Materijali u Arhitekturi 1 Predavanje

1

MMатеријалиатеријали уу архитектуриархитектури

1. 1. ппредавањередавањешколскашколска 20092009--10 10 годинагодина

1.1. УводУвод -- УзајамниУзајамни односоднос окружењаокружења, , објекатаобјеката ии материјаламатеријала

2.2. КласификацијаКласификација ии природаприрода материјаламатеријала3.3. ОсновнеОсновне особинеособине материјаламатеријала

ПредавачПредавач: : профпроф. . дрдр. . АнаАна РадивојевићРадивојевић

ОдликеОдлике савременогсавременог друштвадруштваПРОМЕНЉИВОСТПРОМЕНЉИВОСТ И БРЗИНАБРЗИНА

•• СвеСве бржибржи растраст ии развојразвој друштвадруштва•• КонстантнаКонстантна еволуцијаеволуција знањазнања ии технологијатехнологија уу свимсвим областимаобластима

људскогљудског деловањаделовања

2

ЗаЗа савременосавремено грађевинарствограђевинарствокарактеристичнокарактеристично::

проширење сазнања освојствима већпознатих материјала имогућностима њиховепримене,

примена новихматеријала ипроизвода,

појава нових областипроучавања грађевина(грађевинска физика)

ШтаШта можемоможемо данасданас дада уочимоуочимоуу погледупогледу начинаначина применеприменематеријаламатеријала ((некаданекада ии садасада)?)?

3

ОпстајањеОпстајање//трајносттрајностматеријаламатеријала ии грађевинаграђевина

НовиНови начининачиниинтерпретацијеинтерпретацијетрадиционалнихтрадиционалнихматеријаламатеријала ии техникатехникаграђењаграђења

4

РеинтерпретацијаРеинтерпретација архитектонскихархитектонских обликаоблика уу другачијимдругачијимисторијскимисторијским условимаусловима ии другимдругим материјалимаматеријалима

ИстраживањеИстраживање границаграница уу погледупогледуначинаначина применепримене материјаламатеријала

5

ИстраживањеИстраживање границаграница уупогледупогледу начинаначинаприменепримене материјаламатеријала

ИстраживањеИстраживање границаграница уу погледупогледу начинаначина применепримене материјаламатеријала

6

КакоКако одабратиодабрати ‘‘правиправи’’материјалматеријал??

ШтаШта наснасопредељујеопредељујеприликомприликомизбораизбораматеријаламатеријала??

КакоКако ихихпроучавамопроучавамо иибирамобирамо??

објекатобјекат(кућа)

материјалиматеријали((отелотворујуотелотворујуобјекатобјекат))

физичкифизичкифеноменифеномени((објашњавајуобјашњавајукарактеристикекарактеристикепонашањапонашања објектаобјекта ууодносуодносу нана својусвојуоколинуоколину, , ии обрнутообрнуто))

7

КакоКако проучаватипроучавати материјалематеријале ууобластиобласти архитектуреархитектуре??

могућемогуће решењерешење::

НАЧЕЛАНАЧЕЛА СТАНДАРДАСТАНДАРДА ПЕРФОРМАНСИПЕРФОРМАНСИ

performance performance ((енгленгл.) = .) = перформансе, учинак, рад, особине(извор: Мортон Бенсон, Енглеско-српскохрватски речник)

карактеристикекарактеристике понашањапонашања материјаламатеријалаподпод свимсвим утицајимаутицајима којимакојима јеје ононизложенизложен

КакоКако проучаватипроучавати материјалематеријале ууобластиобласти архитектуреархитектуре??

УтицајиУтицаји / / захтевизахтеви којикоји могумогу условитиусловити понашањепонашањенекогнеког објектаобјекта ии његовуњегову материјализацијуматеријализацију::

1.1. ЗахтевиЗахтеви корисникакорисникаКорисникКорисник јеје човекчовек, , живоживо бићебиће илиили стварствар заза којукоју сесе објекатобјекат пројектујепројектујеилиили градигради.. (дефиниција према ISO стандарду)

2.2. НачинНачин коришћењакоришћења ((наменанамена) ) просторапростора

3.3. ЗахтевиЗахтеви ((међусобнемеђусобне условљеностиусловљености)) произашлипроизашли изизконструкцијеконструкције -- склопасклопа уу којемкојем сесе материјалматеријал / / производпроизвод налазиналази

4.4. УсловиУслови//утицајиутицаји срединесредине

8

УсловиУслови//утицајутицајии срединесредине::

премапрема пореклупореклу::спољниспољниунутрашњиунутрашњи

премапрема врстиврсти::механичкимеханичкиелектромагнетскиелектромагнетскитоплотнитоплотнихемијскихемијскибиолошкибиолошки

СредствоСредство грађењаграђења == конкретанконкретан материјалматеријал//производпроизвододговарајућиходговарајућих особинаособина

ДаДа биби материјалматеријал//производпроизвод биобио исправноисправно ииквалитетноквалитетно уграђенуграђен потребнопотребно јеје::

дефинисатидефинисати неопходненеопходне условеуслове ии обликеобликепонашањапонашања некогнеког материјаламатеријала//производапроизвода ууодговарајућемодговарајућем контекстуконтексту

изворизвор информацијаинформација оо материјалуматеријалу::техничкитехнички описопис материјаламатеријала((питањепитање постојањапостојања стандардастандарда оо некомнеком материјалуматеријалу))

разумевањеразумевање садржајасадржаја техничкогтехничког описаописа изискујеизискујепознавањепознавање одговарајућеодговарајуће терминологијетерминологије

КојиКоји јеје путпут кака изборуизбору оптималногоптималногматеријаламатеријала??

9

КојиКоји сусу начининачини дада сесе лакшелакше ии бржебржеопределимоопределимо заза некинеки материјалматеријал??

разврстатиразврстати ((класификоватикласификовати) ) материјалематеријале попо некомнеком принципупринципу::

A.A. премапрема пореклупореклуB.B. премапрема хемијскомхемијском саставусаставуC.C. премапрема сложеностисложености

КласификацијаКласификација материјаламатеријала

A.A. премапрема пореклупореклу::

1.1. природниприродни(дрво, камен, битумен, земља,..)

2.2. вештачкивештачки(створени од стране човека):

a.a. нана базибази природнихприроднихматеријаламатеријала(керамички материјали, стакло, бетон,....)

b.b. нана базибази синтетичкихсинтетичкихматеријаламатеријала(пластичне масе)

10

КласификацијаКласификација материјаламатеријала

B.B. премапрема хемијскомхемијскомсаставусаставу::

1.1. органскиоргански2.2. неорганскинеоргански--минералниминерални3.3. синтетичкисинтетички

C.C. премапрема сложеностисложености::1.1. ‘‘простипрости’’ ((одод једногједног, ,

основногосновног материјаламатеријала))2.2. сложенисложени --композитникомпозитни

материјалиматеријали ((одод једногједног илииливишевише материјаламатеријала спојенихспојенихнекимнеким везивнимвезивнимматеријаломматеријалом))

СложениСложени материјалиматеријали / / класификацијакласификација

1.1. нана базибази агрегатаагрегата ии везивавезива(малтери, бетони, битуменске мешавине,...)

2.2. типатипа: : основниосновни материјалматеријал ((везивовезиво) ) армиранармиран некимнекимвлакнастимвлакнастим материјаломматеријалом

аа. . минералногминералног пореклапорекла (азбест, стаклено влакно, металнажица)бб. . органскогорганског пореклапорекла (дрвена и слична влакна)вв. . синтетичкогсинтетичког пореклапорекла (синтетичка влакна)

3.3. слојастислојасти//ламелираниламелирани материјалиматеријали::аа. . нана базибази једногједног материјаламатеријала(ламелирано дрво)бб. . нана базибази вишевише различитихразличитих материјаламатеријала(сендвич панели метал-термоизолација-метал, металникомпозити)

11

ШтаШта чиничини одговородговор материјаламатеријала нанаутицајутицај којемкојем јеје изложенизложен??

одговарајућаодговарајућа особинаособина материјаламатеријала, , односноодносноњеговањегова перформансаперформанса ((обликоблик понашањапонашања подподдатимдатим утицајемутицајем))

НаНа којикоји начинначин материјалматеријал можеможе реаговатиреаговатинана утицајутицај којемкојем јеје изложенизложен??

ПоПо престанкупрестанку дејствадејства утицајаутицаја материјалматеријал сесе враћавраћа уупрвобитнопрвобитно стањестање

УтицајУтицај премашујепремашује могућностимогућности материјаламатеријала ии долазидолазидодо његовењегове трајнетрајне променепромене –– деформацијадеформација, , ломлом,....,....

УчесталоУчестало деловањеделовање утицајаутицаја доводидоводи додо тзвтзв. . ‘‘заморазамора’’материјаламатеријала –– долазидолази додо трајнихтрајних променапромена

ИнтензитетИнтензитет деловањаделовања утицајаутицаја сесе наглонагло мењамења иидоводидоводи додо тзвтзв. . ‘‘шокашока’’ материјаламатеријала –– долазидолази додотрајнихтрајних променапромена

12

КојиКоји сусу начининачини дада сесе изборомизбором материјаламатеријалаодговориодговори нана утицајеутицаје ((захтевезахтеве) ) уу датомдатом

контекстуконтексту грађењаграђења??1.1. изабратиизабрати материјалматеријал којикоји попо својојсвојој природиприроди

((особинамаособинама којекоје поседујепоседује)) можеможе дада одговориодговорипостављенимпостављеним захтевимазахтевима

2.2. поставитипоставити ((уградитиуградити) ) материјалматеријал такотако дадаконструктивниконструктивни обликоблик којикоји сачињавасачињава можеможе дадаодговориодговори постављенимпостављеним захтевимазахтевима

3.3. додатнододатно обрадитиобрадити материјалматеријал какокако биби одговориоодговориопостављенимпостављеним захтевимазахтевима

4.4. комбиновањемкомбиновањем саса другимдругим материјалимаматеријалима формиратиформиратиодговарајућиодговарајући ‘‘системсистем’’ којикоји можеможе дада одговориодговорипостављенимпостављеним захтевимазахтевима

ОсобинеОсобине материјаламатеријала

13

ОсобинеОсобине материјаламатеријала

ОсновнеОсновне групегрупе особинаособинаматеријаламатеријала::

1.1. ХемијскеХемијске2.2. ФизичкеФизичке3.3. МеханичкеМеханичке4.4. ТехнолошкеТехнолошке

ХемијскеХемијске особинеособине материјаламатеријала

-- примарнопримарно предметпредмет проучавањапроучавања хемијехемије иитехнологијетехнологије

-- последицапоследица хемијскогхемијског саставасаставаматеријаламатеријала; ; мењајумењају сесе променомпроменомхемијскогхемијског саставасастава;;

-- кодкод материјаламатеријала минералногминералног пореклапорекла, , ууспрезиспрези саса минералошкимминералошкимкарактеристикамакарактеристикама материјаламатеријала

14

ХемијскеХемијске особинеособине материјаламатеријала

УтичуУтичу нана::

•• структуруструктуру•• изгледизглед•• бојубоју•• постојаностпостојаност•• понашањепонашање уу различитимразличитим срединамасрединама ииприпри деловањуделовању различитихразличитих чинилацачинилаца

ФизичкеФизичке особинеособине материјаламатеријала

•• трајнетрајне ((односноодносно променљивепроменљиве самосамодокдок трајутрају узроциузроци којикоји изазивајуизазивајунекунеку променупромену))

•• последицапоследица унутрашњеунутрашње структуреструктурематеријаламатеријала, , ии карактеристикакарактеристикахемијскиххемијских везавеза основнихосновних честицачестица

15

МеханичкеМеханичке особинеособине материјаламатеријала((физичкофизичко--механичкемеханичке))

односеодносе сесе нана материјалематеријале уу чврстомчврстомагрегатномагрегатном стањустањудефинишудефинишу понашањепонашање материјаламатеријалаприликомприликом дејствадејства спољнихспољних((механичкихмеханичких) ) силасила, , додо њиховогњиховог сломасломаобухватајуобухватају деформационедеформационекарактеристикекарактеристике некогнеког материјаламатеријала((условљенеусловљене унутарњомунутарњом структуромструктуром))

ТехнолошкеТехнолошке особинеособине материјаламатеријала

својствасвојства материјаламатеријала везанавезана заза његовуњеговупроизводњупроизводњу, , обрадуобраду, , транспорттранспорт, , уградњууградњу, , одржавањеодржавање;;

условљенеусловљене ии физичкимфизичким, , ии хемијскимхемијским, , иимеханичкиммеханичким особинамаособинама

16

ОсновнеОсновне физичкефизичке особинеособинематеријаламатеријала

материјалматеријал

чврстачврста материјаматерија ((супстанцасупстанца) ) + +

шупљинешупљине ии порепоре

17


карактеристичнокарактеристично -- онооно уу којемкојем сесе материјалматеријал налазиналази нана уобичајенимуобичајенимтемператураматемпературама ии атмосферскиматмосферским притисцимапритисцима

агрегатноагрегатно стањестање99

грађаграђа, , склопсклоп, , устројствоустројство -- начинначин нана којикоји сусу склопљенисклопљени деловиделови некенекецелинецелине

структураструктура88

специфичнаспецифична порозностпорозност невезанихневезаних материјаламатеријала; ; поредпоред порозностипорозностисамогсамог материјаламатеријала обухватаобухвата ии порозностпорозност уу обикуобику шупљинашупљина измеђуизмеђучестицачестица

растреситострастреситост77

[%][%]збирзбир свихсвих шупљинашупљина ии порапора уу јединицијединици запреминезапреминепорозностпорозност [α][α]66

[%][%]односоднос запреминезапремине чврстечврсте масемасе некогнеког материјаламатеријала ии његовењегове запреминезапреминезаједнозаједно саса шупљинамашупљинама ии порамапорама

степенстепенкомпактностикомпактности [δ][δ]

55

[kg/m[kg/m33]]масамаса јединицејединице запреминезапремине, , заједнозаједно саса шупљинамашупљинама ии порамапорамазапреминсказапреминска масамаса((густинагустина) ) [ρ][ρ]

44

[kg/m[kg/m33]]масамаса јединицејединице запреминезапремине апсолутноапсолутно густоггустог ((компактногкомпактног) ) материјаламатеријала, , безбез шупљинашупљина ии порапора

специфичнаспецифична масамаса[[γγss]]

33

[kg[kg..m/sm/s22]]силасила тежетеже којојкојој јеје неконеко телотело подвргнутоподвргнутотежинатежина [G][G]22

[kg][kg]количинаколичина материјематерије којакоја чиничини неконеко телотеломасамаса [m][m]11


КарактеристичнеКарактеристичне групегрупе физичкихфизичкихсвојставасвојстава материјаламатеријала::

понашањепонашање материјаламатеријала уу односуодносу нана течноститечноститермичкетермичке карактеристикекарактеристике материјаламатеријалаоптичкеоптичке особинеособине материјаламатеријалаелектричнеелектричне особинеособине материјаламатеријалаакустичкеакустичке особинеособине материјаламатеријала

механичкемеханичке карактеристикекарактеристике материјаламатеријалаелементиелементи изгледаизгледа материјаламатеријала

18

ПорозностПорозност материјаламатеријала

УУ погледупогледу порозностипорозности, , материјалиматеријали ууначелуначелу могумогу битибити::

порознипорозни ((опекаопека, , бетонбетон, , малтерималтери, , дрводрво,...),...)компактникомпактни ((металиметали, , стаклостакло, , битуменбитумен,....),....)растреситирастресити ((песакпесак, , шљунакшљунак, , земљаземља,.....),.....)

αα++δδ=100%=100%

КарактеристикеКарактеристике ппорозностиорозностиматеријаламатеријала

1.1. међусобнемеђусобнеповезаностиповезаности порапора

отворенаотворена ααоозатвореназатворена ααzz

општаопшта((укупнаукупна))α=α=ααoo+α+αzz

2.2. величиневеличине порапора

посматрањемпосматрањем голимголимокомоком ((опсервацијомопсервацијом))нана основуосновуобјективнеобјективневеличиневеличине порапора ––мерењеммерењем њиховихњиховихстварнихстварних димензијадимензија

можеможе сесе класификоватикласификовати нана основуоснову::

19

ПорозностПорозност материјаламатеријала уу односуодносунана величинувеличину порапора

НаНа основуоснову опсервацијеопсервације::

a)a) микропорознимикропорозниматеријалиматеријали-- порепоре сесе нене видевиде голимголимокомоком

b)b) макропорознимакропорозниматеријалиматеријали

–– порепоре сесе јаснојасно уочавајууочавају::-- грубопорознигрубопорозни((шупљинешупљине додо 22mmmm))

-- шупљикавишупљикави ((шупљинешупљиневећевеће одод 22mmmm))

НаНа основуоснову мерењамерењавеличиневеличине порапора::

суперкапиларнисуперкапиларниматеријалиматеријали–– порепоре пречникапречника већегвећег одод11mmmm

капиларникапиларни материјалиматеријали-- порепоре пречникапречника одод 1010--77 додо11mmmm

субкапиларнисубкапиларниматеријалиматеријали-- порепоре одод 1010--99 додо 1010--77mmmm

СтруктураСтруктура материјаламатеријалаУУ зависностизависности одод нивоанивоа посматрањапосматрања разликујеразликује сесе::

ултрамикроструктураултрамикроструктура -- нана нивоунивоу атомскеатомске структуреструктуремикроструктурамикроструктура -- нана нивоунивоу међусобнихмеђусобних односаодноса атомаатома, ,

јонајона ии молекуламолекула::-- кристалнакристална-- аморфнааморфна-- кристалнокристално--аморфнааморфна

макроструктурамакроструктура -- видљивавидљива голимголим окомоком::-- компактнакомпактна-- порознапорозна-- ћелијастаћелијаста-- конгломератичнаконгломератична-- влакнаставлакнаста-- слојевитаслојевита-- растреситарастресита

20

ЗаЗа понашањепонашање материјаламатеријала иињеговањегова својствасвојства значајнозначајно јеје::

КакваКаква јеје његовањегова структураструктура, , односноодносно, , дада лилијеје онаона::

хомогенахомогена илиили хетерогенахетерогена

хомогенхомоген –– истоврстанистоврстан, , истороданистородан; ; којикоји имаима једнаједна тетеистаиста својствасвојства; ; уу чијојчијој грађиграђи сесеразликеразлике нене могумогу запазитизапазити окомоком;;

хетерогенхетероген –– неједнакнеједнак, , разноврстанразноврстан; ; којикоји неманема уу свимсвимсвојимсвојим деловимаделовима истаиста својствасвојства; ; супротносупротно –– хомогенхомоген;;

ЗаЗа понашањепонашање материјаламатеријала иињеговањегова својствасвојства значајнозначајно јеје::

каквакаква јеје њиховањихова порозностпорозност ::ДаДа лили сусу уопштеуопште порознипорозни илиили нене??

КојиКоји типтип порозностипорозности поседујупоседују уу погледупогледумеђусобнемеђусобне повезаностиповезаности порапора ((отворенаотворена--затвореназатворена) ? ) ? –– ДаДа лили прекопреко порапора постојипостојиинтеракцијаинтеракција саса срединомсредином уу којојкојој сесе налазеналазе??

КојеКоје величиневеличине сусу порепоре којекоје поседујупоседују??

21

порозностпорозност//компактносткомпактност

понашањепонашање уу односуодносу нанатечноститечности

осталаостала својствасвојства((механичкемеханичке особинеособине, , запреминсказапреминска масамаса, , проводљивостпроводљивост –– топлотнатоплотна, , електроелектро, ...), ...)

ПонашањеПонашање материјаламатеријала ууодносуодносу нана течноститечности

УпијањеУпијање водеводеКапиларноКапиларно упијањеупијањеХигроскопностХигроскопност

ВодопропустљивостВодопропустљивостВлажностВлажност материјаламатеријалаОслобађањеОслобађање материјаламатеријалаодод водеводеОтпорностОтпорност нана мразмразКвашењеКвашење--неквашењенеквашење

ПонашањеПонашање материјаламатеријала ууодносуодносу нана ваздухваздух ––воденуводену парупару

22

ПонашањеПонашање материјаламатеријала уу односуодносунана течноститечности

УпијањеУпијање водеводе -- односиодноси сесе нана порознепорозне материјалематеријале

•• способностспособност материјаламатеријала дада сесе натопинатопи водомводом иидада туту водуводу задржизадржи уу својојсвојој масимаси

•• мерамера упијањаупијања течноститечности -- коефицијенткоефицијентупијањаупијања / / засићеностизасићености ККuu

•• условљеноусловљено::•• начиномначином нана којикоји јеје материјалматеријал изложенизложен дејствудејствуводеводе,,

•• степеномстепеном порозностипорозности•• обликомобликом ии величиномвеличином порапора


уколикоуколико материјалматеријал поседујепоседујепорепоре величиневеличине капиларакапилара((димензијадимензија < 1mm)< 1mm), , долазидолазидодокапиларногкапиларног упијањаупијањаводеводенежељенанежељена појавапојава којакоја сесе нанаобјектимаобјектима манифестујеманифестује каокаопоследицапоследица капиларногкапиларногупијањаупијања водеводе ––капиларнокапиларно пењањепењање водеводе((последицапоследица капиларнекапиларне атракцијеатракцијеводеводе))

23


ВисинаВисина пењањапењања влагевлаге уукапиларимакапиларима условљенаусловљена::

димензијамадимензијама порапора некогнекогматеријаламатеријала –– последицапоследица: : влажењевлажење зидовазидова уу контактуконтактусаса тломтлом, , водомводом,....,....

димензијамадимензијама спојеваспојева измеђуизмеђуматеријаламатеријала//производапроизвода ––утичеутиче нана конструкцијуконструкцијудетаљадетаља

временомвременом излагањаизлагања ––трајањемтрајањем капиларногкапиларногупијањаупијања


уколикоуколико материјалматеријал припадаприпадагрупигрупи материјаламатеријаласубкапиларнесубкапиларне порозностипорозности, , односноодносно, , поседујепоседује ‘‘финефине’’ порепоре((капиларекапиларе мањемање одод 1010--7 7 mmmm) ) испољићеиспољиће способностспособностхигроскопностихигроскопности,,односноодносно, , такавтакав материјалматеријал ћеће битибитиуу стањустању дада апсорбујеапсорбујеводенуводену парупару изиз ваздухаваздуха

нана интензитетинтензитет хигроскопностихигроскопностиутичуутичу::

температуратемпература ии релативнарелативнавлажноствлажност ваздухаваздухадифузијадифузија воденеводене парепаре

уколикоуколико материјалматеријалпоседујепоседује грубегрубе порепоре,,испољаваиспољава особинуособинуводопропустљивостиводопропустљивости–– способностспособност дада крозкрозњегањега заза одређеноодређено времевремеии подпод одређенимодређенимпритискомпритиском прођепрођеизвеснаизвесна количинаколичина водеводе

24


водавода којукоју јеје некинеки материјалматеријал отворенеотворене порозностипорозностиупиоупио ии задржаозадржао уу порамапорама каокао тзвтзв. . слободнуслободну водуводу, , називаназива сесе

влажноствлажност материјаламатеријалаутичеутиче нана::

термичкетермичке ии ((електроелектро) ) карактеристикекарактеристике материјаламатеријала ((повећаваповећавапроводљивостпроводљивост материјаламатеријала –– смањујесмањује изолационеизолационеспособностиспособности))механичкемеханичке чврстоћечврстоће ((смањењесмањење чврстоћачврстоћа -- размекшавањеразмекшавање))дужинудужину трајањатрајања грађевинскихграђевинских радоварадова ((мокримокри ии сувисувипоступципоступци))


отпорностотпорност материјаламатеријала нана мразмраз –– специфичанспецифичан видвидпонашањапонашања материјаламатеријала уу односуодносу нана водуводу, , алиали ии ууодносуодносу нана релевантнерелевантне термичкетермичке карактеристикекарактеристикематеријаламатеријала

мразмраз –– потенцијалнипотенцијални факторфактор разарањаразарања,, додо којегкојегдолазидолази уследуслед::

присустваприсуства ((слободнеслободне) ) водеводе уу материјалуматеријалу каокао последицепоследицеупијањаупијања, , односноодносно, , повећанеповећане влажностивлажности материјаламатеријала ––разарањеразарање настајенастаје уследуслед претварањапретварања водеводе уу ледлед;;

различитогразличитог начинаначина ширењаширења ии скупљањаскупљања материјаламатеријала подподдејствомдејством нискихниских температуратемпература ((мразамраза) ) –– карактеристичнокарактеристично зазахетерогенехетерогене материјалематеријале

25


СлучајевиСлучајеви квашењаквашења материјаламатеријала::

ТермичкеТермичке карактеристикекарактеристикематеријаламатеријала

ЗахтевиЗахтеви уу доменудомену термичкихтермичких карактеристикакарактеристикакојикоји сесе могумогу поставитипоставити предпред некунеку грађевинуграђевину, , њенењене деловеделове ии материјалематеријале којимакојима јеје грађенаграђенасесе могумогу свестисвести нана: :

обезбеђењеобезбеђење оптималнихоптималних условауслова топлотногтоплотногкомфоракомфора заза боравакборавак људиљуди узуз рационалнурационалнупотрошњупотрошњу енергијеенергијеобезбеђењеобезбеђење одговарајућиходговарајућих температурнихтемпературних условаусловауу специфичнимспецифичним просторијамапросторијама//објектимаобјектима((хладњачехладњаче, , сушницесушнице,.....),.....)контролуконтролу деформацијадеформација проузрокованихпроузрокованих променамапроменаматемпературетемпературе

26

КадаКада јеје речреч оо материјалимаматеријалима ии њиховојњиховојреакцијиреакцији нана топлотутоплоту, , релевантнерелевантнекарактеристикекарактеристике сесе тичутичу одговораодговорасамогсамог материјаламатеријала нана::процеспроцес преношењапреношења топлотетоплоте –– како, у којојмери неки материјал преноси топлоту?

начинначин ии обимобим променепромене топлотетоплоте –– шта седешава са неким материјалом приликом променатемпературе?


ОдговорОдговор материјаламатеријала нана процеспроцес преношењапреношењатоплотетоплоте сесе можеможе свестисвести нана::изолационеизолационе карактеристикекарактеристике материјаламатеријалаодређенеодређене могућношћумогућношћу провођењапровођења топлотетоплотекрозкроз некинеки материјалматеријал//конструкцијуконструкцијумерамера уу којојкојој јеје некинеки материјалматеријал уу стањустању дадапренесепренесе топлотутоплоту изражаваизражава сесе::коефицијентомкоефицијентом топлотнетоплотне проводљивостипроводљивости λλ

способностспособност акумулацијеакумулације топлотетоплотеодређенаодређена специфичномспецифичном топлотомтоплотом материјаламатеријала ccкаокао својствомсвојством материјаламатеријала којекоје указујеуказује нанабрзинубрзину његовогњеговог загревањазагревања//хлађењахлађења


27


ОдговорОдговор материјаламатеријала нана начинначин ииобимобим променепромене топлотетоплоте::

1.1. физичкафизичка појавапојава ширењаширења иискупљањаскупљања материјаламатеријала приприпроменамапроменама температуретемпературе

значајнозначајно приликомприликом конципирањаконципирањадетаљадетаља ––потребапотреба заза предвиђањемпредвиђањемтермичкетермичке дилатациједилатацијемерамера димензионалнедимензионалне променепромене којукојутрпитрпи материјалматеријал::термичкитермички коефицијенткоефицијент топлотногтоплотногиздужењаиздужења αα

ОдговорОдговор материјаламатеријала нана начинначин ии обимобимпроменепромене топлотетоплоте::

2.2. термичкатермичка стабилностстабилност материјаламатеријала ––способностспособност материјаламатеријала дада будебуде вишекратновишекратноподвргнутподвргнут променамапроменама температуретемпературе, , аа дада припри томтомнене дођедође додо променапромена нитинити додо разарањаразарањатермичкитермички стабилнистабилни материјалиматеријалитермичкитермички нестабилнинестабилниподложниподложни термичкомтермичком заморузамору илиили термичкомтермичкомшокушоку


28

ОдговорОдговор материјаламатеријала нана начинначин ии обимобимпроменепромене топлотетоплоте::

3.3. понашањепонашање материјаламатеријала нана високимвисоким / / нискимнискимтемператураматемпературама

1.1. понашањепонашање приликомприликом пожарапожара2.2. понашањепонашање припри високимвисоким температураматемпературама3.3. понашањепонашање припри нискимниским температураматемпературама

(може се свести на питање отпорности намраз)



понашањепонашање приликомприликомпожарапожара

a.a. сагоривостсагоривост--несагоривостнесагоривост

b.b. запаљивостзапаљивостc.c. брзинабрзина ширењаширења пожарапожараd.d. отпорностотпорност нана пожарпожарe.e. понашањепонашање приликомприликом

гашењагашења пожарапожара

29


КарактеристикеКарактеристике понашањапонашања материјаламатеријала приприпожарупожару –– класекласе материјаламатеријала

ББ33ББ22ББ11АА11 ии АА22класакласаматеријаламатеријала

лаколакозапаљивизапаљиви

средњесредњезапаљивизапаљиви

тешкотешкозапаљивизапаљиви

--запаљивостзапаљивост

сагоривисагоривинесагоривинесагоривисагоривостсагоривост

ВАЖНОВАЖНО::отпорностотпорност нана пожарпожар нијеније везанавезана заза сагоривостсагоривост / / несагоривостнесагоривост материјаламатеријала ((примерипримери: : челикчелик, , дрводрво))

30

понашањепонашање припри високимвисоким температураматемпературама((какокако материјалматеријал подносиподноси високевисоке температуретемпературе–– дада лили сесе топитопи илиили нене?)?)

лаколако топљивитопљивитешкотешко топљивитопљививатросталниватростални

својствосвојство ватросталностиватросталности –– способностспособностматеријаламатеријала дада безбез деформацијадеформација ии безбез топљењатопљењаиздржииздржи дуготрајнодуготрајно излагањеизлагање високимвисокимтемператураматемпературама


МеханичкеМеханичке особинеособинематеријаламатеријала

одговор тела = напрезањесила = оптерећење

31


терминитермини::напрезањенапрезање -- тежњатежња молекуламолекула унутарунутар некогнекогтелатела дада задржизадржи првобитанпрвобитан распоредраспоред ((препределовањаделовања силасила))напоннапон –– мерамера напрезањанапрезањачврстоћачврстоћа –– максималнамаксимална величинавеличина нормалногнормалногнапонанапона карактеристичнакарактеристична заза напрезањенапрезање ууматеријалуматеријалу непосреднонепосредно препре његовогњеговог сломаслома


32


ВрстеВрсте оптерећењаоптерећења / / напрезањанапрезања


механичкемеханичке особинеособине којекоје представљајупредстављајусаставнисаставни деодео описаописа некогнеког материјаламатеријала: :

•• чврстоћечврстоће•• деформационедеформационекарактеристикекарактеристике материјаламатеријала

ОваОва својствасвојства сесе могумогу измеритиизмерити ии изразитиизразитифизичкимфизичким константамаконстантама..

33


деформацијадеформација

променапромена димензиједимензије ии обликаоблика некогнекогелементаелемента подпод утицајемутицајем деловањаделовањаразличитихразличитих чинилацачинилаца((спољнихспољних силасила, , променапромена температуретемпературе, , променапромена садржајасадржаја влагевлаге, , хемијскиххемијских реакцијареакција))


ДеформационаДеформациона својствасвојства материјаламатеријала::

условљенаусловљена структуромструктуром материјаламатеријала

УУ зависностизависности одод карактеристикакарактеристикаструктуреструктуре (хомогени – хетерогени), , материјалиматеријали сесе подпод дејствомдејством оптерећењаоптерећењамогумогу различиторазличито деформисатидеформисати ууразличитимразличитим правцимаправцима..

34


УУ односуодносу нана начинначин нана којикоји сесе деформишудеформишу материјалиматеријалимогумогу битибити::

жилавижилавиуочљивеуочљиве знатнезнатне деформациједеформације препре сломаслома материјаламатеријала; ; добродобро подносеподносе ии притисакпритисак ии затезањезатезање

особинаособина материјаламатеријала -- жилавостжилавосткрхкикрхки ((кртикрти))додо сломаслома материјаламатеријала долазидолази брзобрзо, , безбез претходнихпретходнихнаговештајанаговештаја илиили знатнијихзнатнијих деформацијадеформација; ; добродоброподносеподносе притисакпритисак, , алиали нене ии затезањезатезање

особинаособина материјаламатеријала –– крхкосткрхкост ((кртосткртост))


основнеосновне деформационедеформационе особинеособине којекоје материјалматеријалиспољаваиспољава приликомприликом деформациједеформације сусу::еластичностеластичност –– особинаособина материјаламатеријала дада попо престанкупрестанкуделовањаделовања оптерећењаоптерећења заузмузаузму уу потпуностипотпуности својсвој првобитнипрвобитниобликоблик

пластичностпластичност –– особинаособина материјаламатеријала дада попо престанкупрестанкуделовањаделовања оптерећењаоптерећења задржизадржи деформацијудеформацију изазвануизазвануоптерећењемоптерећењем

вискозноствискозност –– особинуособину материјаламатеријала дада припри константномконстантномнапрезањунапрезању, , односноодносно, , напрезањунапрезању којекоје јеје непроменљивонепроменљиво, , токомтокомвременавремена деформацијадеформација растерасте –– материјалматеријал трпитрпи произвољнупроизвољнутрајнутрајну деформацијудеформацију

35


начинначин нана којикоји сесе деформишудеформишуматеријалиматеријали јеје одод значајазначаја заза опсегопсег ииначинначин његовењегове применепримене


УтицајУтицај механичкихмеханичких карактеристикакарактеристика материјаламатеријала нанаеволуцијуеволуцију начинаначина његовењегове применепримене

извор фотографија: Rowland Mainstone. Developments in Structural Form. Penguin Books, 1983.

Камени архитрав Раван лук од камена(материјал не може да (новим конструктивним обликомтрпи затезање) превазиђен недостатак материјала)

36


УтицајУтицај механичкихмеханичких карактеристикакарактеристика материјаламатеријала нанаеволуцијуеволуцију начинаначина његовењегове применепримене

садејство бетона и арматуре у армираном бетону

ПроменеПромене материјаламатеријала

МатеријалиМатеријали --подложниподложнисталнимсталнимпроменамапроменаматокомтокомвременавремена

времевреме = = генераторгенератор променапромена

•• узроциузроци променапромена::-- начинначин коришћењакоришћења//наменанамена-- различитиразличити утицајиутицаји срединесредине

37


КАДАКАДА??токомтоком:: производњепроизводње

уграђивањауграђивањаексплоатацијеексплоатације

КАКОКАКО?? сталносталнопривременопривременоповременоповремено


НајчешћеНајчешће сусу деформациједеформације ии разарањаразарања узрочноузрочно--последичнопоследично повезанеповезане!!!!!!!!

променапроменасаставасастава//структуреструктуре

РАЗАРАЊЕРАЗАРАЊЕ

променапромена димензијадимензијаии//илиили обликаоблика

ДЕФОРМАЦИЈЕДЕФОРМАЦИЈЕ

последицапоследицаврставрста променепромене

38


различитиразличити утицајиутицаји срединесредине сесе могумогуманифестоватиманифестовати каокао чиниоцичиниоциразарањаразарања

најчешћенајчешће јеје речреч оо::-- комбинацијикомбинацији вишевише чинилацачинилаца разарањаразарања-- комбинацијикомбинацији деформацијадеформација ии разарањаразарања

ЧиниоциЧиниоци разарањаразарањакристализација соли

различити облици корозије

ерозија, абразија

биолошки агенси

39

ЧиниоциЧиниоци разарањаразарања

пожар

људски фактор

промене које трпе материјали могу им донети и новиквалитет – патинапатина

Documents

Materijali u Arhitekturi 1 Predavanje