structural engineering

1. 24.10.2019.
1

2. Nastavnici
 Predavanja:
V. prof. dr Jelena Dobrić
 Vežbe:
doc. dr Milan Spremić
doc. dr Nenad Fric
Ass. Nina Gluhović
Ass. Aljoša Filipović
Ass. Isidora Jakovljević
24.10.2019.
2

3. O predmetu
 Jednosemestralan, fond časova 2+2.
 Uslov za polaganje ispita - položen predmet
Statika konstrukcija 1 i Metalne konstrukcije 2.
 Pismeni i usmeni deo ispita.
24.10.2019.
3

4. Organizacija nastave
 Obavezno prisustvo – maksimalno dva izostanka!
 Elaborat mora biti završen u celosti!
 Minimalan broj poena za potpis je 25 poena
stečenih u nastavnim aktivnostima (eleborat).
Nastavne (predispitne) obaveze Ispit
Maksimalan broj poena
Nastavne aktivnosti Ispit
Elaborat Pismeni deo ispita Usmeni deo ispita
40 30 30
24.10.2019.
4

5. Literatura
 D. Buđevac: Čelične konstrukcije u zgradarstvu – udžbenik.
 Z. Marković: Granična stanja čeličnih konstrukcija prema Evrokodu – udžbenik.
 SRPS EN 1993-1-1:2010 Evrokod 3: Projektovanje čeličnih konstrukcija–Deo 1-1: Opšta
pravila i pravila za zgrade.
 SRPS EN 1993-1-8:2010 Evrokod 3: Projektovanje čeličnih konstrukcija–Deo 1-8:
Projektovanje veza.
 SRPS EN 1991-1-3:2011 Evrokod 1: Dejstva na konstrukcije - Deo 1-3: Opterećenja
snegom.
 SRPS EN 1991-1-4:2012 Evrokod 1: Dejstva na konstrukcije - Deo 1-4: Opšta dejstva –
Dejstva vetra.
 SRPS EN 1991-3:2012 Evrokod 1: Dejstva na konstrukcije - Deo 3: Dejstva usled kranova
i mašina.
 SRPS EN 1998-1:2012 Evrokod 8 – Projektovanje seizmički otpornih konstrukcija - Deo
1: Opšta pravila, seizmička dejstva i pravila za zgrade.
24.10.2019.
5

6. OBLASTI PRIMENE I PREDNOSTI ČELIČNIH KONSTRUKCIJA U ZGRADARSTVU
 Konstrukcije od čelika imaju veliku primenu u
arhitektonskim i inženjerskim objektima.
 Industrijske hale,
 skladišta,
 spratne zgrade,
 sportske, izložbene, kongresne, višenamenske
hale i dvorane,
 hangari,
 garaže,
 nadogradnje.
24.10.2019.
6

7. OBLASTI PRIMENE I PREDNOSTI ČELIČNIH KONSTRUKCIJA U ZGRADARSTVU
24.10.2019.
7
 Čelik, kao materijal za noseće konstrukcije,
poseduje specifična svojstva i značajne tehničke
i funkcionalne prednosti u odnosu na druge
materijale.
 Visoka mehanička svojstva materijala, elastična
oblast naprezanja i duktilnost obezbeđuju visok
stepen iskorišćenja nosećih svojstava višestruko
veći nego kod drugih građevinskih materijala, uz
znatnu plastičnu rezervu nosivosti.

8. OBLASTI PRIMENE I PREDNOSTI ČELIČNIH KONSTRUKCIJA U ZGRADARSTVU
24.10.2019.
8
 Sposobnost savlađivanja velikih raspona i visina
omogućena je zahvaljujući visokim mehaničkim
svojstvima čelične konstrukcije. Optimalni
rasponi pri primeni čelika za noseću
konstrukciju su veći nego kod drugih materijala,
što daje veće mogućnosti arhitektima i
projektantima za izradu konstrukcija velikih
raspona i visina sa velikim stepenom
fleksibilnosti.

9. OBLASTI PRIMENE I PREDNOSTI ČELIČNIH KONSTRUKCIJA U ZGRADARSTVU
24.10.2019.
9
 Male dimenzije i težina noseće konstrukcije je
posledica visokih mehaničkih svojstava čelika pa su
i dimenzije elemenata noseće konstrukcije znatno
manje u odnosu na ekvivalentne od AB konstrukcija.
Usled ovoga se kod višespratnih zgrada mogu
ostvariti uštede 10-20% u koštanju usled povećanja
odnosa korisna površina / bruto površina. Posledica
malih dimenzija nosećih elemenata je i mala
sopstvena težina konstrukcije. Manja sopstvena
težina objekta omogućava lakše i jeftinije fundiranje
objekta, pogotovu pri teškim uslovima fundiranja.

10. OBLASTI PRIMENE I PREDNOSTI ČELIČNIH KONSTRUKCIJA U ZGRADARSTVU
24.10.2019.
10
 Laka manipulacija, transport i jednostavna
montaža je posledica lake čelične konstrukcije,
što ima veliki uticaj na transportne troškove.
 Čelik je kao građevinski materijal predodređen
za industrijalizovanu proizvodnju; težište
izgradnje se sa gradilišta prebacuje u fabriku gde
se uz maksimalno korišćenje savremenih mašina
i opreme uz automatski ili poluautomatski
proces proizvodnje postiže veća produktivnost,
niža cena i bolji kvalitet.

11. OBLASTI PRIMENE I PREDNOSTI ČELIČNIH KONSTRUKCIJA U ZGRADARSTVU
24.10.2019.
11
 Čelične konstrukcije imaju maksimalni stepen
fleksibilnosti i adaptibilnosti kako u toku
projektovanja i građenja tako i u periodu
eksploatacije. Čelik u nosećim konstrukcijama
obezbeđuje veliku slobodu u planiranju prostora
objekta, i prilagođavanje konstrukcije na nove
uslove korišćenja u slučaju promene namene
objekta ili tehnološkog procesa.

12. Industrijske hale
24.10.2019.
12

13. Industrijske hale
24.10.2019.
13

14. Industrijske hale
24.10.2019.
14

15. Industrijske hale
24.10.2019.
15

16. Višespratne zgrade
24.10.2019.
16

17. Burj Dubai, Dubai
24.10.2019.
17

18. Taipei Tower - Taiwan
24.10.2019.
18

19. Petronas Towers - Kuala Lumpur
24.10.2019.
19

20. Sears Tower Chicago
24.10.2019.
20

21. Gherkin Tower - London
24.10.2019.
21

22. Bank of China Tower - Hong Kong
24.10.2019.
22

23. Turning Torso building - Malme
24.10.2019.
23

24. Poslovni centar u Bukureštu, Rumunija
24.10.2019.
24

25. Poslovna zgrada Zepter - Beograd
24.10.2019.
25

26. Zatvoreni bazen, Beograd
24.10.2019.
26

27. Olimpijska ledena arena u Italiji
24.10.2019.
27

28. Atletska dvorana, Banjica
24.10.2019.
28

29. Javne garaže
24.10.2019.
29

30. Javne garaže
24.10.2019.
30

31. Garaža iznad autoputa u Štutgartu, Nemačka
24.10.2019.
31

32. Aerodrom u Portu, Portugal
24.10.2019.
32

33. Aerodrom u Izmiru, Turska
24.10.2019.
33

34. Oreniente Station, Lisabon
24.10.2019.
34

35. Path station in New York
24.10.2019.
35

36. INDUSTRIJSKE HALE I
SKLADIŠTA
24.10.2019.
36

37. Uvod
24.10.2019.
37
 Hale - prizemni objekti namenjeni za različite
proizvodne i skladišne prostore.
 Mogu imati ugrađene nivoe po visini objekta (radne
platforme), a takođe mogu imati i delove objekta ispod
zemlje.
 Objekti hala mogu imati različite namene: industrijski ili
poljoprivredni pogoni, skladišta, garaže, sportski i
izložbeni objekti, laboratorije, hale za ispitivanja...
 Prizemne hale se projektuju kao jednobrodne ili
višebrodne, formirane od sistema više brodova
ograničenih u osnovi objekata sa paralelnim redovima
stubova.

38. Uvod
Postoje tri u osnovi različite kategorije
industrijskih hala:
 projektovane za određenu namenu,
 unapred projektovane i
 standardne (tipizirane).
Glavna noseća konstrukcija: krovni nosači i
stubovi.
24.10.2019.
38

39. Osnovni principi projektovanja
Kada se počinje projektovanje hale, važno je da se u fazi idejnog
rešenja dobiju pouzdane informacije o sledećim uticajnim faktorima:
 urbanistički i lokacijski uslovi,
 tehnologija proizvodnje,
 uređaji za transport: kranovi, transportne trake, viljuškari i sl,
 geomehanički podaci o tlu i seizmička mikrolokacija,
 radna temperatura i vlažnost vazduha u hali,
 osvetljenje,
 nivo zvučne izolacije,
 grejanje i provetravanje unutrašnjosti hale,
 produženje i proširenje objekta,
 rokovi izgradnje,
 merodavan sistem standarda za projektovanje i izvođenje.
24.10.2019.
39

40. Osnovni principi projektovanja
Proces projektovanja počinje uvodnim projektantskim
radnjama:
 definisanje gabarita (dimenzija) objekta,
 utvrđivanje fizičkih prepreka na ili u terenu,
 upoznavanje sa zahtevima tehnologije, instalacija,
arhitekture,
 upoznavanje sa geomehaničkim, geotehničkim i
seizmičkim parametrima građevinskog tla,
 izrada analiza opterećenja,
 upoznavanje sa važećim relevantnim standardima.
24.10.2019.
40

41. Osnovni principi projektovanja
Osnovni elementi projekta:
 Tekstualna dokumentacija - tehnički opis, spisak
releventne tehničke i zakonske regulative,
 Numerička dokumetacija - statički proračun,
specifikacija utrošenog materijala, predmer i
predračun radova,
 Grafička dokumentacija - dispozicija objekta i
karakteristični konstruktivni detalji (veze).
24.10.2019.
41

42. Osnovni principi projektovanja
24.10.2019.
42
 Pri izboru konstruktivnog rešenja objekta treba
uraditi tehno-ekonomsku analizu varijantnih
rešenja, koja obuhvata utvrđivanje troškova
građenja (investiciona ulaganja) i troškova
eksploatacije objekta (koštanje unutrašnjeg
transporta, grejanja, provetravanja,
osvetljavanja, održavanja konstrukcije i
unutrašnjih i spoljašnjih površina).

43. Izrada dispozicionog rešenja hale
Terminologija:
 Hala - zgrada formirana od jednog ili više
brodova;
 Brod - parcijalni deo hale formiran nizom
parova paralelnih stubova;
 Polje - deo broda ograničen sa naspramnim
parovima stubova.
24.10.2019.
43

44. Izrada dispozicionog rešenja hale
Jednobrodna hala Dvobrodna hala Trobrodna hala
24.10.2019.
44

45. Izrada dispozicionog rešenja hale
24.10.2019.
45
 Pri projektovanju čelične konstrukcije hale neophodno
je prvo usvojiti raspon i raster stubova – položaj stubova
u poprečnom i podužnom pravcu osnove hale (širine
broda i rastojanje stubova duž hale).
 Da bi se obezbedio visok stepen unifikacije
konstruktivnih elemenata, treba usvojiti konstantni
razmak stubova koji je u modularnom sistemu. Najčešće
korišćeni razmak stubova je 6.0 ili 12.0 m. Veličina
raspona i razmaka stubova prvenstveno zavisi od
proizvodnog procesa u hali i osnovnih vidova transporta
koji opslužuju proces proizvodnje.

46. Modularna koordinacija
24.10.2019.
46
 Dispoziciju hale treba rešavati u skladu sa modularnim
sistemom koji obezbeđuje celobrojne veze između
usvojenih dimenzija konstrukcije i njihovih elemenata, i
služi kao osnova za unifikaciju i standardizaciju elemenata.
 Koordinacija dimenzija u izgradnji je obezbeđena
korišćenjem modula (dogovorenih mernih dužnih
jedinica). Veličina polaznog, osnovnog modula je M = 100
mm. Radi koordinacije i unifikacije dimenzija u izgradnji
koriste se i uvećani moduli (3M, 6M, 12M, 15M, 30M, 60M)
i razlomljeni moduli (M/2, M/5, M/10, M/20, M/50,
M/100). M/2 = 50 mm zove se pod-modul.
 Uvođenjem modula obezbeđena je usaglašenost finalnih
građevinskih proizvoda: fasadni i krovni paneli ili vrata i
prozori sa nosećim sistemom hale.

47. Modularna koordinacija
 Karakteristične ose:
poprečne 1, 2, 3...
podužne A, B,
visinske 01,02,03...
 raspon glavne noseće
konstrukcije (vezača) L,
 raster (razmak) glavne
noseće konstrukcije ℓ,
 visina hale H.
24.10.2019.
47

48. Modularna koordinacija
24.10.2019.
48
 Glavni stubovi jednobrodnih industrijskih hala i krajnji glavni
stubovi višebrodnih hala sa mostnim dizalicama, koji imaju po
pravilu stepenasto pomerljiv poprečni presek, postavljaju se u
osnovi tako da je karakteristična osovina data teorijskom
osovinom oslanjanja krovnog nosača na glavni stub (nije data
osovinom glavnog stuba) te je raspon broda teorijski raspon
krovnog vezača.
 Obimni zidovi se po pravilu postavljaju ispred noseće
konstrukcije hale, tako da unutrašnje lice zida bude udaljeno od
odgovarajuće karakteristične osovine u osnovi za n x 50 mm.
 Pomeranje kalkanskih zidova prema spolja je u opsegu od min
750 mm do 1500 mm. Kod kalkanskog zida, sa horizontalnim
spregom uz kalkanski zid, pomeranje se vrši za najmanje 1/10
raspona broda.

49. Modularna koordinacija kod industrijskih hala
24.10.2019.
49

50. Rešenje poprečnog preseka hale
24.10.2019.
50
 Čelična konstrukcija hale je složen prostorni sistem, formiran od
niza nosećih elemenata i sklopova.
 Glavne konstruktivne celine nosećeg sistema jednobrodne hale
su:
 krovna konstrukcija: rogovi, rožnjače, krovne zatege, podvlake,
glavni krovni nosači;
 glavni stubovi hale sa sistemom za ankerovanje;
 konstrukcija obimnih i pregradnih zidova: fasadne rigle i fasdni
stubovi;
 spregovi: krovni, vertikalni, za bočne udare, za kočenje;
 dodatni (sekundarni) elementi: platforme, stepeništa,
svetlarnici, ventilacije i sl.

51. Rešenje poprečnog preseka hale
24.10.2019.
51
 Za odabranu varijantu statičkog i konstruktivnog
rešenja poprečnog nosećeg sistema hale potrebno je
nacrtati detaljni dimenzionalni raspored nosećih
elemenata (dispoziciono rešenje) imajući u vidu
primenjenu tehnologiju i transport tereta u objektu.
 Pri rešavanju dispozicionog rešenja poprečnog
preseka polazi se od osnovnih dimenzija objekta i
dimenzija pojedinih delova konstrukcije, pri čemu
se moraju uključiti zaštitna rastojanja oko mostne
dizalice i dimenzije mostne dizalice koje se daju
kataloški od strane proizvođača.

52. Rešenje poprečnog preseka hale
24.10.2019.
52
 Sve visinske kote vezuju se za osnovnu ravan
± 0.00 koja predstavlja kotu poda hale. Važna
visinska kota je GIŠ (gornja ivica šine) koja je
definisana projektnim zadatkom.
 Visina do kote gornje ivice šine (GIŠ), h3 je
vertikalno rastojanje od gornje površine šine
do kote poda tj. osnovne horizontalne ravni.
Kota GIŠ-a ne mora biti modularna tj. nije
proizvod x 300 mm.

53. Rešenje poprečnog preseka hale
24.10.2019.
53
 Svetla visina prostora u kome se kreće dizalica je
h4 = h3 + A
gde je A najmanje vertikalno rastojanje između gornje
površine šine i donje površine konstrukcije iznad
krana. Dimenzija A ie čista visina mostne dizalice i
zaštitni razmak od gornje površine dizalice do
najnižeg dela noseće konstrukcije koji obično iznosi
500 mm.
 Iz visinskih kota određenih u funkciji zahtevanih
uslova za transport tereta proističu visinske
dimenzije koje se tiču oslanjanja krovne
konstrukcije.

54. Rešenje poprečnog preseka hale
24.10.2019.
54
 Definisanje dimenzije poprečnog preseka hale
(raspon broda hale L) određeno je rasponom
mostne dizalice LD, odnosno horizontalnim
rastojanjem osovina šina.
 Raspon broda hale određen je i postojanjem
revizione staza za opsluživanje mostne dizalice. Ako
nema revizione staze potrebno je od kraja prepusta
mostne dizalice do horizontalno najbliže tačke
glavnog stuba predvideti najmanje 100 mm, a ako
reviziona staze postoji, treba predvideti zaštitni
razmak od najmanje 100 mm i revizionu stazu
minimalne širine 450 mm.

55. Rešenje poprečnog preseka hale
24.10.2019.
55

56. Rešenje poprečnog preseka hale
24.10.2019.
56

57. 3d model jednobrodne industrijske hale
24.10.2019.
57

58. Glavni noseći sistem hale (glavni nosači i konstrukcija
kalkanskog zida na strani koje se ne predviđa za produženje)
24.10.2019.
58

59. Krovna konstrukcija
24.10.2019.
59

60. Konstrukcija na koti GIŠ-a
(kranski nosači, spregovi za bočne udare i horizontalni spreg uz kalkan)
24.10.2019.
60

61. Konstrukcija obimnih zidova
24.10.2019.
61

62. Kranski nosači
24.10.2019.
62

63. Zasebna konstrukcija kalkana
(strana koja se ne predviđa za produženje)
24.10.2019.
63

64. Konstrukcija kalkana
(strana koja se predviđa za produženje)
24.10.2019.
64

65. Podužni krovni spregovi
24.10.2019.
65

66. Spregovi za bočne udare
24.10.2019.
66

67. Poprečni krovni spregovi
24.10.2019.
67

68. Horizontalni spregovi za vetar uz kalkane
24.10.2019.
68

69. Vertikalni spregovi u podužnim zidovima
24.10.2019.
69

70. Vertikalni spreg u kalkanskom zidu
(strana koja se ne predviđa za produženje)
24.10.2019.
70

71. Spregovi za kočenje
24.10.2019.
71

72. Konstrukcija temelja i poda
24.10.2019.
72

73. Temelji stubova glavnih nosača i
ugaonih stubova kalkana koji se ne predviđa za produženje
24.10.2019.
73

74. Temelji ispod fasadnih stubova
24.10.2019.
74

75. Svi temelji samci sa temljnom gredom
24.10.2019.
75

76. Dispozicija jednobrodne hale – osnova krova
24.10.2019.
76

77. Osnova krova hale, napravljena iz 3D modela
24.10.2019.
77

78. Dispozicija jednobrodne hale – osnova na koti GIŠ-a
24.10.2019.
78

79. Osnova hale na koti GIŠ-a, napravljena iz 3D modela
24.10.2019.
79

80. Dispozicija jednobrodne hale – poprečni presek
24.10.2019.
80

81. Poprečni presek hale, 3D model
24.10.2019.
81

82. Dispozicija jednobrodne hale – konstrukcija kalkana
24.10.2019.
82

83. Konstrukcija kalkana na strani koja se ne predviđa za
produženje, 3D model
24.10.2019.
83

84. Konstrukcija kalkana na strani koja se predviđa za produženje,
3D model
24.10.2019.
84

85. Dispozicija jednobrodne hale – konstrukcija podužnog zida
24.10.2019.
85

86. Konstrukcija podužnog zida, 3D model
24.10.2019.
86

87. Dispozicija jednobrodne hale – podužni presek
24.10.2019.
87

88. TRANSPORT UNUTAR HALE
24.10.2019.
88
 Vrsta i nosivost krana (mostne
dizalice) određuje se prema
potrebama investitora.
 Korisna visina se određuje
visinom podizanja tereta, pri
čemu treba obratiti posebnu
pažnju na eventualno spušten
ili uzdignut pod hale.
 Radna površina koja se
opslužuje dizalicom određuje
se merama mogućeg prilaza. U
odnosu na sve pokretne delove
dizalice treba zadržati
sigurnosno rastojanje od min
500mm.

89. Mostne dizalice
24.10.2019.
89
 Standardizovane
mostne dizalica
 Mostna dizalica sa
jednim nosačem

90. Primeri mostnih dizalica
24.10.2019.
90

91. Primeri mostnih dizalica
24.10.2019.
91

92. Viseće dizalice - Jednošinska (monorej) dizalica
24.10.2019.
92

93. Jednošinska (monorej) dizalica na konzolnim nosačima
24.10.2019.
93