POSTUPAK PROJEKTOVANJA

7/31/2019 POSTUPAK PROJEKTOVANJA

http://slidepdf.com/reader/full/postupak-projektovanja 1/147

7.Postupak projektiranjakonstrukcija

METALNE KONSTRUKCIJE Prof. dr. sc. Bernardin Peroš

NOSIVE KONSTRUKCIJE II STUDIJ ARHITEKTURE



2

SADRŽAJ:

1. Uvod2. Metali – Čelik u arhitekturi3. Metali – Proizvodnja i svojstva

3.1. Čelik 3.2. Legure aluminija3.3. Ostali metali

4. Zaštita metalnih konstrukcija4.1. Korozija4.2. Požar

5. Koncept sigurnosti metalnih konstrukcija6. Djelovanja7. Postupak projektiranja konstrukcija

8. Otpornost poprečnih presjeka i konstrukcijskihelemenata – dimenzioniranje

9. Skeletne čelične konstrukcije u visokogradnji10. Primjeri nosivih konstrukcija karakterističnih

arhitektonskih ostvarenja



3

"...Projektiranje je mješavina umijeć a i znanosti koju kombinira iskusni inženjerski intuitivni osjeć aj

za ponašanje konstrukcija sa zdravim znanjima

nač ela statike, dinamike, mehanike materijala i

prorač una konstrukcija da bi se poluč ila sigurna i

ekonomi č na konstrukcija koja ć e služiti

namijenjenoj svrsi ..."

C.G. Salmon, J.E Johnson, Steel Structures - Design and

Behavior, 1980.



4

7.1. Načela projektiranja

minimalna cijena koštanja

minimalna težina konstrukcije

Projektiranje – optimalno rješenje planagrađevine

Kriteriji vrednovanja:



5


minimalno vrijeme građenja

minimalni utrošak rada

minimalna cijena izrade vlasnikovihproizvoda

maksimalna učinkovitost rada

vlasnika, itd.



6


optimalizacija kriterija

Ako se kriterij može izraziti matematički

funkcija cilja (objective function)





8

7.2. Kako pristupiti projektnom

zadatku

predvidjeti odgovarajuće osvjetljenje

osigurati arhitektonsku atraktivnost

riješiti puteve evakuacije u slučaju požara

riješiti probleme akustike i prolaza topline

(građevinska fizika)

uklopiti građevinu u okoliš, itd.



9

Konstrukcijsko projektiranje(structural framework design )


zadatku

1) Planiranje ( planning )

2) Preliminarni oblik građevine ( preliminary structural configuration)

3) Utvr đivanje djelovanja (establishment of actions)



10


zadatku

4) Preliminarni odabir elemenata ( preliminary member selection)

5) Proračun (analysis)

6) Vrednovanje (evaluation)

7) Konačno projektiranje (redesign)

8) Završna odluka (final decision)



11

Namjena građevine – cilj projektnog zadatka


zadatku1) PLANIRANJE



12


zadatku

Namjena građevine – cilj projektnog zadatka

1) PLANIRANJE



13


zadatku

Faza planiranja – plan korištenja

1) PLANIRANJE



14


zadatku

Posebni zahtjeviakustike za

različitevolumene

Vertikalnaovisnostizmeđu

volumena

Odvajanjevolumena radi

požara

Definiranjevolumena radigabarita krana

Oblik građevine – osnovni volumen prostora

2) PRELIMINARNI OBLIK GRA ĐEVINE

Posebnizahtjevi

akustike zaodređenevolumene

Vertikalnaovisnostizmeđu

volumena

Odvajanjevolumena radi

požara

Definiranjevolumena radigabarita krana



15

Uobičajen zid od opeke, debljine 100 mm, težak je =(gustoća, [masa/m3]) x (debljina) x (gravitacijskoubrzanje, g) = 2000 x 0,1 x 9,81/1000 = 1,96 kN/m2

Jak udarac vjetra, približno 0,7 - 0,9 kN naodraslog čovjeka

Ragbijaš = 102 kg = približno 1,0 kN


zadatku

Pojam djelovanja

3) ODRE ĐIVANJE DJELOVANJA



16


zadatku

HE 140 A profil teži 25 kg/m.Može li snažan čovjek nositi profilduljine 6 - 8 m?

1000 litara vode = 1m3 (1000 kg),teško je 9,81 kN

Betonska ploča debljine 100 mm =2400 x 0,1 x 9,81/1000 = 2,35 kN/m2

Pojam djelovanja




17

7,002,40Knjižnica

3,605,00Sportska

dvorana

2,703,00Učionica

11,401,50Stambeni

Koncentrirano

opterećenje po

0,3 m2 [kN]

Jednoliko

opterećenje

[kN/m2]

Namjena

prostora


zadatku

Pojam djelovanja




18


zadatku

Intenzitet

prema

lokaciji

Veličina

prema

lokaciji

Pojam djelovanja




19


zadatku

Slika 7.2.1. Djelovanja na konstrukciju

Prema normama EC 1




20


zadatku

Slika 7.2.2. Koncept prijenosa optereć enja

- tlač ni element

4) PRELIMINARNI ODABIR ELEMENATA

tlačni elementi



21

7.2. Kako pristupiti projektnomzadatku

Slika 7.2.3.

Koncept

prijenosa

optereć enja -

vlač ni element

vlačni elementi




22

Slika 7.2.4. Koncept prijenosa optereć enja -

rešetke, kombinacija vlač nih i tlač nih elemenata


tlak - vlak




23


savijanje



savijanje



24



savijanje

savijanje




25


Slika 7.2.7. 2D sustavi pod vertikalnim

optereć enjem

savijanje i uzdužne sile




26


Slika 7.2.8. Logi č an razvoj glavnog nosivog

popreč nog sustava

2D sustavi otporni na horizontalna djelovanja




27


Slika 7.2.9. Stupovi koji djeluju kao konzole nad

temeljem





28


Slika 7.2.10. Okviri



k i i i j k



29


Slika 7.2.11. Dijagonalni vezovi



7 2 K k i t iti j kt



15 - 45Prostorni sustavi i ljuske

12 - 1515 - 18

18 - 21

Rešetke: Teško opterećenjeSrednje opterećenje

Lagano opterećenje

< 20Vrućevaljani profili

L/hPribližne vrijednosti


Slika 7.2.12. Preliminarno određ ivanje dimenzija

elemenata i sustava

4) PRELIMINARNI ODABIR ELEMENATA –GRANIČNO STANJE UPORABLJIVOSTI




31


Tablica 7.2.1.




32


Tablica 7.2.1. Ravninski rešetkasti nosači

7 2 Kako p ist piti p ojektnom



33


Tablica 7.2.2.

7 2 Kako pristupiti projektnom



34


Tablica 7.2.2. Prostorni štapni sustavi




35


Tablica 7.2.3.




36


Tablica 7.2.3. Prostorni sustavi




37


Slika 7.2.13. Model konstrukcije 3D razlaže se

na konstrukcijske elemente 2D

Modeli 3D i 2D

5) PRORAČUN




38


6) VREDNOVANJE

Da li su udovoljeni svi uvjeti?

Da li je rješenje optimalno?




39


Slika 7.2.14.Iterativni

postupak kod

projektiranja

Mogućnost promjene rješenja

7) KONAČNO PROJEKTIRANJE





VREDN.ULAZNIH

PARAMETARA

ODABIR

NOSIVOGSUSTAVA

ODRE ĐIVANJEDJELOVANJA

OBLIKOVANJE

PLANIRANJE

NAMJ. GRA Đ.CILJ

ZAVRŠNAODLUKA

PROJEKT

ProjektProjekt

Projekt je gotov – daje se svim učesnicimagradnje

8) ZAVRŠNA ODLUKA

3 i i d l



41

7.3. Princip modularnog

projektiranja

Marcus Vitruvius Pollio:

"Treba graditi korisno, sigurno i lijepo."

7 3 P i i d l



42


projektiranja

Slika 7.3.1. Djeljivost

(razlaganje) modula600 mm

7 3 P i i d l



43


projektiranja

Slika 7.3.2. Prostorni

raster

7 3 P i i d l



44


projektiranja

Slika 7.3.3. Shema

rastera glavne (R 1 ) i sekundarne (R 2 )

konstrukcije

n3M

v2

n1M

v1

v3

n2M

R1 R1

R1

R1

R2 R2

R2

R2

R2

7 3 Princip modularnog



45


projektiranja

Slika 7.3.4. Projektiranje višekatne zgrade -

armiranobetonski skelet



46

7.4. Varijacije tlocrta i nosivi sustavi

Slika 7.4.1. Usporedba pravokutnog i

kvadratnog tlocrta građ evine



47


Slika 7.4.2. Kompozicija oblika



48


Slika 7.4.3. Slaganje volumena razli č itih

veli č ina

7 4 Varijacije tlocrta i nosivi sustavi



49


- PRIMJERIČ

ELIČ

NIH NOSIVIH SUSTAVASustavi stupova koji prolaze krozcijelu visinu zgrade:

1 Po pravilu se opterećenjanajkraćim putem prenose sustavomstupova koji prolaze kroz cijelu visinuzgrade. To je najekonomičniji obliknosive konstrukcije.

2 Na statički sustav nema kodskeletnih konstrukcija , naravno,nikakvog utjecaja ako vanjski zidovi

ne stoje jedan iznad drugoga

Oslanjanje stupova3 Kada su katna polja poduprta u

svojim uglovima

7 4 Varijacije tlocrta i nosivi sustavi



50

7.4. Varijacije tlocrta i nosivi sustavi- PRIMJERI ČELIČNIH NOSIVIH SUSTAVA

4 Zahtjeva se gust rasporedvanjskih stupova u gornjim katovima,a široko razmaknut raspored uprizemlju.

Prepušteni katovi5 Kada katna polja nisu poduprta u

svojim uglovima

Obješene zgrade6 Kod obješenih zgrada se

ostvaruje




51


- PRIMJERIČ

ELIČ

NIH NOSIVIH SUSTAVA

Stupovi na ivici zgrade

7 Kada prizemlje ostaje slobodnood supova, a zgrada treba stati samona svojim vanjskim stupovima

Mostovske zgrade8 Opterećenje zgrade se prenosi na

daleko razmaknute čvrste točke




52


- PRIMJERIČ

ELIČ

NIH NOSIVIH SUSTAVAKosi stupovi

9 Kosi stupovi trebaju biti bočnopoduprti

Zgrade sa vanjskim rešetkama10 Rešetka je tipičan oblik nosivog

sustava čeličnih konstrukcija. Izvanavidljive rešetke utječu na opći izgledzgrade

Zgrade ukrućene betonskom jezgrom11 Čelični skelet se često

ekonomično ukrućuje betonskom jezgrom. Način građenja određuje iarhitekturu, ako je jezgra vidljivaizvana

Cjevasta kuća12 Visoke zgrade se efikasno

ukrućuju na način da se vanjskizidovi formiraju kao kruta platna ipovezuju u krutu cijev




53


- OSLANJANJE STUPOVAOpterećenja stupova se po pravilu sprovode u neprekinutoj liniji

vertikalno na temeljno tlo. Prekidanje toka sila i njegovo bočnovođenje pomoću ležajnih nosača je -većinom vrlo rasipnički –izuzetak.

U većini slučajeva je skretanje sila nezgodno rješenje, pa je toupravo znak lošeg usklađivanja između projekta zgrade ikoncepcije nosive konstrukcije. Za slučajeve gdje je ovakvamjera neizbježna, skicirane su neke mogućnosti rješenja:

1 Ovo može biti dominantna arhitektonska koncepcija, npr. kadazgrada – podignuta od zemlje – treba lebdjeti na teškom roštilju

oslonjenom na mali broj povuč

enih stupova.2 Nema problema za oslanjanje lakog krovnog stupa na podvlaci,

kada se u potkrovlju treba stvoriti veća prostorija bez stupova

3 Već je teže oslanjanje stupa visoke zgrade, kada on u gornjimkatovima ima drugačiji položaj nego u donjim. To se najboljeizvodi pomoću rešetkastog nosača visine kata.

4 Oslanjanje teško opterećenih unutrašnjih stupova u prizemljuiziskuje velike troškove i visok, težak oslanjajući nosač. I ovdjese najviše predviđaju rešetkasti nosači visine kata, u koliko todopušta korištenje zgrade




54

j j

- OSLANJANJE STUPOVA

8

Povlačenje stupova prizemlja5 u gornjim katovima stupovi stoje na

nosivom zidu. U prizemlju oni slijede fasaduprizemlja koja se povlači. Stupove gornjih

katova oslanjaju iznad prizemlja teški nosačikoji prolaze poprečno ispod čitave zgrade.

Veći razmaci između stupova u prizemlju6 Gornji katovi imaju gusto raspoređene

vanjske stupove. U prizemlju je potreban većirazmak između stupova. Stupovi gornjih

katova oslanjaju se visokim nosač

em. Ovaj –većinom pun oslanjajući nosač treba bitinaglašen u formiranju fasade kako bi seizbjegao dojam da gornji stupovi nemajusiguran oslonac

7 Oslanjajući nosači mogu biti formirani kao rešetkasti nosači visinekata (tehnički kat), jedan ekonomičan način da se premoste velikirazmaci između stupova.

8 Ako se oslanjajući nosač visine kata može smjestiti samo u jednomod gornjih katova, tada međustupovi postaju vješalice, pa glavnistupovi, koji idu do temeljnog tla, moraju prenijeti sva opterećenja.

5

6




55

j j

- KONZOLNE PODNE KONSTRUKCIJEMali prepusti nosive katnekonstrukcije nastaju uvijek kadavanjski stup stoji na izvjesnomrazmaku iza vanjskog zida.

1 Kod kratkog prepusta, samakatnu ploča je prepuštena iznadivične podvlake. Fasada se možeobjesiti o stup, ili se oslanjati nakatnu ploču.

2 Ako su stupovi više povučeni,

moraju i ležajni katni nosači bitiprepušteni. Konstrukcija fasade seobično oslanja na katove.

3 Zgrada koja ima samo unutrašnjestupove i čiji su katovi dalekoprepušteni, pruža svu slobodu u

oblikovanju vanjskog zida i uraspoređivanju pregradnih zidova.Pri tome se mora uzeti u obzir maksimalni progib kata i time nastalopomicanje između vanjskog zida ikata.




56

j j

- KONZOLNE PODNE KONSTRUKCIJE

4 Nosiva konstrukcija sastoji se odpoprečnih okvira čije prečke imaju velikeprepuste. Suglasno vanjskom opterećenjusmanjuju se visine konzolnih nosača nakrajevima. Vanjski zid je obješen na visokim ikrutim rešetkastim nosačima iznad krova.Stoga on ne sudjeluje u deformaciji katnihploča za različita opterećenja. Njegovovezivanje za katove zahtjeva brižljivu obradu,kako bi se sačuvala mogućnost pomicanja, ausprkos tome spriječio i prolaz zvuka.

5 Podvlake sa zarubljenim poprečnimpresjekom su prepuštene s obje strane 4ugaona stupa jezgra zgrade, i to, da bi seizbjeglo probijanje prepuštenih nosača,naizmjenično u jednom i drugom pravcu. Dvakata čine jednu konstrukcijsku jedinicu, jer su

ivični nosači na neoslonjenim stranamaoslonjeni na donje parove nosača ili suobješeni o gornje. Donji pojasevi prepuštenihnosača su zbog ojačanja i zbog smanjenjamaksimalnog progiba obloženi betonom.




57

j j

- OBJEŠENE ZGRADE

2

1

Kod obješenih zgrada sva opterećenja se prenose preko jezgre zgrade. Jezgra se sastoji od čelične konstrukcije, ilibetona (klizna oplata). Vanjska katna opterećenja vode sevješalicama prema gore i preko teških prepuštenih nosača

prenose na jezgru. Tako u prizemlju nastaju vanjske zonebez stupova. Uske vješalice se lako mogu uključiti ukonstrukciju vanjskog zida.

1 Četiri skroz prolazna u kvadratu raspoređena stupaformiraju zajedno sa glavnim nosačima katova četverostranisustav katnih okvira. - Zgrada laboratorija u Hajdelbergu.

2 Kvadratna osnova. Teški čelični stupovi u u uglovima jezgre. Primanje vjetra katnim okvirima između stupova jezgre. - Upravna zgrada Alpine Montan u Leobenu.




58

- OBJEŠENE ZGRADE

3 Obješena zgrada sa kvadratnom osnovom i kvadratnombetonskom jezgrom. - Kancelarijske zgrade, Vancouver.

3




59

- OKVIRNE ZGRADE

Okvirne zgrade nemaju unutrašnjestupove. Sva opterećenja se dovodevješalicama dovode teških okvirnihprečki. Opterećenje od vjetra prihvaća

se krutošću okvira.

1 Tri okvira imaju sandučasti presjek.Oni u dvije ravnine nose sandučastepoduže nosače između kojih susmješteni poprečni nosači na kojima suvješalicama obješeni katni nosači četiri

kata. - Iranski paviljon Sveuč

ilišnoggrada u Parizu.

2 Prostor između komunikacijskihtornjeva ima samo vanjske stupove.Katni nosači koji su postavljeni izmeđuna rasponu 16,25 m vezani su poparovima sa rešetkastim nosačimavisini kata. Oni sa vanjskim stupovimaformiraju vertikalne okvire za poprečnoukrućenje zgrade. Ostala ukrućenjavertikalnim rešetkama u tornjevima. -Hotel Radisson South u Mineapolisu.

2

1




60

- MOSTOVSKE ZGRADE

1 Visoka škola umjetnosti u Pasadeni/SAD je zgradaduga 263 m koja premošćuje jednu dolinu mostovskognosivom konstrukcijom raspona 58 m.

2 Mostovska zgrada je raspona 84 m. Opterećenje 12

katova donjeg, do sada izvedenog dijela nose, pomoćuvješalica, dva rešetkasta nosača visine 8,5 m i dvaviseća pojasa od I-profila. - Federalna rezervna banka uMineapolisu/SAD.

3 Dvoetažna mostovska zgrada koja stoji na četiristupa, kao proširenje iznad jedne postojeće zgrade. -

Nadgradnja Češkog parlamenta u Pragu.

2

1

3

7.4. Varijacije tlocrta - stupovi



61

- STUPOVI U OBLIKOVANJU ZGRADE

Proces projektiranja:- Čim je usvojena ideja o projektu zgrade u izabran nosivi sustav, slijedeći zadatak u procesu projektiranja jerazrađivanje alternativa o rasporedu stupova. Jer, raspored stupova skeletne konstrukcije djeluje povratno nastrukturu nosive konstrukcije, a time i na koncepciju cijele građevine.

- Svaki građevinski materijal ima pri tome svoje osobne zakone- Ovo poglavlje treba projektantu dati ideje, pružiti pomoć, dati spisak na što treba obratiti pažnju, da se dajukriteriji za uspoređivanje alternativa.

Stupovi kao sredstvo oblikovanja:- Dijelovi nosivog sustava različito doprinose oblikovanju zgrade.- Nosiva međukatna konstrukcije je u općem slučaju sakrivena između poda i plafona. I sistem za ukrućenje

često nije površnom posmatraču prepoznatljiv, naročito ako stupovi služe kao stupovi za ukrućenje.- Ipak, stupovi su najčešće vidljivi i predstavljaju važno sredstvo oblikovanja. Pri tome stupovi koji se nalazeu okviru fasade (vanjski stupovi)imaju za oblikovanje mnogo veći značaj nego stupovi u unutrašnjosti zgrade(unutrašnji stupovi).

Stupovi u unutrašnjosti zgrade:- U halama za prijeme kod visokih zgrada njihove snažne dimenzije ukazuju na veličinu opterećenja zgrade

koja leži na njima.Č

esto oni djeluju zbunjujuć

e i kod manjih prostorija, naročito stupovi u blizini prozora, kodvelikih prostorija su unutrašnji stupovi, kada kvare slobodan pogled i nesmetano korištenje.




62

- STUPOVI U OBLIKOVANJU ZGRADE

Stupovi u vanjskoj arhitekturi:1 Kada u oblikovanju zgrade dominira sprijeda obješena fasada, stupovi kao element oblikovanja se ne

pojavljuju.2 Stupovi mogu kod izgradnje vanjskog zida postati važno sredstvo oblikovanja i dati fasadi snažno

vertikalno raščlanjivanje.3 Oni postaju karakteristika projekta, ako su izbačeni daleko ispred fasade ili čak da kao okvirna

konstrukcija vidljivo nose zgradu.4 Široko razmaknuti, snažni stupovi visokih zgrada pokazuju skupljenu silu velikog opterećenja.5 Blisko raspoređeni, tanki stupovi daju fasadi izgled prozirne filigranske mreže.

Stupovi u uglovima:6 kod čeličnih konstrukcija često se kod uglova zgrade javljaju problemi oblikovanja, jer su čelične

konstrukcije u osnovi jedan određeni način izgradnje, a stupovi uzdužnih i poprečnih strana imaju različitefunkcije i dimenzije.

7.4. Varijacije tlocrta – rasporedstupova



63

stupova- KATNO POLJE I RASTER STUPOVA

Stupovi neke zgrade se u općem slučaju redaju po nekomrasternom sustavu. U rasternom polju stupova nalazi se jedno ili više katnih polja. Treba se utvrditi kojakonstrukcijska načela daju iz svojstava čeličnog skeletaoptimalne odnose raspona katnih polja i rastera stupova.

Kvadratna betonska ploča:1 Najjednostavniji oblik nosive katne konstrukcije je

masivna, neraščlanjena betonska ploča.

Pravokutno polje čeličnih nosača:2 Čelična nosiva katna konstrukcija sastoji se od gornje

ploče i ležajnih nosača. Za čelične skeletne konstrukcije jekarakteristično da katni nosači kao prefabricirani linijskielementi daju jednoznačni pravac nošenja pa se pločastikatni elementi podupiru ne četverostrano, već dvostrano.Težina katne ploče treba biti što je moguće manja.

Kvadratni raster supova:

3 Kod betonskih konstrukcija daje se prednostkvadratnom rasteru, tako da se dobivaju kvadratna katnapolja.

4 Kod čeličnih skeletnih konstrukcija moguć je istiraspored stupova. Pri tome se kvadratna katna polja dijelena izdužene elemente kata.

7.4. Varijacije tlocrta – rasporedstupova



64

Pravokutni raster stupova kod čeličnih konstrukcija:5 Kod čeličnih konstrukcija katni nosači mogu sa malim povećanjemtroškova dobiti veći raspon. Tada na slobodnoj površini kata ima samomalo stupova. Do optimalnih konstrukcija se dolazi kada lako opterećeninosači ploče (nosači 1. reda), koji su najčešće spregnuti nosači, imaju veće

raspone nego teško opterećene podvlake (nosači 2. reda).6 Visoka čvrstoća čelika omogućuje vrlo vitke stupove. Ta je prednost uokviru vanjskog zida. Poprečnipresjek stupova postaje naročito mali,kada su oni postavljeni tako gusto danjihov međusobni razmak odgovararasponu katne ploče.

Odstupanja u rasternoj podjeli:Podjela katnih nosača ne mora se poklapati sa podjelom stupova.

7 Kod ovog primjera nalazi se svaki treći katni nosač sa podjelomstupova.8 Osi katnih nosača mogu se također i pomaknuti izvan osistupova. Kod toga se dobiva prednost da pored stupova preostajeprostor za vertikalne instalacijske šahte i da se kod čeličnogskeleta dobivaju konstrukcijska pojednostavljenja.

Trokutasti raster stupova:9 Stupovi ne moraju biti u rasteru u oba pravca. U pravcupodvlaka mogu se raspoređivati proizvoljno. Na taj se načindobiva velika sloboda u raspoređivanju stupova.

stupova- KATNO POLJE I RASTER STUPOVA




65

- RASPORED UNUTRAŠNJIH STUPOVA

Svojstvo čelične konstrukcije da se lako i ekonomično mogu savladati veliki rasponi vodi do slijedećihalternativa u odnosu na raspored unutrašnjih stupova:

1 Dvostrane zgrade - kod raspona većih od 15 m postaju katni nosači veliki, kako bi se maksimalni progib ivibracije ploče održali u granicama.

2 Kod širih zgrada sa dvije trake ne traži se da se sa obje strane hodnika postavi po red stupova, već jedovoljan jedan red na jednoj strani sa nejednakim katnim rasponima.

3 Tek kod vrlo širokih zgrada sa tri trake sa dva hodnika i jednom unutrašnjom zonom ekonomičan jeraspored sa dva reda unutrašnjih stupova, ukoliko i ovdje nije dovoljan jedan jedini red unutrašnjih stupova.

4 Kod zgrada sa jednom centralnom jezgrom usvajaju se većinom široke prostorije sa slobodnomdispozicijom bez unutrašnjih stupova između vanjskih zidova i jezgre.

1

2

3

4

7.4. Varijacije tlocrta - stupoviĆ



66

- PUT OPTEREĆENJA DO STUPA

1 Masivna ploča bez nosača prenosi opterećenje najkraćim putemneposredno na stupove.

2 Katne nosače neposredno nose stupovi. Put sila je kratak, pa je time

i konstrukcija ekonomična.

3 Kod velikog rastojanja između stupova u oba pravca prenose seopterećenja katnog nosača (1. reda) dodatnim nosivim elementima,podvlakama (2. reda) na stupove.

4 Kod veoma velikih raspona glavni nosači preuzimaju opterećenja od

podvlaka, pa se tek sa njih prenosi na stupove. Put sila je dug.

5 Probijanja ploča mogu prosjeći red nosača i primorati da se nosačiprekinu. Opterećenja nosača se tada prenose umetanjem novih greda.




67

- RASPORED VANJSKIH STUPOVA

Razmak stupova od vanjskog zida6 U razmatranje dolaze slijedeće mogućnosti:

a) Stup stoji bez dodira sa vanjskim zidomslobodno u prostoru

b) Stup stoji iznutra uz sam vanjski zid

c) Stup zajedno sa vanjskim zidomformira jednu konstrukcijsku cjelinu

d) Stup stoji izvana uz sam vanjski zid

e) Stup stoji daleko ispred fasade bezkontakta sa njom




68

- KRITERIJI ZA RASPORED STUPOVA

U priloženom sustavnom pregledu prikazana su djelovanja prethodno spomenutih kriterija na izbor rasporedavanjskih stupova na bazi osam mogućnosti kombiniranja.Tablični pregled sažima sve kriterije koji su kod pojedinih rasporeda od utjecaja. Ako odgovor na pitanje ovisi

od nekih drugih kriterija, odgovori su dani u zagradama.

dadada-dadada-

---da(da)(da)(da)da

dadada-dadada-

----dadada-

--mala---velika-

-------velika

da(da)-dada(da)--

-----(da)da-

Kontakt sa vanjskim zidom?

Fasadni stupići potrebni?

Konstrukcija vanjskog zida utječe?

Podjela vanjskog zida utječe?

Veze unutrašnjeg zida utječu?

Veze sa vanjskom klimom?

Potreba mjesta iza vanjskog zida?

Potreba mjesta u prostoru?

Nosiva konstrukcija

Tip

Raspored stupova

Skuplje

a

širok

b

jeftinije

dcbedc

gust

7.4. Varijacije tlocrta - stupovi- DALEKO POSTAVLJENI VANJSKI STUPOVI ISPRED



69

DALEKO POSTAVLJENI VANJSKI STUPOVI ISPRED

ILI IZA NOSIVOG ZIDA

Položaj a

1 Stup se nalazi izavanjskog zida pomaknutunazad u unutrašnjostzgrade.

Položaj b

2 Stup koji se nalazi izvanzgrade s njom je vezan samopodvlakama koje strše izzgrade.

1

2

7.4. Varijacije tlocrta - stupovi- DALEKO RAZMAKNUTI VANJSKI STUPOVI NA ILI U



70

DALEKO RAZMAKNUTI VANJSKI STUPOVI NA ILI U

NOSIVOM ZIDU

Položaj c

3 Stup se nalazi izavanjskog zida. On je popravilu sa tri strane iznutra

zaštić

en od požara.

Položaj d

4 Stup je dio vanjskogzida. Unutrašnja strana imapo pravilu zaštitnu obloguprotiv požara.

3

4

7.4. Varijacije tlocrta - stupovi- DALEKO RAZMAKNUTI VANJSKI STUPOVI NA ILI U



71

NOSIVOM ZIDU

Položaj e

5 Stup se nalazi ispred vanjskog zida. Ako se zahtjeva zaštitnaobloga protiv požara, onda se vanjski sloj praktično vodi oko stupa.

5

7.4. Varijacije tlocrta - stupoviGUSTO RASPOREĐENI VANJSKI STUPOVI



72

- GUSTO RASPOREĐENI VANJSKI STUPOVI

Stupovi stoje gusto, njihov međusobni razmak odgovara širini katnogpolja i širini prozora i fasadnih ploča. Oni se nalaze na fasadnom zidu ili unjemu.

Položaj c

6 Stupovi se nalaze iza vanjskog zida. Oni su po pravilu sa tri straneiznutra zaštićeni od požara.

6

7.4. Varijacije tlocrta - stupoviGUSTO RASPOREĐENI VANJSKI STUPOVI



73

- GUSTO RASPOREĐENI VANJSKI STUPOVI

Položaj d

7 Stupovi formiraju sa zidom jednu konstrukcijsku cjelinu.

Položaj e

8 Stup se nalazi ispredvanjskog zida. Ako se tražizaštitna obloga protiv požara,onda se vanjski sloj izvodipraktično oko stupa.

7

8

7.4. Varijacije tlocrta - stupoviVANJSKI STUPOVI NA UGLOVIMA ZGRADA



74

- VANJSKI STUPOVI NA UGLOVIMA ZGRADA

Čelični skelet je – kako je već više puta bilo izloženo – sustavni način građenja. Zbog toga nosivakonstrukcija i međukatna ploča nemaju na dva međusobno paralelna vanjska zida jednako oblikovanje.Razmaci između stupova na uzdužnoj i poprečnoj strani zgrade su različiti, a tada i opterećenja poprečnihpresjeka stupova.

Ugao zgrade kod daleko razmaknutih stupova (1 – 4) Ugao zgrade kod usko raspoređenih stupova (5 – 8)

7.4.Varijacije tlocrta - stupovi



75

- VANJSKI STUPOVI NA UGLOVIMA ZGRADARješenja detalja (9 – 13)

7.4. Varijacije tlocrta – građevine saortogonalnim rasterom



76

- ZGRADE SA GUSTO RASPOREĐENIM STUPOVIMA1 Način građenja je pogodan za zgrade

sa katnim površinama velikih raspona ukojima se unutrašnji prostor, slobodan odstupova, može proizvoljno koristiti, npr.,

za administrativne zgrade sa fleksibilnompodjelom katne površine, 10 do 12 mširoke.Jednu dalje interesantnu primjenu ovajnačin građenja nalazi u konstrukcijamagaraža.Konstruktivna visina katnih ploča ovisi o

rasponu, a iznosi oko 35 do 70 cm.1






78

- ZGRADE SA DALEKO RAZMAKNUTIM STUPOVIMA

Stupovi imaju u oba pravca velikemeđusobne razmake čime pravokutni raster stupova, sa velikim rasponima za katnenosače, a manjima za podvlake, dajeekonomičnu nosivu konstrukciju.

1 Zgrada ima samo daleko razmaknutevanjske stupove. Između njih su postavljenepodvlake. Međukatni nosači prolaze prekocijele širine zgrade. Unutrašnjost zgrade jeslobodna od stupova te se može dijeliti naproizvoljan način. Vrlo povoljan rasporedstupova za administrativne i visokoškolskegrađevine

1




79

- ZGRADE SA DALEKO RAZMAKNUTIM STUPOVIMA

2 Zgrada ima više redovadaleko razmaknutih vanjskih iunutrašnjih stupova. Između

vanjskih stupova postavljenesu pune podvlake, izmeđuunutrašnjih stupovarešetkasti nosači. Međukatninosači su također rešetkastinosači iste visine, a ležeizmeđu podvlaka.

3 Šire građevine moguimati i četiri reda stupova.Oba unutrašnja reda stupovanalaze se s obje stranehodnika. Statički bi biodovoljan i jedan red stupova s jedne strane hodnika

2

3




80

- ZGRADE SA STUPOVIMA RASPOREĐENIM IZVANAGUSTO IZNUTRA NA VELIKOM RAZMAKU

Kombinacija oblika nosivihkonstrukcija kakve su prikazane na

slijedećim slikama često vode doprihvatljivih rješenja. Gustopostavljenim vanjskim stupovimaštedi se prostor i dopuštaju sepregradni zidovi u proizvoljnimosima međukatnih nosača. Dalekorazmaknuti unutrašnji stupovi

olakšavaju podjelu prostora. Prekopodvlaka na njih se prenoseopterećenja međukatnih nosača.

1 Kod ove trobrodne građevineširoka raspodjela unutrašnjihstupova omogućuje kako velike

prostorije, tako i podjelu na hodnikei male prostorije sa pregradnimzidovima kod osam vanjskihstupova.

1




81

- ZGRADE SA STUPOVIMA RASPOREĐENIM IZVANAGUSTO IZNUTRA NA VELIKOM RAZMAKU

2 Za ovu zgradu visine 100 m sarasponom nosača od 7 m bili suvanjski stupovi projektirani sarazmacima 1,8 m i poprečnimpresjekom 16 x 16 cm. Bočni zidovi

imaju samo dva nosiva stupa.

3 Visoka kuća sa ekscentričnombetonskom jezgrom. Stupoviprednje i bočnih fasada su nosivistupovi zgrade, stupovi zadnjegzida nose samo fasadu. Između jezgre i uglova zgrade dijagonalnosu postavljene podvlake.

2

3




82

- NOSIVE KONSTRUKCIJE VELIKOG RASPONAProstori velikih raspona mogu zahtijevati da sepodvlake prihvate glavnim nosačima, tako da sedobivaju tri reda nosača. Glavni nosači su teškipuni ili rešetkasti nosači.

1 Tri reda nosača leže jedan iznad drugog u ovojmeđukatnoj konstrukciji velikog raspona. Glavninosač ne dobiva opterećenje neposredno od ploče.

2 Gornji pojas glavnih rešetkastih nosača moželežati u istoj ravnini sa međukatnim nosačima ili kodkrova ležati sa rožnjačama i primati dodatnu silu

pojasa i naprezanje savijanjem.3 Glavni nosači i podvlake su rešetkasti nosači

istih visina. Međukatni nosači leže iznad vertikalnihpunih štapova podvlaka. Konstrukcija koja štediprostor katova velikih raspona i sa velikimopterećenjem.

4 Rešetkasti glavni nosači formiraju krute okviresa teškim stupovima hale. Rešetkaste podvlake ikrovni nosači su tipski elementi jednoggrađevinskog sustava. - Slobodno SveučilišteBerlin

1

2

3

4

7.4. Varijacije tlocrta – građevine saneortogonalnim rasterom



83

- ZGRADE SA TROKUTASTIM RASTEROMI kod trokutastog rastera stupova međukatna polja se dijeleredovima međukatnih nosača i podvlaka tako da se za međukatneploče dobiju dovoljno mali rasponi. Na primjeru jedne osnovneškole bit će prikazane četiri mogućnosti vođenja nosača.

1 Preko cijele osnove postavljen je pravokutni raster nosač

a.2 Podvlake i međukatni nosači su međusobno pod kutom od 60°.3 Međukatni nosači su postavljeni tako da idu okomito na vanjske

zidove.4 Za čeličnu konstrukciju se usvaja trokutasti raster. Trokutasta

polja su podijeljena zvijezdom nosača. Visina trokutnog polja sakosim kutom je mala, tako da za međukatnu ploču nastaju krupnirasponi. Moguća je primjena prefabriciranih trokutastih betonskihploča.

1

2

3 4




84

- OKRUGLE GRAĐEVINEGrađevine sa okruglim oblikom osnove vrlo supogodne za izvođenje u čeliku, jer imaju mnoge jednakedijelove koji se ponavljaju.

Garažna spirala

1 Dvotračna spirala za dolazak i odlazak vozila.Rampe za dolazak i odlazak mijenjaju se po katovima.Stvarna konstrukcija spirale sastoji se samo od trielementa: stupova, radijalnih nosača i međukatnihploča.

2 Međukatna ploča je element spiralne površine.

Pravci AB i CD elementa ABCD površine spirala ležehorizontalno, a imaju visinsku razliku h.

Administrativne zgrade3 Nosiva konstrukcija ove administrativne zgrade sa

prstenastom osnovom nošena je od više grupa stupovakoji su raspoređeni po koncentričnim krugovima.Vanjski stupovi su vješalice. U kružnom unutrašnjemprostoru nalazi se vertikalna komunikacija. Vertikalnoukrućenje sprovodi se parovima unutrašnjih stupovakoji su spregnuti sa rešetkama. Ploče se sastoje odbetonskih talpi (prefabricirane tanke ploče).

1

2

3




85

- ZGRADE SA RAVNIM KATOVIMAMasivna međukatna ploča – gore i dolje ravna –koju bez čeličnih nosača neposredno nosečelični stupovi, može imati samo mali ili srednjeraspone (6 do 10 m). Ploča ima debljinu 20 do40 cm. Ravnim izglednom masivne međukatne

ploče ušteđuje se obješeni plafon.Ova jeftina međukatna konstrukcija pogodna jeza stambene zgrade, domove, hotele, i ostalegrađevine sa malo instalacija.Međukatne ploče mogu zbog uštede na težiniimati šuplje prostore. Moguće su rebraste ilikasetne ploče.

1 Ovaj sustav je naročito pogodan zaizgradnju prema postupku “Liftslab”:međukatne ploče se betoniraju jedna prekodruge na najnižem nivou, a svaka pločapredstavlja oplatu za onu iznad sebe.Međuslojevima se sprječava prianjanje. Uprethodno predviđenim otvorima postavljaju se

čelični stupovi koji idu kroz više katova. Pločese dižu jedna za drugom u svoje konačnepoložaje pomoću centralno upravljanog uređajaza dizanje koji je postavljen na gornjim krajevimastupova.

1




86

- ZGRADE SA RAVNIM KATOVIMASistem ravnih međukatova sa čeličnimgljivama

2 Primjena za višekatne građevine svihvrsta, ne samo za katove iznad zemlje, već iza temelje i za suterenske katove

3 Detalj čelične gljive, za više detalja

2

3

7.5. Konceptualno projektiranje



87

SIGURNOSTSIGURNOST

UKLOPLJENOSTU OKOLIŠ

UKLOPLJENOSTU OKOLIŠ

ESTETIKAESTETIKA

EKONOMSKAPRIHVATLJIVOSTEKONOMSKAPRIHVATLJIVOST

RACIONALNODIMENZIONIRANJE

RACIONALNODIMENZIONIRANJE




88

FUNKCIONALNOPROJEKTIRANJEFUNKCIONALNOPROJEKTIRANJE

KONSTRUKCIJSKOPROJEKTIRANJE

KONSTRUKCIJSKOPROJEKTIRANJE

KONCEPTUALNOPROJEKTIRANJEKONCEPTUALNOPROJEKTIRANJE




89Detalji čelične konstrukcije koji nisu lijepi niti konstrukcijski korisni




90

RELIGIJARELIGIJA

ZNANOSTZNANOST

TEHNOLOGIJATEHNOLOGIJA

POKUSPOKUS

PRORAČUNPRORAČUN

POKUS IPOKUS IPRORAČUNPRORAČUN




91

IZVOR IDEJAIZVOR IDEJASREDSTVO

RAZVOJA IDEJASREDSTVO

RAZVOJA IDEJA

produktivnostproduktivnost

industrijaindustrija

pokusi navelikim

uzorcima

pokusi navelikim

uzorcima

praksapraksa

Joseph Paxton




92



RAZVOJA IDEJA

djelovanje lukadjelovanje luka

imaginacijaimaginacija

proračunproračun

pokuspokus

Isambard K. Brunel




93



RAZVOJA IDEJA

religijareligija

prirodniprincipiprirodniprincipi

pokuspokus

vještinaobrtnikavještinaobrtnika

Antonio Gaudi




94



RAZVOJA IDEJA

tehnologijatehnologija

estetikaestetika

pokuspokus

praksapraksa

Fritz Leonhardt




95



RAZVOJA IDEJA

geometrijahiparageometrijahipara

modernizammodernizam

intuicijaintuicija

praksapraksa

Felix Candela




96



RAZVOJA IDEJA

prirodniprincipiprirodniprincipi

tlaktlak

pokuspokus

praksapraksa

Heinz Isler

7.6. Proračun konstrukcija NE BEZ INŽENJERA!

Princip prednapinjanja



97

PREDNAPINJANJE

BETONSKE KONSTRUKCIJE

ČELIČNE KONSTRUKCIJEDRVENE KONSTRUKCIJE

"TENSEGRITY" KONSTRUKCIJE

Princip prednapinjanja

7.6. Proračun konstrukcija Princip prednapinjanja

• Parametri za proračun prednapetih konstrukcija



98

SUSTAV

OGRANIČ

ENJA

Parametri za proračun prednapetih konstrukcija


• ”FORM FINDING”



99

KONCEPTUALNI PARAMETRI

uže 1

uže 2

AA BB

CCDD

M

AA BB

CCDD

Miznalaženje oblika

form finding

FORM FINDING


• ”FORM FINDING”



100

KONCEPTUALNI PARAMETRI

Ei dužine L0i

površine Ai

E1 > E2 A1 > A2 L01 < L02

FORM FINDING

7.6. Proračun konstrukcija

Odnos prednapinjanja i krutosti



101

A) MATERIJAL KRUT U TLAKU

KONCEPTUALNI PARAMETRI:






102


B) MATERIJAL KRUT U VLAKU






103

C) MATERIJAL KRUT U VLAKU I TLAKU

TENSEGRITY KONSTRUKCIJE



7.7. Primjeri prednapetih konstrukcija



104




105




106




107




108




109




110




111




112




113




114




115




116




117




118




119




120

7.8. Proračun konstrukcija - mostovi

Š Ć

Robustnost kod mostova



121

41,2

38,237,3

25,3

13,9

28,0

7,18,5

5050

4040

3030

2020

1010

00

zgradezgrade

projektiranjeprojektiranje izgradnja koriizgradnja korišštenje ostalotenje ostalo

mostovimostovi

UZROCI OŠTEĆENJA KOD MOSTOVA I ZGRADA





122

S O





123

ISPUNJENJE KRITERIJA U FAZI PROJEKTIRANJA:

Robustnost kod mostovaISPUNJENJE KRITERIJA U FAZI PROJEKTIRANJAISPUNJENJE KRITERIJA U FAZI PROJEKTIRANJA




124

ISPUNJENJE KRITERIJA U FAZI PROJEKTIRANJA:ISPUNJENJE KRITERIJA U FAZI PROJEKTIRANJA:





125

7.9. Proračun konstrukcija- optimalizacija

Optimalizacija oblika konstrukcijeimitiranjem prirode



126

vanjsko oslanjanjevanjsko oslanjanjei dizanje uz pomoi dizanje uz pomoćć

stupovastupovadizanjedizanjepomopomoććuukablovakablova

sustavsustavhidraulihidrauliččnognog

podizanjapodizanja

Optimalizacija oblika konstrukcijeimitiranjem prirode




127

Konceptualno projektiranje -

generiranje sferičnih ploha




128

Konceptualno projektiranje -generiranje sferičnih ploha




129

Konceptualno projektiranje -generiranje sferičnih ploha




130

7.10. Eksperimenti i modeli



131

Michelangelo

Heinz Isler

7.11. Primjeri iz prakse

11 UVJETA NATJEČAJA

Konceptualno projektiranje pješačkog mosta u

Japanu



132

11 UVJETA NATJEČAJA

PODLOGE

ZA PRISTUPKONCEPTUALNOM PROJEKTIRANJU

PRVA NAGRADA - STUDENTI

7.11. Primjeri iz prakse Konceptualno projektiranje mosta u Hong Kongu



133




134




135




136




137




138




139

7.11. Primjeri iz prakse Konceptualno projektiranje stambenih jedinica



140




141




142

7.12. Izbor nosive konstrukcije – čelična ili armiranobetonska



143

7.12.1.

7.12.1.)




144

Tablica 7.12.1.


Slika 7.12.1. Optimalni raspon ploče



145

Slika 7.12.2. Optimalni rasponisekundarnih nosača međukatnekonstrukcije

Slika 7.12.3. Područ ja primjenebetona i čelika u ovisnosti rasterastupova

7.12.2.

7.12.3




146

Slika 7.12.4.

Usporedba različitihkonstrukcijskih sustava s jednakim momentom savijanjapotpune plastičnosti Mpl = 910kNm

7.12.4.

SVAKO GRADITELJSKOOSTVARENJE REZULTAT JESVAKO GRADITELJSKOOSTVARENJE REZULTAT JE



147

NAPORA LIČNOSTI,NAPORA LIČNOSTI,

A TO NI JEDNA ŠKOLA NEĆEDATI.A TO NI JEDNA ŠKOLA NEĆEDATI.

DARA,DARA,

KREATIVNOG POTENCIJALA,KREATIVNOG POTENCIJALA,

Documents

POSTUPAK PROJEKTOVANJA