1
VISOKE GRAĐEVINE
Predavanja sastavio: prof.dr.sc. Zlatko ŠavorPredavač: prof.dr.sc. Goran Puž
VISOKE GRAĐEVINEI. PREDAVANJE
Zašto visoke građevine ?
VISOKE GRAĐEVINE
UVOD
Ljudi su se od pamtivijeka divili visokim građevinama, zbog njihovog socijalnogstatusa: one su vidljive svima. Njihovi su graditelji imali najviši društveni statusa njihove građevine postale su predmetom legendi.
Rane visoke građevine → SEDAM ČUDA ANTIKE
2
VISOKE GRAĐEVINE
SEDAM ČUDA ANTIKE
Artemidin hram u Efezu
VISOKE GRAĐEVINE
SEDAM ČUDA ANTIKE
Aleksandrijski svjetionik
3
VISOKE GRAĐEVINE
SEDAM ČUDA ANTIKE
Mauzolej u Halikarnasu
VISOKE GRAĐEVINE
SEDAM ČUDA ANTIKE
Semiramidini viseći vrtovi u Babilonu
4
VISOKE GRAĐEVINE
SEDAM ČUDA ANTIKE
Kolos s Rodosa
VISOKE GRAĐEVINE
SEDAM ČUDA ANTIKE
Zeusov kip u Olimpiji
5
VISOKE GRAĐEVINE
SEDAM ČUDA ANTIKE
Keopsova piramida u Gizi
VISOKE GRAĐEVINE
UVOD
Dakle što je visoka građevina danas ?
Visina je relativan pojam.
No, za građevinske inženjere visoka građevina je ona građevina, kod koje sudominantna djelovanja bočne sile od vjetra i potresa.
Prva moderna visoka građevina Home Insurance Building sagrađena je 1885godine u Chicagu.
Visoke građevine grade se gotovo isključivo za komercijalne potrebe istanovanje. Visoke komercijalne građevine bile su kao simboli prestiža velikihkorporacija (Woolworth Building, Chrysler Building, Trump Towers, itd.)
U Hongkongu i Rio de Janeiru npr. 40.katnice su razmaknute samo nekolikometara.
Porast turizma traži visoke hotele u gradskim centrima, gdje je zemljište vrloskupo i slobodne parcele je vrlo teško pronaći.
6
VISOKE GRAĐEVINE
UVOD
Poznati američki arhitekt Louis Sullivan izmislio je frazu da u zgradama „oblik(forma) slijedi funkciju“.
Možda bolju definiciju za nebodere dao je Case Gilbert projektant WoolworthBuilding, prvog nebodera na svijetu): „Neboder je stroj koji čini da zemljišteplaća“.
Gilbertova tvrdnja je jasno uočljiva iz publikacije zapromet nekretninama iz 1903. Ona prikazuje cijenezemljišta na Donjem Manhattan-u. Praktički svakatvrtka u New Yorku je željela biti locirana unutarnekoliko stotina metara širokom pojasu između ulicaBroadway i Wall Street. Na slici je vidljiva i velikarazlika u cijenama unutar samo nekoliko stotinametara (od $400/sf do samo $10 sf).
Cijene zemljišta na Donjem Manhattan-u (1903.) →
VISOKE GRAĐEVINE
KRONOLOGIJA RASTA VISOKIH GRAĐEVINA
Drevni Rim-Stambene sedmokatnice od drva i zidane građe- Nakon velikog Neronovog požara u Rimu, novi materijali (beton i opeka) sukorišteni za izvedbu konstrukcija sa lukovima i bačvastim svodovima-Zidana građa i drvo su osnovna gradiva u narednih 18 stoljeća
Chicago-1891. 16-erokatnica Monadnock doseže granice za zidane konstrukcije
sa zidovima debelima 2 m.-1885. 11-erokatnica Home Insurance je prva visoka građevina sa
čitavom metalnom okvirnom nosivom konstrukcijom (kovanoželjezo).
-1889. 9-erokatnica Rand-McNally, prva visoka građevina sa čitavomčeličnom okvirnom nosivom konstrukcijom.
-1891. 20-erokatnica Masonic Temple, uvedena su dijagonalnaukručenja u fasadne okvire i time su formirane vertikalne rešetke.
7
VISOKE GRAĐEVINE
KRONOLOGIJA RASTA VISOKIH GRAĐEVINA
New York-1913. 60-erokatnica Woolworth (smatra se prvim svjetskim
neboderom).-1931. 102 kata Empire State Building ( visoka 381 m).
Zlatno doba gradnje američkih nebodera završava sa svjetskom krizom 1930-ih.
Ponovna gradnja nebodera se nastavlja tek nekoliko godina nakon završetka 2.Svjetskog rata.
Umjesto rasta u visinu, moderni razvoj nebodera je donio nove konstrukcijskesustave, poboljšane karakteristike mateijala i bolje tehnike projektiranja i izvedbe.
Tek je 1970.g Empire State Building premašena sa 110 katova visokim sjevernimtornjem WTC-a (412 m), a zatim 1974. sa Sears Tower-om (442 m).
VISOKE GRAĐEVINE
KRONOLOGIJA RASTA VISOKIH GRAĐEVINA
Rast visokih građevina između 1850. i 2005.
Bro
j kat
ova
Godina
Prvi kovani željezniprofili
Prvi čelični valjani profili
Era lijevanogželjeza
Otisovo dizalo Chicago
škola
Električno dizalo
8
VISOKE GRAĐEVINE
KRONOLOGIJA RASTA VISOKIH GRAĐEVINA
Rast visokih građevina između 1850. i 2005.
Vis
nia
(fee
t)
Godina
Prvi kovani željezniprofili
Prvi čelični valjani profili
Era lijevanogželjeza
Otisovo dizalo
Chicagoškola
Električno dizalo
VISOKE GRAĐEVINE
KRONOLOGIJA RASTA VISOKIH GRAĐEVINA
Rast visokih građevina od 1885. do danas
Vis
nia
(fee
t)
Godina
9
VISOKE GRAĐEVINE
KRONOLOGIJA RASTA VISOKIH GRAĐEVINA
Predviđanje za 2020. g. – Savjetza visoke građevine i urbaneživotne sredine je sastavilo listu20 najviših građevina u 2020.zasnovanu na prijedlozima.
Prikaz svih visokih građevina planiranih i u fazi projektiranja nasuprotnajvisočijim postojećim građevinama.
VISOKE GRAĐEVINE
RAST SVJETSKOG STANOVNIŠTVA
Rast svjetskog stanovništva
Bro
j sta
novn
ika
u m
ilija
rdam
a
Godina
Urbano stanovništvo
Ruralno stanovništvo
10
VISOKE GRAĐEVINE
PROCES PROJEKTIRANJA
VISOKE GRAĐEVINE
POČETAK
Započeti s funkcionalnimprojektiranjem
(npr. shema stupa)
Preliminarni proračunza utvrđivanje
dimenzija elemenata(obično: 1.3 x vl.tež.)
Predložiti preliminarnepoprečne presjeke svih vertikalnih elemenata
(stupova i zidova)
Predložiti preliminarne grede i ploče na osnovi M i V dijagrama preko numeričkog postupka ili
koristeći krajnje i srednje vrijednosti raspona
Provjeriti i uskladiti sve dokumente sa
arhitektima te inženjerima
odgovornim za elekt.,vodov. i
ostale instalacije
Pripremiti konačnu građevnu dokumentaciju :-CAD crteže-specifikacije-inžinjerska
Pripremiti konačnu verziju dokumenata
za izdavanje dozvole i objasniti
napomene
Pokušati naplatiti potraživanja
KRAJ
Provjeriti utjecaje puzanja i skupljanja
Provesti testiranje u vjetrovnom tunelu
Provesti dinamičku analizu za vjetrovna i potresna opterećenja
Uzeti u obzir pop.pomake za proračun vl. težine prema teoriji 2.reda (P-∆)
Pripremiti konačni, točan projekt sa
poboljšanim modelom
Da li postoje promjene u projektu
od strane arhitekta ili investitora?
Završiti preliminarno projektiranje
Provjeriti unutarnje sile u glavnim nosivim elementima
pomoću brze, aproksimacijskeanalize
Jesu li sile prevelike?
Provjeritiindeks pomaka=∆/H<0.0015
Je li indekspomaka prevelik?
NE
DA
DA
DA
NE
NE
ITERATIVNI PROCES PROJEKTIRANJA
11
VISOKE GRAĐEVINE
POČETAK Pregledlokacije
Konceptualno projektiranje i
procjena (npr. shema
stupa)
Preliminarni proračunza utvrđivanje dimenzija
elemenata(obično: 1.3 x vl.težina)
Predložiti preliminarne grede i ploče na osnovi M i V dijagrama preko numeričkog postupka ili
koristeći krajnje i srednje vrijednosti raspona
Provjeriti i uskladiti sve dokumente sa
arhitektima te inženjerima
odgovornim za elekt.,vodov. i
ostale instalacije
Pripremiti konačnu građevnu dokumentaciju :-CAD crteže-specifikacije-inžinjerska
Pripremiti konačnu verziju dokumenata
za izdavanje dozvole i objasniti
napomene
Podsjetiti investitora da uplati
potraživanja
KRAJ
Provesti testiranje u vjetrovnom tunelu
Provesti dinamičku analizu za vjetrovna i potresna opterećenja
Uzeti u obzir pop.pomake za proračun vl. težine prema teoriji 2.reda (P-∆)
Pripremiti konačni, točan projekt sa
poboljšanim modelom
Da li postoje promjene u projektu
od strane arhitekta ili investitora?
Završiti preliminarno projektiranje
Provjeriti unutarnje sile u glavnim nosivim elementima
pomoću brze, aproksimacijskeanalize
Jesu li sile prevelike?
Provjeritiindeks pomaka=∆/H<0.0015
Je li indekspomaka prevelik?
DA
NE
Doći do geotehničkog
izvješća, izmjera lokacije
i izvedenih objekata na
lokaciji
Predložiti preliminarnepoprečne presjeke svih vertikalnih elemenata
(stupova i zidova)
NE
NE
DADA
ALTERNATIVNI DIJAGRAM TOKA ZA PROJEKTIRANJE
VISOKE GRAĐEVINE
RAZVOJ NOVIH KONSTRUKCIJSKIH SUSTAVA
Konstrukcijski sustavi za stambene i uredske zgrade su evoluirali u skladu sarazličitim funkcionalnim zahtjevima.
Visoke uredske građevine:
- Potreba za zadovoljavanjem različitih zahtjeva korisnika vodi ka velikimotvorenim prostorima, oslobođenima od stupova, koji omogućujufleksibilnost u mijenjanju tlocrta uredskih prostora.
-Povećane razine usluga često zahtijevaju da su čitave etaže namjenjenesmještanju postrojenja. Međutim, često se takav gubitak prostora možeizbjeći smještanjem postrojenja u prostore koji nastaju između visokihnosača ili rešetki koje povezuju vanjski i unutrašnji nosivi sustav.
12
VISOKE GRAĐEVINE
RAZVOJ NOVIH KONSTRUKCIJSKIH SUSTAVA
Visoke uredske građevine:
- Raniji masivni unutrašnji pregradni zidovi i zidane fasade, sa svojimdoprinosom u krutosti i čvrstoći konstrukcije, ustupili su mjesto laganimpregradnim zidovima i odjeljcima te staklenim fasadnim stijenama, dokosnovna konstrukcija sama mora omogućiti zahtjevanu krutost i čvrstoću zaodupiranje vertikalnim i horizontalnim opterećenjima.
- Veliki ulazi i otvorena predvorja na prizemnoj razini, dvorane kroz parkatova i restorani i panoramske galerije na najvišim katovima mogu zahtjevatisofisticirane sustave dizala.
VISOKE GRAĐEVINE
RAZVOJ NOVIH KONSTRUKCIJSKIH SUSTAVA
13
VISOKE GRAĐEVINE
RAZVOJ NOVIH KONSTRUKCIJSKIH SUSTAVA
Uredske zgrade trebaju velike otvorene prostore sposobne za fleksibilnopreuređenje poslovnog prostorama ovisno o potrebama različitih korisnika .
VISOKE GRAĐEVINE
RAZVOJ NOVIH KONSTRUKCIJSKIH SUSTAVA
K-ukrute se mogu koristiti za ukrućenje konstrukcije na etažama za postrojenja.
14
VISOKE GRAĐEVINE
RAZVOJ NOVIH KONSTRUKCIJSKIH SUSTAVA
Visoka građevina Espiritu Sanctus na Brickell aveniji u poslovnom centruMiamija.
VISOKE GRAĐEVINE
RAZVOJ NOVIH KONSTRUKCIJSKIH SUSTAVA
Visoke stambene građevine:
- Osnovna im je funkcija omogućavanje zasebnih stambenih jedinica,odvojenih sa pregradnim zidovima koji pružaju dovoljnu požarnu i akustičnuizolaciju.
- Budući da se pregradni zidovi ponavljaju kroz etaže, u modernomprojektiranju ih se uključuje u konstrukcijsku nosivost.
- To je dovelo do izvedbe posmičnih zidova, poprečnih zidova i unutarnjihokvira.
15
VISOKE GRAĐEVINE
RAZVOJ NOVIH KONSTRUKCIJSKIH SUSTAVA
Stambene građevine su masivnije i imaju dosta pregradnih zidova koje odvajajustambene jedinice.
VISOKE GRAĐEVINE
RAZVOJ NOVIH KONSTRUKCIJSKIH SUSTAVA
Stambena 17-erokatnica u Naples-u, Florida
16
VISOKE GRAĐEVINE
NOSIVI ELEMENTI ZA OSNOVNA OPTEREĆENJA:
Dva osnovna nosiva elementa za vertikalna opterećenja kod visokih građevinasu stupovi i zidovi.
Zidovi mogu djelovati zasebno kao posmični zidovi, ili kao scijeljene posmičnejezgre oko stubišta ili okna dizala.
Stupovi će biti postavljeni pod nepoduprte dijelove građevine za prijenosopterećenja od vlastite težine, a kod nekih tipova konstrukcija se koriste i zaprijenos poprečnih poterećenja (vjetra i potresa).
Budući da je opterećenje od vlastite težine na pojedinim katovima približnoslično, težina stropne konstrukcije pojedine etaže po jedinici površine jekonstantna, bez obzira na visinu građevine.
Budući da se opterećenje na stup povećava sa brojem katova iznad njega, težinastupova po jedinici površine se linearno povećava sa povećanjem visinegrađevine, od vrha prema nižim katovima.
Momenti savijanja uzrokovani poprečnim opterećenjima su produkt opterećenjasa kvadratom visine građevine, i postaju sve značajniji sa povećanjem visine.
VISOKE GRAĐEVINE
NOSIVI ELEMENTI ZA OSNOVNA OPTEREĆENJA:
Teži
na č
elik
a po
jedi
nici
pov
ršin
e gr
ađe
vine
Visina građevine
Čelik za odupiranje
vjetru
Čelik za stupove
Čelik stropnih konstrukcija
Tipičan utrošak čelika u odnosu na visinu građevine
17
VISOKE GRAĐEVINE
url: www.greatbuildings.com