Upload
vuonghanh
View
271
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
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