo. Upoštevati pa je treba tudi, da omogoča več svobode investitorju. Bi pa

lahko v prihodnje ceno še precej znižali z zasnovo, ki bi bila bolj prilagojena sistemu, ter z

množično proizvodnjo.

III

DESIGN AND STRUCTURAL ANALYSIS OF A

STEEL PREFABRICATED HOUSE FROM THIN-

WALLED COLD-FORMED PROFILES

Keywords: civil engineering, steel house, thin-walled profiles, cold-formed profiles

UDK: 69.057(043.2)

Abstract

This master’s thesis shows both the design and the projecting of a steel prefabricated

house from thin-walled cold-formed profiles. The analysis was made using the SCIA Engineer

software and RFEM software. Already developed systems of similar structures are presented

as well. The basic calculations with thin-walled cold-formed profiles and details of connections

are given. The research is finalized by analyzing production costs and the final price which is

further compared to the classical prefabricated house. During the research we came to the

conclusion that the selected system requires a lot of knowledge and carefulness for a quality

design. The key factors of a quality building are the connections to which are not given enough

attention in practice.

The analysis of the price has shown that this type of house can be made at a lower cost

compared to a wooden prefabricated house. It has to be taken into account, however, that

the investor is allowed more freedom. In the future, the price could be significantly lowered

by a design more adapted to the mass production system.

IV

V

VI

Kazalo vsebine

ZAHVALA ..................................................................................................................... I

POVZETEK ................................................................................................................... II

ABSTRACT ................................................................................................................. III

KAZALO VSEBINE ....................................................................................................... VI

UPORABLJENE KRATICE ............................................................................................ VIII

1 UVOD ................................................................................................................ 1

1.1. Splošno o montažni stanovanjski gradnji ........................................................... 1

1.2. Namen in cilj magistrskega dela ......................................................................... 2

1.3. Struktura magistrskega dela .............................................................................. 2

2 PREGLED STANJA IN PREDSTAVITEV OBRAVNAVANEGA SISTEMA ....................... 4

2.1 Pregled stanja jeklenih stanovanjskih hiš................................................................... 4

2.1.1 Temeljenje ...................................................................................................... 5

2.1.2 Stenski elementi ............................................................................................. 7

2.1.3 Etažna plošča ................................................................................................ 10

2.1.4 Streha ........................................................................................................... 12

2.1.5 Nosilni sistem................................................................................................ 15

2.2 Na kratko o podjetju Voestalpine Sadef .................................................................. 16

2.3 Projektiranje tankostenskih hladno valjanih profilov .............................................. 16

2.4 Posebnosti stikov profilov Sadef .............................................................................. 18

2.5 Izbira programske opreme SCIA ENGINEER 17.1 ..................................................... 21

3 ZASNOVA ......................................................................................................... 22

3.1 Tehnično poročilo ..................................................................................................... 22

3.2 Konstrukcija .............................................................................................................. 26

3.3 Fasadne in strešne obloge ........................................................................................ 26

4 IZRAČUN OBTEŽB ............................................................................................. 29

4.1 Stalne obtežbe .......................................................................................................... 29

4.1.1 Lastna teža konstrukcije ............................................................................... 29

4.1.2 Dodatna stalna teža etažne plošče .............................................................. 29

4.1.3 Dodatna stalna teža strehe .......................................................................... 30

4.1.4 Lastna teža fasadnih plošč ........................................................................... 30

4.1.5 Lastna teža notranje predelne stene ............................................................ 30

4.2 Spremenljive obtežbe ............................................................................................... 30

VII

4.2.1 Koristne obtežbe stanovanja ........................................................................ 30

4.2.2 Koristne obtežbe strehe ................................................................................ 31

4.2.3 Obtežba snega .............................................................................................. 31

4.2.4 Obtežba vetra ............................................................................................... 34

5 IZRAČUN NOTRANJIH STATIČNIH KOLIČIN ........................................................ 39

5.1 Statični model ........................................................................................................... 39

5.2 Prečni prerezi ........................................................................................................... 44

5.3 Kombinacije obtežb .................................................................................................. 49

5.4 Nanos obtežb na statični model ............................................................................... 52

5.5 Diagrami notranjih statičnih količin ......................................................................... 53

5.6 Potresna analiza ....................................................................................................... 58

6 DIMENZIONIRANJE........................................................................................... 60

6.1 Splošno o dimenzioniranju s pomočjo programa SCIA Engineer 17.1 ..................... 60

6.2 Dimenzioniranje okvirja C – C .................................................................................. 62

6.3 Dimenzioniranje sekundarcev .................................................................................. 63

7 PREVERJANJE STIKOV ....................................................................................... 65

7.1 Določitev obtežb na posamezne spoje elementov .................................................. 65

7.2 Predvidena izvedba kritičnega stika ......................................................................... 65

7.3 Analiza kritičnega stika ............................................................................................. 66

8 PREDRAČUNSKA VREDNOST OBJEKTA IN PRIMERJAVA CENE ............................ 68

9 ZAKLJUČEK ....................................................................................................... 73

VIRI IN LITERATURA .................................................................................................. 75

PRILOGE ................................................................................................................... 77

Seznam slik..................................................................................................................... 77

Kazalo tabel .................................................................................................................... 78

Kratek življenjepis .......................................................................................................... 79

VIII

UPORABLJENE KRATICE

Kratice

AB - armirani beton

REI45 - razred požarne odpornosti

OSB - lesno vlaknena plošča z usmerjenimi vlakni

TI - toplotna izolacija

k.o. - katastrska občina

MKP - mavčno kartonska plošča

MSN - mejno stanje nosilnosti ali (ULS)

MSU - mejno stanje uporabnosti ali (SLS)

EC - evropski predpisi za projektiranje EVROKOD

NSK - notranje statične količine

n. v. - nadmorska višina

1

1.1. Splošno o montažni stanovanjski gradnji

Gradnja stanovanjske hiše za investitorje, ki so v večini privatni lastniki, predstavlja enega

največjih izzivov v obdobju človekovega življenja. Seveda gre tu za problematiko bivanja in

vprašanja, v kakšni hiši si sploh želimo živeti. Večina ljudi gradi stanovanjsko hišo le enkrat in

želi poskrbeti, da bo le-ta zagotavljala vse standarde udobja, varnost, uporabnost, kvaliteto

bivanja in nenazadnje tudi ekonomičnost, pa ne le v času gradnje, ampak tudi v eksploatacijski

dobi objekta. Veliko investitorjev se odloča za gradnjo hiše v precej mladih letih s

pomanjkanjem izkušenj na področjih, ki so pri načrtovanju in gradnji bistvenega pomena.

Še do pred nekaj let je predvsem med starejšimi generacijami veljala miselnost, da je

edina gradnja, ki zagotavlja kvaliteto in nasploh vse, kar potrebujemo za bivanje, gradnja iz

betona in opeke ali, strokovno rečeno, masivna gradnja. Namen te magistrske naloge

vsekakor ni kritizirati masivne gradnje stanovanjskih hiš in iskati njihove slabosti, bomo pa

navedli tudi nekaj razlogov, zakaj je omenjena gradnja v rahlem upadu in zakaj na trg vstopajo

vedno nove alternativne rešitve.

Kot smo že malo nakazali v prejšnjem odstavku, se kot investitorji stanovanjskih hiš v

veliko primerih pojavljajo mlajši ljudje, ki so si že ali pa si v bližnji prihodnosti še imajo namen

ustvariti družino. To so ljudje, ki veliko svojega časa preživijo v službah v željah po

napredovanju itd. Finančna podlaga je v mladih letih relativno skromna, pojavljajo pa se tudi

problemi stanovanjskih stisk. Iz omenjenih razlogov investitorji pri bankah najemajo kredite

in si po urejenih formalnostih in protokolih želijo čimprej zaživeti v novem domu. In na tem

mestu se pojavi problem klasične – masivne gradnje. Onemogočena je gradnja v zimskih

mesecih, med gradnjo je potrebnih ogromno tehnoloških prekinitev dela, poleg vsega pa čas

gradnje podaljšujejo še vremenski vplivi. Predvsem zaradi navedenih razlogov je v način

stanovanjske gradnje lahko posegla montažna gradnja. Ostali kriteriji so, razen cene, vsaj pri

večini investitorjev, postranskega pomena.

Da pa ne bomo pristranski, tudi montažna gradnja za investitorja predstavlja nemalo

skrbi. V podjetju, s katerim smo sodelovali pri nastajanju magistrske naloge, smo opazili

predvsem težavo, da si večina ljudi ne zna predstavljati realizacije hiše iz načrtov in tehničnih

skic. Tudi 3D-vizualizacija težko podaja realno globino in velikost prostorov. Ravno zaradi tega

dostikrat pride do uporabniku neželene razporeditve prostorov, dostopnosti in uporabnosti

instalacij … Kasnejšega bistvenega poseganja v razporeditev, kaj šele v konstrukcijske

elemente, pa klasična (panelna) montažna gradnja ne omogoča. Prav tako pa moderno

1 UVOD

2

arhitekturno oblikovanje vedno bolj izziva gradbenika – statika po večjih razponih, previsih,

nesovpadanju zidov po etažah itd. Zaradi tega je nujna vgradnja večjih količin jekla tudi v

lesene montažne hiše.

In na tem mestu se nam je ob vsakodnevnem delu z jeklom utrnila ideja po razvoju jeklene

hiše, ki bo čim manj omejevala in obremenjevala uporabnika tako v času gradnje kot tudi med

uporabo. Hiša, ki smo jo obravnavali, bo predvsem omogočala prilagajanje hiše uporabniku.

1.2. Namen in cilj magistrskega dela

Zaradi zgoraj omenjenih razlogov smo se pri magistrski nalogi lotili načrtovanja montažne

hiše, ki bo investitorju omogočala spreminjanje zasnove znotraj vnaprej dogovorjenih

gabaritov še po tem, ko bodo že hodili po hiši. Razporeditev prostorov bo možno z

minimalnimi stroški prilagajati uporabniku tudi po nekaj letih. Npr. v hišo se vseli mlada

družina z otroki. Potrebujejo določeno število spalnih prostorov ali t. i. otroških sob. Čez leta,

ko gredo otroci od doma, lahko starši namesto otroških sob povečajo bivalne prostore, kjer

lahko sprejmejo veliko gostov ali pa zadostijo kakšnim drugim željam in potrebam, npr.

naredijo igralnico za vnuke. In vse to s stroški ranga nekaj sto evrov.

Pri tem smo želeli, da je edina omejitev v notranjosti objekta ena ali maksimalno dve

točkovni podpori (stebra) in vertikalna komunikacija (stopnišče, dvigalo, itd.). Kljub temu pa

smo želeli ohraniti hitrost gradnje, ki ga predpostavljamo kot odločilni faktor za realizacijo

montažnih hiš.

Poudarek magistrske naloge je na statični analizi nosilne konstrukcije ter določitev cene

in primerjava konkurenčnosti objekta s ponudbo na trgu montažne gradnje. Fasadne in

strešne obloge smo določili zgolj na podlagi Tehničnih smernic o učinkoviti rabi energije [1],

pri čemer smo se osredotočili le na 3. odstavek, ki predpisuje toplotno zaščito. Temeljenje

zaradi obsežnosti zastavljene magistrske naloge ni predmet obravnave.

1.3. Struktura magistrskega dela

V prvem poglavju magistrske naloge je na kratko opisan pogled na montažno gradnjo na

splošno, predstavljeni pa so tudi razlogi in razmišljanja, ki so privedli do ideje o novi vrsti

montažne gradnje iz jeklenih tankostenskih hladno valjanih profilov. Prav tako je na kratko

povzet namen in cilj magistrskega dela.

V drugem poglavju je podrobnejša predstavitev jeklenih hiš, ki so že uveljavljene v svetu.

Predstavljen je izbran sistem podjetja Sadef iz Belgije in posebnosti, na katere je treba paziti

pri projektiranju hladno valjanih tankostenskih profilov. Na kratko je tudi obrazloženo, zakaj

je bil uporabljen programski paket Scia Engineer 17.1.

Tretje poglavje predstavlja zasnovo objekta in osnovne gabarite. Predstavljeni sta izbira

in obrazložitev izbire fasadnih in strešnih panelov.

3

V četrtem poglavju so izračunane obtežbe na objekt v skladu z evropskimi standardi,

Evrokodi, vključno z nacionalnimi dodatki. [2], [3], [4], [5].

Peto poglavje prikaže modeliranje in izračun ter rezultate notranjih statičnih količin.

V šestem poglavju je izvedeno dimenzioniranje najbolj obremenjenih elementov in skupin

elementov s pomočjo že omenjenega izbranega programskega paketa.

Sedmo poglavje zajema kontrolo napetosti na najbolj obremenjenem stiku. Analiza je bila

izvedena s programom RFEM.

Osmo poglavje obravnava določitev predračunske vrednosti dotičnega objekta in primerja

cene s primerljivimi gradnjami drugih montažnih sistemov.

V zaključku so podane bistvene ugotovitve in zaključki magistrskega dela.

4

2.1 Pregled stanja jeklenih stanovanjskih hiš

Pri leseni gradnji stanovanjskih objektov se je v veliki večini razvila t. i. okvirno panelna

gradnja. To pomeni, da se celotni elementi ali deli elementov objekta (stene, stropi, elementi

strehe …) v veliki večini zgradijo že v delavnici. Skupaj so sestavljeni stebrički, nosilci, preklade

na določenem rastru, ki omogočajo pritrjevanje obložnih plošč, vgradnjo toplotne izolacije,

stavbnega pohištva, instalacij … Takšni makroelementi se iz delavnice dostavijo na mesto

vgradnje in z avtodvigali pozicionirajo na predvideno mesto.

Slika 2-1: Primer montaže lesene okvirno panelne hiše [6]

Tudi do sedaj razvita jeklena gradnja stanovanjskih hiš iz tankostenskih hladno valjanih

profilov je v veliki meri posnemala okvirno panelno gradnjo lesenih objektov. Pa ne v takšni

meri, da bi na mesto vgradnje pripeljali popolnoma zaključene makroelemente. Gre bolj za

sistem gradnje na točno določenem rastru, ki ustreza predvsem dimenzijam obložnih plošč.

2 PREGLED STANJA IN PREDSTAVITEV OBRAVNAVANEGA

SISTEMA

5

Tako kot pri leseni gradnji so tudi tukaj stenske obloge v sovprežnosti z jeklenim okvirjem

bistvenega pomena za horizontalno stabilnost in odpornost objekta na vplive, kot sta veter in

potres.

Pričetki jeklenih hiš iz tankostenskih profilov naj bi segali celo v 19. stoletje, ko so v

Ameriki postavljali prve takšne sisteme. V tistem času naj bi te sisteme v Ameriki hitro

nadvladala lesena gradnja in zato ni prišlo do množične uporabe, kasneje pa se je jeklena

gradnja stanovanjskih objektov v raznoraznih različicah razširila po svetu. Takšne gradnje so

danes močno razvite na Kitajskem, v Avstraliji, na Japonskem, pa tudi po Evropi. Le pri nas se

gradnja stanovanjskih objektov iz jeklenih tankostenskih hladno valjanih profilov širi zelo

počasi. V zadnjih letih je moč videti take objekte v gradnji, vendar so redki.

Predstavitev enega od bolj pogostih sistemov v tujini bomo povzeli po ukrajinskem

podjetju Therma Steel [7], to pa zgolj zato, ker imajo na spletni strani dobro predstavljene

detajle in sestave proizvodnih objektov. So pa sistemi t. i. okvirno panelnih jeklenih hiš po

svetu skoraj identični. Podjetje ponuja celovite rešitve jeklenih hiš vse od temeljenja, sten,

etažnih plošč, strešnih konstrukcij kot tudi različne finalne obloge.

Slika 2-2: Primer uporabe jeklenih tankostenskih hladno valjanih profilov v stanovanjski hiši

[7]

Podjetje kot prednosti navaja predvsem hitrost gradnje, nizko ceno, razpoložljivost

materiala, nizke stroške izvedbe, varnost pred gnilobo, insekti in zajedavci.

2.1.1 Temeljenje

Temeljenje ponujajo na 3 različne načine. Prvi je izvedba pasovnih AB-temeljev po

celotnem obodu zgradbe, na katere so položeni palični nosilci – jeklene izvedbe, ki so že del

nosilne konstrukcije hiše. Pasovni temelj AB je izveden predvsem zaradi zaščite območja

zamrzovanja in s tem preprečitve neželenih vertikalnih pomikov.

6

1) Konstrukcije zunanjih sten

2) Toplotna izolacija

3) Neprepustno področje

4) Palični nosilci talne plošče

5) Hidroizolacija

6) Utrjeno nasutje

7) Temeljna tla

8) Pasovni temelj

Slika 2-3: Temeljenje na pasovnih temeljih s paličnimi nosilci [7]

Kot druga varianta je plavajoča temeljna plošča AB-izvedbe. Vir navaja, da gre za cenovno

najugodnejšo varianto temeljenja.


2) Monolitna AB-plošča

3) Neprepustno področje

4) Toplotna izolacija

5) Utrjeno nasutje

6) Temeljna tla

Slika 2-4: Temeljenje na monolitni AB-plošči [7]

Tretja varianta je temeljenje na vijačenih pilotih, ki je priporočeno za terene z zahtevnim

reliefom, za slabo nosilna temeljna tla in za primere visoke podtalnice ali celo visoke vode.

Gre za sistem jeklenih cevi, na katere je privarjeno polžasto rezilo, ki se enostavno uvrta oz.

vijači v temeljna tla do geološko zahtevane globine.

7


2) Nosilci talne plošče

3) Piloti

4) Temeljna tla

Slika 2-5: Temeljenje na vijačenih pilotih. [7]

2.1.2 Stenski elementi

Stenski elementi so sestavljeni s C- in U-profili, ki so med seboj povezani s samovrtalnimi

vijaki. Stebrički so razporejeni na rastru 60 cm do 100 cm, kar omogoča enostavno vgradnjo

izolacije in zaključnih obložnih materialov. Okvirji se lahko sestavijo v tovarni ali na gradbišču.

Za zunanji vidni sloj je mogoče izbirati različne materiale, od zaribanega fasadnega sloja,

pločevinaste fasade, pločevinastih kaset, profilirane pločevine, rombov, itd. Na notranji strani

pa ponujajo – sicer odvisno od požarnih zahtev – po navadi dvojno mavčno-kartonsko oblogo,

s katero dosegajo REI 45. Za izolacijo uporabljajo mineralno volno, ki je nameščena tako med

nosilne stebričke kot tudi po zunanji strani s pomočjo dodatne podkonstrukcije. Prikazali

bomo nekaj detajlov sten, ki se bistveno ločijo le po zaključnem zunanjem sloju.

8

1) Dekorativni omet

2) Ekstrudirani polistiren

3) Lepilo

4) OSB-plošča

5) Podkonstrukcija (omega profil)

6) Paropropustna folija

7) Mineralna volna (50 mm) med podkonstrukcijo (omega profil)

8) Mineralna volna (100, 150 ali 200 mm) med nosilnimi stebrički

9) Parna zapora

10) Podkonstrukcija notranjih obložnih plošč (omega profil), 40 mm

11) Notranja obdelava npr. mavčne plošče v dveh slojih

Slika 2-6: Detajl zunanje stene z zaključnim slojem: dekorativni omet [7]

9

1) Klasične / Elite fasadne kasete

2) Podkonstrukcija (omega profil)

3) Paropropustna folija

4) Mineralna volna (50 mm) med podkonstrukcijo (omega profil)


6) Parna zapora

7) Podkonstrukcija notranjih obložnih plošč (omega profil), 40 mm

8) Notranja obdelava, npr. mavčne plošče v dveh slojih

Slika 2-7: Detajl zunanje stene z zaključnim slojem: Fasadne kasete [7]

10


2) Parna zapora


4) Parna zapora


Slika 2-8: Detajl notranje nosilne stene [7]

2.1.3 Etažna plošča

Nosilni elementi etažne plošče so standardni profili višine (med 200 in 300 mm) ali višji

palični nosilci (nad 300 mm). Na nosilne profile je nameščena profilirana pločevina, ki služi za

prenos vertikalnih obremenitev na nosilne elemente ter deluje kot povezovalna membrana

med nosilci. Nato je odvisno še, ali bo izveden mokri (klasični) ali suhi estrih. Spodnja obdelava

stropa so mavčno kartonske plošče na podkonstrukciji, odvisno od požarnih zahtev.

11

1) Talna obloga, npr. laminat

2) Podložna pena

3) Cementni estrih

4) Makro- ali mikroarmatura estriha

5) Sloj za dušenje vibracij (zmes cementa in polistirenskih kroglic)

6) Profilirana pločevina

7) Hidroizolacija

8) Lepilni trak hidroizolacije

9) Mineralna volna

10) Nosilni elementi

11) Parna zapora

12) Podkonstrukcija stropa

13) Obložne plošče

Slika 2-9: Sestava etažne plošče, klasični estrih [7]

12

1) Talna obloga, npr. laminat

2) Podložna pena

3) OSB


5) Mineralna volna

6) Hidroizolacija

7) Nosilni elementi

8) Lepilni trak hidroizolacije

9) Parna zapora

10) Podkonstrukcija stropa

11) Obložne plošče

Slika 2-10: Sestava etažne plošče, suhi estrih [7]

2.1.4 Streha

Strehe citirani proizvajalec izvaja v dveh različicah, odvisno od tega, ali gre za izkoriščen

ali pa za neizkoriščen mansardni prostor. V primeru neizkoriščene mansarde je podstrešje

izvedeno s pomočjo paličnih nosilcev. Gre za hladno podstrešje, saj je izolacija nameščena na

dnu strešnih nosilcev, vmesni prostor pa je neizoliran. Izkoriščene mansarde pa so izvedene

kot klasična lesena podstrešja, le da so špirovci iz C-profilov.

13

1) Strešna kritina

2) Letve (omega profil)

3) Zračni most

4) Paropropustna folija (sekundarna kritina)

5) Strešni palični nosilci

6) Mineralna volna (100, 150, 200 mm) med Z-profilom

7) Parna zapora

8) Notranja obdelava npr. mavčne plošče

Slika 2-11: Strešni sistem: Hladno podstrešje [7]

14

1) Strešna kritina

2) Letve (omega profil)

3) Paropropustna folija (sekundarna kritina)

4) Zračni most

5) Strešna konstrukcija

6) Mineralna volna (200 ali 250 mm)

7) Parna zapora

8) Podkonstrukcija (omega profil), 40 mm

9) Notranja obdelava, npr. mavčne plošče

Slika 2-12: Strešni sistem: Ogrevana mansarda [7]

15

1) PVC-membrana

2) Mineralna volna (debelina in gostota projekta)


4) Grede ali nosilci

5) Parna zapora

6) Podkonstrukcija (omega profil), 17 mm

7) Notranja obdelava, npr. mavčne plošče

Slika 2-13: Strešni sistem: Ravna streha [7]

2.1.5 Nosilni sistem

Nosilni sistem je v celoti sestavljen iz C- in U-profilov višine od cca. 100 mm do 250 mm,

debeline profilov so lahko 1 mm, 1,5 mm ali 2 mm, pri čemer pa so vsi bistveni (stebrički,

nosilci) C-profili, povezovalni in obodni profili, ki povezujejo bistvene, pa so U-profili, kar je

identično, kot je sistem suhomontažne gradnje (Knauf, Rigips), le da so tu prerezi za odtenek

robustnejši.

16

2.2 Na kratko o podjetju Voestalpine Sadef

Je belgijsko podjetje, ki se ukvarja z jeklom že od leta 1947. Podjetje se ukvarja s

proizvodnjo jeklenih hladno valjanih tankostenskih profilov na več kot 35 vlečnih linijah.

Uporabljajo tudi 3D-laserski razrez, s katerim pripravijo vse luknje in izseke za montažo,

integrirano lasersko varjenje v postopek valjanja profilov, s čimer je omogočena uporaba

različnih debelin jekla v enem prerezu. Proizvajajo profile iz stalnega asortimaja kot tudi

odprte profile po naročilu. Po potrebi je možno, poleg tega, da so vsi profili že v osnovi vroče

cinkani, tudi prašno lakiranje. Podjetje se ukvarja s profili za gradbeništvo. Ogromno pa

proizvajajo tudi za avtomobilsko industrijo, predvsem pa izdelujejo kompletne šasije za

tovorna vozila. [8]

2.3 Projektiranje tankostenskih hladno valjanih profilov

Namen magistrske naloge ni do potankosti obrazložiti teorije projektiranja s

tankostenskimi hladno valjanimi profili, pač pa želimo podati literaturo, v kateri si je mogoče

pogledati tako teoretične razlage kot tudi prikaz le-teh na delovnih primerih. Gre za

publikacijo, podprto s strani Evropske komisije, Evropske konvencije za konstrukcijsko jeklo,

Evropskega komiteja za standardizacijo in pa tudi industrije. Sklicujemo se na: Eurocodes

Background and Aplications, Design of Steel Buildings with worked examples: Cold-formed

Steel Design, Prof. D. Eng. Dan Dubina. [9]

V nadaljevanju bomo v nekaj stavkih in na slikovni podlagi nakazali, na kaj vse je treba biti

pozoren pri projektiranju. Poleg preverjanja napetosti po prerezu, torej kontrole na osno silo,

prečno (strižno) silo, upogibni moment ter torzijski moment in kombinacije le-teh, moramo

biti zaradi tankih sten, vitkih prerezov in odprtih profilov še posebej pozorni na stabilitetne

probleme. Na spodnjih slikah bodo prikazani različni uklonski in izbočitveni primeri ter

kombinacije le-teh.

17

Slika 2-14: Posamezni primeri uklona ˝Buckling˝ in njihove možne kombinacije [9]

18

Precej problematično je lahko tudi zmečkanje stojine nad podporo. Do tega pride zaradi

tankega prereza stojine in relativno velikih obremenitev. Angleško poimenovanje tega

problema je ˝Web Crippling˝, za ponazoritev pa sledita sliki spodaj.

Slika 2-15: Lokalna odpoved stojine ˝Web Crippling˝ na C-prerezu (levo) ter na I- in omega

prerezu (desno) [9]

2.4 Posebnosti stikov profilov Sadef

Različni viri sicer navajajo, da je tankostenske hladno valjane profile moč spajati na zelo

različne načine. Omenjajo se klasični navojni vijaki z matico in podložko, samovrtalni vijaki,

kovice, slepe kovice in zvari. Tipologijo spojev pa delijo v odvisnosti od materiala jeklo – jeklo,

jeklo – obloge in jeklo – beton [9].

Medtem pa se z uporabo profilov Sadef prakticira predvsem vijačenje z navojnim vijakom,

matico in podložko že vnaprej popolnoma obdelanih elementov. Uporabljajo se zgolj vijaki

M16 in vijaki M12. Kvaliteta vijakov je 8.8, v izjemnih primerih pa se uporabijo tudi prednapeti

vijaki.

Stiki primarnih CP (C plus, ali IP – 2xC plus) elementov in sekundarnih S (sigma) ali SP

(sigma plus) elementov se izvaja na način, da so na primarnem elementu s 3D-laserjem

izrezani zob in luknje za vijake, ki se kasneje ukrivi pravokotno na dolžino nosilca. Ker se

sekundarci vijačijo v isto ravnino kot primarni elementi, je treba tudi zaključke sigma

elementov prilagoditi tako, da se lahko vijačijo v področje primarnega C-profila. To pomeni,

da je treba narediti luknje, s pomočjo katerih se element vijači v primarni nosilec, prav tako

pa je treba včasih odstraniti del zgornje ali spodnje pasnice, v nekaterih primerih tudi obe

pasnici. Razlog, kdaj je treba prirezati katero pasnico, je predvsem v tem, kje želimo imeti

poravnan primarni in sekundarni nosilec. Če vzamemo za primer, da imamo strešno

konstrukcijo iz CP 300/3 primarnih nosilcev, sekundarno pa iz SP250/3, je treba imeti pri strehi

poravnano zgornjo ravnino za montažo strešnih panelov. Ker je sigma nižja od C-profila, je

posledično treba prirezati le zgornjo pasnico.

19

Slika 2-16: Luknje in ukrivljen izsek na primarnem CP-profilu [10]

Slika 2-17: Luknje za vijačenje in prikrajšane pasnice sekundarnih profilov [11]

Zaradi naklonske strehe prihaja do direktnih obremenitev in posledično upogibov tudi v

šibki smeri sekundarnih elementov. V ta namen ima podjetje posebej razvite natezne palice,

ki lahko pridržijo te profile tudi v sredini razpona in s tem zmanjšajo efektivno dolžino

elementov v šibki smeri. To je idealno pri dvokapnih strehah, saj dejansko ena in druga stran

interakcijsko pridržujeta nasprotno.

20

Slika 2-18: Natezne palice za pridržanje sekundarnih elementov [12]

Na spajanju elementov po dolžini ali na točkah prevoja, kot sta sleme in kap, potrebujemo

posebno vijačno zvezo. Najpogosteje se le-ta izvede samo s pomočjo vezne plošče (ang. gusset

plate), ki je gladka jeklena plošča izbrane debeline, lasersko odrezana geometrija vključno z

izvrtinami za vijake. Če potrebujemo ojačano vezno ploščo, pa lahko uporabimo tudi eno- ali

večstransko privarjene pasnice.

Slika 2-19: Primer slemenskih veznih plošč z ojačitvami za pasnice [13]

Več o uporabljenih stikih bo zapisano v šestem poglavju.

21

2.5 Izbira programske opreme SCIA ENGINEER 17.1

Pri izbiri programske opreme za statično in dinamično analizo ter dimenzioniranje

prerezov smo bili v prvi vrsti pozorni na omogočeno dimenzioniranje tankostenskih profilov.

Program SCIA ENGINEER ne omogoča samo analize in dimenzioniranja željenih prerezov,

ampak pri izračunih upošteva tudi dva bistvena dela Evrokodov, ki predpisujeta ravno

projektiranje s tankostenskimi jeklenimi elementi, in sicer:

- Eurocode 3 – Design of steel structures – Part 1–5: Plated structural elements

- Eurocode 3 – Design of steel structures – Part 1–3: General rules – Supplementary

rules

for cold-formed members and sheeting.

Poleg tega pa je v knjižnici omenjenega programa že prednaložena celotna struktura

prerezov proizvajalca Voestalpine SADEF, ki je po kontroli z aktualnimi katalogi podjetja

ažurna.

Našteli bomo samo nekaj primerov, kaj vse program upošteva v kalkulacijah in kaj so

prednosti pred drugimi programi v primeru analize tankostenskih hladno valjanih profilov, več

podrobnosti pa je razloženo in dosegljivo na spletnem naslovu programske opreme SCIA: [14]

- omogočena je tako kontrola po prerezu kot stabilnosti v enaki meri kot pri

konvencionalnih sistemih jeklenih konstrukcij;

- reducirani efektivni prerezi so upoštevani pri računanju uklonskih problemov;

- specializirani postopki za računanje lokalnih prečnih sil na pločevini se izvajajo v skladu

z zgoraj omenjenimi standardi;

- v analizi so upoštevani tako lokalni kot tudi globalni uklonski problemi;

- izbiramo lahko med linearno in nelinearno analizo poljubnega reda;

- mogoče je poljubno oblikovati prerez, ki je kasneje upoštevan v izračunih.

22

3.1 Tehnično poročilo

SPLOŠNO

Za investitorja je bil izdelan PGD načrt arhitektura št. 12/A/2015, objekt: jeklena hiša,

novogradnja na parc. 632/13, k.o. Tešova. Objekt bo imel urejen dostop preko urejenega

novega dovoza na severni strani parcele s parc. št. 632/13, k.o. Tešova. Navezuje se na javno

pot na parceli 624/8, 632/2, k.o. Tešova.

ZASNOVA

Predviden nov objekt bo etaže K+P+M; v kleti se nahaja kurilnica, hodnik s stopniščem,

pralnica, shramba pod stopniščem in dve domači pisarni; v pritličju se nahajajo spalni in bivalni

prostori; nadstrešek, zunanja shramba, vetrolov, kuhinja z jedilnico, dnevni prostor, spalnica,

kopalnica in gospodinjska soba (v nadaljevanju utility). V mansardi sta 2 otroški sobi, kopalnica

in galerija.

KONSTRUKCIJA

Temelji objekta se izvedejo v obliki temeljne plošče. Obodni nosilni zidovi v kletni etaži

bodo armiranobetonski. Tudi etažna plošča nad kletjo bo AB-izvedbe. Konstrukcija pritličja in

mansarde vključno z etažno ploščo nad pritličjem in strešno konstrukcijo bo narejena iz

jeklenih tankostenskih hladno valjanih vroče cinkanih profilov. Streha bo dvokapnica v

naklonu 38°.

HIDROIZOLACIJA

Hidroizolacija mora biti položena povsod tam, kjer je objekt v stiku z zemljo, med temelji

in nosilnimi zidovi, med podložnim betonom in na plošči. Vertikalna hidroizolacija mora biti

zaščitena proti mehanskim poškodbam s ploščami iz ekstrudiranega polistirena in zasuta z

drenažnim granulatom.

3 ZASNOVA

23

POGOJI ZA KOMUNALNO UREJANJE

VODOVOD

Objekt bo priključen na nov vodovod, ki bo potekal do objekta po parc. št. 632/13, k.o.

Tešova.

ELEKTRO PRIKLJUČEK

Objekt bo priključen na nov elektro vod, ki bo potekal po parc. št. 632/13, k.o. Tešova.

KANALIZACIJA

Objekt bo priključen na novo javno fekalno k. na parc. št. 632/13, k.o. Tešova. Odvod

meteornih voda je predviden v novo ponikovalnico na parc. št. 632/13, k.o. Tešova.

Ponikanje je zagotovljeno na globini peščeno-meljnih zemljin, ki se nahajajo neposredno

pod plastjo humusne preperine. Globina slojev, primernih za ponikanje, je 0,7 do 1,3m.

OGREVANJE

Ogrevanje objekta bo izvedeno s toplotno črpalko zrak–voda. Zunanja enota bo

pozicionirana v neposredni bližini objekta na južni strani, notranja enota pa bo v zato

predvidenih prostorih v kletni etaži. Objekt bo oskrbovan s svežim zrakom tudi s pomočjo

rekuperacijskega sistema, ki zagotavlja prisilno prezračevanje in hkrati izmenjavanje

toplote onesnaženega in svežega zraka.

ODPADKI

Novo odjemno mesto odpadkov ob dovozu.

SEZNAM PROSTOROV

Pregled kvadratur objekta (m2) po standardu SIST ISO 9836 (m2):

Tabela 3-1: razporeditev in velikost prostorov

OZNAKA PROSTORA KVADRATURA ETAŽA

domača pisarna 12,7 m² K

domača pisarna 12,7 m² K

kurilnica 9,7 m² K

pralnica 2,5 m² K

hodnik s stopniščem 13,4 m2 K

shramba pod

stopnicami

2,9 m2 K

kopalnica 6,7 m² P

24

spalnica 22,9 m² P

stopnišče 6,6 m² P

vetrolov 8,9 m² P

utility 2,8 m² P

bivalni prostor 42,2 m² P

toaleta 2,5 m² P

otroška soba 27,2 m² M

otroška soba 29,8 m² M

hodnik 5,3 m² M

kopalnica 10,7 m² M

Slika 3-1: Arhitektura: Tloris pritličja

25

Slika 3-2: Arhitektura: Tloris mansarde

Slika 3-3: Arhitektura: Zunanja vizualizacija

26

3.2 Konstrukcija

Konstrukcija bo, kot že omenjeno, sestavljena iz jeklenih tankostenskih hladno valjanih

vroče cinkanih profilov oblike C in sigma proizvajalca Voestalpine Sadef. Sistem gradnje bo

okvirni skelet, podobno kot pri industrijskih halah, pri čemer bodo primarno konstrukcijo

sestavljali štirje okvirji v oseh A-D. Prečni prerez celotnega okvirja bo enak, in sicer IP250/3,

kar je sestavljen I-prerez iz dveh, s hrbtoma skupaj vijačenih CP250/3-profilov. Dodatni

stebri v pritličju bodo prereza IP150/3. Sekundarni elementi tako v etažni plošči kot tudi v

strešni ravnini bodo v celoti sigma profili SP250/3, ki se bodo na primarce pritrjevali v isti

ravnini, kar je že prikazano v poglavju2. Zavetrovanje bo izvedeno s pomočjo navojnih palic

in napenjalcev M16, strešne sigma pa bodo na polovici razponov v šibki osi pridržane še s

posebnimi sistemskimi cevmi, ki so prav tako že predstavljene v poglavju 2.

Na tem mestu naj obrazložimo, da je pri tako majhnih količinah jekla, ki bo uporabljeno

za obravnavani objekt, treba upoštevati, da ne optimiramo vedno na izkoriščenost profila,

pač pa na ceno konstrukcije. Ker gre pri podjetju Sadef za enormne količine jekla v

proizvodnji, je pri manjših objektih treba uporabiti čim manj različnih prerezov, saj je

strošek veliko različnih prerezov manjših količin pri manjši porabi materiala veliko dražji kot

pa nekaj odstotkov več materiala pri manj različnih prerezih. Cena profilov se s količino

občutno niža. Npr.: enak profil lahko dobimo pri večji količini za 10 EUR/m', pri manjši pa

tudi nad 20 EUR/m'. Iz tega razloga se večkrat trudimo z naročilom več objektov hkrati.

Debelino profilov smo določili na 3 mm predvsem zaradi trajnosti objekta, kar so

predpisovali tudi starejši standardi (DIN), Evrokodi pa tega ne predpisujejo več. Res pa je,

da se proizvajalci jeklenih hiš poslužujejo tudi profilov z debelino stene 1 mm, vendar se s

takšnim pretiravanjem zagotovo izgublja na trajnosti objektov. Vsi jekleni profili so iz jekla

kvalitete S390GD+Z, vezne plošče so kvalitete S355, vijaki pa 8.8.

3.3 Fasadne in strešne obloge

Za razliko od večine proizvajalcev jeklenih hiš po svetu smo se odločili za izolacijo, ki bo

v celoti na zunanji strani jeklene konstrukcije. S tem se v celoti znebimo toplotnih mostov,

do katerih sicer prihaja, saj je jeklo dober toplotni prevodnik. Debelina izolacije oziroma

debelina sendvič panelov je odvisna od tega, kakšen standard izoliranosti želimo doseči. Je

pa pri našem načinu še ena novost, namreč fasadne in strešne plošče s svojo togostjo

omogočajo prenašanje obtežb, kot so veter, sneg, brez težav tudi na razponu, ki je enak

rastru med glavnimi okvirji. Zato dodatna podkonstrukcija za montažo fasade ni potrebna.

Dodatno se bo lokalno ojačalo le nekaj spojev na mestih montaže stavbnega pohištva.

Finalna obdelava fasade je v osnovi vidna stran panela v katerikoli RAL-barvi. Dodatno pa

je možno dobiti tudi panele s potiskom, npr. imitacija kamna, lesa … Če bi kdo želel, pa je

27

mogoče narediti na panele še klasično fasado Demit z dodanim minimalnim slojem

ekspandiranega polistirena, ki se lahko neposredno lepi in vijači na sendvič panele ter

zaključi s finalnim vidnim ometom. Možna pa je tudi namestitev lesene fasade direktno na

panele.

Za obravnavan objekt smo izbrali fasadne panele FP-P 120 s toplotno prehodnostjo

0,17 W/m²K ter strešni panel DP 182 s toplotno prehodnostjo 0,14 W/m²K, kar več kot

zadostuje novi uredbi PURES že brez dodatnih mavčnih oblog, instalacijskih ravnin.

Slika 3-4: Karakteristike fasadnih panelov BRUCHA FP-P [15]

28

Slika 3-5: Karakteristike strešnih panelov BRUCHA DP [16]

29

Obtežbe, ki vplivajo na nosilno konstrukcijo hiše, so deljene in upoštevane v skladu s

predpisoma EVROKOD 0 (SIST EN 1990) [2] – Osnove projektiranja konstrukcij in EVROKOD

1 (SIST EN 1991) – Vplivi na konstrukcije [3], [4], [5].

4.1 Stalne obtežbe

Za stalne obtežbe upoštevamo:

- lastno težo konstrukcije

- dodatno stalno težo etažne plošče

- lastno težo strešne kritine vključno s stropnimi oblogami

- lastno težo fasadnih panelov vključno s stenskimi oblogami.

4.1.1 Lastna teža konstrukcije

Lastno težo nosilne jeklene konstrukcije program SCIA Engineer upošteva samodejno

glede na prerez in material elementa. Lastna teža posameznih elementov je izražena v

kN/m'.

4.1.2 Dodatna stalna teža etažne plošče

V etažni plošči je poleg nosilne konstrukcije, ki je že upoštevana v lastni teži, treba

upoštevati še:

- finalni tlak

- mikroarmirani cementni estrih

- OSB ploščo 22 mm

- kameno volno 50 mm

- kovinsko podkonstrukcija za MKP

- mavčno kartonsko ploščo 12,5 mm.

Skupaj: g0,ep = 1,9 kN/m2

4 IZRAČUN OBTEŽB

30

4.1.3 Dodatna stalna teža strehe

Na strehi poleg nosilne konstrukcije upoštevamo še:

- strešne panele (BRUCHA DP182)

- kovinsko podkonstrukcijo za MKP

- mavčno kartonsko ploščo 12,5 mm.

Skupaj: g0,s = 0,3 kN/m2

4.1.4 Lastna teža fasadnih plošč

Lastna teža izbranih fasadnih plošč BRUCHA FP120 znaša: g0,f = 0,154 kN/m2.

4.1.5 Lastna teža notranje predelne stene

Zaradi možnega premikanja predelnih sten po tlorisu v času uporabe objekta bomo

upoštevali po celotni površini v mansardi dodatno obtežbo: g0,ps = 0,3 kN/m2.

4.2 Spremenljive obtežbe

4.2.1 Koristne obtežbe stanovanja

V skladu s standardi EVROKOD glede na kategorije uporabe za stanovanja prevzamemo

kategorijo A (bivalni prostori).

Slika 4-1: Kategorije uporabe

31

Za kategorijo A izberemo priporočeno obtežbo: qb = 2,0 kN/m2.

4.2.2 Koristne obtežbe strehe

V skladu s standardi EVROKOD delimo strehe v tri kategorije:

Slika 4-2: Kategorije streh

Naša streha spada v kategorijo H (strehe, dostopne le za normalno vzdrževanje in

popravila).

Za obtežbo prevzamemo vrednost, ki jo priporoča EVROKOD: qs = 0,4 kN/m2.

4.2.3 Obtežba snega

Kot je že zapisano, je hiša umeščena v naselju Brode, občina Vransko, z nadmorsko

višino 330 m. Območje je znotraj snežne cone A2.

32

Obtežba snega

Podatki:

Kraj: VRANSKO Obtežba snega na tleh, odvisna od snežne cone in n.v.:

nežna Cona: A2 Sk = 1,293(1+(A/728)^2)

N. V.: 330 m Sk = 1,5586829 kN/m2

Naklon α1: 38 °

Naklon α2: 38 °

Snežna karta Slovenije, razdeljena na 5 snežnih con Oblikovni koeficient obtežbe snega

Izračun obtežbe snega na strehi:

μ = 0,8 μ – oblikovni koeficient obtežbe snega

Ce = 1,0 Ce – koeficient izpostavljenosti

Ct = 1,0 Ct – toplotni koeficient

S = 1,247 kN/m2 α1

S = 1,247 kN/m2 α2

S = 𝛍 ∙ 𝐂𝐞 ∙ 𝐂𝐭 ∙ 𝐒𝐤

33

KOMBINACIJE PRI DVOKAPNICAH

S = 1,247

S = 1,24

7

S = 0,623 S = 1,24

7

S = 1,247 S = 0,62

3

Razporeditev obtežbe snega glede na naklonski kot strehe

34

4.2.4 Obtežba vetra

Obtežbe vetra smo na statični model za potrebe analize nanesli z avtomatskim 3D-wind

generatorjem. Generator deluje na osnovi izbranih EC-standardov vključno s slovenskim

nacionalnim dodatkom. Kljub temu pa smo za kontrolo naredili še ročni izračun vetrnih

obtežb.

Obtežba vetra

Podatki:

Kraj: Vransko Vb,0 = 20 m/s --> Projektna hitrost

Vetrna cona: 1 Kategorija terena: 3

N. v.: 330 m

Višina objekta: 7,2 m

Vetrna karta Slovenije, razdeljena na 3 vetrne cone in hitrosti vetra glede na nadmorsko višino

Osnovna hitrost vetra

Vb = Cdir*Cseason*Vb,0

Cdir = 1,0 Cdir – smerni faktor

Cseason = 1,0 Cseason – faktor letnega časa

Vb = 20 m/s

Srednji veter

Vm(z)=Cr(z)*Co(z)*Vb

Cr(Z) = 0,6845189 Cr(z) – faktor hrapavosti terena

Co(z) = 1,0 co(z) – faktor hribovitosti

Vm(z) = 13,69 m/s

35

Vetrna turbulenca

Iv(z) = 0,31465798

Tlak pri največji hitrosti ob sunku vetra

qp(z) = (1+7*Iv(z))*0,5*ρ*Vm(z)2 ρ =1,25 kg/m3 --> gostota zraka

qp(z) = 0,375 kN/m2 (največji tlak pri sunkih vetra)

Obtežba vetra na streho:

Oblika strehe: Dvokapnica

36

Podatki:

b = 13 m

d = 9 m

h = 7,2 m

e = 13 m e =min(b ali 2h)

α = 38 °

RAZDELITEV STREH NA PODROČJA

Smer vetra 0

ODSEKI A(F) A(G) A(H) A(J) A(I)

POVRŠINE (m2) 4,225 8,45 41,6 16,9 41,6

Smer vetra 90

ODSEKI A(F) A(G) A(H) A(I)

POVRŠINE (m2) 2,025 2,025 25,2 38,25

KOEFICIENT ZUNANJEGA TLAKA NA STREHE IN TLAK VETRA NA PLOSKVE (smer vetra Θ=0)

Cpe(–F) = –0,408 We(–F) = –0,153 kN/m2 srk

Cpe(+F) = 0,700 We(+F) = 0,263 kN/m2 tlak

Cpe(–G) = –0,267 We(–G) = –0,100 kN/m2 srk

Cpe(+G) = 0,700 We(+G) = 0,263 kN/m2 tlak

Cpe(–H) = –0,093 We(–H) = –0,035 kN/m2 srk

Cpe(+H) = 0,507 We(+H) = 0,190 kN/m2 tlak

Cpe (I) = –0,293 We(I) = –0,110 kN/m2 srk

Cpe (J) = –0,393 We(J) = –0,148 kN/m2 srk

KOEFICIENT ZUNANJEGA TLAKA NA STREHE IN TLAK VETRA NA PLOSKVE (smer vetra Θ=90)

Cpe(F) = –1,377 We(–F) = –0,517 kN/m2 srk

Cpe(G) = –1,816 We(+F) = –0,681 kN/m2 srk

Cpe(H) = –0,853 We(–G) = –0,320 kN/m2 srk

Cpe(I) = –0,500 We(+G) = –0,188 kN/m2 srk

37

STENE

II na sleme II na sleme

d b = 9

d = 13

W

b h = 3,7

e = 7,4

h/d 0,28461

5

tloris e<d

Področje A B C D E

h/d Cpe,10 Cpe,1 Cpe,10 Cpe,1 Cpe,1,10 Cpe,10 Cpe,1 Cpe,1,10

5 -1,2 -1,4 -0,8 -1,1 -0,5 0,8 1 -0,7

1 -1,2 -1,4 -0,8 -1,1 -0,5 0,8 1 -0,5

<=0,25 -1,2 -1,4 -0,8 -1,1 -0,5 0,7 1 -0,3

We=qp(z)*Cpe

Cpe(A)= -1,252 We(A)= -0,470 kN/m2 srk

Cpe(B)= -0,800 We(B)= -0,300 kN/m2 srk

Cpe (C )= -0,500 We(C )= -0,188 kN/m2 srk

Cpe(D)= 0,705 We(D)= 0,264 kN/m2 tlak

Cpe(E )= -0,309 We(E )= -0,116 kN/m2 srk

qp(z)= 0,375

Odseki A(D) A(A) A(B) A(C) A(E)

Površine(m2) 33,3 5,476 21,904 20,72 33,3

38

T na sleme b = 13

d d = 9

h = 7,2

e = 13

h/d 0,8

e>=d

b

tloris

39

5.1 Statični model

Računski model obravnavane hiše predstavlja statično nedoločena konstrukcija, ki je

na mestih vpetja v nosilno podlago povsod podprta z nepomičnimi podporami (za

računanje veznih sredstev in preverbo spojev pri nogah pa smo simulirali togo vpete

podpore). Celotna konstrukcija je sestavljena iz tankostenskih hladno valjanih vroče

cinkanih profilov proizvajalca Voestalpine SADEF. Vsi profili so valjani iz jekla kvalitete

S390GD+Z. Glavni okvir je sestavljen iz prereza IP250/3, ki je vijačen iz dveh CP250/3.

Dodatni stebri so iz IP150/3. Sekundarci v etaži in na strehi so profili sigma SP250/3.

Zavetrovanje in uklonsko zavarovanje je rešeno s pomočjo navojnih palic in napenjalcev

M16. Statični preračun je opravljen s pomočjo programske opreme SCIA Engineer 17.1.

Slika 5-1: 3D statični model

5 IZRAČUN NOTRANJIH STATIČNIH KOLIČIN

40

Slika 5-2: Tloris etaže

Slika 5-3: Tloris strehe

41

Slika 5-4: Prerez A – A

Slika 5-5: Prerez B – B

42

Slika 5-6: Prerez C – C

Slika 5-7: Prerez D – D

43

Slika 5-8: Prerez 1 – 1

Slika 5-9: Prerez 3 – 3

44

5.2 Prečni prerezi

Slika 5-10: Karakteristike prereza IP 250/3

45

Slika 5-11: Karakteristike prereza IP 150/3

46

Slika 5-12: Karakteristike prereza CP 250/3

47

Slika 5-13: Karakteristike prereza SP 250/3

48

Slika 5-14: Karakteristike prereza RD 16

49

Slika 5-15: Karakteristike okrogle cevi 33,7x2

5.3 Kombinacije obtežb

V izračunu smo upoštevali obtežne primere, in sicer:

- lastno težo

- dodatno stalno težo

- koristno obtežbo stanovanja

- koristno obtežbo strehe

- sneg simetrično

- sneg nesimetrično levo

- sneg nesimetrično desno

- obtežba vetra v vseh smereh (3D-wind generator)

- potres smer x

- potres smer y.

50

Na osnovi navedenih obtežnih primerov smo nato sestavili kombinacije obtežb, za

katere je predpostavljeno, da se v danem trenutku lahko pojavijo na konstrukciji.

Kombinacije smo najprej upoštevali po MSN (ULS), pri čemer ni upoštevan potresni vpliv.

Po standardih EC moramo vsako obtežbo pomnožiti z varnostnim faktorjem. Za stalne

obtežbe le-ta znaša γ = 1,35, za spremenljive pa γ = 1,50. Ker je dejansko zelo mala

verjetnost, da bi lahko vse obtežbe istočasno delovale na konstrukcijo s svojo maksimalno

močjo, pri kombinacijah upoštevamo redukcijske faktorje Ψ, s katerim zmanjšamo vrednost

obtežbe. Vrednosti redukcijskih faktorjev podajamo v naslednji tabeli:

Programski paket SCIA Engineer 17.1 nam omogoča avtomatsko generiranje obtežnih

kombinacij, pri čemer pa moramo biti pozorni na nastavitve pri podajanju posameznih

obtežb kot pri nastavitvi kombinacij. Pri skupinah obtežb, pri katerih imamo več obtežnih

primerov, moramo npr. določiti, ali delujejo vsi naenkrat ali se izključujejo (samo eden

istočasno). Na naslednji sliki je prikazan primer za obtežno skupino ˝sneg˝, kjer imamo tri

obtežne primere: sneg simetrično, sneg nesimetrično levo in sneg nesimetrično desno. Da

program ne bi istočasno kombiniral več snežnih obtežnih primerov, smo relacijo nastavili

Slika 5-16: Priporočene vrednosti faktorja Ψ

51

kot ˝Exclusive˝, kar pomeni, da se med sabo izključujejo in da lahko na objekt deluje samo

ena snežna kombinacija naenkrat. Katera je bolj neugodna, pa program ugotovi z iteracijo.

Slika 5-17: Opravilno okno: Obtežne skupine

Slika 5-18: Nastavitev obtežnih kombinacij ULS

52

Na zgornji sliki je prikazano opravilno okno za nastavitev obtežnih kombinacij. V tem

primeru smo nastavili kombinacijo MSN (ULS). Iz liste obtežnih primerov na desni strani

smo obtežne primere prenesli v levo okno in ti so upoštevani v izračunih kombinacij MSN,

seveda pod pogoji, ki smo jih že navedli v prejšnjem odstavku. Prav tako pa nam program

že kot prevzeto ponudi, da ne kombinira snega in koristne obtežbe strehe H. Za tip

kombinacije smo iz seznama, ki je skladen z EC, izbrali ˝EN-ULS (STR/GEO) Set B˝, ker v

sklopu modela nismo upoštevali geotehničnih vplivov in odpornosti tal.

5.4 Nanos obtežb na statični model

Kot smo že omenili, na statični model ni bilo treba ročno nanašati lastnih tež

elementov, ker jih uporabljeni program upošteva samodejno. Za ostale obtežbe,

izračunane v poglavju 3, pa smo morali najprej definirati obtežne ravnine ˝Load panels˝,

na katere lahko apliciramo površinske obtežbe. V grobem smo izbrali tip obtežne ravnine,

ki prerazporeja obtežbo enakomerno po svoji celotni površini. Ker se obtežbe prenašajo

samo na linijske elemente, smo nastavili smer raznosa obtežbe pravokotno na nosilce, ki te

obtežbe prenašajo. Tako se npr. pri etažni plošči raznos vrši le na sekundarne elemente

(SADEF SP 250/3). In v polju, kjer so ti sekundarci orientirani paralelno z X-koordinato, smo

smer raznosa obtežbe definirali v smeri koordinate Y. S tem smo dosegli bolj neugodno

obremenitev tako sekundarnih kot tudi primarnih elementov, prav tako pa je zaradi

ortotropnosti obložnih materialov tak način raznosa realnejši.

Slika 5-19: Nastavitve za Load panel

Pri vseh obtežnih panelih, ki so izpostavljeni zunanjim vplivom – predvsem vetru –,

smo morali kasneje označiti še, da naj upošteva ˝3D-WIND˝. Na tak način program

seznanimo, da je panel izpostavljen vetru in ga lahko upošteva v generatorju vetra.

53

5.5 Diagrami notranjih statičnih količin

Po nanosu obtežb smo generirali avtomatsko mreženje konstrukcije na končne

elemente in pognali izračun. Konstrukcija je bila računana kot 3D-model, vendar pa bomo

zaradi boljše preglednosti rezultate prikazali posebej po okvirjih.

Najprej NSK za okvir A – A, ki ima na sprednji strani zamaknjen steber v notranjost

zaradi vogalnega okna.

Slika 5-20: Okvir A – A, ovojnica upogibnih momentov My (kNm), MSN

54

Slika 5-21: Okvir A – A, ovojnica prečnih sil Vz (kN), MSN

Slika 5-22: Okvir A – A, ovojnica osnih sil N (kN), MSN

55

Na drugem mestu bomo predstavili NSK za okvir C – C, ki od preostalih treh okvirjev

prenaša največje obremenitve.

Slika 5-23: Okvir C – C, ovojnica upogibnih momentov My (kNm), MSN

56

Slika 5-24: Okvir C – C, ovojnica prečnih sil Vz (kN), MSN

Slika 5-25: Okvir C – C, ovojnica osnih sil N (kN), MSN

57

Na tretjem mestu bomo analizirali NSK za sekundarne nosilce SP250/3. Na isti sliki so

prikazani rezultati za eno linijo sekundarcev v ravnini etažne plošče in rezultati za eno linijo

strešnih sekundarcev, ki so najbolj obremenjeni.

Slika 5-26: Sekundarci strehe (zgoraj) in etaže (spodaj), ovojnica upogibnih momentov

My (kNm), MSN

Slika 5-27: Sekundarci strehe (zgoraj) in etaže (spodaj), ovojnica prečnih sil Vz (kN),

MSN

Osne sile v sekundarcih so tako majhnih vrednosti, da na dimenzioniranje nimajo

bistvenega vpliva, zato niti ne bomo prikazali diagramov.

Ker so strešni sekundarni elementi zaradi nagiba strehe (38°) zarotirani, v teh elementih

prihaja tudi do obtežb v prečni smeri in posledično do NSK. Ker so sekundarni elementi

(profili SP 250/3) precej vitki v prečni smeri, jih pri naklonskih strehah pridržimo še v sredini

polja s cevmi 33,7x2, ki jih vijačimo skupaj v osi in preko sekundarcev. Ker pri dvokapnih

strehah te cevi prek slemena povežejo obe strani strehe, dejansko vsaka stran strehe

interakcijsko pridržuje drugo. Tako smo zmanjšali efektivni razpon v prečni smeri profilov.

58

Slika 5-28: Sekundarci strehe, ovojnica upogibnih momentov Mz (kNm), MSN

Slika 5-29: Sekundarci strehe, ovojnica prečnih sil Vy (kN), MSN

5.6 Potresna analiza

Z uporabljeno programsko opremo in na podlagi EC8 ter potresne karte Slovenije smo

izvedli tudi potresno analizo objekta. Mase smo skoncentrirali na nivoju etaže in na nivoju

strehe, pri čemer smo upoštevali lastno in predpisan del koristne obtežbe. Snega po

standardu ni treba upoštevati do n. v. 1000 m. Izračunali smo lastne nihajne čase

konstrukcije in dobili tudi pripadajoče lastne nihajne oblike, od katerih sta prvi dve izrazito

v smeri vzbujanja v X- in Y-smeri globalnega koordinatnega sistema.

Slika 5-30: Lastni nihajni časi

59

S pomočjo izbire spektra odziva nam je program podal tudi sile, ki delujejo na

konstrukcijo zaradi potresne obtežbe in notranje statične količine za izbrane obtežne

kombinacije. Zaradi zelo majhne mase konstrukcije in pripadajočih obtežb smo ugotovili,

da potresna obtežba nima velikega vpliva in ni merodajna za dimenzioniranje, zato temu

nismo posvetili več pozornosti pri pisanem delu magistrske naloge.

60

6 DIMENZIONIRANJE

6.1 Splošno o dimenzioniranju s pomočjo programa SCIA Engineer 17.1

Dimenzioniranje profilov jeklene konstrukcije smo izvedli s programsko opremo Scia

Engineer 17.1 v skladu z evropskimi standardi SIST EN 1993-1-1: Evrokod 3 – projektiranje

jeklenih konstrukcij [17]. Program ima v svoji bazi večino svetovnih standardov za

projektiranje, med njimi tudi Evrokode. Prav tako pa je možno izbirati med nacionalnimi

dodatki vseh evropskih standardov. Zato smo izbrali slovenski dodatek SIST–EN in tako

dosegli, da bodo upoštevani pravilni koeficienti za področje Slovenije.

Program je zasnovan tako, da v enem koraku izračuna vse zahteve, ki smo jih podali

pred začetkom kalkulacije. Tako je program v isti fazi izvedel vetrno analizo, linearno in

nelinearno kalkulacijo ter dinamično analizo; vse od notranjih statičnih količin, pomikov, pa

do samega dimenzioniranja.

Slika 6-1: Nastavitev funkcij, ki jih želimo upoštevati pri modelu

61

Slika 6-2: Izbira željenih postopkov kalkulacije

Po opravljeni kalkulaciji imamo na voljo za pregled rezultatov dve opravilni vrstici. Prva

se imenuje ˝Results˝ in pod tem zavihkom so nam na voljo rezultati notranjih statičnih

količin, napetosti in deformacij tako v 2D- kot tudi v 3D-prikazu. V drugi opravilni vrstici pa

so rezultati dimenzioniranja oz. izkoriščenosti. Opravilna vrstica se imenuje glede na

material, ki ga dimenzioniramo. V našem primeru gre za jeklo ˝Steel˝. V podoknu

dimenzioniranje imamo področja preverjanja za MSN in za MSU.

Pri posamezni kontroli nam program ob posameznem elementu izpiše izkoriščenost

glede podane kriterije, ki v teoriji ne bi smela biti večja od 1,0 (100 %). Preverjanje

izkoriščenosti profilov lahko izvajamo na več načinov. Kontrolo lahko vršimo po napetostih

v prerezu elementov, posebej lahko preverjamo tudi izkoriščenosti glede stabilnosti

elementov. Tukaj nam program tudi podaja posamezne izkoriščenosti glede na vrsto

stabilitetnega problema. Lahko pa tudi ročno izberemo, za katere vrste napetosti in

stabilitetnih problemov želimo preveriti izkoriščenost profilov, kar je prikazano tudi na

naslednji sliki. Npr. pri sekundarcih v etaži in na strehi nam ni treba posebej preverjati

stabilnostnega problema bočne zvrnitve, saj so profili (sigme) pridržane na zgornji pasnici z

OSB-ploščami oziroma streha s strešnimi sendvič paneli.

62

Slika 6-3: Ročna izbira napetosti za kontrolo izkoriščenosti profilov

6.2 Dimenzioniranje okvirja C – C

Ker smo iz notranjih statičnih količin lahko razbrali, da je najbolj obremenjen okvir C –

C, bomo v tem podpoglavju izvedli dimenzioniranje profilov le za ta okvir. V splošnem bi

lahko vsak okvir dimenzionirali posebej, vendar nam način gradnje to onemogoča. Namreč

vsi stiki so vijačeni in, kot smo povedali že v uvodnem poglavju, se sekundarci spajajo na

sekundarce v isti ravnini, zato npr. ni mogoče spajati sekundarca S250 na primarec CP200.

Zaradi tega bomo pri dimenzioniranju ugotovili, da vsi profili niso polno izkoriščeni, ampak

je tukaj še veliko rezerve – ne zaradi teoretičnih vidikov, pač pa zaradi omejitev, ki jih

poznamo iz prakse zasnove in montaže tovrstnih objektov.

63

Slika 6-4: Izkoriščenost profilov okvirja C – C, MSN

6.3 Dimenzioniranje sekundarcev

Na konstrukciji smo poiskali najbolj obremenjene sekundarce v etažni plošči in v strešni

ravnini. Na spodnji sliki je prikazan delež izkoriščenosti zgoraj za vrsto strešnih, spodaj pa

za vrsto etažnih sekundarcev. Izkoriščenost prerezov je prikazana za MSN, za kompletno

kontrolo tako prereza kot stabilnosti. Lahko pa povemo, da je pri sekundarcih za

dimenzioniranje merodajna preverba stabilnosti.

64

Slika 6-5: Izkoriščenost sekundarcev strehe in etaže, MSN

65

7 PREVERJANJE STIKOV

7.1 Določitev obtežb na posamezne spoje elementov

Za določitev NSK na mestu noge (pete) stebra smo najprej spremenili statični sistem

konstrukcije. Namreč za preverjanje konstrukcije smo upoštevali robne pogoje prostorsko

nepomične členkaste podpore, saj je tako bil upoštevan najbolj neugoden sistem za

konstrukcijo. Za dimenzioniranje nog stebrov pa želimo zopet upoštevati najbolj neugoden

sistem. In s tem razlogom smo naleganja stebrov na temelje upoštevali kot polnovpete.

V nadaljevanju smo torej preverili, kateri spoj elementov na celotni konstrukciji je

najbolj obremenjen. Prišli smo do zaključka, da je ta ˝problematični˝ spoj stik primarnega

okvirja v slemenu na okvirju C – C.

7.2 Predvidena izvedba kritičnega stika

V praksi je najbolj pogosto uveljavljeno, da se stiki znotraj ravnine okvirja izvajajo na

princip veznih plošč poljubne oblike, ki se s primarnimi elementi vežejo z vijaki. Takšne stike

analizirajo tudi tuji strokovnjaki, katerih članke smo navedli med literaturo [18], [13].

Za dotični stik smo izbrali ploščo debeline 5 mm, kvalitete jekla S355. Plošče gredo v

obdelavo na laserski razrez, kjer se poleg osnovne geometrije že izrežejo tudi luknje za

vijačenje na primarne (IP 250/3) elemente. Po razrezu se vezni elementi še vroče cinkajo

kot vsa preostala konstrukcija.

Na primarnih elementih prereza IP250/3, ki je sestavljen iz dveh, s hrbtoma skupaj

obrnjenima C profiloma CP250/3, bodo luknje za vijačenje na vezno ploščo narejene že v

tovarni po končanem izrisu elementov. Primarca in vezna plošča bodo spojeni z vijaki M16,

kvalitete 8.8. Na povezavi med primarcem in vezno ploščo bo 9 vijakov na rastru 150 mm

po dolžini in 75 mm po širini. Vezna plošča na spodnji sliki bo nameščena med oba profila

primarnega elementa.

66

Slika 7-1: Geometrija vezne plošče v slemenu za laserski razrez

7.3 Analiza kritičnega stika

Spoj, ki smo ga že opisali v prejšnjem podpoglavju, smo analizirali s pomočjo

programske opreme RFEM. Problem smo diskretizirali numerično s pomočjo končnih

elementov. Vezna plošča in profil sekundarca sta bila modelirana s ploskovnimi elementi z

debelino t, ki je enaka debelini vezne plošče oz. debelini C primarnega profila. Zaradi

kvalitetnejših rezultatov smo mreženje elementov zgostili v okolici vijakov. Luknje oz. vijaki

so modelirani tako, da so upoštevani samo tlačni vplivi vijakov, kar je tudi realno stanje, saj

vijak, ki ni prednapet (že prej smo omenili, da so vijaki kvalitete 8.8), prenaša sile na ploščo

samo preko stebla – kontaktno. Če bi bili uporabljeni prednapeti vijaki, bi upoštevali tudi

trenje med ploščami. Za izračun je bila izvedena nelinearna analiza prvega reda. Kontrola

napetosti je izvedena po Von Misesovem kriteriju.

Robni pogoji so nastavljeni tako, da so pri vezni plošči luknje na eni strani vpete, na

drugi strani pa obremenjene v geometrijskem težišču z akcijami, ki izhajajo iz NSK, podanih

v poglavju 4.5.

Robni pogoji pri kontroli napetosti v primarnem nosilcu so takšni, da je C-profil na eni

strani linijsko (po celotnem prerezu) togo podprt, luknje pa so, tako kot pri vezni plošči,

67

obremenjene v njihovem geometrijskem težišču. Obtežbe so zmanjšane na polovico, saj

prerez primarnega elementa sestavljata dva enaka profila CP250/3. Kvaliteta jekla primarca

je S390GD+Z.

Zaradi nanosa obtežb na vse luknje smo predpostavili, da so luknje med seboj v enaki

poziciji tako pred kot tudi po obremenitvi. To smo modelirali s togimi povezavami med

njimi. Rezultat tega je, da nam ni bilo treba ročno računati in nanašati posameznih

komponent na vsako luknjo posebej.

Slika 7-2: Napetosti na vezni plošči po Von Misesu

Slika 7-3: Napetosti v primarnem prerezu CP250/3 po Von Misesu

68

8 PREDRAČUNSKA VREDNOST OBJEKTA IN PRIMERJAVA

CENE

Tabela 8-1: Predračunska vrednost objekta

Zadeva: Jeklena montažna hiša – predračunska vrednost

Poz.

Opis

EM

Količina

Cena/EM

v EUR

Skupaj

v EUR

JEKLENA KONSTRUKCIJA

1. Dobava jeklenih hladno valjanih

vroče cinkanih profilov SADEF iz

jekla S390GD+Z prerezov CP in

SP za skeletno gradnjo

stanovanjske hiše

kpl 1,00

12.847,20

12.847,20

2. Dobava veznih plošč in nog v

podporah iz jekla S235, laserski

razrez, varjenje, vroče cinkanje

kpl 1,00

1.416,80

1.416,80

3. Vijaki, sidra, navojne palice

zavetrovanja, napenjalci, vse

kvalitete 8.8

kpl 1,00

885,80

885,80

4. Transport materiala (jeklo,

vijaki, vezni elementi) Fco.

gradbišče Vransko

kpl 1,00

1.100,00

1.100,00

5. Montaža jeklene konstrukcije na

pripravljene temelje

kpl 1,00

2.000,00

2.000,00

SKUPAJ JEKLENA KONSTRUKCIJA 18.249,80

STREHA IN FASADA

1. Dobava in montaža fasadnih

panelov BRUCHA FP 120, skriti

spoj, Ral 9006

m² 180,1 37,60 6.773,26

2. Dobava in montaža strešnih

panelov BRUCHA DP 182, Ral

7016

m² 151,1 40,30 6.087,72

69

SKUPAJ STREHA IN FASADA 12.860,98

KLEPARSKI ELEMENTI

1. Dobava in montaža kleparskih

elementov na streho in fasado v

barvi panelov na tistem mestu

vključno s pritrdilnim

materialom po naslednji

specifikaciji:

kpl 1,0 3.121,38 3.121,38

a. Sleme vključno z glavniki m' 12,8 18,00 230,40

b. Protiprelivna pločevina z

integriranim snegobranom

m' 25,6 16,00 409,60

c. Snegobrani vmesni m' 25,6 12,00 307,20

d. Čelna obroba strehe m' 23,2 12,50 290,50

e. Žlebovi vključno s kljukami in

odtoki

m' 25,6 15,00 384,00

f. Obroba med fasado in streho v

oseh 1 in 3

m' 25,6 9,00 230,40

g. Vogalna obroba fasade zunanja m' 14,0 11,00 154,00

h. Okenske police m' 9,7 12,00 116,40

i. Okenske in vratne obrobe

(špalete)

m' 50,9 12,00 610,80

j. Talna obroba fasade m' 43,1 9,00 388,08

SKUPAJ KLEPARSKI ELEMENTI 3.121,38

STOPNIŠČE

1. Stopnišče jeklene izvedbe kpl 1,00 1.200,00 1.200,00

2. Lesena obloga stopnišča kpl 1,00 900,00 900,00

SKUPAJ STOPNIŠČE 2.100,00

OBLOGE

1. Dobava in montaža OSB plošč,

deb. 22 mm na etažno ploščo

m² 96,5 11,35 1.095,28

70

2. Izvedba in dobava

suhomontažnega stropa v

pritličju direktno na sekundarne

elemente etažne plošče,

požarne mavčno kartonske

plošče, parna zapora, zvočna

izolacija 5cm

m² 96,5 20,00 1.930,00

3. Izvedba in dobava

suhomontažnega stropa v

mansardi direktno na

sekundarne elemente etažne

plošče z dodano

podkonstrukcijo iz tipskih

profilov CD in UD, direktna

obešala, požarne mavčno

kartonske plošče, parna zapora,

TI 5cm

m² 136,0 25,00 3.399,75

4. Izvedba instalacijske ravnine v

pritličju in mansardi s tipskimi

CD in UD profili, fiksirano na

fasadne panele z direktnimi

obešali, parna zapora, požarne

plošče

m² 144,0 25,00 3.600,00

5. Izvedba estriha v sestavi EPS100,

ločilna folija, mikroarmirani

betonski estrih z napeljavo za

talno gretje

m² 193,0 20,00 3.860,00

6. Izvedba suhomontažnih

predelnih sten v pritličju in

mansardi v sestavi W112

m² 112,0 25,00 2.800,00

SKUPAJ OBLOGE 16.685,03

SLIKOPLESKARSKA DELA

1. Kitanje notranjih sten in stropov

z bandažiranjem

m² 542,41 5,00 2.712,05

2. Oplesk notranjih sten in stropov m² 542,41 3,00 1.627,23

71

SKUPAJ SLIKOPLESKARSKA DELA 4.339,28

TLAKI

1. Dobava in polaganje talnih oblog

v pritličju in mansardi iz

keramike ali laminata/ parketa

srednjega ranga

m² 193 30,00 5.790,00

2. Dobava in polaganje stenske

keramike v kopalnicah in kuhinji

m² 63,08 25,00 1.577,00

SKUPAJ TLAKI 7.367,00

INSTALACIJSKA DELA (OCENA)

1. Elektro instalacije v mansardi,

dobava in montaža, groba in fina

montaža

kpl 1 3.500,00 3.500,00

2. Vodoinštalacijska in

kanalizacijska dela

kpl 1 1.500,00 1.500,00

3. Ogrevanje kpl 1 1.500,00 1.500,00

4. Toplotna črpalka z vso potrebno

avtomatiko z upoštevano

subvencijo EKO-sklada

kpl 1 4.000,00 4.000,00

5. Rekuperacijski sistem

prezračevanja z izkoriščanjem

toplote zraka iz prostora za

ogrevanje svežega zraka iz

zunanjosti

kpl 1 2.500,00 2.500,00

SKUPAJ INSTALACIJSKA DELA 13.000,00

STAVBNO POHIŠTVO

1. Okna, vrata in vhodna vrata kpl 1,00 4.679,86 4.679,86

2. Zunanje žaluzije Krpan na vseh

oknih in vratih

kpl 1,00 2.508,23 2.508,23

3. Strešno okno vključno z

obrobami

kpl 4,00 400,00 1.600,00

4. Notranja vrata s podbojem kpl 8,00 300,00 2.400,00

72

SKUPAJ STAVBNO POHIŠTVO 11.188,09

SANITARNA OPREMA

1. Sanitarna oprema za dve

kopalnici in toaleta za goste

kpl 1,00 1.700,00 1.700,00

SKUPAJ SANITARNA OPREMA 1.700,00

REŽIJSKI STROŠKI, DOBIČEK

1. Stroški projektiranja in vodenja kpl 1,00 5.000,00 5.000,00

2. Predviden dobiček kpl 1,00 25.000,00 25.000,00

SKUPAJ REŽIJA IN DOBIČEK 30.000,00

SKUPAJ: 120.611,56

davčna stopnja 9,5%

12.660,88

MPC 133.272,44

V cenik niso zajeta zemeljska dela, betonska dela in nasploh ni zajeta kletna etaža. Tudi

ostali proizvajalci montažnih hiš v ceniku ne zajemajo omenjenih del, zato jih zaradi

primerljivosti tudi mi nismo upoštevali. Cene so oblikovane z okvirnimi cenami trenutno na

trgu. Cene inštalacijskih del so ocenjene in ne odražajo točne končne cene. Glede na neto

tlorisno površino, ki za obravnavano hišo znaša 182 m², znaša torej vrednost stanovanjskih

prostorov na neto površino 732 EUR/m².

Za primerjavo smo preverili cene nekaterih proizvajalcev lesenih montažnih hiš, pri

čemer smo upoštevali hiše P+M, dvokapno streho, neto tlorisne površine med 150 m² in

190 m². Primerjali smo izvedbo na ključ ter osnovno energijsko verzijo. Povprečna cena

primerjanih stanovanjskih hiš je znašala 1070 EUR/m².

Procentualno gledano je naša hiša 31,5 % cenejša pri primerljivi izvedbi ter s

prednostmi, ki smo jih našteli skozi celotno delo. Ali drugače povedano, maloprodajna cena

naše hiše v leseni okvirno panelni izvedbi bi bila predvidoma 194.740,00 EUR.

73

9 ZAKLJUČEK

Po pregledu magistrskega dela lahko sklenemo, da nam gradnja s tankostenskimi profili

kljub nekaterim mehanskim slabostim obravnavanih prerezov omogoča izvedbo kvalitetnih

stanovanjskih objektov z doseganjem ciljev, ki smo si jih zadali v uvodu.

- Omogočena je bistvena zahteva po minimalnem omejevanju razporeditve

notranjih prostorov in možnosti prilagajanja samega objekta skozi celotno dobo

eksploatacije. To nam omogočajo predvsem lastnosti jekla ter prerezov, ki kljub

neverjetno majhni masi zagotavljajo velike togosti. Trditev smo podkrepili s

celotnim statičnim izračunom obravnavanega objekta.

- Konstrukcija z vroče cinkanimi elementi in debelinami sten vsaj 3 mm nam

zagotavlja trajnost in dolgo življenjsko dobo brez potrebnega rednega vzdrževanja.

- Ker se objekt gradi po fazah, je možno sodelovanje investitorja in spreminjanje

projekta (notranjosti, instalacij, opreme, stavbnega pohištva) še v času gradnje. Na

tem mestu bi tako za namen trženja kot tudi zato, da bi investitor dobil kar se le da

funkcionalen objekt, popolnoma prilagojen njegovim željam in predstavam, bilo

smiselno uporabiti koncept virtualne realnosti. To pomeni, da bi s pomočjo BIM-

modela objekta ter opreme (3D-virtual reality očal s senzorji in upravljalci)

investitor takoj po grobih montažnih delih lahko hodil po svoji hiši in jo videl v

gotovem stanju. Ta sistem omogoča popolno sliko, dejansko velikost opreme in

prostorov, hojo po prostoru. Na ta način bi bodoči uporabnik lahko določil

velikosti in obliko notranje razporeditve, opremo, instalacije, itd.

- Zaradi kompletne prefabrikacije osnovne jeklene konstrukcije in hitrega dela s

predvidenimi obložnimi materiali smo zagotovili ustrezno hitrost gradnje, ki je

primerljiva s konkurenčno montažno gradnjo, kar je po našem mnenju glavni adut

pri trženju obravnavanih objektov.

- Z izbiro fasadnih in strešnih panelov, ki zagotavljajo toplotno izolacijo v celoti na

zunanji strani jekla, smo izničili učinke toplotnih mostov skozi jeklene nosilne

elemente, kar pa je bila tudi glavna slabost v primerjavi z leseno gradnjo. Prav tako

pa nam takšen način omogoča dodatno izolacijo oz. boljši energetski standard

zgolj z izbiro debelejših panelov.

- Uporabniku je dovoljena izbira zunanjega izgleda po poljubnih željah: vidni paneli

v poljubni profilaciji in v poljubni RAL-barvi, prav tako pa so lahko paneli potiskani

v raznoraznih imitacijah. Na panele je možno narediti tudi klasično fasado. Lahko

pa z vijačenjem direktno na panele naredimo delno ali v celoti leseno fasado iz

poljubnega lesa in poljubne oblike.

- Zelo pomembna in velikokrat ključna pri odločitvi pa je končna cena objekta. To

smo primerjali z leseno okvirno panelno gradnjo do faze ˝polni ključ˝. Cena naše

74

hiše v primerjavi s kompatibilnimi objekti je za več kot 30 % cenejša. Če bi

primerjali višji rang energijske učinkovitosti, pa bi bila ta razlika še večja. Namreč

za doseganje boljše izolativnosti bi pri našem sistemu zgolj povečali debelino

panelov, medtem ko so pri ostalih sistemih primorani popolnoma spremeniti

sestavo elementov. Prav tako pa bi ceno lahko še znižali s tlorisi, ki so bolj

prilagojeni gradnji z okvirji (na rastru cca 5 m).

Glede na podane alineje o doseganju ciljev, ki smo si jih zastavili v uvodnem poglavju,

lahko sklepamo, da smo pravilno predvideli rezultate, ki smo jih tekom dela tudi potrdili in

dokazali. S tega vidika lahko tudi rečemo, da je bilo delo uspešno in da nam predstavlja

pozitivno naravnan prvi korak v razvoju sistema jeklenih montažnih hiš iz tankostenskih

hladno valjanih profilov. Naša vizija pri razvoju je, da bo uporabnik vsak dan bivanja v

objektu zadovoljen z udobjem in prostorom po svoji meri, prav tako pa mu bodo vedno

omogočene spremembe, ki bodo to udobje zagotavljale tudi po 10, 20, 30 letih. Z nižjo ceno

in primerljivo, če ne višjo kvaliteto bivanja, pa želimo uporabniku zagotoviti, da bo hiša

služila lastniku in ne lastnik hiši.

75

[1] „Tehnična smernica TSG-1-004:2010, Učinkovita raba energije,“ [Elektronski].

Available:

http://www.mop.gov.si/fileadmin/mop.gov.si/pageuploads/zakonodaja/graditev_o

bjektov/TSG_01_004_2010_ure.pdf. [Poskus dostopa 20 08 2018].

[2] SIST EN 1990:2004, Evrokod – Osnove projektiranja, 2004.

[3] SIST EN 1991-1-1: 2002, Evorkod 1: Vplivi na konstrukcije – 1-1. Del: Splošni, 2002.

[4] SIST EN 1991-1-1: 2003, Evrokod 1: Vplivi na konstrukcije – 1-3. Del: Splošni vplivi –

Obtežba snega, 2003.

[5] SIST EN 1991-1-1: 2005, Evrokod 1: Vplivi na konstrukcije – 1-4. Del: Splošni vplivi –

Vplivi vetra, 2005.

[6] https://www.mojmojster.net/showfile.php?id=217777.

[7] [Elektronski]. Available: http://www.thermasteel.ua/. [Poskus dostopa 21. 08.

2018].

[8] [Elektronski]. Available: http://www.voestalpine.com/. [Poskus dostopa 22. 08.

2018].

[9] D. DUBINA, „Cold-formed Steel Design,“ [Elektronski]. Available:

http://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/doc/2014_07_WS_Steel/presentations/08_Euro

codes_Steel_Workshop_DUBINA.pdf. [Poskus dostopa 22. 05. 2018].

[10] [Elektronski]. Available: https://www.industry-plaza.com/img/integrated-

connections-auto-connect-middle-acm-000129076-product_zoom.jpg.

[11] [Elektronski]. Available: https://www.industry-plaza.com/img/integrated-

connections-auto-notch-an-000129090-product_zoom.jpg.

[12] Sadef, BUILDING steel profiles, katalog.

[13] Ž. Š. G. Bučmys, „The behavior of cold formed steel structure connections,“

[Elektronski]. Available:

https://www.researchgate.net/publication/261587093_The_behavior_of_cold_for

med_steel_structure_connections?enrichId=rgreq-

24206234618dd1ba7491e047dd6915f1-

VIRI IN LITERATURA

76

XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTU4NzA5MztBUzoxNzg1NzU4MzE0NzgyN

zNAMTQxOTU4NzIwNDc5Mg%3D%3D&el=1_x.

[14] [Elektronski]. Available:

https://resources.scia.net/download/en/fs/SteelDesigner_SteelColdFormedEN199

3_enu.pdf.


https://www.bruchapaneel.com/fileadmin/user_upload/media/datenblaetter/de_

FPP_Datenblatt.pdf.


https://www.bruchapaneel.com/fileadmin/user_upload/media/datenblaetter/de_

DP_Datenblatt.pdf.

[17] SIST EN 1993-1-1: 2005, Evrokod 3: Projektiranje jeklenih konstrukcij -1-1. Del:

Splošna pravila in pravila za stavbe, 2005.

[18] Ž. D. A. Bučmys, „Rechtangular gusset plate behaviour in cold-formed I-type steel

connections,“ 2017.

[19] Splošni tehniški slovar, Ljubljana: Zveza inženirjev in tehnikov Slovenije, 1981.

[20] J. Toporišič, Slovenski pravopis, Ljubljana: DZS, 1994.

[21] D. Beg, Projektiranje jeklenih konstrukcij v skladu z Evrokodom 3 kratek povzetek,

Ljubljana: Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo.

[22] V. Lešič, „Zasnova in analiza nosilnosti 6 m visoke jeklene hale tlorisa 20 x 12m,“

2014.

77

PRILOGE

Seznam slik

Slika 2-1: Primer montaže lesene okvirno – panelne hiše [6] ............................................... 4

Slika 2-2: Primer uporabe jeklenih tankostenskih hladno – valjanih profilov v stanovanjski

hiši [7] ............................................................................................................................ 5

Slika 2-3: Temeljenje na pasovnih temeljih s paličnimi nosilci [7] ........................................ 6

Slika 2-4: Temeljenje na monolitni AB plošči [7] ................................................................... 6

Slika 2-5: Temeljenje na vijačenih pilotih. [7] ........................................................................ 7

Slika 2-6: Detajl zunanje stene z zaključnim slojem: dekorativni omet [7] ........................... 8

Slika 2-7: Detajl zunanje stene z zaključnim slojem: Fasadne kasete [7] .............................. 9

Slika 2-8: Detajl notranje nosilne stene [7] ......................................................................... 10

Slika 2-9: Sestava etažne plošče, klasični estrih [7] ............................................................. 11

Slika 2-10: Sestava etažne plošče, suhi estrih [7] ................................................................ 12

Slika 2-11: Strešni sistem: Hladno podstrešje [7] ................................................................ 13

Slika 2-12: Strešni sistem: Ogrevana mansarda [7] ............................................................. 14

Slika 2-13: Strešni sistem: Ravna streha [7] ........................................................................ 15

Slika 2-14: Posamezni ˝Buckling˝ primeri in njihove možne kombinacije [9] .................... 17

Slika 2-15: ˝Web Crippling˝ na C prerezu (levo) ter na I in omega prerezu (desno) [9] ..... 18

Slika 2-16: Luknje in ukrivljen izsek na primarnem CP profilu [10] ..................................... 19

Slika 2-17: Luknje za vijačenje in prikrajšane pasnice sekundarnih profilov [11] ............... 19

Slika 2-18: Natezne palice za pridržanje sekundarnih elementov [12] ............................... 20

Slika 2-19: Primer slemenskih veznih plošč z ojačitvami za pasnice [13] ............................ 20

Slika 3-1: Karakteristike fasadnih panelov BRUCHA FP-P [15] ............................................ 27

Slika 3-2: Karakteristike strešnih panelov BRUCHA DP [16] ................................................ 28

Slika 4-1: Kategorije uporabe .............................................................................................. 30

Slika 4-2: Katregorije streh .................................................................................................. 31

Slika 5-1: Tloris etaže ........................................................................................................... 40

Slika 5-2: Tloris strehe ......................................................................................................... 40

Slika 5-3: Prerez A – A .......................................................................................................... 41

Slika 5-4: Prerez B – B .......................................................................................................... 41

Slika 5-5: Prerez C - C ........................................................................................................... 42

Slika 5-6: Prerez D – D .......................................................................................................... 42

Slika 5-7: Prerez 1 - 1 ........................................................................................................... 43

Slika 5-8: Prerez 3 – 3 .......................................................................................................... 43

Slika 5-9: Karakteristike prereza IP 250/3 ........................................................................... 44

Slika 5-10: Karakteristike prereza IP 150/3 ......................................................................... 45

78

Slika 5-11: Karakteristike prereza CP 250/3 ........................................................................ 46

Slika 5-12: Karakteristike prereza SP 250/3 ......................................................................... 47

Slika 5-13: Karakteristike prereza RD 16 ............................................................................. 48

Slika 5-14: Karakteristike okrogle cevi 33,7x2 ..................................................................... 49

Slika 5-15: Priporočene vrednosti faktorja Ψ ...................................................................... 50

Slika 5-16: Opravilno okno: Obtežne skupine ..................................................................... 51

Slika 5-17: Nastavitev obtežnih kombinacij ULS .................................................................. 51

Slika 5-18: Nastavitve za Load panel ................................................................................... 52

Slika 5-19: Okvir A – A, ovojnica upogibnih momentov My (kNm), ULS ............................. 53

Slika 5-20: Okvir A – A, ovojnica prečnih sil Vz (kN), ULS .................................................... 54

Slika 5-21: Okvir A – A, ovojnica osnih sil N (kN), ULS ......................................................... 54

Slika 5-22: Okvir C – C, ovojnica upogibnih momentov My (kNm), ULS ............................. 55

Slika 5-23: Okvir C – C, ovojnica prečnih sil Vz (kN), ULS..................................................... 56

Slika 5-24: Okvir C – C, ovojnica osnih sil N (kN), ULS ......................................................... 56

Slika 5-25: Sekundarci strehe (zgoraj) in etaže (spodaj), ovojnica upogibnih momentov My

(kNm), ULS ................................................................................................................... 57

Slika 5-26: Sekundarci strehe (zgoraj) in etaže (spodaj), ovojnica prečnih sil Vz (kN), ULS 57

Slika 5-27: Sekundarci strehe, ovojnica upogibnih momentov Mz (kNm), ULS .................. 58

Slika 5-28: Sekundarci strehe, ovojnica prečnih sil Vy (kN), ULS ......................................... 58

Slika 5-29: Lastni nihajni časi ............................................................................................... 58

Slika 6-1: Nastavitev funkcij, katere želimo upoštevati pri modelu .................................... 60

Slika 6-2: Izbira željenih postopkov kalkulacije ................................................................... 61

Slika 6-3: Ročna izbira napetosti za kontrolo izkoriščenosti profilov .................................. 62

Slika 6-4: Izkoriščenost profilov okvirja C – C, ULS .............................................................. 63

Slika 6-5: Izkoriščenost sekundarcev strehe in etaže, ULS .................................................. 64

Slika 7-1: Geometrija vezne plošče v slemenu za laserski razrez ........................................ 66

Slika 7-2: Napetosti na vezni plošči po Von Misesu ............................................................ 67

Slika 7-3: Napetosti v primarnem CP250/3 prerezu po Von Misesu ................................... 67

Kazalo tabel

Tabela 3-1: razporeditev in velikost prostorov ................................................................... 23

Tabela 8-1: Predračunska vrednost objekta ........................................................................ 68

79

Kratek življenjepis

Rojen: 15. 11. 1992 v Celju

Šolanje:

1999–2007 Osnovnošolska izobrazba

Osnovna šola Vojnik

2007–2011 Gimnazijski maturant

ŠCC, Gimnazija Lava, tehniška gimnazija

2011-–2015 Diplomirani inženir gradbeništva (UN)

Fakulteta za gradbeništvo, Univerza v Mariboru, študijski

program gradbeništvo, I. bolonjska stopnja

2015–2018 Magister inženir gradbeništva

Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in

arhitekturo, Univerza v Mariboru, študijski program

gradbeništvo, smer gradbene konstrukcije in operativa,

II. bolonjska stopnja

Documents

MONTAŽNE HIŠE IZ TANKOSTENSKIH HLADNO ...montažne gradnje iz jeklenih tankostenskih hladno valjanih profilov. Prav tako je na kratko povzet namen in cilj magistrskega dela. V drugem