PRIMENA METALNIH KONSTRUKCIJA -...

AK III Predavanje 02

PRIMENA METALNIH KONSTRUKCIJA

Dr Dragan Kostić, v.prof.

10/2

2/20

14

1

Primena metalnih konstrukcija

• Metali u primeni

Čelik,

Aluminijum

10/2

2/20

14

2

Primena metalnih konstrukcija

Noseće konstrukcije (čelik);

• Mostovi

• Hale velikih raspona

• Visoke zgrade

• Specijalni objekti

10/2

2/20

14

3

Primena metalnih konstrukcija

Noseće konstrukcije (čelik);

• Mostovi

• Hale velikih raspona (industrija, sport, sajmišta, aerodromi, žel.stanice...)

• Visoke zgrade

• Specijalni objekti

10/2

2/20

14

4

Primena metalnih konstrukcija

Noseće konstrukcije (čelik);

• Mostovi

• Hale velikih raspona

• Visoke zgrade (poslovne, bolničke, školske, garaže)

• Specijalni objekti

10/2

2/20

14

5

Primena metalnih konstrukcija

Noseće konstrukcije (čelik)

• Mostovi

• Hale velikih raspona

• Visoke zgrade

• Specijalni objekti (tornjevi, dalekovodi, rezervoari, platforme)

10/2

2/20

14

6

Primena metalnih konstrukcija Sekundarni elementi

• Za pokrivanje

• Fasadni elementi

• Laki pregradni zidovi

• Spušteni plafoni

10/2

2/20

14

7

Primena metalnih konstrukcija Sekundarni elementi

• Za pokrivanje

• Fasadni elementi

• Laki pregradni zidovi

• Spušteni plafoni

10/2

2/20

14

8

Primena metalnih konstrukcija

Sekundarni elementi

• Za pokrivanje

• Fasadni elementi

• Laki pregradni zidovi

• Spušteni plafoni

10/2

2/20

14

9

Primena metalnih konstrukcija

Sekundarni elementi

• Za pokrivanje

• Fasadni elementi

• Laki pregradni zidovi

• Spušteni plafoni

10/2

2/20

14

10

Opšte karakteristike metalnih konstrukcija

• Noseće konstrukcije od gvožđa pojavile su se pre nešto više od 200 god.

• Čelik je u građevinarstvu najzastupljeniji materijal za noseće konstrukcije

• Čelične konstrukcije poseduju specifična svojstva i značajne tehničke i funkcionalne prednosti

10/2

2/20

14

11

Karakteristike metalnih konstrukcija • Visoka mehanička svojstva

σč=240-560MPa, σB=24-40MPa

• Male dimenzije i težine oko 6x manji poprečni presek od AB, oko 1,8x maja težina od AB skeleta Oko 3x manja težina od zidane zgrade

• Industrijalizovana proizvodnja (<20% montažnih radova) • Laka manipulacija, transport i montaža • Relativno lako fundiranje • Velika seizmička otpornost • Fleksibilnost i adaptabilnost • Mogućnost demontaže i trajna vrednost

10/2

2/20

14

12

Karakteristike metalnih konstrukcija • Rekorde u gradnji nosećih struktura drže čelične

konstrukcije

• Jedino razumno rešenje za mostove velikih raspona, hale velikih površina, zgrade visoke spratnosti, visokih tornjeva i jarbola

10/2

2/20

14

13

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija • Ruda gvožđa (ferit, magnezit, hematit, limonit, pirit)

• Od starog veka (Egipat, Kina, Feničani...) zna se za gvožđe ali ne i kako je tehnološki dobijano

• Male količine Fe su se proizvodile u niskim šahtnim pećima – za oružje i alate

• Početkom XV veka usavršen je postupak livenja – za topove

• 1735. visoke peći, oksidacija pomoću koksa i velikih mehova povećava se proizvodnja Fe i nj. primenu

10/2

2/20

14

14

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija • I konstrukcija od Fe u svetu (liveno Fe)

• Kolbrukdejl (Eng.), 1777-79, L=30,6m, 5 segmentnih lukova na 3 zgloba, e=1,5m

10/2

2/20

14

15

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija • 1784. ulazi u primenu Pudel-proces (Fe iz visokih peći se u

Pudel-pećima dovođenjem toplog vazduha i mešanjem oslobađa uglenika, silicijuma i mangana) – VARENO Fe (vrlo slično današnjem)

• Pojava prvih profila-valjanih 1839. Ferdinand Zores (Fra.)

10/2

2/20

14

16

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija • Teorijske osnove proračuna i izvođenja postavili su:

Navier, Lame, Clapeiron, Levie (Fra.)

Kremona, Kastigliano (Ita.)

Bernoulli, Euler (Švajc.)

Maxwell (Eng.)

Winkler, Culmann, Ritter, Mohr (Nem.)

10/2

2/20

14

17

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija • Pronalazak topljenog čelika 1855. Hanry Bessemer

(okretne kruškaste posude) redukuje C

10/2

2/20

14

18

1874. Most Sent Luis preko r. Misisipi 153+159+153m

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija • 1880. Postupci koji su doveli do masovne proizvodnje tzv.

Topljenog čelika Simens-Martinov, Tomasov (i dana sje u upotrebi)

• 1883. Brookline Bridge on East River, L=486m 10/2

2/20

14

19

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija - zgradarstvo • 1785. međuspratna konstr. Kuće u Bulonju L=6,5m

• 1811. Halle aux Bles u Parizu, Kupola raspona 13,9m od livenog Fe

10/2

2/20

14

20

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija - zgradarstvo • 1851. Crystal Palace u Londonu (1. Svetska izložba)

Objekat je izgrađen za 17 nedelja

10/2

2/20

14

21

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija

• 1876. Ajfelov toranj, h=300m

41 god. držao primat najvišljeg objekta 10

/22/

2014

22

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija

• 1892. okvirni čelični sistem 20-spratne Bruce Price’s American Surety Building (New York), h=93m

10/2

2/20

14

23

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija

• 1909. Metropolitan Tower (New York)

53 sprata, h=215m 10/2

2/20

14

24

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija • 1913. Woolworth Building,

New York,

55 spratova, h=231,8m

10/2

2/20

14

25

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija • 1930. Empire State

Building,

New York,

102 sprata,

h=381m

10/2

2/20

14

26

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija - mostovi • Najznačajniji viseći mostovi velikih raspona u svetu su:

10/2

2/20

14

27

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija - mostovi • L=1298m

10/2

2/20

14

28

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija - mostovi • L=1410m

10/2

2/20

14

29

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija - mostovi • L=960+1990+960 m

10/2

2/20

14

30

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija - mostovi

10/2

2/20

14

31

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija - mostovi

10/2

2/20

14

32

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija - mostovi

10/2

2/20

14

33

Istorijski razvoj metalnih konstrukcija - mostovi • 1948. prva ortotropna kolovozna ploča koja povezuje gornji pojas

rešetki

10/2

2/20

14

34

Primena metalnih konstrukcija u zgradarstvu Osim ramovskih i grednih sistema sa punozidnim i rešetkastim čeličnim nosačima, za zgrade velikih rasšpona se naročito promenjuju i drugi KS: • Prostorne rešetke: A. Šoping centar u Singapuru, B. Nacionalna

arena u Birmingemu, C. Stadion Poljud u Splitu

• Viseći sistemi • Šatorasti sistemi

10/2

2/20

14

35

Primena metalnih konstrukcija u zgradarstvu • Viseći sistemi:

A. EuropaHalle u Karlsrueu (Nem. 1978), B: Velika hala Morača u Podgorici 1981, C: Klizalište u Johaneshovu (Štokholm, Švedska 1956), D. Dorton arena u Rejliju (Sev.Karolina, SAD 1956)

10/2

2/20

14

36

Primena metalnih konstrukcija u zgradarstvu

• Šatorasti sistemi

A. Olimpijski park u Minhenu (1972)

B. Georgia dome u Atlanti, 1992

C. Stadion u Durbanu, 2010

10/2

2/20

14

37

Metalne konstrukcije u modernoj

arhitekturi visokih zgrada

10/2

2/20

14

38

Metalne konstrukcije u modernoj

arhitekturi visokih zgrada

• Modularni raspored snopova cevi

Sears Tower u Chicag-u, 9 cevi 22,5x22,5m

10/2

2/20

14

39

Metalne konstrukcije u modernoj

arhitekturi visokih zgrada

• Rešetkasti spoljni okvir

John Hancock centre u Čikagu, 100 spratova

10/2

2/20

14

40

Primena metalnih konstrukcija u zgradarstvu

10/2

2/20

14

41

Primena metalnih konstrukcija u zgradarstvu

10/2

2/20

14

42

Metalne konstrukcije u modernoj arhitekturi Srbije • Hala sportova Pionir u Beogradu 1973.

10/2

2/20

14

43

Metalne konstrukcije u modernoj arhitekturi Srbije • Hala sportova Pionir u Beogradu 1973.

10/2

2/20

14

44

Metalne konstrukcije u modernoj arhitekturi Srbije • SPENS u Novom Sadu, 1981

10/2

2/20

14

45

Metalne konstrukcije u modernoj arhitekturi Srbije • Milenijum u Vršcu, 2001.

10/2

2/20

14

46

Metalne konstrukcije u modernoj arhitekturi Srbije

10/2

2/20

14

47

Metalne konstrukcije u modernoj arhitekturi Srbije

10/2

2/20

14

48

Metalne konstrukcije u modernoj arhitekturi Srbije

10/2

2/20

14

49

Metalne konstrukcije u modernoj arhitekturi Srbije • Krov stadiona Crvene zvezde u Beogradu

10/2

2/20

14

50

Vrste čeličnih proizvoda i njihova primena 1. Vruće valjani proizvodi

• Štapovi,

• Limovi,

• Profilisani nosači,

• Šuplji profili

2. Hladno oblikovani proizvodi

• Valjanjem iz ravne trake,

• Previjanjem ravne trake u presi u posebnom alatu

10/2

2/20

14

51

VRUĆE VALJANI PROIZVODI Najviše zastupljeni proizvodi u nosećim konstrukcijama,

10/2

2/20

14

52

Štapovi

Proizvodi se u obliku:

• Pljošteg čelika

• Širokog (univerzalnog) pljošteg čelika

• Ugaonika

• T i Z-profila

• Malih U i I-profila visine h<80mm

• Okruglog, kvadratnog i šestougaonog čelika

10/2

2/20

14

53

Štapasti čelik Pljošti čelik ≠ b.d...l

• Debljine d=5-60mm, širine b=10-150mm, dužina L=3-15m

Široki pljošti čelik ≠ b.d...l

• Debljine d=5-60mm, širine b=151-1250mm, dužina L=3-12m

• Koristi se za izradu pojasnih lamela zavarenih I nosača

• Valjan sa 4 valjka: 2 horiz. i 2 vert.

10/2

2/20

14

54

Štapasti čelik

Ugaonici L h.c.d...l

• Valjaju se između kalibrisanih valjaka

• Ravnokraki (1:1) i raznokraki (1:1,5 ili 1:2)

• Izrađuju se u 3 ili 4 debljine

10/2

2/20

14

55

Štapasti čelik

• T-profili T 2c.h.d...l

• Z-profili (vrlo retko se danas upotrebljavaju)

10/2

2/20

14

56

Štapasti čelik

• Okrugli i Kvadratni čelik

10/2

2/20

14

57

Limovi

Valjaju se u oba pravca, kasnije se obrezuju

• Fini limovi d<3mm

• Srednji limovi 3mm do 4,75mm

• Grubi limovi d>4,75mm do 60mm i više

• Dužina limova 10m

• Širina do 4,6m

Po obradi površina mogu biti:

• Glatki

• Rebrasti

• Bradavičasti

• Perforirani

10/2

2/20

14

58

Limovi

10/2

2/20

14

59

Profilisani nosači

• Valjaju se u 2 osnovna oblika U i I-profili

• Osnovni konstrukcioni elementi za grede i stubove

• Isporučuju se u dužinama 8m do 15m

• Nagib nožice 14% (I), 8% (U)

• Poluprečnik krivine r=debljini rebra

10/2

2/20

14

60

Profilisani nosači

10/2

2/20

14

61

Profilisani nosači • Profili sa širokim paralelnim nožicama IP-nosači

• IPE – evropski IP-nosači (Laka serija HEA, Normalna serija HEB

10/2

2/20

14

62

Profilisani nosači • Profili sa širokim paralelnim nožicama IP-nosači

• IPE – evropski IP-nosači (Ojačana serija HEM, serija za stubove HD)

10/2

2/20

14

63

Šuplji profili • Konstrukcioni elementi koji u poprečnom preseku imaju

kružni, kvadratni ili pravougaoni prsten

• Proizvodi se od rondele valjanjem u vrućem stanju u kvadratni ili pravougaoni prsten

• Izrađuju se kao šavni i bezšavni profili

10/2

2/20

14

64

HLADNO OBLIKOVANI PROIZVODI DEFORMACIJA LIMOVA U HLADNOM STANJU

• Valjanjem iz ravne trake kroz seriju valjaka

• Previjanjem ravne trake na presi u posebnom alatu

Primenjuju se za lake konstrukcije:

• Standardizovni elementi (rožnjače, fasadne rigle)

• Tipizirane hale

10/2

2/20

14

65

HOP HOP se proizvode kao

• Otvoreni profili d=1,5mm do 6mm

• Šuplji profili d=1,5mm do 6mm

• Profilisani limovi

• Ravni limovi i trake

10/2

2/20

14

66

HOP HOP se proizvode kao

• Otvoreni profili d=1,5mm do 6mm

• Šuplji profili d=1,5mm do 6mm

• Profilisani limovi (pocinkovani, plastificirani, d=0,6mm do 1,4mm)

• Ravni limovi i trake

10/2

2/20

14

67

OSTALI PROIZVODI

• Automatski zavareni nosači

10/2

2/20

14

68

OSTALI PROIZVODI

Saćasti profili

• sa istom masom profila dobija novi proizvod veće visine

• Bitno se povećavaju statičke karakteristike, čime mu se povećava nosivost i krutost. 10

/22/

2014

69

OSTALI PROIZVODI

• Užad i kablovi

10/2

2/20

14

70

OSTALI PROIZVODI

Istegnuti metal

• zasecanje ravnog lima i razvlačenje

10/2

2/20

14

71

ALUMINIJUMSKI PROIZVODI

• Profili

• Limovi

10/2

2/20

14

72

Aluminijumski profili

• Nožice su paralelne

• Profili su jednostavni ili razuđeni

10/2

2/20

14

73

Aluminijumski limovi

• Ravni

• Naborani (trapezasti)

• Jednostruki

• Dvostruki sa termoizolacijom

10/2

2/20

14

74

Aluminijumski limovi

10/2

2/20

14

75

Literatura • Konstruktivni sistemi u arhitekturi, D.Kostić G.Radivojevic,

GAF Niš 2011.

• Čelične konstrukcije, Marta Sulyok-Selimbegović, AF Zagreb

• Ауторизована предавања проф. Др. М. Дамњановића

• Буђевац „Металне конструкције у зградарству“,

Грађевинска књига, Београд, 2006.

• Web sajtovi ...

10/2

2/20

14

76 FOR MORE INFO...

• http://www.gradst.hr/Portals/9/PropertyAgent/1167/Files/2452/NK2%20-%209.Skeletne%20celicne%20konstrukcije%20u%20visokogradnji.pdf

• http://portal.build-razvoj.com/index.php?option=com_deeppockets&task=catContShow&cat=47&id=11305&Itemid=40

10/2

2/20

14

77

Pitanja ?

78