Embed Size (px)
Citation preview
SAVREMENE
KONSTRUKCIJEProf. dr Snežana Mitrović
Sara Milošević, mast.ing.arh.
Savremene konstrukcije Savremeni objekti predstavljaju jedinstvo oblika i konstrukcije. Oblik ne
može da egzistira bez nosive konstrukcije, kao što se ni konstruktivni
problemi ne mogu rešavati nezavisno od arhitektonskog oblika. Stvaralačka
mašta arhitekata mora se razvijati na temeljima poznavanja i razumevanja
načina na koji konstrukcija prenosi opterećenje. Isto tako, grede i stubovi i
ploče...ne predstavljaju ništa bez arhitektonskog rešenja prostora koje je
ugodno za buduće korisnike.
Budući arhitekti će poveriti konačne proračune nosive konstrukcije
građevinskim inženjerima sposobnim da odrede ispravne modele i
dimenzije. Arhitektura treba da bude realna da bi se u potpunosti shvatila.
Nosiva konstrukcija nije oduvek bila mera arhitekture.
Presek kroz nosivi sistem gotske
katedrale
Partenon, Atina, Grčka
Notre-Dame, Paris,
1163. - 1245.
U daljoj i bližoj prošlosti ličnost umetnika-inženjera je bila jedinstvena.
Mikelanđelo Buonaroti je bio slikar, vajar, arhitekta, građevinski inženjer.
Leonardo da Vinči. Leonardove ideje bile su znatno ispred njegovog vremena. Konceptualizovao je helikopter, rezervoar, koncentrisanu solarnu energiju, kalkulator, dvostruki trup i izložio rudimentarnu teoriju pločne tektonike. Kao naučnik, on je u velikoj meri uvećao stanje znanja iz oblasti anatomije, građevinarstva, optike i hidrodinamike. Mnogo Leonardovih zapisa se odnosilo nagrađenje i planiranje gradnje katedrala. Njegove studije su počinjale ispitivanjemraznih građevinskih alata i pomoćnih sredstava za gradnju. Nadalje, on je nastaviou oblasti koja do tada nije bila ispitivana — u nosivosti stubova i podupirača, kao isvodova i lukova.
Poslednjih 100 godina specijalizacija naučnih oblasti zahvata i inženjerstvo.
Arhitekta je osoba koja vrši planiranje, projektovanje i nadgledanje izgradnjeobjekata. Uloga arhitekte je da donosi i usmerava odluke koje se tiču aspekatagrađevinske estetike, kulture i sociologije. Reč arhitekta potičeod grčke reči arkhitekton (vrhovni graditelj): arkhi (vrhovni) + tekton (graditelj, drvorezac). Arhitekta je umetnik, esteta, manje fizičar ili matematičar u strukturisvoje ličnosti.
Građevinski inženjer za što uspešnije obavljanje svojih poslova i finiširanje istih, potrebno je da ima znanje iz matematike, fizike, statike; ali ne poseduje dovoljnoobrazovanja iz sociologije ili estetike.
Zajedno, ova dva stručnjaka daju savršen spoj za stvaranje savršenihobjekata.
Leonardo da Vinči
(1452-1519)
Različite svrhe izgradnje, različiti prostori i konstrukcije, zbog jednostavne
činjenice da postoje, izložene su različitim opterećenjima koja treba da
prenesu:
stalna opterećenja, sopstvena težina
korisna opterećenja
sneg
vetar
temperaturne promene
sleganje tla
seizmika
incidentna opterećenja, udari, eksplozije.
Za gradnju objekta koriste se različiti građevinski materijali sa
svojstvima prikladnim za prijem i prenos opterećenja. Odgovor
materijala u konstrukciji na opterećenja je plastična ili elastična
deformacija. Materijali koji se biraju za konstrukcije biraju se tako da u
normalnim okolnostima kao i pod uticajem opterećenja koja se mogu
očekivati tokom korišćenja građevine, ona ostaje stabilna. Kako izabrati
konstruktivni materijal? Na ovaj izbor utiču resursi države, tradicija
izgradnje, ekonomski faktori, klima... (pr. vosak)
Kroz čovekovu evoluciju drvo je oduvek bilo prisutno kao građevinski
materijal u krajevima bogatim šumom. Danas se, kroz nosive konstrukcije
od lepljenog lameliranog drveta (LLD, GLT –glued laminated timber) i
ukrštenog lameliranog drveta CLT (CLT - cross laminated timber-ukršteno
lamelirano drvo), ravnopravno bori za svoje mesto u konstrukcijama. Pošto
je CLT, u poređenju sa betonom ili čelikom, jeftiniji i lakši za sastavljanje
u poslednje vreme javlja se sve veće interesovanje za ovaj materijal. Drvo
je obnovljiv izvor, što je velika prednost, kao i to što u toku rasta vezuje
velike količine ugljen-dioksida. Waugh i Thistleton, projektanti
devetospratnice Stadthaus u Shoreditch-u u istočnom delu Londona, su
procenili da drvo ugrađeno u ovaj objekat čuva oko 186 tona ugljenika,
dok bi se za čelik i beton koji se koriste u konvencionalnom
građevinarstvu, za sličnu građevinu, u atmosferu ispustilo oko 137 tona
ugljen-dioksida u procesu proizvodnje, pa se za ovakav način gradnje,
količina ugljen-dioksida u atmosferi smanjuje za oko 323 tone.
Kamen je, pored drveta, jedan od najstarijih građevinskih materijala. Koristio gaje praistorijski čovek za izgradnju svojih naseobina. Najtrajniji je građevinskimaterijal. Danas postoje građevine od kamena stare nekoliko hiljada godina. Tehnologija izgradnje kamenom je postigla svoj vrhunac tokom srednjeg veka saizgradnjom ogromnih gotskih crkvi.
Kamen je svoju tradiciju gradnje nastavio kroz ''veštački'' kamen - armirani beton. Zanagli razvoj starorimskog građevinarstva zaslužni su novi građevinski principi vezani zarazvoj korišćenja betona i cementa. Tek 1906. godine u Francuskoj su po prvi put izdati propisi u vezi sa armiranim betonom, a do sredine prošlog veka nije se moglazamisliti bitnija građevina u Evropi koja nije izgrađena od armiranog betona. On postaje tradicionalan i gotovo nezamenljiv materijal za gradnju nosivih konstrukcija iu Srbiji.
Ilovača, opeka i keramika su bili od fundamentalnog značaja za genezucivilizacije, i oni su dalu fizičku formu i red prvim gradovima. Zbog njihovečvrstoće, ovi materijali su bili odgovarajući za konstrukcije sa debelim zidovima iniskim tavanicama koje su nastajale kako su se slojevi zemlje postavljani i potomsabijeni u cilju pravljenja prvih nosećih zidova. Grci su dodatno razvili keramičkematerijale (čvrstoća na pritisak i otpornost na vlagu) - od ravnih pločica na bazigrnčarije i pečene cigle koje su se koristile u Egiptu i Mesapotamiji (već od 4000 pne) do modularnih građevinskih elemenata kao što su krovne pločice dizajniranetako da se preklapaju poput krljušti u cilju usmjeravanja slivanja vode (800 pne).
Danas je upotreba potpornog zida potpuno nestala u industrijalizovanim zemljama izamenjena je sa ramovskim konstrukcijama sa dodatim omotačima. Istrajnostzemljanih materijala u savremenom građevinarstvu uprkos ovoj transformaciji je dokaz njihovog moćnog nasleđa. Iako je industrijalizacija u XVIII i XIX veku omogućilaveću kontrolu u proizvodnji i distribuciji kamena i keramike, dolazak ramovskekonstrukcije načinio je primenu ovih aplikacija zastarelom.
Američko građevinarstvo je svoj najveći procvat doživelo početkom XX veka, uoptrebom čelika koji je bio jeftin i dostupan. Poslednjih decenija i aluminijum se našao na listi nosivih konstruktivnih materijala.
Staklo je materijal čije su mogućnosti u izgradnji dugo bile zanemarivane ineistražene. Tokom poslednje dve decenije dvadesetog veka, staklo pored drugihvidova primene u arhitekturi, postaje i materijal nosivih konstrukcija. Mogućnostprimene stakla, kao konstruktivnog materijala, za projektante i konstruktereotvara novo kreativno polje, uz velika očekivanja da će istraživački poduhvati u toj oblasti uskoro dovesti do pune afirmacije u arhitektonskoj praksi. Konstruktivna primena stakla još uvek je na nivou istraživanja i prototipova. U domenu primene stakla u arhitekturi, standardi u projektovanju, izvođenju iproizvodnji još uvek su predmet nadogradnje, uzmajući u obzir da je u evropskojregulativi konstruktivna primena stakla još uvek nedovoljno zastupljena.
Savremeno građevinarstvo je nezamislivo bez spregnutih konstrukcija od čelika ibetona. Spregnute konstrukcije od stakla i čelika ili stakla i drveta stidljivopostaju deo nosivih konstruktivnih sistema.
Olimpijski stadion Frai Otoa (Frei Otto) za potrebe Olimpijskih igara 1972. godineu Minhenu, Nemačka, nagovestio je budućnost ispunjenu sa organskim inepojmivim formama - kreće upotreba tekstila kao konstruktivnog materijala u građevinarstvu (PTFE politetrafluoretilen, ETFE etilentetrafluoroetilen). To je konstrukcija koja u potpunosti zavisi od sila u ravni koje su zatezne – verzijabalona, tako da se ili drži zategnuto uz pomoć vazduha ili joj se daje neki oblik sajarbolima i kablovima.
Čikić, J. Staklo i
konstruktivna primena u
arhitekturi. Građevinska
knjiga, Beograd, 2015.
Konoplja se koristi kao alternativni građevinski materijal u Evropi i Australijiod 1960-tih godina, ali se koristila i milenijumima unazad u Aziji i BliskomIstoku. Kompozitni materijali, ekološki materijali napravljeni od na pr. drvenih vlakana i plastike, takoše dobijaju svoje mesto u savremenomgrađevinarstvu.
Istraživači u Nemačkoj su razvili lagani materijal visoke čvrstoće inspirisanramovskom strukturom kostiju i drveta i školjkaste strukture pčelinjeg saća. Materijal je manje gust od vode, ali, u odnosu na svoju veličinu, može da se pohvali jačinom kao kod čelika i aluminijuma visokih performansi.
Prošlo je skoro dve decenije od otkrića grafena, ultra-tankog lista ili pločiceugljenika, koji se smatra najjačim materijalom na svetu. Otkrio ga je EndruGejm 2002. godine, profesor fizike sa Univerziteta u Mančesteru. Iako je grafen mnogo jači od čelika, kao materijal, korišćen u arhitekturi, se pokazaokao veoma zavarljiv, a naučnici su sada stvorili novi, u koji polažu mnogo višenade. Uz pomoć kompjuterskog modelovanja, istraživači su dizajnirali novi, trenutno bez imena, materijal, nalik na sunđer koji je čak 10 puta jači od čelika, a ima samo oko pet posto njegove gustine. Dalja istraživanja idu u pravcu pravljenja prvih konstruktivnih elemenata od ovog materijala.
Definitivan izbor materijala polako vodi do izbora primenljivog konstruktivnogsistema.
Beton sa grafenom - veća
čvrstoća u odnosu na standardni
beton od 146 %, veću čvrstoću na
savijanje od 79,5 % i smanjenje
vodopropusnosti od skoro 400 %.
Konstrukcije treba da zadovolje osnovne uslove:
ravnoteža, građevina treba da bude nepokretna i nedeformisana
stabilnost, temelji su osnov stabilnost svake građevine
čvrstoća, naprezanja u konstrukciji su u okviru graničnih stanja nosivosti
funkcionalnost, osećaj komfora korisnika
ekonomičnost, racionalni troškovi izgradnje i održavanja
estetika, lepota u očima posmatrača
Svaki investitor želi objekat koji će najbolje ostvariti njegove potrebe,
ali koji će mu dati proizvod sa najboljim odnosom cena-kvalitet izrade i
cena-kvalitet ugrađenih materijala.
Treba uočiti i troškove koji se odnose na kasnije održavanje objekta, kroz
celokupan njegov životni vek. (“skuplje je jeftinije”)
Investitor svoje zahteve predaje projektantima koji će, u skladu sa
zahtevima investitora, ipak izraziti svoje stvaralačko umeće.
Šta je dobar objekat? Zavisi od ugla posmatranja učesnika u projektu:
Optimalna konstrukcija je ona koja ima ''najlakši konstruktivni sastav''
koji može premostiti ''najveću udaljenost'' sa ''minimalnom težinom''
materijala.
H 147m 117t/m2
H 305m 700kg/m2
Najćešći faktori uticaja tokom izgradnje nekog objekta su:
geografski položaj gradilišta/budućeg objekta;
topografija gradilišta;
geološki sklop, geotehničke i geomehaničke karakteristike tla;
klimatske prilike;
hidrologija;
uslovi transporta;
energetski potencijali i snadbevanje vodom;
raspoloživost lokalne radne snage i eventualni uslovi smeštaja;
uslovi nabavke materijala (lokalni izvori) i eventualnog skladištenja;
raspoloživa mehanizacija;
priliv novčanih sredstava;
…
Razvoj konstruktivnog sistema je spor i delikatan posao. Definitivan izbor
zavisi od kompleksne analize koja obuhvata:
varijantna rešenja
izbor materijala
''tip'' konstruktivnog sistema
racionalnost i ekonomičnost
analizu mogućih uticaja sredine na objekat
(karakteristike tla, agresivni uticaji sredine,...)
IZBOR KONSTRUKTIVNOG SISTEMA
Konstruktivni sistemi se mogu klasifikovati na
osnovu više determinističkih faktora:
vrsta vertikalnih elemenata koji prenose
opterećenje:
masivni
skeletni
mešoviti
upotrebljeni materijali
armirani beton
prednapregnuti beton
čelik
drvo
zidane konstrukcije
spregnuti sistemi
staklo
plastične mase
tekstili
prostorni koncept
linijski
površinski
prostorni (ljuske, šatoraste konstrukcije i sl.)
način izvođenja
monolitni
polumontažni
montažni
spratnost
jednospratni
visoki objekti
vrlo visoki objekti
Uputstvo za izradu semestralnog rada
Tema i obim semestralnog rada
Tema se bliže definiše prema afinitetima studenta i raspoloživoj literaturi;
Obim rada je oko 2500 reči (sa naslovnom stranom, sadržajem i literaturom; fotografije ne ulaze u
obim rada), ćirilicom ili latinicom, sa proredom 1,5 i fontom 12 (Times New Roman ili Ariel). Rad se
predaje u štampanoj i digitalnoj formi
Prilikom izrade eseja voditi računa o povezivanju i usklađivanju na uvodnom i zaključnom delu - u
cilju održavanja jasnog fokusa predmeta, cilja i sadržaja rada. To znači precizno definisanje strukture
i sadržaja rada kao celine i pojedinih delova ( od poglavlja do pojedinih pasusa); jasno i precizno
izražavanje misli u okviru pasusa, kao i logično povezivanje pasusa unutar podpoglavlja. Ocenjuje se
celovitost/ povezanost, jasnoća, sadržajnost, detaljnost rada, kao i preciznost izražavanja i kvalitet
zaključivanja. Pravopis i korektno referenciranje (uključujući i izvore svih grafičkih priloga) se
podrazumevaju!
Sadržaj seminarskog rada - Struktura rada
Naslovna strana
Sadržaj
Uvod
Poglavlja – delovi
Zaključak
Literatura
Uputstvo za izradu semestralnog rada
0. NASLOV (jasno odražava sadržaj rada)
Naslovna strana sadrži:
Naziv školske ustanove (Visoka građevinsko-geodetska škola, Beograd),
Naziv predmeta,
Naziv teme,
Ime i prezime studenta sa brojem indeksa (u desnom uglu) i predmetnog nastavnika sa saradnicima u
levom uglu,
Mesto i godinu izrade seminarskog rada (Beograd, 2014.god.).
1. SADRŽAJ
Sadržaj predstavlja listu poglavlja sa brojevima strana, pri čemu se poglavlja i delovi poglavlja
označavaju brojevima na sledeći način:
1. Glavni naslov (veličina fonta 16)
1.1. Prvi podnaslov (veličina fonta 14)
Uputstvo za izradu semestralnog rada
2. UVOD
U uvodu se u najkraćem ukazuje na strukturu rada, na pr. “U prvom delu rada akcenat je na...”, “U
drugom delu rada ukazaće se na...” i sl.
Uvod se NE obeležava brojem poglavlja.
Definiše temu, objašnjava zašto je značajna. Ukazuje se na određena pitanja koja je potrebno
istražiti.
Objašnjava pristup, definiše šta se istražuje (predmet rada), ciljeve (zašto se istražuje), metod (
kako se istražuje – na pr. komparativnom analizom primera), i očekivane rezultate istraživanja.
Navesti ukratko šta obuhvata rad i o čemu se u svakom delu rada govori (bez rezultata i zaključaka).
3. POGLAVLJA - DELOVI
3.1.Izbor objekta (primera) (obrazloženje izbora primera, šta je to što odabrani objekat čini
konstruktivnim sistemom i u čemu se ogleda savremena konstrukcija?)
3.2.Prikaz karakteristika objekta (društvene i prostorne odrednice konteksta)
3.3.Detaljan prikaz i analiza konstrukcije objekta (ili više objekata ukoliko je tema vezana za
autora) sa grafičkim prilozima koji se tiču teme (savremene konstrukcije – dimenzije objekta,
rasponi, korišćeni konstruktivni sklop, materijalizacija, detalji, poređenje primera - na pr. tabelarno i
sl., po karakteristikama/pitanjima i dr.)
3.5.Diskusija (tekst diskusije po pojedinim pitanjima – dati svoje mišljenje na osnovu prethodne analize
- na pr. izmene objekta ili njegovog dela u materijalu ili konstrukciji)
Uputstvo za izradu semestralnog rada
4. ZAKLJUČAK
Treba naglasiti dobre i loše strane nekih rešenja, pojava i sl. Važno je i izneti sopstvene stavove i
mišljenje o odabranoj temi. Zaključak se NE obeležava brojem poglavlja.
Na početku zaključka nas podsetite o čemu je u radu bilo reči ( slično kao u uvodu, ali kraće da bi se
uspostavila veza problema/teme od kog se pošlo , šta se istraživalo a do čega se istraživanjem došlo)
5. LITERATURA
Navođenje literature kao i pozivanje na nju u radu ( citiranje i parafraziranje) je obavezno.
Literaturu obavezno navoditi po abecednom ili azbučnom redu.
Literatura se prikazuje na kraju rada sa punim podacima o bibliografskoj jedinici i to na sledeći
način:
1.Knjige:
Prezime i prvo slovo imena, naziv dela, izdavač, mesto izdanja, godina izdanja (u zagradi).
2.Časopisi / saopštenja / zbornici radova
Prezime i prvo slovo imena, godina izdanja (data u zagradi), naziv dela, naziv časopisa, zbornika, broj izdanja
(za časopis), mesto izdanja (za zbornik).
3.Ostali izvori
http://www.zaha-hadid.com/design/520-west-28th-street/ - pristup sajtu 11.03.2014. (datum pristupa sajtu), i
ispod toga obavezno navesti CEO link sa kog je podatak preuzet.
Uputstvo za izradu seminarskog rada
Uputstvo za izradu seminarskog rada
TEME za seminarske radove Objekat koji mi se dopada (pogledajte na internetu: zgrade, sportski
objekti, aerodromi) i kako bih ga ja izveo/izvela...izmene objekta ili
njegovog dela u materijalu ili konstrukciji
Autor/tim kome se divim (Calatrava, Hadid, Frei, Foster, Gaudi, Penda,
Gerry, Foster...)
Grad u kome bih voleo da živim i radim
Novi koncepti – gradovi budućnosti (smart city, green towers, urban farms..)
KONSULTACIJE
Subject: Savremene konstrukcije – master studije
Ponedeljak 13-14h
Četvrtak 9-10h
https://www.architectmagazine.com/ Inkstone House OCT Linpan Cultural Center
OSNOVNI KONSTRUKTIVNI ELEMENTI
STUB
Elementi konstrukcije koji primaju pritisak.
U materijalu dolazi do zbijanja njegovih čestica.
Materijali koji dobro primaju pritisak su kamen, opeka i beton.
Da bi pritisnuti elementi bili sigurni u pogledu izvijanja, a ipak još
ekonomični, sa jedne strane ne smeju biti vitki, a sa druge strane potrebna
im je mala površina poprečnog preseka.
ŠTAP
Čestice materijala u zategnutim štapovima teže da se razdvoje jedna od
druge.
Materijal koji dobro prima zatezanje je čelik i u tom smislu je gotovo
nezamenljiv, samostalno ili kao deo armiranobetonskih konstrukcija.
LUČNI NOSAČ
Veličina horizontalne sile potiska H je propocionalna ukupnom opterećenju i
rasponu.
PROSTA GREDA
Element izložen savijanju.
Materijal pogodan za savijanje mora imati približno jedanku čvrstoću na
pritisak i na zatezanje; ovakve uslove ispunjavaju čelik i drvo.
KONZOLA NAGNUTA ILI VERTIKALNA PLOČA
RAVNA PLOČA ZAKRIVLJENA PLOČA
ZATEGA LANČANICA
RAZAPETO PLATNO RAZAPETA MREŽA
