Post on 05-Mar-2021
Beograd, 2020.Sva autorska prava autora prezentacije i/ili video snimaka su zaštićena. Snimak ili prezentacija se mogu koristiti samo za nastavu na daljinu studenta Građevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu u školskoj 2020/2021 i ne
mogu se koristiti za druge svrhe bez pismene saglasnosti autora materijala.
Univerzitet u Beogradu – Građevinski fakultet www.grf.bg.ac.rs
Studijski program: GRAĐEVINARSTVOModul: KONSTRUKCIJEGodina/Semestar: III godina / V semestar
Naziv predmeta: METALNE KONSTRUKCIJE 1 (B2K3M1)Nastavnik: Prof. dr Zlatko Marković
Naslov predavanja: Uvodno predavnjeDatum : 5. oktobar 2020. godine
Metalne konstrukcije 1 P1-2
O predmetu...
– Fond časova: 2+2 (u zimskom semestru)– Šifra predmeta: B2K3M1– ESPB: 5– Uslovni predmet: Otpornost materijala 1– Metalne konstrukcije 1 su uslovni predmet za:
Metalne konstrukcije 2 (VI semestar)
Metalne konstrukcije 1 P1-3
Nastavnici i saradniciPredavanja:Prof. dr Zlatko Marković
Vežbe:Doc. dr Milan SpremićDoc. dr Nenad FricDoc. dr Nina GluhovićAsis. Aljoša FilipovićAsis. Isidora JakovljevićIvan Nackov
Metalne konstrukcije 1 P1-4
Način rada i ocenjivanja
Predavanja:– Obavezno prisustvoVežbe:– Obavezno prisustvo – maksimalno dva izostanka.Ocenjivanje:– Elaborat– Pismeni ispit– Usmeni ispit
Metalne konstrukcije 1 P1-5
BodovanjePredispitne aktivnosti:- Elaborat 15 bodova- Testovi 15 bodova- Ukupno: 30 bodova
Ispit:- Pismeni deo 30 bodova (tri školska časa)- Usmeni deo 40 bodova- Ukupno: 70 bodova
Uslov za potpis:Minimum 15 bodova na predispitnim aktivnostima i završen elaborat!
Napomene:Uslov za izlazak na usmeni ispit je dobijen potpis i položen pismeni ispit (minimum 15 bodova)!Usmeni ispit mora biti pozitivno ocenjen (minimum 20 bodova)!
Metalne konstrukcije 1 P1-6
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
Metalne konstrukcije 1 P1-7
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 1 P1-8
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...).
Metalne konstrukcije 1 P1-9
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
Metalne konstrukcije 1 P1-10
Metalne konstrukcije 1 P1-11
Metalne konstrukcije 1 P1-12
Metalne konstrukcije 1 P1-13
Metalne konstrukcije 1 P1-14
Metalne konstrukcije 1 P1-15
Metalne konstrukcije 1 P1-16
Metalne konstrukcije 1 P1-17
Metalne konstrukcije 1 P1-18
Metalne konstrukcije 1 P1-19
Metalne konstrukcije 1 P1-20
Metalne konstrukcije 1 P1-21
Metalne konstrukcije 1 P1-22
Specijalne (inženjerske) konstrukcije
– Antenski stubovi, – Stubovi dalekovoda, – Industrijski dimnjaci, – Silosi, – Rezervoari, – Cevovodi, – Ofšor platforme,
Metalne konstrukcije 1 P1-23
Metalne konstrukcije 1 P1-24
Metalne konstrukcije 1 P1-25
Metalne konstrukcije 1 P1-26
Metalne konstrukcije 1 P1-27
Metalne konstrukcije 1 P1-28
Metalne konstrukcije 1 P1-29
Metalne konstrukcije 1 P1-30
Metalne konstrukcije 1 P1-31
Metalne konstrukcije 1 P1-32
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-33
Most Severn
Metalne konstrukcije 1 P1-34
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-35
Most Sent Luis
Metalne konstrukcije 1 P1-36
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-37
Nedostaci čeličnih konstrukcija
– Osetljivost na dejstvo korozije.– Osetljivost na dejstvo požara.– Potreba za kvalifikovanijom radnom snagom.
Metalne konstrukcije 1 P1-38
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-39
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-40
Šematski prikaz tehnologije proizvodnje čelika
Metalne konstrukcije 1 P1-41
Postupci za dobijanje čelika1. 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;
Metalne konstrukcije 1 P1-42
Izlivanje tečnog sirovog čelika u kalupe
Kontinualno livenje
Livenje u kalupe
Metalne konstrukcije 1 P1-43
Oblici osnovnih proizvoda čeličana
Proizvodi čeličana se ne koriste kao gotovi proizvodi za izradu čeličnih konstrukcija.
To su u stvari poluproizvodi koji se dodato prerađuju (najčešće deformacijom).
Metalne konstrukcije 1 P1-44
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 - hladnooblikovani proizvodi.
Metalne konstrukcije 1 P1-45
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).
Metalne konstrukcije 1 P1-46
Valjci za vruće valjanje
Metalne konstrukcije 1 P1-47
Šematki prikaz dobijanja vruće valjanih proizvoda
Metalne konstrukcije 1 P1-48
Standardni vruće valjani proizodi
Mogu da se podele na četiri grupe:
– Štapasti proizvodi,
– Limovi,
– Profilisani nosači,
– Šuplji profili.
Metalne konstrukcije 1 P1-49
Štapasti proizvodi
Jednakokraki ugaonici Raznokraki ugaonici
T- profili Z- profili
Pljošti čelik Široki pljošti čelik
Okrugli čelik Kvadratni čelik
Metalne konstrukcije 1 P1-50
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.
Metalne konstrukcije 1 P1-51
Rebrasti limovi
U obliku romba U obliku suze
Metalne konstrukcije 1 P1-52
Profilisani nosači
1. U profili2. I profili sa uskim nožicama: – I (IPN) i – IPE profili.3. I profili sa širokim nožicama:– HEA– HEB– HEM– HD– HL
Metalne konstrukcije 1 P1-53
U profili i I profili sa uskim nožicama
U-profili U-profili sa paralelnim nožicama
I-profili IPE-profili
Metalne konstrukcije 1 P1-54
I profili sa širokim
nožicama
HEA- profili HEB-profili
HEM-profili HD- profili
Metalne konstrukcije 1 P1-55
Šuplji profili
Kružni Kvadratni Pravougaoni
Metalne konstrukcije 1 P1-56
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
Metalne konstrukcije 1 P1-57
a) hladno oblikovani profili (HOP) otvorenog preseka;
b) hladno oblikovani profili zatvorenog preseka;
c) hladno oblikovani profilisani limovi;
Metalne konstrukcije 1 P1-58
Ostali proizvodi
– Automatski zavareni profili;– Saćasti i olakšani nosači;– Užad i kablovi– Rešetkasta gazišta (“rost”)– Istegnuti metal
Metalne konstrukcije 1 P1-59
Automatski zavareni profili
Metalne konstrukcije 1 P1-60
Saćasti i olakšani (ošupljeni) nosači
Metalne konstrukcije 1 P1-61
Saćasti nosači
Metalne konstrukcije 1 P1-62
Užad i kablovi
Metalne konstrukcije 1 P1-63
Istegnuti metal i rešetkasta gazišta
Metalne konstrukcije 1 P1-64
Materijal za spajanjezavrtnjevi,
zakivci
samonarezujući zavrtnjevi
ankeri i sidra
elektrode i elektrodne žice;
Metalne konstrukcije 1 P1-65