metalne konstrukcije 1

Metalne konstrukcije 1 P1-1

Metalne konstrukcije 1


O predmetu...

– Fond časova: 2+2 (u zimskom semestru) – Šifra predmeta: GRK05MK – ESPB: 5 – Uslovni predmet: Otpornost materijala 2 – Metalne konstrukcije 1 su uslovni predmet za:

Metalne konstrukcije 2 (VI semestar)


Predavači

Predavanja: Prof. dr Zlatko Marković, Vežbe: Asis. mr Milan Spremić Asis. mr Jelena Dobrić Asis. mr Boris Gligić Asis. Marko Pavlović Asis. Nenad Fric


Način rada i ocenjivanja

Predavanja: – Obavezno prisustvo – provera 4 puta! Vežbe: – Obavezno prisustvo – maksimalno dva izostanka. Ocenjivanje: – Testovi (teorijski) – Kolokvijumi (računski) – Elaborat – Pismeni ispit – Usmeni ispit


Bodovanje

Predispitne aktivnosti Bodovi Ispit Bodovi Elaborat 15 Pismeni: 30 Testovi 10 Usmeni: 30 Kolokvijumi 15 Ukupno: 60

Ukupno: 40

Uslov za potpis: Završen i pozitivno ocenjen eleborat (min 8 bodova)! Minimum 20 bodova na predispitnim aktivnostima (elaborat+testovi+kolokvijumi)! Napomene: 1.Uslov za izlazak na usmeni ispit je dobijen potpis i 15 bodova na pismenom delu ispita! 2.Usmeni ispit mora biti pozitivno ocenjen (ocena 6 to jest minimum 18 bodova)!


Literatura

– D. Buđevac, Z. Marković, D. Bogavac, D. Tošić, “Metalne konstrukcije”

– Evrokod 3 Deo 1-1: Opšta pravila i pravila za zgrade – Evrokod 3 Deo 1-5: Puni limeni elementi – B. Zarić, D. Buđvac, B. Stipanić, “Čelične konstrukcije

u građevinarstvu”


Ukratko o programu predavanja

1. Uvodni deo (istorijat, osobine čelika, karakteristike metalnih konstrukcija, osnovni proizvodi, karakteristike čelika, vrste i označavanje čelika, izbor materijala);

2. Osnove proračuna (osnove poluprobabilističke teorije, pouzdanost konstrukcija, teorija graničnih stanja, ULS, SLS, kombinacije dejstava, klase poprečnih preseka, metode proračuna, imperfekcije);

3. Proračun nosivosti elemenata (zatezanje, pritisak, savijanje, interakcije različitih naprezanja, torzija)


Metalne konstrukcije

– Metalne konstrukcije u građevinarstvu se izrađuju prvenstveno od čelika (legura gvožđa i ugljenika) i, u znatno manjoj meri, od legura aluminijuma.

– Težište ovog kursa je na čeličnim konstrukcijama. – Čelične konstrukcije se pored građevinarstva

koriste i u drugim industrijskim granama (auto industrija, brodogradnja, avio industrija...).


Primena čeličnih konstrukcija u građevinarstvu

Zgradarstvo sportske dvorane izložbene hale, višespratne zgrade, industrijske hale, krvovi stadiona, hangari...

Mostogradnja drumski mostovi, železnički mostovi, kombinovani mostovi, pešački mostovi, industrijski mostovi


Metalne konstrukcije 1 P1-11 Metalne konstrukcije 1 P1-12




Specijalne (inženjerske) konstrukcije

– Antenski stubovi, – Stubovi dalekovoda, – Industrijski dimnjaci, – Silosi, – Rezervoari, – Cevovodi, – Ofšor platforme,






Kratak istorijat metalnih konstrukcija

– 1735. g osvojen je postupak dobijanja sirovog gvožđa,

– 1777-79. izveden je most preko reke Severn u Engleskoj kao prva građevinska konstrukcija od sirovog gvožđa. Most je lučni raspona 30,8 m, a i danas je u upotrebi kao pešački most.


Most Severn


Prve čelične konstrukcije

– 1855. god. Henri Besemer je pronašao postupak za dobijanje čelika u kruškastim pećima (konvertorima)

– 1874. god. završen je most Sent Luis preko reke Misisipi (SAD) kao prva značajna konstrukcija od čelika. Most je lučni sa rasponima preko 150 m.


Most Sent Luis


Prednosti čeličnih konstrukcija

– Visoke vrednosti mehaničkih karakteristika, – Male dimenzije i težine elemenata, – Industrijalizovana proizvodnja – visok kvalitet, – Laka manipulacija, transport i montaža, – Lakše i jeftinije fundiranje, – Manja osetljivost na seizmičke uticaje, – Fleksibilnost i adaptibilnost, – Mogućnost demontaže i trajna vrednost, – Laka i jednostavna sanacija i rekonstrukcija.


Nedostaci čeličnih konstrukcija

– Osetljivost na dejstvo korozije. – Osetljivost na dejstvo požara. – Potreba za kvalifikovanijom radnom snagom.


Dobijanje čelika

– Čelik je legura gvožđa (Fe) i ugljenika (C). – Sadržaj ugljenika bitno utiče na svojstva čelika. – Gvožđe se u prirodi nalazi u vidu ruda kao što su:

magnetit (FeMg3O4), hematit (Fe2O3), siderit (FeCO3), i pirit (FeS2).

– Sirovo gvožđe se dobija u visokim pećima preradom rude gvožđa na visokim temperaturama.

– Daljom preradom u čeličanama od sirovog gvožđa dobija se čelik.


Osobine sirovog gvožđa

– Specifična masa gvožđa je 7870 kg/m3 – Tačka topljenja gvožđa je 1528 oC. – Sadrži oko 5% C.

– Zbog visokog sadržaja C sirovo gvožđe je krto i nije pogodno za upotrebu u konstrukcijama.


Šematski prikaz tehnologije proizvodnje čelika


Postupci za dobijanje čelika 1. Postuci produvavanja: Tomsov postupak - Produvavanje vazduhom – Visok procenat azota (čelik je krt i podložan starenju); LD postupak - Produvavanje kiseonikom – Sadržaj azota je znatno manji (čelik je boljeg kvaliteta); – Kapacitet peći je veći (420 t), a vreme odlivanja manje; 2. Postupci u plamenim pećima: Simens-Martinov postupak - oksidacioni plamen – Veliki utrošak energije (mešavina zemnog gasa i vazduha); – Manji sadržaj azota, veće vreme odlivanja; Postupak u elektro pećima - električni luk (T=3500 oC) – Postupak je skup i koristi se za dobijanje kvalitetnih i

visokolegiranih čelika. – Kapacitet peći je 200t, a vreme odlivanja je 1,5 sat;


Izlivanje tečnog sirovog čelika u kalupe

Kontinualno livenje

Livenje u kalupe


Oblici osnovnih proizvoda čeličana

Proizvodi čeličana se ne koriste kao gotovi proizvodi za izradu čeličnih konstrukcija.

Oni su u stvari poluproizvodi koji se dodato prerađuju (najčešće deformacijom).


Prerada čelika deformacijom

Postupci obrade su: – valjanje, – kovanje, – presovanje i – izvlačenje. Najviše se primenjuje valjanje (90%). Valjanje može biti: – u vrućem stanju - vruće valjani proizvodi, – u hladnom stanju - hladno valjani (oblikovani) proizvodi.


Valjanje u vrućem stanju

– Valjanje u vrućem stanju (vruće valjanje) se najčešče primenjuje.

– Poluproizvodi se zagrevaju na 1200-1300 oC – testasto stanje.

– Zagrejani element (polufabrikat) se propušta kroz seriju valjaka (i preko 70).

– Valjci mogu da budu ravni ili profilisani. – Vrućim valjanjem se pobljšava kvalitet čelika

(usitnjavaju se zrna njegove strukture).


Valjci za vruće valjanje


Šematki prikaz dobijanja vruće valjanih proizvoda


Standardni vruće valjani proizodi

Mogu da se podele na četiri grupe:

– Štapasti proizvodi,

– Limovi,

– Profilisani nosači,

– Šuplji profili.


Štapasti proizvodi

Jednakokraki ugaonici Raznokraki ugaonici

T- profili Z- profili

Pljošti čelik Široki pljošti čelik

Okrugli čelik Kvadratni čelik


Limovi

Prema debljini se dele na: – fine limove t < 3 mm – srednje limove i 3 < t < 4,75 mm – grube limove t > 4,75 mm. Prema obradi površine dele se na: – glatke (ravne), – rebraste, – bradavičaste i – perforirane.


Rebrasti limovi

U obliku romba U obliku suze


Profilisani nosači

1. U profili 2. I profili sa uskim nožicama: – I (IPN) i – IPE profili. 3. I profili sa širokim nožicama: – HEA – HEB – HEM – HD


U profili i I profili sa uskim nožicama

U-profili U-profili sa paralelnim nožicama

I-profili IPE-profili


I profili sa širokim

nožicama

HEA- profili HEB-profili

HEM-profili HD- profili


Šuplji profili

Kružni Kvadratni Pravougaoni


Hladno oblikovani proizvodi

Dobijaju se:

– hladnim valjanjem ravne trake

– previjanjem ravne trake pritiskom (u posebnim alatima)

Dele se na:

– hladno oblikovane profile (otvorenog ili zatvorenog preseka)

– hladno oblikovane profilisane limove


a) hladno oblikovani profili (HOP) otvorenog preseka;

b) hladno oblikovani profili zatvorenog preseka;

c) hladno oblikovani profilisani limovi;


Ostali proizvodi

– Automatski zavareni profili; – Saćasti i olakšani nosači; – Užad i kablovi – Rešetkasta gazišta (“rost”) – Istegnuti metal


Automatski zavareni profili


Saćasti i olakšani nosači


Saćasti nosači


Užad i kablovi


Istegnuti metal i rešetkasta gazišta


Materijal za spajanje zavrtnjevi,

zakivci

samonarezujući zavrtnjevi

ankeri i sidra

elektrode i elektrodne žice;


Documents

metalne konstrukcije 1