Upload
chopey
View
226
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Predavanja osnove metalnih
Citation preview
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 1
Osnove metalnih konstrukcijaOsnove metalnih konstrukcija2011./2012.2011./2012.
Tema 1Tema 1
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 2
Predavanja:Dr Todor Vacev, docent
Vežbe:Mr Srđan Živković, asistent
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 3
SADRŽAJ
1.0 OSNOVNE INFORMACIJE O PREDMETU 1.1 OPŠTE O METALNIM KONSTRUKCIJAMA 1.2 OBLAST PRIMENE METALNIH KONSTRUKCIJA 1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA 1.4 ISTORIJSKI PREGLED
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 4
1.0 OSNOVNE INFORMACIJE O PREDMETU LITERATURA 1. Buđevac, D., Marković, Z., Bogavac, D., Tošić, D.:
Metalne konstrukcije – osnove proračuna i konstruisanja, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, 1999.
2. Zarić, B., Stipanić, B., Buđevac, D.:Čelične konstrukcije u građevinarstvu, Građ. knjiga, Beograd, 1990.
3. Buđevac, D.:Čelične konstrukcije u zgradarstvu, Građ. knjiga, Beograd, 2003.
4. Debeljković, M.:Čelične konstrukcije u industrijskim objektima, Građ. knjiga, Bg, 1995.
5. Pavlović, Z., Petrović-Pavlović, S., Petrović, M.:Priručnik za noseće čel. konstrukcije, Zavod za izdavačku grafičku delatnost, Beograd, 1987.
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 5
1.0 OSNOVNE INFORMACIJE O PREDMETU NASTAVA
Broj radnih nedelja: 15
Oblici nastave: Predavanja (2 časa nedeljno) Vežbe (2 časa nedeljno) – obavezne Domaći radovi (4), obavezni, predaja uz odbranu rada Test (1) - neobavezan Konsultacije (u predviđenim terminima)
Uslov za potpis asistenta: prisustvo vežbama, urađeni i odbranjeni domaći radovi
Uslov za potpis nastavnika: potpis asistenta
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 6
1.0 OSNOVNE INFORMACIJE O PREDMETU ISPIT Povezani predmeti: Otpornost materijala, Statika konstrukcija
Uslovna obaveza: potpis asistenta Predavanja: 0-3 poena Domaći radovi (obavezni, za ispit: min. 3 poena): 3-12 poena Test (neobavezan): 0-10 poena
Pismeni deo ispita (obavezan, eliminatoran): 0-30-55 poena(30-34=6; 35-40=7; 41-45=8; 46-50=9; 51-55=10)
Usmeni deo ispita (obavezan, eliminatoran): 0-12-20 poena
Konačna ocena: 50-60 p. = 6, 61-70 p. = 7, 71-80 p. = 8, 81-90 p. = 9, 91-100 p. = 10
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 7
1.1 OPŠTE O METALNIM KONSTRUKCIJAMA
MATERIJAL
S I N T E Z A
TEORIJA TEHNOLOGIJA
σmax =
Mx / Wx +
My / Wy
≤ σdoz
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 8
1.1 OPŠTE O METALNIM KONSTRUKCIJAMA Primena metala za noseće građevinske konstrukcije: svega oko 200 god.
Najpre gvožđe, zatim čelik (i danas dominantan), u najnovije vreme aluminijum
Težište ovog kursa: čelične konstrukcije
Metalne konstrukcije su specifične u odnosu na ostale građevinske konstrukcije
Metalne konstrukcije imaju značajne tehničke i funkcionalne prednosti
Primena: za sve vrste građevinskih konstrukcija
Čelik: engl: steel; nem: stahl; fr: acier; rus. сталь
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 9
1.1 OPŠTE O METALNIM KONSTRUKCIJAMA Brz razvoj u svim fazama izgradnje metalnih konstrukcija:
proizvodnja čelika i aluminijuma visoke čvrsoće; nerđajući čelici projektovanje konstrukcija putem računara - CAD1
statička analiza konstrukcija putem MKE2 i računara - CAE3
izrada konstrukcija u radionici uz primenu računara - CAM4
uvođenje novih konstruktivnih sistema (prednapregnute, tensegriti...)
uvođenje novih postupaka montaže na gradilištu
1) CAD = Computer Aided Design = Projektovanje podržano računarom2) MKE = Metod konačnih elemenata3) CAE = Computer Aided Engineering = Inženjerska analiza podržana računarom4) CAM = Computer Aided Manufacturing = Proizvodnja podržana računarom
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 10
1.2 OBLAST PRIMENE
Čelične noseće konstrukcije su primenjive za razne tipove građevinskih objekata:
1. industrijski objekti, 2. stambeni, poslovni, zdravstveni objekti, 3. izložbene i sportske dvorane, krovovi stadiona, 4. garaže, hangari, 5. mostovi (drumski, železnički, pešački)6. antenski stubovi, dalekovodni stubovi, dimnjaci, 7. rezervoari, silosi, bunkeri, vodotornjevi, cevovodi 8. ustave, priobalne platforme9. dizalice, žičare10.specijalne konstrukcije
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 11
1.2 OBLAST PRIMENE
Generalna podela objekata:
Arhitektonski objekti:dominira funkcija i estetika, konstrukcija prati(Autobuska stanica, Niš)
Inženjerski objekti:dominira konstrukcija(Most Bayonne, Nju Džersi, SAD)
Podela je uslovna, uz mnoge izuzetke(Izložbeni paviljon Ontario Place, Toronto, Kanada)
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 12
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA1. (+) Visoke vrednosti mehaničkih karakteristika2. (+) Duktilnost - sposobnost metala da pre loma pretrpi značajne plastične deformacije3. (+) Posledica: velika plastična rezerva nosivosti
ČelikČelik
BetonBetonDrvoDrvo
σ
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 13
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA
4. (+) Industrijalizovana proizvodnja i standardizovan kvalitet
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 14
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA5. (+) Male dimenzije i težine elemenata čeličnih konstrukcija -
povoljan odnos sopstvena težina / pokrivena površina≈0,2-0,3 kN/m2 kod industrijskih hala sa dizalicama(krovna konstrukcija stadiona u Splitu: 0,45 kN/m2)
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 15
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA
6. (+) Obnovljivost
ČELIK
Valjaonica Radionica Montaža OBJEKAT Demontaža/Rušenje Otpad Prerada ČELIK
BETON Fabrika betona Gradilište Livenje OBJEKAT
Rušenje ŠUT
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 16
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA7. (+) Seizmička otpornost - duktilnost – elastoplastično ponašanje Plastični zglob
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 17
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA
8. (+) Modularnost – ponavljanje identičnih elemenata
9. (+) Fleksibilnost – lako prilagođavanje konstrukcije potrebama
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 18
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA
10. (+) Mogućnost kombinovanja sa drugim materijalima (posebno betonom)
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 19
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA
11. (+) Prefabrikacija (u radionici), montaža (na gradilištu) i demontaža (po potrebi)
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 20
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA
12. (+) Jednostavna sanacija i rekonstrukcija
Ojačavanje profila navarivanjem lamela – spolja (a) iznutra (b)
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 21
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA13. (+) Mogući veliki rasponi (hale, mostovi) i visine (zgrade, tornjevi);
često jedino izvodljivo rešenje
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 22
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA
14. (+) Laka manipulacija i transport
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 23
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA
15. (+) Relativno lako fundiranje
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 24
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA16. (-) Osetljivost na koroziju
Čelik: IZUZETNO
Aluminijum: NEZNATNO)
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 25
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA
17. (-) Osetljivost na visoke temperature (POŽAR)
Crystal Palace, London, uništen u požaru1936.
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 26
1.3 SVOJSTVA METALNIH KONSTRUKCIJA
18. (-) Osetljivost na izvijanje i izbočavanje (vitkost elemenata)
19. (-) Osetljivost na puzanje (važi za aluminijum)
20. (-) Relativno visoka cena konstrukcije (čelik: 1-2 EUR/kg; Al: 2-4 EUR/kg)
21. (-) Složenost izrade tehničke dokumentacije
22. (-) Kvalifikovana radna snaga za proizvodnju i montažu
23. (-) Tradicionalno manja zastupljenost metalnih konstrukcija (u Srbiji) - u odnosu na betonske, zidane i drvene konstrukcije
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 27
1.4 ISTORIJSKI PREGLED
Metali su poznati čovečanstvu više hiljada godina
15. vek: pojava livenog gvožđa
1735. god.: otkriven postupak dobijanja sirovog gvožđa pomoću koksa u visokim pećima - šira primena sirovog gvožđa
Primena gvožđa u građevinskim konstrukcijama najpre zaspojna sredstva
- prvi milenijum s.e.: ekseri- 16. vek: zavrtnjevi- 17. vek podvezice od kovanog gvožđa za spajanje elemenata drvene građe
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 28
1.4 ISTORIJSKI PREGLED 1779.: prva noseća konstrukcija od gvožđa u svetu Most preko reke Severn (Kolbrukdejl, Engleska)
Konstruktor: Abraham Darbi (Abraham Darby)
Konstrukcija: lučna, raspona 30,6 m, sa strelom od 13,7 m
Pet segmentnih lukova na trizgloba na razmaku od 1,5 m
Lukovi su izliveni iz dvepolovine
Masa: 378 t gvožđa
Danas služi za pešačkisaobraćaj
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 29
1.4 ISTORIJSKI PREGLED
1785.: najstarija primena gvozdenih konstrukcija u zgradarstvu
Objekat: kuća u Bulonju, Francuska
Autor: francuski arhitekta Ango
Konstrukcija: gvozdeni nosači tavanice
Dimenzije: raspon 6,5 m
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 30
1.4 ISTORIJSKI PREGLED 1784.: Henri Kort (Henry Cort), otkriva pudel-proces za proizvodnju
varenog gvožđa sličnog današnjem čeliku
1850.: žel. most Britanija (Britannia) preko moreuza Menej Rasponi mosta: 71,9 + 2 x 141,7 + 71,9 m Konstrukcija: dvokolosečni, sa dva odvojena sandučasta nosača Preteča savremenih mostova sandučastog poprečnog preseka
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 31
1.4 ISTORIJSKI PREGLED
1838.: Žel. stanica Juston (Euston), London
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 32
1.4 ISTORIJSKI PREGLED 1839.: Francuski inženjer Ferdinand Zores je proizveo prve valjane
profile (“I” i “[”)
Naučni doprinos u oblasti teorije konstrukcija:
Francuska: Navije (Navier), Lame, Klapejron (Clapeyron), Levi (Levie), Maso (Massau)
Italija: Kremona, Kastiljano (Kastigliano), Menabrea, Ovaca (Ovazza), Gebria
Švajcarska: Bernuli (Bernoulli), Ojler (Euler), Tetmajer (Tetmayer)
Engleska: Viliot (Williot), Maksvel (Maxwell)
Nemačka: Vinkler (Winkler), Kulman (Culmann), Riter (Ritter), Gerber, Mor (Mohr)
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 33
1.4 ISTORIJSKI PREGLED 1848.: Metalni staklenik Palm House, Engleska Konstrukcija: kombinacija livenog i kovanog gvožđa Dimenzije: dužina: 110 m, raspon 32 m i visina 18,9 m
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 34
1.4 ISTORIJSKI PREGLED 1851.: Crystal Palace, London
Rok izgradnje: samo 17 nedelja
Materijal: liveno gvožđe
Konstrukcija: ramovi, stubovii rešetkasti nosači(primena modula)
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 35
1.4 ISTORIJSKI PREGLED 1868.: Natkrivena pijaca, Berlin
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 36
1.4 ISTORIJSKI PREGLED
1855.: pronalazak topljenog čelika - Henri Besemer (Henry Bessemer)
1874.: Most Sent Luispreko reke Misisipi – prvi značajan mostnapravljen od čelikaKonstrukcija: lučna Raspon: 153 + 159 + 153 m
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 37
1.4 ISTORIJSKI PREGLED 1880.: uvođenje Simens-Martinovog i Tomasovog postupka - masovna
proizvodnja topljenog čelika dobrog kvaliteta, koji je i danas u upotrebi
1883.: Izgrađen viseći most Brookline Bridge preko reke Ist (East River) u Njujorku, raspona 486 m
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 38
1.4 ISTORIJSKI PREGLED 1884.: u Francuskoj izgrađen lučni most Garabit, raspona 165 m Projektant i graditelj: Gustav Ajfel (Eiffel)
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 39
1.4 ISTORIJSKI PREGLED 1886.: Kip Slobode, Njujork
Dr T. Vacev - Osnove metalnih konstrukcija 40
1.4 ISTORIJSKI PREGLED 1889.: u Engleskoj izgrađen most Forth, raspona 210 + 521 + 210 m Konstrukcija: rešetkasta, sistema Gerberovog nosača Masa konstrukcije: 53305 t; ugrađeno 6 500 000 zakivaka