Metalne konstrukcije 1 P1-1
Metalne konstrukcije 1
Metalne konstrukcije 1 P1-2
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)
Metalne konstrukcije 1 P1-3
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
Metalne konstrukcije 1 P1-4
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
Metalne konstrukcije 1 P1-5
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)!
Metalne konstrukcije 1 P1-6
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”
Metalne konstrukcije 1 P1-7
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 1 P1-8
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...).
Metalne konstrukcije 1 P1-9
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 P1-10
Metalne konstrukcije 1 P1-11 Metalne konstrukcije 1 P1-12
Metalne konstrukcije 1 P1-13 Metalne konstrukcije 1 P1-14
Metalne konstrukcije 1 P1-15 Metalne konstrukcije 1 P1-16
Metalne konstrukcije 1 P1-17 Metalne konstrukcije 1 P1-18
Specijalne (inženjerske) konstrukcije
– Antenski stubovi, – Stubovi dalekovoda, – Industrijski dimnjaci, – Silosi, – Rezervoari, – Cevovodi, – Ofšor platforme,
Metalne konstrukcije 1 P1-19 Metalne konstrukcije 1 P1-20
Metalne konstrukcije 1 P1-21 Metalne konstrukcije 1 P1-22
Metalne konstrukcije 1 P1-23 Metalne konstrukcije 1 P1-24
Metalne konstrukcije 1 P1-25 Metalne konstrukcije 1 P1-26
Metalne konstrukcije 1 P1-27 Metalne konstrukcije 1 P1-28
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-29
Most Severn
Metalne konstrukcije 1 P1-30
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-31
Most Sent Luis
Metalne konstrukcije 1 P1-32
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-33
Nedostaci čeličnih konstrukcija
– Osetljivost na dejstvo korozije. – Osetljivost na dejstvo požara. – Potreba za kvalifikovanijom radnom snagom.
Metalne konstrukcije 1 P1-34
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-35
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-36
Šematski prikaz tehnologije proizvodnje čelika
Metalne konstrukcije 1 P1-37
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;
Metalne konstrukcije 1 P1-38
Izlivanje tečnog sirovog čelika u kalupe
Kontinualno livenje
Livenje u kalupe
Metalne konstrukcije 1 P1-39
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).
Metalne konstrukcije 1 P1-40
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-41
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).
Metalne konstrukcije 1 P1-42
Valjci za vruće valjanje
Metalne konstrukcije 1 P1-43
Šematki prikaz dobijanja vruće valjanih proizvoda
Metalne konstrukcije 1 P1-44
Standardni vruće valjani proizodi
Mogu da se podele na četiri grupe:
– Štapasti proizvodi,
– Limovi,
– Profilisani nosači,
– Šuplji profili.
Metalne konstrukcije 1 P1-45
Štapasti proizvodi
Jednakokraki ugaonici Raznokraki ugaonici
T- profili Z- profili
Pljošti čelik Široki pljošti čelik
Okrugli čelik Kvadratni čelik
Metalne konstrukcije 1 P1-46
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-47
Rebrasti limovi
U obliku romba U obliku suze
Metalne konstrukcije 1 P1-48
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
Metalne konstrukcije 1 P1-49
U profili i I profili sa uskim nožicama
U-profili U-profili sa paralelnim nožicama
I-profili IPE-profili
Metalne konstrukcije 1 P1-50
I profili sa širokim
nožicama
HEA- profili HEB-profili
HEM-profili HD- profili
Metalne konstrukcije 1 P1-51
Šuplji profili
Kružni Kvadratni Pravougaoni
Metalne konstrukcije 1 P1-52
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
Metalne konstrukcije 1 P1-53
a) hladno oblikovani profili (HOP) otvorenog preseka;
b) hladno oblikovani profili zatvorenog preseka;
c) hladno oblikovani profilisani limovi;
Metalne konstrukcije 1 P1-54
Ostali proizvodi
– Automatski zavareni profili; – Saćasti i olakšani nosači; – Užad i kablovi – Rešetkasta gazišta (“rost”) – Istegnuti metal
Metalne konstrukcije 1 P1-55
Automatski zavareni profili
Metalne konstrukcije 1 P1-56
Saćasti i olakšani nosači
Metalne konstrukcije 1 P1-57
Saćasti nosači
Metalne konstrukcije 1 P1-58
Užad i kablovi
Metalne konstrukcije 1 P1-59
Istegnuti metal i rešetkasta gazišta
Metalne konstrukcije 1 P1-60
Materijal za spajanje zavrtnjevi,
zakivci
samonarezujući zavrtnjevi
ankeri i sidra
elektrode i elektrodne žice;
Metalne konstrukcije 1 P1-61