1. Mr.sc. Olga Magaš, dipl.ing.arh.
Kolegiji:
PROJEKTIRANJE ZGRADA
OSNOVE PROJEKTIRANJA
Tematska jedinica:
KONSTRUKCIJSKI SISTEMI
2. KONSTRUKTIVNI SISTEMI OBJEKATA VISKOGRADNJE
• U odnosu na način prijenosa konstruktivni sistem može biti ravninski i
prostorni. U ravninskom sistemu prijenos sila vrši se djelovanjem elemenata
sistema unutar jedne ravnine (vertikalne ili horizontalne), dok se u
prostornom sistemu prijenos vrši rasporedom u cjelini sistema. Ravninski
sistem je u načelu statički jednostavniji i lakši za definiranje, dok je prostorni
kompleksniji i predstavlja suvremenija rješenja.
• RAVNINSKI SISTEMI
• 1. MASIVNI
• - sistemi nosivih zidova unutar kojeg se putem zidova i ploča (ravnih ili
zakrivljenih) opterećenje prenosi na temeljno tlo.
• Mogu biti:
• 1.1. sistem uzdužnih nosivih zidova - poprečni zidovi ukrućuju sistem
preuzimanjem horizontalne sile (povijesne zgrade s drvenim grednikom)
• 1.2. sistem poprečnih nosivih zidova (stambeni nizovi, galerijske zgrade)
• 1.3. sistem kombiniranih nosivih zidova
• 1.4. sistem ćelijastih nosivih zidova. Zidovi djeluju kao stupovi ćelijaste
konstrukcije. Zidovi su tanki profilirani (Z, U, I) arm. betonski, a vrše dvojnu
funkciju: nose i pregrađuju (stambene višekatne zgrade)
•
3. KONSTRUKTIVNI SISTEMI OBJEKATA VISKOGRADNJE
• 2. SKELETNI - sistemi nosivih stupova unutar kojeg se putem stupova,
greda, štapova, ploča i nosača opterećenje prenosi na temeljno tlo.
• Krajem prošlog stoljeća počinje izgradnja visokih više-etažnih objekata na
bazi iskorištenja konstrukcije čiji su osnovni elementi bili stupovi i grede
sastavljeni u tzv. okvirne konstrukcije s ili bez zglobova.
• Stropne konstrukcije mogu biti položene ovisno o položaju greda uzdužno
(7), poprečno (8), križno (9), oslanjaju se na stupove kao gljivaste ploče ili
se oslanjaju direktno na stupove bez zadebljanja glave stupa (ravne ploče).
• Ukrućenje od horizontalne sile vjetra, a pogotovo potresa postiže se krutim
jezgrama, obično uz vertikalne komunikacije te duktilnim (duktilan =
rastezljiv) zidovima od arm. betona kod arm. betonskog skeleta u pravilu, a
čeličnim dijagonalnim zategama kod čeličnih skeleta.
• Statički sistemi mogu biti:
• st. određeni – sve konstrukcije koje se nalaze u stanju ravnoteže odnosno
one koje u svojim naprezanjima nisu ovisne o vlastitim elastičnim svojstvima
• st. neodređeni – su oni kod kojih ima više mogućih naprezanja od uslova
ravonoteže.
• 3. MJEŠOVITI – sistemi s nosivim zidovima i stupovima.
4. KONSTRUKTIVNI SISTEMI OBJEKATA VISKOGRADNJE
PROSTORNO - POVRŠINSKI SISTEMI
• LJUSKE - prijenos sistema vrši se prostornim membranama
• PROSTORNE REŠETKE - mogu imati oblik monolitne mreže (čelične
rešetke), mreže dvojnog tkanja ili su to multiplanarne prostorne konstrukcije,
naborane ili zakrivljene, koje djeluju simultano u sve tri svoje dimenzije.
• VISEĆE KONSTRUKCIJE
• Ideja obrnute kupole postoji odavno (Kina, Inke). Bambus pasarele Inka
imaju isti konstruktivni sistem kao San Francisco most ili most preko
Bospora.
• Osnovni nosivi element isključivo je opterećen vlačnim silama, te je dobro
da ima što manje dimenzije (čelični kabel visoke vlačne čvrstoće).
• PNEUMATSKE KONSTRUKCIJE - su višeslojne konstrukcije ispunjene
zrakom (teflon)
• KINEMATSKE KONSTRUKCIJE -konstrukcije koje mogu mjenjati oblik.
5. VISEĆE KONSTRUKCIJE
• Viseće konstrukcije imaju veliku primjenu u arhitekturi za sportske objekte,
izložbene sale i slično. Tribina je logičan nositelj.
• Stabilizacija ovješenog oblika (sportske dvorane) vrši se:
• namjernim opterećenjem tako da vlastita težina bude dominantna prema
silama sa strane
• korištenjem pokrova kao ukrute, a pokrov se izvodi kao betonska ljuska
• najčešće se stabilizacija postiže izvedbom dvostruke zakrivljenosti sa nosivim
i stabilizacijskim žicama
• Jedan od prvih visećih objekata u nas je francuski paviljon Zagreb iz
1935.god. radijusa 33m s jednim redom kablova i pokrovom od čeličnog lima.
Konstruktor Bernard Lafaille. Konstrukcija je upuštena kupola kao ona Lava
Zetlina na gradskoj dvorani u New Yorku 1960.
• Viseće konstrukcije koriste se danas i za višekatne objekte -Shangay
Hongkong banka ili Bavarski dvor poslovni objekt (pošta)Ljubljana.
• Vjerojatno najpoznatija viseća konstrukcijja još uvijek je minhenski olimpijski
stadion Ota Fraya 1974. Ivan Antić: sportska dvorana “Pinki” Beograd.
6. SISTEM UZDUŽNIH NOSIVIH ZIDOVA
POVIJESNE VIŠEKATNE ZGRADE STAMBENE I JAVNE NAMIJENE
S DRVENIM GREDNIKOM
SUVREMENE ZGRADE ARMIRANO-BETONSKE KONSTRUKCIJE
7. SISTEM POPREČNIH NOSIVIH ZIDOVA
NAJČEŠĆA PRIMJENA ZA STAMBENE ZGRADE
MJEŠOVITI SISTEM UZDUŽNIH I POPREČNIH ZIDOVA
KRIŽNO-ARMIRANE STROPNE PLOČE
16. VRSTE LJUSKASTIH KONSTRUKCIJA PREMA
NASTANKU GEOMETRIJSKE POVRŠINE
• LJUSKE su tankostijene konstrukcije, debljine manje od 1/50 do1/100
raspona, u kojima se javljaju samo direktni, vlačni i tlačni (membranski)
naponi, bez momenata savijanja (koji se mogu zanemariti) ali samo ako
je ljuska ravnomjerno opterećena i oslonjena, odnosno membranski
uravnotežena. Elastične su, a problem deformacije klasičnih
konstrukcija greda i ploča rješava se promijenom oblika ljuskastih
konstrukcija.
17. • CILINDRIČNE LJUSKE
• Cilindrične površine nastaju kad horizontalni pravac klizi po
vertikalnoj krivulji na koju je okomit. Krivulja po kojoj klizi je najčešće
kružnica ali može biti i elipsa ili bilo koja druga krivulja okrenuta
konkavno prema dolje. Isto se tako cilindrična ljuska može izvesti iz
niza cilindara naizmjenično okrenutih gore ili dolje, rubno spojenih u
valovite ljuske.
• Interesantne se cilindrične ljuske mogu postići presjecanjem valjka
pod pravim kutem. Takvi su svodovi bili klasični u srednjevjekovnim
samostanima. Suvremeni križni svodovi su u pravilu plitki, a izvode
se isključivo u armiranom betonu.
18. • ROTACIJSKE LJUSKE
• nastaju rotiranjem vertikalne krivulje (meridijan) oko neke vertikalne
osi. Ako je meridijan polukružnica, a rotira oko svoje poluosi, dobije
se klasična sferna kupola, počelo joj možemo potražiti u
Panteonskoj kupoli. Različiti se oblici dobivaju ako rotiraju
poluelipse, dijelovi parabole i sl.
• Primjenjuju se stoljećima, ali su zbog izbora materijala bile
predebele. Sa suvremenim materijalima izvode se vrlo tanke ljuske.
• Ako krivulja rotira oko neke vanjske osi ili tangente nastaje torus.
• Ako je krivulja koja rotira pravac tada nastaju konusi.
• Polu konusi mogu biti okrenuti prema dolje i formirati krov ili dno
nekog rezervoara ako su okrenuti prema gore. Ako se primijene
naizmjenično okrenuti konusi nastaje interesantan valoviti krov koji
se može osloniti na obodne zidove ili na samo jedan centralni stup.
• Kišobran je primjer rotacijske ljuske ojačane lukovima.
• Svod gotičke katedrale je ljuska koja svoja opterećenja prenosi na
lučna rebra za ukrućenje, a to je jedan složeni konstruktivni sistem
čiji su elementi izloženi samo neposrednim naponima – gotički
strukturalizam.
19. • TRANSLACIJSKE POVRŠINE
• Translacijska površina nastaje kada vertikalna krivulja klizi, uvijek
sebi paralelna, po nekoj drugoj vertikalnoj krivulji, koja je obično
okomita na nju.
• Najčešće se primjenjuju za pokrivanje pravokutnih površina.
• Jedan od oblika, koji se iz mnogo razloga pokazao vrlo povoljnim
kod tankih ljuski, je hiperbolični paraboloid koji nastaje klizanjem
parabole s tjemenom okrenutim prema gore po paraboli čije je
tjeme okrenuto prema dolje a parabole su međusobno okomite.
Takva se površina često naziva "sedlo".
• Sedlastu površinu možemo dobiti i od dva kružna luka ali je u praksi
teže izvesti, pa se češće upotrebljava hiperbolični paraboloid jer su
njegove izvodnice pravci što je značajno za rješenje oplate.
• Cilindar je također translacijska površina samo je druga krivulja
pravac.
20. • DIRIGIRANE POVRŠINE
• Dirigirane površine nastaju kada pravac klizi po dvije fiksne krivulje.
Cilindar je također dirigirana površina koju opisuje jedan dio
horizontalnog pravca čiji krajevi klize po dvije paralelne i identične
krivulje, a uvijek je okomita na njih.
• Dirigiranu površinu kod koje jedan kraj pravca klizi po vertikalnoj
krivulji, a drugi po horizontalnoj krivulji, vertikalna krivulja je najčešće
polukrug dok je druga krivulja pravac paralelan s polumjerom
kružnice, nazivamo konoid i ubrajamo u sedlaste površine.
• Sasvim neočekivano djeluje da i hiperbolični paraboloid možemo
svrstati u dirigirane površine, ako ga prikažemo tako da se jedan
kraj pravca-izvodnice kreće po horizontalnom pravcu dok drugi klizi
po koso nagnutom pravcu. Koristi se vrlo često za pokrivanje
pravokutnih površina s osloncem na četiri rubna nosača u kojima će
se pojaviti samo vertikalna opterećenja. Činjenica da se oplate za
dirigirane površine mogu napraviti od ravnih dasaka doprinijela je
popularnosti ovih površina.
50. NEBODERI S CENTRALNOM I
DECENTRALIZIRANIM JEZGRAMA
I VISEĆOM KONSTRUKCIJOM
dolje lijevo centralna jezgra s rešetkastim nosačima
na kojima vise stupovi – desno decentralizirane
jezgre s rešetkastim ili lučnim nosačima na kojima
vise stupovi
