Metalne konstrukcije 1 - grf.bg.ac.rs · Metalne konstrukcije 1 P1-8 Metalne konstrukcije – Metalne konstrukcije u građevinarstvu se izrađuju prvenstveno od čelika (legura gvožđa

Metalne konstrukcije 1 P1-1

Metalne konstrukcije 1


O predmetu...

– Fond časova: 2+2 (u zimskom semestru)

– Šifra predmeta: B1K3M1

– ESPB: 5

– Uslovni predmet: Otpornost materijala 1

– Metalne konstrukcije 1 su uslovni predmet za:

Metalne konstrukcije 2 (VI semestar)


Nastavnici i saradnici

Predavanja:

Prof. dr Zlatko Marković

Vežbe:

Doc. dr Milan Spremić

Doc. dr Jelena Dobrić

Doc. dr Nenad Fric

Asis. Nina Gluhović

Asis. Aljoša Filipović

Asis. Isidora Jakovljević


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


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 elaborat (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)!


Literatura

– Z. Marković: „Granična stanja čeličnih konstrukcija prema Evrokodu“

– 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


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 poprečnih preseka i elemenata (zatezanje, pritisak, savijanje, interakcije različitih naprezanja, torzija)


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...).


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














Specijalne (inženjerske) konstrukcije

– Antenski stubovi,

– Stubovi dalekovoda,

– Industrijski dimnjaci,

– Silosi,

– Rezervoari,

– Cevovodi,

– Ofšor platforme,











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.


Most Severn


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.


Most Sent Luis


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.


Nedostaci čeličnih konstrukcija

– Osetljivost na dejstvo korozije.

– Osetljivost na dejstvo požara.

– Potreba za kvalifikovanijom radnom snagom.


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.


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.


Šematski prikaz tehnologije proizvodnje čelika


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;


Izlivanje tečnog sirovog čelika u kalupe

Kontinualno livenje

Livenje u kalupe


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).


Prerada čelika deformacijom

Postupci obrade su:

– valjanje,

– kovanje,

– presovanje i

– izvlačenje.

Najviše se primenjuje valjanje (90%).

Valjanje može biti:

– u vrućem stanju - vrućevaljani proizvodi,

– u hladnom stanju - hladnovaljani (oblikovani) proizvodi.


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).


Valjci za vruće valjanje


Šematki prikaz dobijanja

vruće valjanih proizvoda


Standardni vruće valjani proizodi

Mogu da se podele na četiri grupe:

– Štapasti proizvodi,

– Limovi,

– Profilisani nosači,

– Šuplji profili.


Štapasti proizvodi

Jednakokraki ugaonici Raznokraki ugaonici

T- profili Z- profili

Pljošti čelik Široki pljošti čelik

Okrugli čelik Kvadratni čelik


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.


Rebrasti limovi

U obliku romba U obliku suze


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


U profili i I profili sa uskim nožicama

U-profili U-profili sa paralelnim nožicama

I-profili IPE-profili


I profili sa

širokim

nožicama

HEA- profili HEB-profili

HEM-profili HD- profili


Šuplji profili

Kružni Kvadratni Pravougaoni


Hladnooblikovani 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


a) hladno oblikovani profili (HOP) otvorenog preseka;

b) hladno oblikovani profili zatvorenog preseka;

c) hladno oblikovani profilisani limovi;


Ostali proizvodi

– Automatski zavareni profili;

– Saćasti i olakšani nosači;

– Užad i kablovi

– Rešetkasta gazišta (“rost”)

– Istegnuti metal


Automatski zavareni profili


Saćasti i olakšani (ošupljeni) nosači


Saćasti nosači


Užad i kablovi


Istegnuti metal i rešetkasta gazišta


Materijal za spajanje

zavrtnjevi,

zakivci

samonarezujući zavrtnjevi

ankeri i sidra

elektrode i elektrodne žice;


Documents

Metalne konstrukcije 1 - grf.bg.ac.rs · Metalne konstrukcije 1 P1-8 Metalne konstrukcije – Metalne konstrukcije u građevinarstvu se izrađuju prvenstveno od čelika (legura gvožđa