01 SIG Visoke Gradjevine 15
Transcript of 01 SIG Visoke Gradjevine 15
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
1/92
Ana Mandi IvankoviMladen Srbi
Dominik Skokandi
SPECIJALNE INENJERSKE GRAEVINE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
2/92
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
3/92
Visoke graevine
SPECIJALNE INENJERSKE GRAEVINE1. PREDAVANJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
4/92
VISOKE GRAEVINE SADRAJ PREDAVANJA(1.dio)
Uvodno Povijest i kronologija visokih graevina
Nosivi elementi za osnovna optereenja
Mjere konstrukcijske uinkovitosti
Konstrukcijski sustavi visokih zgrada Tipovi konstrukcije ovisno o broju katova
etiri osnovna nosiva sustava
Kruti okviri
Okviri sa spregovima
Okviri s ispunom
Posmini zidovi
Konstrukcije od zidova i okvira
Povezani zidovi
Okvirne cijevne konstrukcije
Cijevi povezane u snopove
Cijevi sa spregovima
Jezgra ojaana spregovima
Ovjeene konstrukcije
Sustav cijevi u cijevi
Prostorne konstrukcije Hibridne konstrukcije
http://www.burjkhalifa.ae/
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
5/92
prve visoke i monumentalne graevineizgraene su ve u starome vijeku
Piramide:
Imphotep, stepenasta piramida, 2780BC
Cheops, 2680 BC, visina 146 m.
Sfinga kod Gizeha, 2500 BC, duine 73,5 m,
visine 20 m.
UVODPOVIJEST I KRONOLOGIJA VISOKIH GRAEVINA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
6/92
Rodski kolos:
kip od pozlaene bronce, 304 BC visina 32m, sruen u potresu
Pharos:
svjetionik kraj Aleksandrije, 280 BC, H=120m graditelj: Sostratos iz Knidosa sruio se u 13. stoljeu uslijed potresa, kameni toranj, kamenovi spojeni zalivenim
olovom
UVODPOVIJEST I KRONOLOGIJA VISOKIH GRAEVINA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
7/92
Kosi toranj u Pisi, (1173-1350) H=56m - stupasti toranj
Washington Monument(1885)
stupasti toranj H=169m Gotike katedrale, (5st.)
izraena nastojanja za izgradnjom to viih graevina
Katedrala u Ulmu, (1376-1890)
H=161,5m najvia katedrala na svijetu
UVODPOVIJEST I KRONOLOGIJA VISOKIH GRAEVINA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
8/92
Eiffelov toranj (1889)
H=301m
Champ-de-Mars, Paris
najvia graevina do 1930. temeljenje na kesonima
elina konstrukcija teka 7.300 t
potpuna razlika u odnosu na tadanjegraevine
zrcalo ljudske kreativnosti
UVODPOVIJEST I KRONOLOGIJA VISOKIH GRAEVINA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
9/92
Hiperboloidni tornjeviinenjera Vladimira uchova Prvi toranj u blizini Nizhny Novgoroda (1896)
Tornjevi blizanci kraj rijeke Oka (1988), h=128 m
radiotoranj abalovka pored Moskve, H=150 m filigranska konstrukcija U-elini profili sa horizontalnim prstenovima koji oznaavaju prijelaz
izmeu 6 hiperboloidnih segmenata
UVODPOVIJEST I KRONOLOGIJA VISOKIH GRAEVINA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
10/92
Skylon Tower(1951), London visina H=76 m, 15 metara
iznad tla
lebdea cigara
stabiliziran je zategama preko3 pilona
UVODPOVIJEST I KRONOLOGIJA VISOKIH GRAEVINA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
11/92
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
12/92
natjecanje u izgradnji velikih i visokih graevina staro je kao i civilizacija
UVODPOVIJEST I KRONOLOGIJA VISOKIH GRAEVINA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
13/92
Rast visokih zgrada od 1885 do dananjih dana
UVODPOVIJEST I KRONOLOGIJA VISOKIH GRAEVINA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
14/92
Prikaz planiranih visokih graevina i onih u fazi projektiranja nasuprotnajviim postojeim graevinama.
UVODPOVIJEST I KRONOLOGIJA VISOKIH GRAEVINA
Predvianje za 2020. g.
Udruenje za visoke graevine iurbane ivotne sredine je sastavilolistu 20 najviih graevina u 2020.zasnovanu na prijedlozima.
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
15/92
to je visoka graevina danas? Za graevinske inenjere visoka graevina je onagraevina, kod koje su dominantna djelovanja bone sile od vjetra i potresa.
Pri definiranju rekordnih visina valja odabrati odreeni kriterij, npr. antena na neboderimanije ukljuena.
Najvie graevine danas mjereno do najvie toke na graevini:
1. Burj Khalifa, (2010), Dubai, UAE, H=828m
2. KVLY-TV mast (1963) Blanchard, North Dakota, USA, H=629m
3. KXJB-TV mast(1998) Galesburg, North Dakota, USA, H=629m4. KXTV/KOVR mast (2000) Walnut Grove, California, USA, H=625m
5. Guangzhou TV & Sightseeing Tower (2009), Guangzhou, Kina, H=610m
6. Petronius Platform (2000), Meksiki zaljev, H=610m
7. Baldate Platform (1998), Meksiki zaljev, H=580m
8. CN Tower(1976) Toronto, Kanada, H=553m
9. Ostankino Tower(1967) Moskva, Rusija, H=540m
10. Bullwinkle Platform (1989), Meksiki zaljev, H=529m
UVODPOVIJEST I KRONOLOGIJA VISOKIH GRAEVINA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
16/92
Dva osnovna nosiva elementa za vertikalna optereenja kod visokih graevina sustupovi i zidovi.
Zidovi mogu djelovati
zasebno kao posmini zidovi, ili kao scijeljene posmine jezgre oko stubita ili okna dizala.
Stupovi e biti postavljeni pod nepoduprte dijelove graevine za prijenos optereenja od vlastite teine,
a kod nekih tipova konstrukcija se koriste i za prijenos poprenih optereenja (vjetra ipotresa).
Budui da je optereenje od vlastite teine na pojedinim katovima priblino slino, teina stropne konstrukcije pojedine etae po jedinici povrine je konstantna, bez obzira
na visinu graevine.
Budui da se optereenje na stup poveava sa brojem katova iznad njega, teina stupova po jedinici povrine se linearno poveava sa poveanjem visine
graevine, od vrha prema niim katovima.
Momenti savijanja uzrokovani poprenim optereenjima su
produkt optereenja sa kvadratom visine graevine, i postaju sve znaajniji spoveanjem visine.
UVODNOSIVI ELEMENTI ZA OSNOVNA OPTEREENJA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
17/92
UVODNOSIVI ELEMENTI ZA OSNOVNA OPTEREENJA
Teina
elika
po
jedin
icipovrine
gra
evine
Visina graevine
elik za
odupiranjevjetru
elik za
stupove
elik stropnihkonstrukcija
Tipian utroak elika u odnosu na visinu graevine
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
18/92
idealno bi bilo kada bi konstruktor sam mogao odabrati najuinkovitiji sustav zapreuzimanje vertikalnih i horizontalnih sila (u pravilu: vjetar i potres)
meutim, idealna konstrukcijska rjeenja rijetko se primjenjuju u praksi jer konstrukter mora udovoljiti slijedeim ogranienjima na idealnu konstrukciju planiranje prostora unutar konstrukcije od strane arhitekta
odabrani materijali
metode graenja uobiajene za odreeno podruje
odabir vanjske obloge i dekoracije od strane arhitekta
ogranienja lokacije
poloaj instalacijskih sustava
veliina horizontalnih optereenja
proporcije i visina konstrukcije definirani od investitora ili arhitekta
UVODMJERE KONSTRUKCIJSKE UINKOVITOSTI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
19/92
Pojednostavnjeno, visoka graevina djeluje kao konzola sa temeljima upetim u tlo.
Prema tom modelu oito je da
tipini presjek visoke graevine prikazan na slici (a) sa stupovima smjetenim porubovima i unutar tlocrtnih kontura,
nije jednako krut kao i graevina kod koje su svi stupovi smjeteni na vanjskom rubukao to je prikazano na slici (b)
Takva uinkovitost na savijanje moe se opisati preko parametra koji se naziva
Indeks krutosti na savijanje (Bending Rigidity Index BRI)
BRI predstavlja ukupni moment inercije svih stupova u odnosu na sredinju os
UVODMJERE KONSTRUKCIJSKE UINKOVITOSTI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
20/92
kako bi se mogla usporeivati uinkovitost na savijanje za razliite tlocrtnerasporede, najvei index BRI = 100 dodjeljen je za raspored prikazan naslici (a) kvadratni oblik sa stupovima samo u kutevima kvadrata
Empire State Building se odupire horizontalnom optereenju pomou svihstupova rubnih i unutranjih, iji je raspored prikazan na slici
(b) BRI iznosi 33, to znai da je uinkovitost konstrukcije samo 33%
moderne graevine imaju zgusnutiji raspored vanjskih (rubnih) stupova bezunutarnjih stupova do jezgre dizala formirajui tako cijev (tube), prve
graevine koncipirane i izgraene prema ovom naelu bili su neboderi World Trade Center(c)
Sears u Chicagu, sastavljen od 9 cijevi (d)
UVODMJERE KONSTRUKCIJSKE UINKOVITOSTI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
21/92
kako bi se mogla usporeivati uinkovitost na savijanje za razliite tlocrtnerasporede, najvei index BRI = 100 dodjeljen je za raspored prikazan naslici (a) kvadratni oblik sa stupovima samo u kutevima kvadrata
Citicorp tower prikazan na slici (e) nema stupove smjetene u kuteve,tako da mu je BRI pao na 31%,
da su stupovi smjeteni u kuteve (f) BRI bi bio 56%
Bank of South West Tower u Houstonu prikazan na slici (g) ima BRI =63%
UVODMJERE KONSTRUKCIJSKE UINKOVITOSTI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
22/92
stupovi visoke graevine moraju se ponaati kao dijelovi cjelokupnog sustava formirajuidjelotvoran posmino kruti sustav, koji je predstavljen preko
Indeksa posmine krutosti (Shear Rigidity Index SRI)
idealni SRI = 100 prikazan je na slici (a), a sastoji se samo od zidova, bez otvora sustav prikazan na slici (b) sa dijagonalama pod kutem od 45 ima SRI = 62,5
spreg koji se uobiajeno koristi u praksi prikazan na slici (c), koji se sastoji odhorizontalnih preki i dijagonala ima SRI = 31.3
UVODMJERE KONSTRUKCIJSKE UINKOVITOSTI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
23/92
stupovi visoke graevine moraju se ponaati kao dijelovi cjelokupnog sustava formirajuidjelotvoran posmino kruti sustav, koji je predstavljen preko
Indeksa posmine krutosti (Shear Rigidity Index SRI)
moderni posmini sustavi koji su sainjeni od krutih okvira prikazani na slikama (d) do(g) imaju vei SRI koji ovisi o odnosima raspona i visine (debljine) pojedinih elemenata
kada su sve etiri strane graevine sastavljene od ovakvih okvira onda oni formirajucijevi, a to je sustav koji je trenutno najnapredniji
UVODMJERE KONSTRUKCIJSKE UINKOVITOSTI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
24/92
MJERE KONSTRUKCIJSKE UINKOVITOSTIFUNKCIJA PROSTORA NASPRAM KONSTRUKCIJSKOM SUSTAVU
Uredski prostori uredski prostori trebaju biti veliki i otvoreni sa to
je mogue vie prostora sa pogledom prema van
prostor treba biti podijeljen sa laganimpregradama
glavni vertikalni elementi (stupovi) smjeteni supo rubovima
instalacije se vode horizontalno po katovima ismjetene su u stropovima
tako da tipina visina kata za poslovne zgrade
iznosi 3,5 m ili vie visina 40-ero katne poslovne zgrade iznosi oko
140 m
Stambeni prostori stambeni i hotelski prostori imaju jednaku
podjelu prostora po visini
vertikalni elementi konstrukcije mogu bitiskriveni unutar pregrada
instalacije se vode vertikalno
visoke stropne konstrukcije nisu potrebne,osim eventualno na hodnicima
tipina visina kata za stambene i hotelskezgrade iznosi 2,7 m ili vie
visina 40-katne stambene zgrade iznosi oko108 m ili 80% visine poslovne zgrade za istibroj katova
Rubni stupovi
Sredinjajezgra
Veliki slobodni prostor
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
25/92
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
Petronas Twin Towers,
Kuala Lumpur, 1998.,88 katova, H= 452m
Taipei 101,
Taiwan, 2004.,101 kat, H= 509 m
Bona optereenja od vjetra i potresa
proizvode bona ubrzanja.
Ljudi pri uporabi zgrade osjeajuodgovarajue vibracije.
Krutost postaje dominantan faktor uodnosu na vrstou u projektiranju
visokih zgrada.
GSU moe postati mjerodavno u odnosuna GSN.
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
26/92
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADATIPOVI KONSTRUKCIJE OVISNO O BROJU KATOVA
Uobiajeni
eli
ni nosivi sustavi
Brojkatova
Kruti
okvir
Okvirno-posminareetka
Reetkakao
pojas
Okvirnacijev
Cijevnareetka s
unutranjimstupovima
Grupacijevi
Cijevnareetka bezunutranjih
stupova
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
27/92
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADATIPOVI KONSTRUKCIJE OVISNO O BROJU KATOVA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
28/92
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADATIPOVI KONSTRUKCIJE OVISNO O BROJU KATOVA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
29/92
etiri osnovna nosiva sustava s razliitim svojstvimaotpornosti na bona optereenja i ovisno o tomedjelotvornou za razliite visine:
1.NOSIVI ZIDOVI uslijed vlastite teine (obino betona) postaju neprikladni za
zgrade visine preko 30 katova
2.NOSIVA JEZGRA obino je od betona pa je vlastita teina i ovdje
ograniavajua
3.OKVIRNI SUSTAV djelotvornost ovisi o krutosti spojeva i koliini spregova.
Krutost moe biti poveana uporabom jezgre, posminihzidova ili dijagonalnih spregova
Vie spregova ukljuenih u prostorni sustav znait e i
poveanje ostvarive visine (do 60 katova)4.CIJEVNI SUSTAV
to je prostorni okvir s vertikalnim elementima na vanjskomopsegu.
Ostvariva visina ovisi o vrsti i koliini spregova u cijevi.
Najdjelotvorniji sustav za visine preko 60 katova. Kombiniranjem 4 osnovna sustava dobiva se 6 dodatnih
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA4 OSNOVNA NOSIVA SUSTAVA
3. OKVIR
1. ZID 2. JEZGRA
4. CIJEV
OKVIR
+ZID
CIJEV+OKVIR
OKVIR+
JEZGRA
CIJEV+JEZGRA
JEZGRA+ZID
CIJEV+ZID
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
30/92
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA4 OSNOVNA NOSIVA SUSTAVA
Nosivi zid Nosivi zid sjezgrom
Nosivi zid skrutim okvirom
NOSIVI ZIDOVI Ravninski vertikalni elementi koji ine sve ili
dio vanjskih zidova, a u mnogim sluajevima iunutranje zidove.
Odupiru se vertikalnim i horizontalnim
djelovanjima i uglavnom su od betona
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
31/92
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA4 OSNOVNA NOSIVA SUSTAVA
NOSIVA JEZGRA Ravninski vertikalni elementi
postavljeni u zatvorenu formu
U njoj se koncentriraju sustavi za
vertikalni transport. Fleksibilnost u uporabi prostora izvanjezgre
Jezgra moe biti otporna i na
vertikalna i na horizontalna djelovanja,najee od betona
Sredinja jezgra s konzolnim iliovjeenim stropovima ili razdvojene
jezgre povezane stropovima
Ovjeenareetka na
vrhu
Ovjeenareetka pri
dnu
Konzolnistropovi
Konzolnipovezanistropovi
Kutnejezgre
Kutne iunutranja
jezgre
Parametarskeodvojene jezgre
Parametarskeodvojene jezgre
i unutranja
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
32/92
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA4 OSNOVNA NOSIVA SUSTAVA
OKVIRNI SUSTAV Stupovi, grede i stropne ploe
postavljene tako da pruajuotpornost i horizontalnim i
vertikalnim djelovanjima Okvir je oblik koji je najprikladniji
za prilagodbe u pogledumaterijala i oblika kako bi pruioodgovarajuu otpornostdjelovanju
elini okviri kombiniraju se sabetonskim zidovima i jezgrama, ilisa elinim spregovima i
horizontalnim reetkama.
Okvir Okvir ijezgra
Okvir ireetkasta
jezgra
Okvir iposmini
zidovi
Okvir i krilnereetke
Krovna reetka ireetkasta jezgra
Ravneploe
Razmaknutereetke
Spregovimauvreni
okvir
Reetkasta jezgrai krovna i pojasna
reetka
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
33/92
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA4 OSNOVNA NOSIVA SUSTAVA
CIJEVNI SUSTAV Blisko postavljeni vanjski
elementi, projektirani tako da sebonim djelovanjima odupiru kaocjelina, a ne kao posebnielementi.
Mogua je upotreba i reetkastihcijevi ili okvirnih cijevi.
Cijev u cijevi doputa viefleksibilnosti u uporabiunutranjeg prostora zbog toga
to nema unutranjih stupova.
Okvirnacijev
Perforiranacijev
Dubokaeona cijev
Reetkastacijev
Cijev uoblikusvenja
Okvirnacijev ucijevi
Perforiranacijev u cijevi
eona cijev sunutranjimstupovima
Reetkastacijev u cijevi
Okvirnacijev s
krovnom ipojasnomreetkom
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
34/92
kruti okviri su sustavi sainjeni od greda i stupova povezanihkrutim vezama
horizontalna krutost ovisi o krutosti stupova, greda i njihovihmeusobnih veza
bitna prednost krutih okvira su veliki otvori koji ostavljajumogunost slobodnog planiranja prozora i vrata
kruti okviri se uobiajeno koriste za raspone od 6 9 m
kada se koriste kao jedini sustav za preuzimanje
horizontalnih djelovanja, ekonomini su za zgrade do 25katova
iznad te visine postaju prefleksibilni, a poveanje izmjeraelemenata nije ekonomino rjeenje
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAKRUTI OKVIRI
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
35/92
kruti okviri idealni su za AB konstrukcije zbog inherentne(svojstvene) krutosti spojeva
kod elinih okvira kruti spojevi (otporni na savijanje)poveavaju cijenu
izmjere stupova i greda na bilo kojoj razini direktno ovise oveliini posminog (horizontalnog) optereenja - tako da sepoveavaju prema dnu
stropne konstrukcije sukladno nisu jednake na svim etaamakao kod okvira sa spregovima, nego im se visina poveava
prema dolje zbog potrebnih veih greda, tako da visinakatova varira
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAKRUTI OKVIRI
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
36/92
Home Insurance Building, Chicago (1885) prva zgrada na svijetu sa sustavom krutihelinih okvira
Chicago je bila prirodna sredina za ovaj iskorak jer je u to doba bio sredite amerike eljeznikemree
eljeznica znai elik iako je ova zgrada sagraena od kovanog eljeza
fasade su i dalje davale izgled masivne graevine, to je bilo uobiajeno za to doba
projektanti jo uvijek nisu u potpunosti razumjeli uporabu novog materijala elika
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAKRUTI OKVIRI
prava masivna zgrada
Manadock Building (1891)
Home Insurance Building
(1885)
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
37/92
Woolworth Building, New York, (1913)
60 katova
za nju je izmiljen naziv neboder (skyscraper)
statiki sustav su kruti elini okviri koji se
oslanjaju na unutranje masivne zidove, kojipruaju bonu otpornost na horizontalne sileod vjetra
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAKRUTI OKVIRI
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
38/92
Tradicionalni kruti okviri
kruti okvir bio je izvanredan napredak ukonstrukterskom promiljanju, roen 1885.uporabom elika
problem koji se javlja, kod tih sad vetradicionalnih konstrukcijskih sustava, jeguva koja se stvara posebno u podrujujezgre, gdje dizala, stubita i instalacijeonemoguuju ekonomino i estetsko koritenjeprostora
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAKRUTI OKVIRI
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
39/92
Empire State Building, New York, (1931)
takoer kruti okvir
sagraena je dva tjedna prije poetka velike depresijei postaje najvia zgrada na svijetu
osnovni konstrukcijski sustav je elini okvir ubetoniran u beton sa dodatkom zgure
70 000 tona eline konstrukcije montirano je u samo23 tjedna
teina konstrukcije bila je 210 kg/m2 naspram svega53 kg/m2 koliko je bilo bilo potrebno za WTC
bila je predmetom nadmetanja izmeu WalteraChryslera (sagradio je Chrysler Building, 319 m) iJohna Jakoba u izgradnji najvie zgrade na svijetu
Betonski i elini temelji se nalaze na dubini 17 mispod razine tla, na stijeni ispod Manhattan-a
horizontalni pomak zgrade (drift) od djelovanja vjetra
iznosi 50 cm nakon unitenja WTC-a (411m) Empire State Building
(381m) je ponovno postala najvia zgrada u NewYorku, sa vidikovcima na 86. i 102. katu
2013 One World Trade Center ponovno obara rekord(417 m krov, s antenom 541 m)
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAKRUTI OKVIRI
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
40/92
otpornost na horizontalna djelovanjaostvarena je preko hrptova koje inedijagonale spojene na grede
tako se formiraju vertikalne reetke, gdje
stupovi djeluju kao pojasevi
horizontalnom posmiku odupiru sehorizontalne komponente elemenata sprega
ovaj sustav je izuzetno ekonomian i
uinkovit za preuzimanje horizontalnih silaneovisno o visini zgrade, pa je prikladan i zanajvie zgrade
OKVIRI SA SPREGOVIMA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
41/92
jo jedna prednost ovakvih trokutastihspregova je da grede sudjeluju vrlo malo upreuzimanju horizontalnog optereenja, takoda stropna konstrukcija nije ovisna o visinizgrade
dijagonalni spregovi ometaju unutarnjeplaniranje prostora (vrata, prozori)
zato su uobiajeno smjeteni oko dizala,
stubita i servisnih okana
OKVIRI SA SPREGOVIMA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
42/92
U prolosti su dijagonale bile rasporeene pokatovima
danas su sve ei sustavi sa dijagonalamakoje se proteu preko vie katova i vieraspona
OKVIRI SA SPREGOVIMA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
43/92
Torre Mayor, Mexico City, (2004)
zgrada sa 57 katova visine 225 m
najvia zgrada u Junoj Americi
spregovi su na tri mjesta, gdje skup dijagonaladijamantnog oblika povezuje super-X sustave
OKVIRI SA SPREGOVIMA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
44/92
Torre Mayor, Mexico City, (2004)
priguivai su postavljeni na junoj i sjevernoj fasadi na mjestima tihdijamantnih spregova
tako se poveava priguenje konstrukcijskog sustava stvarajuipriguene veze (damped link) izmeu super-X sustava
dodatni priguivai smanjuju meukatni pomak (sway interstory drift)
zgrada je proraunata je na trodimenzionalnom numerikom modelukoristei programski paket SAP 2000
OKVIRI SA SPREGOVIMA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
45/92
statiki sustav okvira s ispunom esto se koristi uEuropi za zgrade visoke do 30 katova
osnovni armirano-betonski okvir, koji ine stupovi igrede, ispunjava se zidovima (panelima) od opeke
ili betona izvedenog na licu mjesta
za horizontalne napadne sile ispuna djeluje kaotlana dijagonala i tako ukruuje okvir
okvir s ispunom nije lako proraunati zbognejasnog toka preuzimanja bonih horizontalnihdjelovanja
osim toga, esto se dogaa da budui stanariuklone neke zidove, ime se otpornost okvira
nepredvidivo slabi
OKVIRI S ISPUNOM
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
46/92
posmini zidovi od armiranog betona moguposluiti kao arhitektonske i konstrukcijskepregrade, koje preuzimaju vertikalna i bonadjelovanja
njihova vrlo velika membranska krutost i vrstoaine ih idealnim elementima za stabilizaciju visokihzgrada
kod zgrade s posminim zidovima, ti zidovi dajuosnovnu otpornost na bona djelovanja
posmini zidovi djeluju kao vertikalne konzole
kao pojedinani zidovi u ravnini (membrane) i
kao sklopovi van ravnine, obino oko liftova,stepenica i servisnih okana
krui su od krutih okvira i ekonomini do visine odoko 55 katova
ogranienja u planiranju posminih zidova ine ihpogodnim samo za hotele i zgrade za stanovanje
POSMINI ZIDOVI
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
47/92
stropne konstrukcije se ponavljaju, a kontinuiranivertikalni zidovi slue istovremeno za zvunuizolaciju i zatitu od poara izmeu pojedinihprostora
kad se posmini zidovi primjenjuju u kombinaciji sokvirima, oni praktino preuzimaju sva horizontalnadjelovanja, tako da se okviri dimenzioniraju samona vertikalna djelovanja
raspored posminih zidova mora se planirati tako
da su vlana naprezanja od horizontalnihdjelovanja manja od tlanih naprezanja odvertikalnih djelovanja
posmini zidovi se dobro ponaaju za potresnadjelovanja, zbog njihove velike duktilnosti
Tipina velika stambena zgrada u Miami-u, kojuine jaki stupovi po obodu i
unutranji posmini zidovi,
horizontalno meusobno povezani prednapetimnosivim ploama
POSMINI ZIDOVI
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
48/92
ako se otpornost konstrukcije postie zajednikimdjelovanjem posminih zidova i okvira, takvakonstrukcija se tako i zove (wall-frame structure)
konstrukcija zauzima zajedniki deformirani oblik
za oba konstrukcijska sustava, to se postiehorizontalnom krutosti greda i katnih ploa
zidovi i okvir horizontalno meusobno djeluju,poglavito na vrhu zgrade, ime se dobiva krui i
jai konstrukcijski sklop
tim dvojnim sustavom ekonominost se die dorazine od 65 katova, daleko vie nego zapojedinano djelovanje bilo krutih okvira biloposminih zidova nosivim ploama
uz paljivo podeavanje, posmik u okviru moe biti
priblino nepromjenjiv po cijeloj visini graevine,to omoguuje izvedbu jednakih katnih (stropnih)konstrukcija ponavljanje
veina ovakvih sklopova je od armiranog betona
KONSTRUKCIJE OD ZIDOVA I OKVIRA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
49/92
COUPLED WALLS
konstrukcijski sklopovi spovezanim zidovima suuobiajeni statiki sustavi od posminih zidova, sadva ili vie zidova u istoj ravnini povezana na
razinama stropova gredama ili krutim ploama time se ostvaruje spregnuto djelovanje skupa
zidova oko zajednike teine osi
horizontalna krutost je naravno neusporedivo veaod krutosti zbroja nepovezanih zidova, koji djeluju
pojedinano povezani zidovi se uobiajeno koriste kod
stambenih zgrada od armiranog betona
u pojedinanim sluajevima i kod elinih okviraprimjenjene su jake eline ploe na mjestimanajveih posminih sila, kao npr. kod podnojaokana za dizala
POVEZANI ZIDOVI
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAPOVEZANI ZIDOVI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
50/92
Espiritu Sancto neboder, Miami,
(2003)
projekt: Kohn Pederson Fox Associates.
dramatina prednja fasada jegeometrijski rezultat presjeka valjkasteplohe i nagnutog pravca
zgrada (toranj) sadri hotel na donjimetaama, urede na srednjim etaama i
stanove na vrhu
POVEZANI ZIDOVI
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAOKVIRNE CIJEVNE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
51/92
FRAMED TUBE
tvore ih etiri vrlo kruta okvira, otporna nasavijanje, koji oblikuju cijev (tube) okooboda zgrade
okviri se sastoje od stupova na malomrazmaku (tipino 2-4m), meusobnopovezanih visokim horizontalnim gredama
na razini ulice mali razmaci stupova morajuse prekinuti, a za prijenos sila koriste se jake
prijelazne (transfer) grede vanjska cijev preuzima 100% horizontalnih
djelovanja i 75-90% vertikalnih djelovanja
preostala vertikalna djelovanja preuzimajustupovi (ili posmini zidovi) jezgre
za horizontalna optereenja obodni okviri usmjeru optereenja djeluju kao hrptovimasivne konzolne cijevi
preostala dva okvira okomita na smjer
optereenja djeluju kao pojasevi
OKVIRNE CIJEVNE KONSTRUKCIJE
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAOKVIRNE CIJEVNE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
52/92
najuinkovitija je cijev u tlocrtu kvadratnogoblika (WTC i Sears) ili krunog oblika(Petronas)
ova konstrukcijska forma prikladna je i za
elik i za armirani beton za visine od 45 do110 katova
vrlo ponavljajua struktura omoguujeekonominu prefabrikaciju
ova konstrukcijska forma predstavlja
najznaajniji moderni iskorak kod visokihzgrada
poboljanja su potrebna, jer pojasevi trpe odposminih deformacija (shear lag)
te posmine deformacije nastaju od manjegoptereenja srednjih od kutnih pojasnihstupova
stoga srednji stupovi ne doprinose upotpunosti krutosti pojaseva
OKVIRNE CIJEVNE KONSTRUKCIJE
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAOKVIRNE CIJEVNE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
53/92
The World Trade Center, New York, juni toranj (1970),sjeverni (1972) to su bileprve okvirne cijevi, koje su dostigle visinu od 110
katova, H=411 m
cijev u cijevi = vanjski omota od elinih stupova vrlo bliskopostavljenih (okvirna cijev) + unutranja jezgra u kojoj sukoncentrirane sve vertikale (stepenice, dizala)
vanjska cijev je sainjena od vertikalnih elinih stupova356x356 mm, na osnom razmaku od 56 cm
vertikalni stupovi povezani su horizontalnim gredama narazini svakog kata
OKVIRNE CIJEVNE KONSTRUKCIJE
Unutarnja
jezgra
Ovojnicanosive
konstrukcije
Tlocrt
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAOKVIRNE CIJEVNE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
54/92
Petronas Towers, Kuala Lumpur, Malezija, (1998) Petronas tornjevi visine 452 m (10m vii od Sears Tower-a u Chicagu)
tornjevi imaju 88 numeriranih razina, ali ustvari imaju 95 katova (broj 8 je sretni broj za Kineze)
OKVIRNE CIJEVNE KONSTRUKCIJE
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAOKVIRNE CIJEVNE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
55/92
Petronas Towers, Kuala Lumpur, Malezija, (1998) koriten je armirani beton za sredinju jezgru i obodne stupove sa prstenastim gredama od betona
tlane vrstoe 80 MPa
svaki toranj je valjkastog oblika promjenjivog promjera sa 16 stupova
OKVIRNE CIJEVNE KONSTRUKCIJE
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADACIJEVI POVEZANE U SNOPOVE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
56/92
BUNDLED-TUBE
prirodna evolucija forme WTC-ovih okvirnih cijevi bila je primjena vie meusobnopovezanih cijevi, kao vezani kolci
povezani skup cijevi ostvaruje veu mnogo veu bonu (horizontalnu) krutost, naalost na
raun ograniavajueg unutranjeg planiranja ovaj konstrukcijski sustav prvi put je primijenio svjetski poznati arhitekt Fazlur Khan za
Sears Toweru Chicagu (1974) 110 katova, H = 442 m
CIJEVI POVEZANE U SNOPOVE
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADACIJEVI POVEZANE U SNOPOVE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
57/92
Sears Toweru Chicagu (1974) Vanjska cijev sastavljena od okvira + tri horizontalne reetke
prstenasto ovijanje.
Smanjenje tlocrtne povrine s visinom velika konzola spromjenljivim poprenim presjekom.
novi unutranji hrptovi bitno smanjuju utjecaj posminefleksibilnosti (shear lag) u pojasevima
CIJEVI POVEZANE U SNOPOVE
Konstrukcijatornja
A-A
KAT1-50
CIJEVIDVIJE CIJEVIIZOSTAVLJENE
B-B
KAT51-66
C-C
KAT66-90
JO DVIJE CIJEVIIZOSTAVLJENE JO TRI CIJEVI
IZOSTAVLJENE
D-D
KAT
91-110
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADACIJEVI POVEZANE U SNOPOVE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
58/92
Sears Toweru Chicagu (1974) naprezanja u stupovima su sukladno raporeena ravnomjernije
nego kod konstrukcijskog sustava s jednom cijevi
parametarska konstrukcija sastoji se od predgotovljenih
elemenata s tri raspona i visine dva kata ime je odreena ifasada.
CIJEVI POVEZANE U SNOPOVE
Konstrukcijatornja
Predgotovljeni elementi kaoosnovni parametar nosive
konstrukcije
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADACIJEVI SA SPREGOVIMA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
59/92
BRACED TUBES
uinkovitost okvirnih cijevnih konstrukcija moe se poveatidodavanjem dijagonalnih spregova na fasadama
obzirom da su dijagonale cijevi sa spregovima spojene na
stupove na svakom krianju, one gotovo potpuno eliminirajuutjecaj posminih deformacija (shear lag)
utjecaj savijanja u tapovima okvira je bitno smanjen
to omoguuje vee visine i vei razmak izmeu obodnihstupova to omoguuje mnogo vee prozore nego kodkonvencionalnih cijevi
konstrukcijski sklop se za bona (horizontalna) djelovanjasukladno ponaa slino kao okvir sa spregovima (bracedframe)
CIJEVI SA SPREGOVIMA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADACIJEVI SA SPREGOVIMA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
60/92
zgrada John Hancock, Chicago, (1969) 97 katova,
prva elina cijev sa spregovima
CIJEVI SA SPREGOVIMA
780 Third Avenue Building, New Yorku, (1985) zgrada od armiranog betona
kod armiranog betona spregovi su oblikovani kao dijagonalni sustavbetonskih ploa (panela), veliine prozora, betoniranih zajedno s okvirom
Izostavljanje otvora za prozore kako bi se dobila dijagonala sprega
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAJEZGRA OJAANA SPREGOVIMA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
61/92
OUTRIGGER BRACED CORE
taj konstrukcijski sustav ine sredinja jezgra saspregovima, koja je ili okvir sa spregovima ili posmini zidovi i
horizontalne konzolne reetke ili nosai, koji povezuju jezgru s vanjskim stupovima
za horizontalna djelovanja rotaciju jezgre u vertikalnojravnini spreavaju konzole vlakom u stupovima na privjetrini i
tlakom u stupovima u zavjetrini efektivna konstrukcijska visina zgrade je bitno
poveana
sukladno je poveana bona (horizontalna) krutost ismanjeni su horizontalni pomaci i momenti savijanja
jezgre konzole veu vanjske stupove na jezgru i
konstrukcijski sustav se ponaa kao djelominospregnuta konzola
JEZGRA OJAANA SPREGOVIMA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAJEZGRA OJAANA SPREGOVIMA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
62/92
OUTRIGGER BRACED CORE
obodni stupovi mogu se ukljuiti u prijenos sila, ako sepoveu horizontalnom reetkom ili nosaem po oboduzgrade na razini konzola
uinkovitost ovog konstrukcijskog sustava bitno ovisi ovezi obodnih stupova i jezgre pomou konzola
razina konzola je uobiajeno visine dva kata i ti katovi suobino servisni katovi za smjetaj svih instalacija itehnolokih ureaja za funkcioniranje zgrade
konzole vee od visine jednog kata sve se ee koriste,jer dodaju graevini mnogo veu bonu krutost
meutim, ekonomska granica visine konzola je redaveliine 4-5 katova
ovaj konstrukcijski sustav primjenjen je do visine od 70katova
ako su tlocrtne dimenzije zgrade velike, ovajkonstrukcijski sustav omoguuje i mnogo vee visine
JEZGRA OJAANA SPREGOVIMA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAJEZGRA OJAANA SPREGOVIMA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
63/92
AT&T Building (New York)
arhitekt: Philip Johnson
konstrukcijski projekt: Leslie Robertson and Associates
osnovni konstrukcijski sustav ini cijev od krutih elinihokvira po obodu zgrade
dodatna krutost po irini zgrade ostvarena je ugradbometiri vertikalne eline reetke
na svakom se osmom katu dva zida od elinih ploa I-
oblika sa otvorima za ventilaciju pruaju od rubovareetki do vanjskih stupova na istoj liniji stupova
elini zidovi djeluju kao konzolne reetke i mobilizirajupunu irinu zgrade u otpornosti na horizontalnadjelovanja
horizontalni posmik u podnoju zgrade preuzima se sdva divovska elina sanduka
JEZGRA OJAANA SPREGOVIMA
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAOVJEENE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
64/92
ovjeeni konstrukcijski sklop ini sredinjajezgra sa horizontalnim konzolnim
reetkama na razini krova, s koje suobjeene vertikalne vjealjke od elinihuadi
stropne ploe vezane su na te kabele
to omoguuje da na najdonjem katu narazini tla nema obodnih stupova i prostor jepotpuno otvoren
vjealjke imaju vrlo mali popreni presjeknaspram stupova i mogu se ubetonirati okoprozorskih okvira
dodatna prednost je da se stropnekonstrukcije mogu betonirati na tlu i onda
podii u konaan poloaj
OVJEENE KONSTRUKCIJE
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAOVJEENE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
65/92
ovaj konstrukcijski sustav doputa relativnomale visine zgrade do oko 10-15 katova,zbog konstrukcijskih mana, kao npr. ograniene izmjere jezgre i
varijacije veza izmeu stropova za
promjenjiva djelovanja
O J O S U C J
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADASUSTAV CIJEVI U CIJEVI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
66/92
TUBE-IN-TUBE
varijanta oblika okvirne cijevi moe se ostvariti zamjenom unutranjih stupova ili stupova izidova jezgre s drugom cijevi
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADASUSTAV CIJEVI U CIJEVI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
67/92
TUBE-IN-TUBE
tako trup (ili vanjska cijev) i nova cijev jezgre zajednopreuzimaju i vertikalna i horizontalna djelovanja
ta unaprijeena forma zove se cijev u cijevi (tube-in-
tube) ili trup-jezgra (hull-core) konstrukcija kod elinih zgrada unutranja cijev jezgre moe se
formirati od okvira sa spregovima
kod armirano betonskih zgrada jezgru ine posminizidovi
vanjska okvirna cijev (trup) i unutranja jezgrameusobno djeluju kao posmine i savojnekomponente konstrukcije od zidova i okvira (wall-frame)
prednost je bitno poveana bona krutost vanjska cijev (trup) naravno uvijek dominira zbog svoje
vee konstrukcijske visine
predpostavlja se da se ovim konstrukcijskim sustavomekonomino mogu izvesti graevine do 120 katova
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADASUSTAV CIJEVI U CIJEVI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
68/92
Taipei 101 Building, Taipei Taiwan, (2003)
postala je najviom graevinom na svijetu, nadmaiviPetronas Towers u Kuala Lumpuru
konstrukcijski sustav je cijev u cijevi
unutranja cijev (jezgra) izvedena je od reetki, avanjska cijev (trup) je okvir s spregovima
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADASUSTAV CIJEVI U CIJEVI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
69/92
Jin Mao Tower, Shanghai
jo jedan toranj sa 88 katova ili 421 m
konstrukcijski sustav ini sredinja osmerokutna armirano-betonska jezgra (posmini zidovi), povezana s vanjskim
spregnutim mega stupovima pomou konzolnih reetki debljine pojaseva posminih zidova su promjenjive
od 84 cm na spoju s temeljom do 46 cm na razini 87
tlana vrstoa betona iznosi od 35 MPa do 52 MPa
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAPROSTORNE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
70/92
prostorni okviri: trodimenzionalne trokutaste
konstrukcije, bitno se razlikuju od prethodno opisanihravninskih okvira
Preuzimaju i vertikalna i horizontalna djelovanja jedan od najuinkovitijih konstrukcijskih oblika
mala teina i velika uinkovitost omoguuju postizanjenajveih visina graevina
proraun prostornih okvira je obino sloen
teko je projektirati odgovarajue nosive spojeve
izmeu katnih konstrukcija i glavnog okvira ti spojevi su skupi i nekad runo izgledaju
jedno rjeenje sadri unutranju jezgru saspregovima, koja slui za prikupljanje bonih
(horizontalnih) optereenja i preuzimanje unutranjihvertikalnih optereenja od katnih ploa iznad nizaviekatnih prostora
u podnoju svakog od tih prostora horizontalna ivertikalna optereenja predaju se van na glavnevorove prostornog okvira
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAPROSTORNE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
71/92
Bank of China, Hongkong, (1989)
76 katova, 369 m,prostorna reetka sapoprenim spregovima (cross-braced
space truss)
prostorna reetka preuzima gotovo ukupnuteinu graevine i istovremeno horizontalnadjelovanja od tajfunskih vjetrova
i horizontalna i gravitacijska optereenjaprenose se na etiri spregnuta stupa,
smjetena u kutovima zgrade, ime jeostvaren slobodni raspon od 52 m upodnoju graevine
peti spregnuti stup u sreditu zgradepoinje na 25 katu i protee se do vrha
sile od tog stupa prelaze na kutne stupovena razini 25 kata
izvedbom okvira od ubetoniranih elinihelemenata izbjegnuta je potreba za skupim3-D spojevima (prikljucima) u kutovima
zgrade
KONSTRUKCIJSKI SUSTAVI VISOKIH ZGRADAHIBRIDNE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
72/92
sadanji trend u arhitekturi je kreiranje zgrada nepravilnih oblika koje konstruktor nee moi svrstati upojedini konstrukcijski sustav
kod prorauna se sukladno mora koristiti vie kombinacija prije pojanjenih konstrukcijskih sustava
napredak u raunalnom hardware-u i software-u doputa konstruktorima priblina prihvatljiva rjeenja za tesloene graevine
Konstrukcijski sustav
cijevi i konstrukcijski
sustav konzolne
reetke postavljeni
jedan preko drugog
cijevni sustav na tri
fasade kombiniran
je s prostornim
okvirom na etvrtoj
fasadi
VISOKE GRAEVINE SADRAJ PREDAVANJA (2.dio)
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
73/92
http://www.burjkhalifa.ae/
Sustavi za preuzimanje horizontalnih djelovanja Uvod
Geometrijska imperfekcija
Statiki sustavi za vertikalne konstrukcije
Ukrutni sustavi
Naela za dispoziciju vertikalnih ukrutnih sustava
Raspodjela sila na ukrutni sustav
Raspodjela sila na statiki neodreen simetrini ukrutni sustav
Raspodjela sila na statiki neodreen nesimetriniukrutni sustavi
Interakcija ukrutnih sustava za horizontalna i vertikalna djelovanja Ponaanje konstrukcija od zidova
Diskontinuitet u podnoju konstrukcije
Napomene za proraun na raunalu
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJAUVOD
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
74/92
Za preuzimanje horizontalnih djelovanja vjetar prema EN 1991-4
potres prema EN 1998-1
i njihovo sigurno predavanja na temeljno tlo koriste se konstrukcijski elementi
velike krutosti tzv. ukrutni konstrukcijski dijelovikoji mogu biti: vertikalni - jezgre, zidovi, okviri, itd.
horizontalni - katni diskovi (membrane)
Uinak ukrutnih sustava ovisi o njihovom zajednikom sudjelovanju i o
primjenjenoj kombinaciji razliitih konstrukcijskih dijelova. Prorauni se rade uz uzimanje u obzir geometrijske imperfekcije
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJAGEOMETRIJSKA IMPERFEKCIJA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
75/92
Odstupanja od vertikale odnosno imperfekcije prema EN 1992-1-1 to.5.2 semogu uzeti u obzir nagibom,
i:
gdje su:
0osnovna vrijednost
h
redukcijski faktor za duljinu ili visinu:
m
redukcijski faktor za broj elemenata:
l
duljina ili visina
m broj vertikalnih elemenatakoji doprinose ukupnom utjecaju
i 0 h m
h h2 / ; 2 / 3 1l
0, 5 (1 1 / )m m
Izdvojeni elementi s ekscentrinomuzdunom ili poprenom silom
Bez horizontalnogpridranja
S horizontalnimpridranjem
Okvir Stropnakonstrukcija
Krovnakonstrukcija
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJASTATIKI SUSTAVI ZA VERTIKALNE KONSTRUKCIJE
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
76/92
stat.sustav
Krutost
opruge c
stat.sustav
stat.sustav
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJAUKRUTNI SUSTAVI
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
77/92
okviri diskovi jezgre sanduasti presjeci sastavljeni od okvira (tube) jezgra-Outrigger sustavi mega sustavi
pojas hrbat
Gredno rjeenje Gredno rjeenje
pojas-okomito nasmjer vjetra
hrbat-u smjerudjelovanja vjetra
Jezgra/zidni
diskovi Cijev
elini
okviri
Outrigger Mega sustavi
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJANAELA ZA DISPOZICIJU VERTIKALNIH UKRUTNIH SUSTAVA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
78/92
1. Potrebna su najmanje tri elementa, iji se pravci uinka (djelovanja) ne sijeku u jednoj toki
2. AB konstrukcijski dijelovi trebaju imati to vea vertikalna optereenja da ostanu u tlaku
3. Konstrukcijski elementi imaju se kontinuirano protezati od temelja do krova bez oslabljenja,jer svaka promjena krutosti dovodi do preraspodjele sila i time do dodatnih naprezanja u
stropovima
Dobro
izduenje kod
temperature
Mogua varijanta Stati ki
dovoljno
Dobro
Dobro, ako je jezgradovoljno velika i
torzijski kruta
Loe bez dodatnogzida zbog
ekscentriciteta
dodatni zid
Loe bez dodatnogzida zbog
ekscentriciteta
dodatni zid
Mogue, aliveliki
ekscentricitet
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJANAELA ZA DISPOZICIJU VERTIKALNIH UKRUTNIH SUSTAVA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
79/92
4. Teite i centar posmika u tlocrtu moraju biti to blii jedan drugom, da ne nastane velikotorzijsko naprezanje uslijed horizontalnih optereenja
5. Raspored po mogunosti simetrian i sa to veim krakom
6. Raspored bez prisila ili s malom prisilom, inae neophodne dilatacije
Dobro
izduenje kod
temperature
Mogua varijanta Stati ki
dovoljno
Dobro
Dobro, ako je jezgradovoljno velika i
torzijski kruta
Loe bez dodatnogzida zbog
ekscentriciteta
dodatni zid
Loe bez dodatnogzida zbog
ekscentriciteta
dodatni zid
Mogue, aliveliki
ekscentricitet
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJARASPODJELA SILA NA UKRUTNI SUSTAV
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
80/92
STATIKI ODREEN SUSTAV:
raspodjela sila prema zakonu poluge uzzanemarenje krutosti pojedinihkonstrukcijskih dijelova
STATIKI NEODREEN SIMETRINI
SUSTAV: raspodjela sila od translacije
STATIKI NEODREEN NESIMETRINISUSTAV:
raspodjela sila od translacije i rotacije
(EI)ploa=0(EA)ploa=
(EI)ploa=(EA)ploa=
(EI)ploa=
(EA)ploa=
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJARASPODJELA SILA NA ST.NEODRE. SIMETRINI UKRUTNI SUSTAV
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
81/92
svi ukrutni elementi imaju afinu deformacijsku sposobnost: mogua je primjena zamjenskog ravninskog sustava
ukrutni elementi imaju razliitu deformacijsku sposobnost: ravninski proraun je mogu samo uvjetno,
jer se raspodjela sila ne moe provesti samo temeljem krutosti
Tlocrt Ravninski zamjenski sustav
Optereenje diska j
OkvirDisk
Tlocrt Ravninski zamjenski sustav
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJARASPODJELA SILA NA ST.NEODRE. SIMETRINI UKRUTNI SUSTAV
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
82/92
RASPODJELA SILA OD TRANSLACIJE: kada se raspodjela sila moe provesti samo temeljem krutosti
Pojedini pomaci:
Ravnotea sila:
uz silu koja otpada na pojedini element:
i kompatibilnost pomaka na vrhu:
3
11
1
3
22
2
3
23
3
S hu
3 (EI)
S hu
3 (EI)
S hu3 (EI)
iW= S
1 ii 3
3 u (EI)S
h
1 2 3u u u u
ii
(EI)S W
(EI)
i
3
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJARASPODJELA SILA NA ST.NEODRE. NESIMETRINI UKRUTNI SUSTAV
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
83/92
primjena ravninskog zamjenskog sustava vie nije mogua
Raspodjela sila od
translacije i rotacije
Kod statiki neodreenih ukrutnih sustava nastaju kod:-nesimetrinog rasporeda-djelovanja sila vjetra ekscentrino obzirom na sredite posmika
i sile od pomaka (translacije) i od zakretanja (rotacije).
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJARASPODJELA SILA NA ST.NEODRE. NESIMETRINI UKRUTNI SUSTAV
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
84/92
(EI)ploa=(EA)ploa=
RASPODJELA SILA OD ROTACIJE Sredite posmika
Horizontalna sila vjetra u z-smjeru:
Moment oko teita:
Iz gornjeg slijedi poloaj sredita posmika
Torzijski moment oko sredita posmika
Sile usljed rotacije
Ravnotea sila
(EI)ploa=(EA)ploa=
0 z,i i y,i iM S y S z
ii
(EI)S W
(EI)
z
*
y,i i*
0y,i
(EI) yy
(EI)
*
z, i i*
0z, i
(EI) zz
(EI)
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJARASPODJELA SILA NA ST.NEODRE. NESIMETRINI UKRUTNI SUSTAV
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
85/92
RASPODJELA SILA OD ROTACIJE Pomaci vrha u z-smjeru uslijed sile Sz,i :
Pomaci vrha u y-smjeru uslijed sile Sy,i :
Iz jednadbe ravnotee dobiva se odnosizmeu pomaka i momenta:
Pomak proizvoljne toke:
Umetanje izraza za pomake umomentnu jednadbu:
Krutost torzije krivljenja:
Zakretanje kao funkcija krutosti torzijekrivljenja i torzijskog momenta:
3z i
y i3
,
i
,
S hu
E I
3
y i
z i3
,
i
,
S hv
E I
i y i i z i
0 i i3 3
3 u E I 3 v E IM y z
h h
, ,
i i i
i i i
u r cos yv r sin z
2 20 y i z i3 i i3
E I y E I z, ,Mh
0 z,i i y,i iM S y S z
2 2y i z i Mi iE I E I y E I z C, ,
3 3
0 0
2 2
y i z ii i
M h M h1
3 3 E IE I y E I z, ,
SUSTAVI ZA PREUZIMANJE HORIZONTALNIH DJELOVANJARASPODJELA SILA NA ST.NEODRE. NESIMETRINI UKRUTNI SUSTAV
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
86/92
RASPODJELA SILA OD ROTACIJE Pomak vrha od sile odnosno
zakretanja:
Opa jednadba za izraun sila odtorzije:
SUPERPOZICIJA SILA ODTRANSLACIJE I ROTACIJE u y-smjeru:
u z-smjeru:
3z i
i i
y i3
,
,
S hu y
E I
z i i y i3
3
, ,
S y E I h
3
0z i i y i3
3
3, ,
M hS y E I
E Ih
y i i
z i 0
,
,
I yS M
I
z i i
y i 0
z,,
E IS M
E I
trans rot
y i y i y i, , ,S S S
trans rot
z i z i z i, , ,
S S S
INTERAKCIJA URKUTNIH SUSTAVA ZA HORIZONTALNA IVERTIKALNA DJELOVANJA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
87/92
Interakcija za horizontalna djelovanja vezni tapovi preuzimaju samo
normalne sile svi elementi imaju jednake horizontalne
deformacije, ali razliite vertikalne
deformacije prijenos vertikalnih i horizontalnih
optereenja potpuno neovisan
Mogue je razmatranje po katovima
Interakcija za i vertikalna djelovanja vezni tapovi mogu prenijeti i normalne i
poprene sile vertikalne i horizontalne deformacije su
jednake vertikalni i horizontalni prijenosi sila su
meusobno povezani (interakcija)
Preraspodjela horizontalnih i vertikalnih
sila je mogua.
Neophodno je modeliranje cijele zgrade
kao prostornog sustav.
INTERAKCIJA URKUTNIH SUSTAVA ZA HORIZONTALNA IVERTIKALNA DJELOVANJA
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
88/92
Interakcija za horizontalna djelovanja U praksi se ovaj sluaj rijetko javlja zbog
razliitih deformacijskih znaajkipojedinih konstrukcijskih elemenata kombinacija diskova (zidova) i
okvira
Interakcija za i vertikalna djelovanja
primjena ukrutnog sustavaralanjenog diska
Optere-enje
Slobodniokvir
Slobodnidisk
Kombinacija:Okvir+disk
PONAANJE KONSTRUKCIJA OD ZIDOVADISKONTINUITET U PODNOJU KONSTRUKCIJE
U h t li i d t j i lj bi j i liki l biji i k f ij k l
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
89/92
U hotelima i zgradama za stanovanje u prizemlju su uobiajeni veliki lobiji i konferencijske sale. Stoga se neki zidovi u prizemlju prekidaju.
Kod dva unutranja zida preostala su samo dva rubna stupa.
Zamjenski ekvivalentni ravninski model pola konstrukcije ima samo dva zida,
Zid 1 puni vanjski zid i
Zid 2 djelomino prekinuti unutranji zid.
Za horizontalne akcije fleksibilnost stupova zida 2 ini zgradu bono manje krutom u tom dijelu:
posljedica je velika preraspodjela posminih sila od zida 2 na zid 1 i
neto manja preraspodjela momenata savijanja.
1 2 21
PONAANJE KONSTRUKCIJA OD ZIDOVADISKONTINUITET U PODNOJU KONSTRUKCIJE
J l ij it ij b j i j k t ti t jih id (d b t
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
90/92
Jo sloenija situacija - zbog jo vie smanjene krutosti unutranjih zidova (dva rubna stupasu puno krua od kratkog sredinjeg zida) dolazi do
velike preraspodjele momenata savijanja sa unutranjeg zida 2 na vanjski zid 1 upresjeku iznad prizemlja i velikih posminih sila u oba smjera
posmine sile u vanjskim zidovima 1 mogu se poveati dva ili vie puta.
2121
PONAANJE KONSTRUKCIJA OD ZIDOVAPRORAUN NA RAUNALU
Dosada smo govorili o osnovnim postupcima za izraun
zid L-oblika: jaka armatura u prizemljugotovo maksimalna doputena (8%poprenog presjeka zida), to nije lakougraditi.
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
91/92
Dosada smo govorili o osnovnim postupcima za izraun optereenja,
posminih sila i
momenata savijanja
u zidovima visoke zgrade. U sljedeem koraku treba odrediti raspodjelu
naprezanja unutar zida za
izraun potrebne armature i
odreivanje optimalnog razreda vrstoe betona.
Jednostavni pravokutni zidovi s odnosom visina/irina > 5 mogu se proraunati klasinomteorijom savijanja.
Sloeniji zidovi zahtijevaju proraun konanim elementima (FEM).
Idealni konani element za zid je membranski element, pravokutni ili etverokutniravninski element (plane stress element).
Za podruja koncentracije po potrebi treba progustiti mreu elemenata, to ponekadmoe izazvati numerike probleme, divergenciju zbog koje model zakazuje.
Alternativno se umjesto FEM prorauna moe rabiti zamjenski analogni okvirni proraun, koji
opet moe biti neto sloeniji od veine runih proraunskih postupaka.
-
7/24/2019 01 SIG Visoke Gradjevine 15
92/92
Tornjevi, dimnjaci, jarboli,vjetroelektrane
SPECIJALNE INENJERSKE GRAEVINE
SLJEDE
E PREDAVANJE