Mr.sc. Olga Magaš, dipl.ing.arh.

Kolegiji:

PROJEKTIRANJE ZGRADA

OSNOVE PROJEKTIRANJA

Tematska jedinica:

KONSTRUKCIJSKI SISTEMI

KONSTRUKTIVNI SISTEMI OBJEKATA VISKOGRADNJE

• U odnosu na naĉin prijenosa konstruktivni sistem moţe 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 naĉelu statiĉki 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 ploĉa (ravnih ili

zakrivljenih) opterećenje prenosi na temeljno tlo.

• Mogu biti:

• 1.1. sistem uzduţnih nosivih zidova - popreĉni zidovi ukrućuju sistem

preuzimanjem horizontalne sile (povijesne zgrade s drvenim grednikom)

• 1.2. sistem popreĉnih 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 pregraĊuju (stambene višekatne zgrade)

•

KONSTRUKTIVNI SISTEMI OBJEKATA VISKOGRADNJE

• 2. SKELETNI - sistemi nosivih stupova unutar kojeg se putem stupova,

greda, štapova, ploĉa i nosaĉa opterećenje prenosi na temeljno tlo.

• Krajem prošlog stoljeća poĉinje izgradnja visokih više-etaţnih objekata na

bazi iskorištenja konstrukcije ĉiji su osnovni elementi bili stupovi i grede

sastavljeni u tzv. okvirne konstrukcije s ili bez zglobova.

• Stropne konstrukcije mogu biti poloţene ovisno o poloţaju greda uzduţno

(7), popreĉno (8), kriţno (9), oslanjaju se na stupove kao gljivaste ploĉe ili

se oslanjaju direktno na stupove bez zadebljanja glave stupa (ravne ploĉe).

• Ukrućenje od horizontalne sile vjetra, a pogotovo potresa postiţe se krutim

jezgrama, obiĉno uz vertikalne komunikacije te duktilnim (duktilan =

rastezljiv) zidovima od arm. betona kod arm. betona skeleta u pravilu, a

ĉeliĉnim dijagonalnim zategama kod ĉeliĉnih skeleta .

• Statiĉki sistemi mogu biti:

• st. odreĊeni – sve konstrukcije koje se nalaze u stanju ravnoteţe odnosno

one koje u svojim naprezanjima nisu ovisne o vlastitim elastiĉnim svojstvima

• st. neodreĊeni – su oni kod kojih ima više mogućih naprezanja od uslova

ravonoteţe.

•

• 3. MJEŠOVITI – sistemi s nosivim zidovima i stupovima.

KONSTRUKTIVNI SISTEMI OBJEKATA VISKOGRADNJE

PROSTORNO - POVRŠINSKI SISTEMI

• LJUSKE - prijenos sistema vrši se prostornim membranama

• PROSTORNE REŠETKE - mogu imati oblik monolitne mreţe (ĉeliĉne

rešetke), mreţe 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 iskljuĉivo je opterećen vlaĉnim silama, te je dobro

da ima što manje dimenzije (ĉeliĉni kabel visoke vlaĉne ĉvrstoće).

• PNEUMATSKE KONSTRUKCIJE - su višeslojne konstrukcije ispunjene

zrakom (teflon)

• KINEMATSKE KONSTRUKCIJE -konstrukcije koje mogu mjenjati oblik.

VISEĆE KONSTRUKCIJE

• Viseće konstrukcije imaju veliku primjenu u arhitekturi za sportske objekte,

izloţbene sale i sliĉno. Tribina je logiĉan nositelj.

• Stabilizacija ovješenog oblika (sportske dvorane) vrši se:

• namjernim opterećenjem tako da vlastita teţina bude dominantna prema

silama sa strane

• korištenjem pokrova kao ukrute, a pokrov se izvodi kao betonska ljuska

• najĉešće se stabilizacija postiţe izvedbom dvostruke zakrivljenosti sa nosivim

i stabilizacijskim ţicama

• Jedan od prvih visećih objekata u nas je francuski paviljon Zagreb iz

1935.god. radijusa 33m s jednim redom kablova i pokrovom od ĉeliĉnog 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.

SISTEM UZDUŢNIH NOSIVIH ZIDOVA

POVIJESNE VIŠEKATNE ZGRADE STAMBENE I JAVNE NAMIJENE

S DRVENIM GREDNIKOM

SUVREMENE ZGRADE ARMIRANO-BETONSKE KONSTRUKCIJE

SISTEM POPREČNIH NOSIVIH ZIDOVA

NAJĈEŠĆA PRIMJENA ZA STAMBENE ZGRADE

MJEŠOVITI SISTEM UZDUŢNIH I POPREĈNIH ZIDOVA

KRIŢNO-ARMIRANE STROPNE PLOĈE

SISTEM UZDUŢNIH NOSIVIH ZIDOVA – KLASIČNI DVOTRAKT

KOMBINIRANI SISTEM – ZIDOVI I STUPOVI

SKELETNE KONSTRUKCIJE - UKRUĆENJE A.B. ZIDOVIMA, i A.B. JEZGROM -

- KOD ČELIČNIH KONSTRUKCIJA DIJAGONALNIM ŠTAPOVIMA

STROPNA KONSTRUKCIJA S GREDAMA I:

-PLOČAMA PO KRAĆEM RASPONU,

-KONTINUIRANIM PLOČAMA

-KRIŢNOARMIRANIM PLOČAMA

SKELETNA KONSTRUKCIJA S UNUTARNJIM ILI VANJSKIM JEZGRAMA ZA UKRUĆENJE

I KONTINUIRANOM MODULARNOM MREŢOM

SKELETNE I OKVIRNE

KONSTRUKCIJE

POVIJESNI ČELIČNI STROPOVI OD I PROFILA S

ISPUNAMA – KRAJ 19. POČETAK 20. ST.

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, vlaĉni i tlaĉni (membranski)

naponi, bez momenata savijanja (koji se mogu zanemariti) ali samo ako

je ljuska ravnomjerno opterećena i oslonjena, odnosno membranski

uravnoteţena. Elastiĉne su, a problem deformacije klasiĉnih

konstrukcija greda i ploĉa rješava se promijenom oblika ljuskastih

konstrukcija.

• CILINDRIČNE LJUSKE

• Cilindriĉne površine nastaju kad horizontalni pravac klizi po

vertikalnoj krivulji na koju je okomit. Krivulja po kojoj klizi je najĉešće

kruţnica ali moţe biti i elipsa ili bilo koja druga krivulja okrenuta

konkavno prema dolje. Isto se tako cilindriĉna ljuska moţe izvesti iz

niza cilindara naizmjeniĉno okrenutih gore ili dolje, rubno spojenih u

valovite ljuske.

• Interesantne se cilindriĉne ljuske mogu postići presjecanjem valjka

pod pravim kutem. Takvi su svodovi bili klasiĉni u srednjevjekovnim

samostanima. Suvremeni kriţni svodovi su u pravilu plitki, a izvode

se iskljuĉivo u armiranom betonu.

• ROTACIJSKE LJUSKE

• nastaju rotiranjem vertikalne krivulje (meridijan) oko neke vertikalne

osi. Ako je meridijan polukruţnica, a rotira oko svoje poluosi, dobije

se klasiĉna sferna kupola, poĉelo joj moţemo potraţiti u

Panteonskoj kupoli. Razliĉiti 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

naizmjeniĉno okrenuti konusi nastaje interesantan valoviti krov koji

se moţe osloniti na obodne zidove ili na samo jedan centralni stup.

• Kišobran je primjer rotacijske ljuske ojaĉane lukovima.

• Svod gotiĉke katedrale je ljuska koja svoja opterećenja prenosi na

luĉna rebra za ukrućenje, a to je jedan sloţeni konstruktivni sistem

ĉiji su elementi izloţeni samo neposrednim naponima – gotički

strukturalizam.

• TRANSLACIJSKE POVRŠINE

• Translacijska površina nastaje kada vertikalna krivulja klizi, uvijek

sebi paralelna, po nekoj drugoj vertikalnoj krivulji, koja je obiĉno

okomita na nju.

• Najĉešće 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 ĉije je

tjeme okrenuto prema dolje a parabole su meĊusobno okomite.

Takva se površina ĉesto naziva "sedlo".

• Sedlastu površinu moţemo dobiti i od dva kruţna luka ali je u praksi

teţe izvesti, pa se ĉešće upotrebljava hiperboliĉni paraboloid jer su

njegove izvodnice pravci što je značajno za rješenje oplate.

• Cilindar je takoĊer translacijska površina samo je druga krivulja

pravac.

• DIRIGIRANE POVRŠINE

• Dirigirane površine nastaju kada pravac klizi po dvije fiksne krivulje.

Cilindar je takoĊer dirigirana površina koju opisuje jedan dio

horizontalnog pravca ĉiji krajevi klize po dvije paralelne i identiĉne

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 najĉešće

polukrug dok je druga krivulja pravac paralelan s polumjerom

kruţnice, nazivamo konoid i ubrajamo u sedlaste površine.

• Sasvim neoĉekivano djeluje da i hiperbolični paraboloid moţemo

svrstati u dirigirane površine, ako ga prikaţemo tako da se jedan

kraj pravca-izvodnice kreće po horizontalnom pravcu dok drugi klizi

po koso nagnutom pravcu. Koristi se vrlo ĉesto za pokrivanje

pravokutnih površina s osloncem na ĉetiri rubna nosaĉa u kojima će

se pojaviti samo vertikalna opterećenja. Ĉinjenica da se oplate za

dirigirane površine mogu napraviti od ravnih dasaka doprinijela je

popularnosti ovih površina.

PIER LUIGI NERVIPREDIONICA GATTI

AERODROM

TORINO - HANGAR

FRANK LOYD WRIGHT

UPRAVNA ZGRADA TVORNICE

JONSON’S WAX COMPANY

EERO SAARINENKENEDY AERODROM NY

1956-62

STADION

MONTREAL

DUTERT & CONTAMINE MAŠINSKA HALA SVJETSKE IZLOŢBE U PARIZU 1887-89.

CHARLES DUTERT

& CONTAMIN

MAŠINSKA HALA

SVJETSKA IZLOŢBA

PARIZ 1887-1889

EUGÉNE FREYSSINETHANGARI AERODROMA ORLY PARIS 1921-1923

PROSTORNE REŠETKE

MERO

PROSTORNE REŠETKE

BORIS MAGAŠ STADION POLJUD

RICHARD BACKMINSTER FULLER GEODETSKA KUPOLA

SVJETSKA IZLOŢBA MONTREAL 1967

ARCHIGRAM – PLUG IN CITY

OTTO FREI - MULTIHALLA U MEINHEIMU (drvena mreţa)

OTTO FREY (Günter Behnisch)

OLIMPIJSKI PARK MUNCHEN 1968-1972

PNEUMATSKE

KONSTRUKCIJE

NORMAN

FOSTER

SHANGHAI

BANK

HONGKONG

1979-86

NORMAN FOSTERRENAULT CENTAR