UDŽBENICI SVEUČILIŠTA U ZAGREBUMANUALIA UNIVERSITATIS STUDIORUM ZAGRABIENSIS

Drvene konstrukcije.indb IDrvene konstrukcije.indb I 6/4/08 11:12:07 AM6/4/08 11:12:07 AM

NakladnikGolden marketing-Tehnička knjiga

Jurišićeva 10, Zagreb

SunakladnikArhitektonski fakultet Sveučilišta u Zagrebu

Kačićeva 26, Zagreb

Za nakladnikaAna Rešetar

Za sunakladnikaprof. dr. sc. Lenko Pleština

Urednik bibliotekeZlatko Karač

Urednicadr. sc. Ariana Štulhofer

Recenzenti prof. dr. sc. Đuro Mirkovićprof. dr. sc. Stjepan Takačprof. dr. sc. Zvonimir Žagar

Objavljivanje ovoga sveučilišnog udžbenika odobrio je Senat Sveučilišta u Zagrebuodlukom kl. 032-01/07-01/14; ur. br. 380-02/6-07-4 od 15. svibnja 2007.

Copyright © 2008., Golden marketing-Tehnička knjiga, ZagrebSva prava pridržana

ISBN 978-953-212-330-2

Drvene konstrukcije.indb IIDrvene konstrukcije.indb II 6/4/08 11:12:10 AM6/4/08 11:12:10 AM

PROF. DR. SC. MARTA SULYOK-SELIMBEGOVIĆ, DIPL. ING. ARH.

DRVENEKONSTRUKCIJE

U ARHITEKTURIUD @BE NIK ZA STU DIJ AR HI TEK TU RE

Golden marketing-Tehni~ka knjiga, ZagrebArhitektonski fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu

2008.

Drvene konstrukcije.indb IIIDrvene konstrukcije.indb III 6/4/08 11:12:10 AM6/4/08 11:12:10 AM

Drvene konstrukcije.indb IVDrvene konstrukcije.indb IV 6/4/08 11:12:11 AM6/4/08 11:12:11 AM

VDrvene konstrukcije u arhitekturi

SADR@AJ

SADRŽAJ

PREDGOVOR ............................................................................................. IX

I. RAZVOJ DRVENIH KONSTRUKCIJA I NJIHOVA UPOTREBA ... 1

1. UVOD .................................................................................... 1

2. DRVENE KONSTRUKCIJE 20. STOLJEĆAPRIMJERI IZVEDENIH OBJEKATA ................................................... 2

3. MREŽASTE DRVENE KONSTRUKCIJE U MODERNOJ ARHITEKTURI ................................................... 4

II. OSNOVNA SVOJSTVA DRVENIH KONSTRUKCIJA ................. 6

1. SVOJSTVA MATERIJALA ............................................................ 6

2. PREDNOSTI DRVENIH KONSTRUKCIJA ..................................... 6

3. NEDOSTATCI DRVENIH KONSTRUKCIJA .................................. 8

4. MJERE ZAŠTITE OD POŽARA ................................................... 8

III. MEHANIČKA SVOJSTVA DRVENIH ELEMENATA ..................... 10

1. OTPORNOST DRVA NA TLAČNA I VLAČNA NAPREZANJA ......... 10

2. OTPORNOST DRVENIH ELEMENATA NA TLAČNA NAPREZANJA PRI IZVIJANJU ......................................................................... 12

3. OTPORNOST DRVENIH ELEMENATA NA SAVIJANJE ................. 14

4. OTPORNOST DRVENIH ELEMENATA NA POSMIK ..................... 15

5. PUZANJE DRVA ....................................................................... 16

6. OTPORNOST DRVENIH ELEMENATA PRI POŽARNOM OPTEREĆENJU .............................................. 17

IV. PROIZVODNJA DRVENIH ELEMENATA I NJIHOVA UPOTREBA .............................................................. 20

1. OSNOVNE FAZE PRERADE DRVENIH LIJEPLJENIH LAMELIRANIH ELEMENATA ....................................................... 20

2. MATERIJALI I PROIZVODI DRVENIH ELEMENATA ...................... 21

3. PROIZVODI ZA PLOČASTE DRVENE KONSTRUKCIJE ................ 21

V. SUSTAVI U DRVENIM KONSTRUKCIJAMA............................... 24

1. OPĆENITO ............................................................................. 24

2. SUSTAVI DRVENIH OKVIRA ...................................................... 27

3. SKELETNI DRVENI LAMELIRANI OKVIRNI SUSTAVIIZVEDENI PRIMJERI ..................................................................... 30

4. PROSTORNA STABILIZACIJA GLAVNIH NOSIVIH SUSTAVA ........ 31

5. RAVNINSKI REŠETKASTI, GREDNI I LUČNI SUSTAVI ................... 32

6. PROSTORNI SUSTAVI .............................................................. 35

VI. MEHANIČKO PONAŠANJE SUSTAVA ...................................... 36

1. OPĆENITO ............................................................................. 36

2. NAČINI PRORAČUNA KONSTRUKCIJA ..................................... 36

3. GRANIČNA ANALIZA NOSIVOSTI ............................................ 38

Drvene konstrukcije.indb VDrvene konstrukcije.indb V 6/4/08 11:12:11 AM6/4/08 11:12:11 AM

VI Drvene konstrukcije u arhitekturi

SADR@AJ

VII. NOVI KONCEPT SIGURNOSTI KONSTRUKCIJA ..................... 41

1. ANALIZA SIGURNOSTI KONSTRUKCIJA.................................... 41

2. DOKAZ NOSIVNOSTI PREKO PARCIJALNIH FAKTORA SIGURNOSTI ........................................................... 41

VIII. AKCIJE NA KONSTRUKCIJU ..................................................... 43

1. OPĆENITO ............................................................................. 43

2. VRSTE AKCIJA NA KONSTRUKCIJU .......................................... 44

3. DJELOVANJE VJETRA NA KONSTRUKCIJU ................................ 44

IX. IZVIJANJE TLAČNIH ŠTAPOVA ................................................. 46

1. STABILNOST PRITISNUTIH ŠTAPOVA ........................................ 46

2. POJAM KRITIČNE SILE I VRSTE RAVNOTEŽE ............................. 46

3. PONAŠANJE TLAČNOG ŠTAPA S POČETNOM IMPERFEKCIJOM .............................................. 47

4. DIMENZIONIRANJE CENTRIČNO PRITISNUTIH ŠTAPOVA ......... 48

X. PROJEKTIRANJE KONSTRUKCIJA DRVENIH HALA .................. 52

1. OPĆENITO ............................................................................. 52

2. RAVNINSKI SUSTAVI ................................................................ 52

3. PROSTORNA STABILIZACIJA RAVNINSKIH SUSTAVA .................. 54

4. PROSTORNI NO SAČI DRVENIH KONSTRUKCIJA HALA ............. 59

5. BOČNO IZVIJANJE RAVNINSKIH NOSAČA ............................... 62

XI. REŠETKASTI NOSAČI ................................................................. 65

1. OPĆENITO ............................................................................. 65

2. PODJELA REŠETKASTIH NOSAČA ............................................. 652.1. Ravninski rešetkasti nosači .................................................. 652.2. Prostorni rešetkasti nosači ................................................... 66

3. OBLICI REŠETKASTIH NOSAČA ................................................ 66

4. POSEBNI OBLICI REŠETKASTIH NOSAČA ................................. 674.1. Lagani rešetkasti nosači ..................................................... 674.2. Rešetkasti nosači većih raspona ........................................... 68

5. LEŽAJEVI DRVENIH REŠETKASTIH NOSAČA ............................... 705.1. Tangencijalni ležaj (ℓ ≤ 15 m) ............................................. 705.2. Zaokretni ležaj (40 m ≥ ℓ ≥ 15 m) ........................................ 70

6. LEŽAJ PODROŽNICE NA REŠETKI ............................................ 70

7. RAVNINSKE REŠETKASTE KONSTRUKCIJEIZVEDENI PRIMJERI ..................................................................... 71

8. REŠETKASTI NOSAČI U KOSIM DISKOVIMA ............................. 74

9. MREŽA PROSTORNIH REŠETAKA – STRUKTURA PLOČA ............ 75

10. PREDNOSTI PROSTORNIH REŠETKI .......................................... 76

11. ČVOROVI PROSTORNIH REŠETKI ............................................. 76

12. REŠETKASTI ROŠTILJI ............................................................... 77

13. PREDNOSTI PROSTORNE MREŽASTE I ROŠTILJNE KONSTRUKCIJE IZVEDENI PRIMJERI ..................................................................... 78

Drvene konstrukcije.indb VIDrvene konstrukcije.indb VI 6/4/08 11:12:11 AM6/4/08 11:12:11 AM

VIIDrvene konstrukcije u arhitekturi

SADR@AJ

XII. MREŽASTE LAMELIRANE KONSTRUKCIJE LJUSKI .................... 82

XIII. LIJEPLJENI LAMELIRANI NOSAČI ............................................. 87

XIV. VLAČNE KONSTRUKCIJE .......................................................... 93

1. OPĆENITO ............................................................................. 932. MEHANIČKO PONAŠANJE OVJEŠENIH KONSTRUKCIJA

PRI SIMETRIČNOM I NESIMETRIČNOM OPTEREĆENJU ............. 943. VLAČNE KONSTRUKCIJE

IZVEDENI PRIMJERI ..................................................................... 95

XV. ŠPORTSKI OBJEKTI VELIKIH RASPONA .................................... 96

XVI. DRVENA KUĆA .......................................................................... 100

1. SUSTAVI DRVENIH KONSTRUKCIJA ZA OBITELJSKE KUĆE ........ 1002. TIPSKE DRVENE KUĆE

IZVEDENI PRIMJERI ..................................................................... 1023. PANELNA GRADNJA ................................................................ 1054. DRVENE OBITELJSKE KUĆE

IZVEDENI PRIMJERI ..................................................................... 1075. DRVENA STUBIŠTA .................................................................. 112

XVII. SPOJNA SREDSTVA U DRVENIM KONSTRUKCIJAMA ............. 114

1. OPĆENITO ............................................................................. 1142. VRSTE SPOJNIH SREDSTAVA .................................................... 114

2.1. Moždanici ....................................................................... 1142.2. Vijci ............................................................................... 1162.3. Spojevi čvorova rešetkastog nosača čavlima

od Thomassova čelika ....................................................... 116

SUMMARY .................................................................................................. 118

LITERATURA ................................................................................................ 121

BILJEŠKA O AUTORICI ................................................................................ 123

Drvene konstrukcije.indb VIIDrvene konstrukcije.indb VII 6/4/08 11:12:11 AM6/4/08 11:12:11 AM

Drvene konstrukcije.indb VIIIDrvene konstrukcije.indb VIII 6/4/08 11:12:11 AM6/4/08 11:12:11 AM

IXDrvene konstrukcije u arhitekturi

PREDGOVOR

PREDGOVOR

Knjiga Drvene konstrukcije u arhitekturi – udžbenik za studij arhitekture u okviru programa studija na Arhitektonskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu za predmet Nosive konstrukcije III, pridonosi izobrazbi arhitekata u području koncipiranja i dizajniranja (s konstrukcijskog stajališta) objekata kojima je osnovna nosiva konstrukcija iz drva, kao prirodnoga gradiva s visokim kva-litetama naše samorodne vrste. Namijenjena je studentima arhitekture kao pomoć pri projektiranju njihovih objekata u Tehničkom studiju, zatim u Projektnim studijima pri odabiru nosive drvene konstrukcije te studentima u arhitektonskim radionicama. Tematika udžbenika Drvene konstrukcije u arhitekturi usmjerena je dvostrano: obra�uju se oblikovno i funkcionalno sustavi drvenih konstrukcija u zgradama razli-čitih raspona i dimenzija te njihovo mehaničko ponašanje, s proračunom i dimenzioniranjem konstrukcija.Udžbenik ima 17 poglavlja.Prvo poglavlje, Razvoj drvenih konstrukcija i njihova upotreba, obra�uje pri-mjere izvedenih drvenih konstrukcija tijekom prošlosti do danas. Navedene su poznate konstrukcije od drva kao konstrukcijskog materijala i njihove karakteristike. Istaknute su mrežaste lamelirane konstrukcije s primjenom u modernoj arhitekturi.Poglavlje drugo, treće i četvrto: Osnovna svojstva drvenih konstrukcija, Me-hanička svojstva drvenih elemenata, i Proizvodnja drvenih elemenata i nji-hova upotreba, obra�uju osnovna svojstva drva i drvenih nosivih elemenata i njihovu otpornost na požarno opterećenje, zaštitu od požara te mehanička svojstva drvenih elemenata prikazana funkcijskom zavisnosti napona i defor-macija. Opisani su i suvremeni načini proizvodnje drvenih elemenata.U petom poglavlju, Sustavi u drvenim konstrukcijama, opisuju se konstrui-ranje nosivih sustava iz drva s opravdanošću njihove primjene. U tu svrhu tabelirani su granični rasponi pojedinih sustava i njihove potrebne statičke visine pri izboru ravninskih ili prostornih nosača.U šestom i sedmom poglavlju, Mehaničko ponašanje sustava i Novi koncept sigurnosti konstrukcija, uvode se osnove novih metoda proračuna konstruk-cije, koje su usvojene našim standardima s obzirom na stupnjeve sigurnosti za kapacitete različitih nosivosti.U osmom poglavlju, Akcije na konstrukciju, defi nira se probabilističko zna-čenje nastupa različitih akcija na konstrukciju s funkcijskim zavisnostima, po-sebno ako je slučajno opterećenje od vjetra ili potresa.U devetom poglavlju, Izvijanje tlačnih štapova, uvodi se osnovni pristup izvija-nju pritisnutih štapova sa stabilnosti poradi uzdužne sile, pri elastičnom i ela-sto-plastičnom ponašanju materijala u konstrukciji. Otpornost neidealiziranih pritisnutih štapova defi nira se utjecajem početnih geometrijskih nesavršenosti kao i nesavršenosti strukture materijala, koja je za drvo u širokim rasponima. Redukcija nosivosti zbog izvijanja vitkih štapova odre�uje se ponašanjem pritisnutih elemenata pri izvijanju po različitim krivuljama defi niranim prema standardu EUROCODE 5.U desetom poglavlju, Projektiranje konstrukcija drvenih hala, obra�uju se okvirni jednobrodni i višebrodni sustavi s potrebnim ukrućenjima za globalnu stabilnost. Posebno se obra�uje bočna stabilnost glavnih nosača konstrukcije. Drugi stabilizacijski spregovi objašnjeni su u različitim oblicima za prijenos opterećenja od vjetra. Poseban dio obra�uje izvedene primjere hala različitih namjena i sustava.

Drvene konstrukcije.indb IXDrvene konstrukcije.indb IX 6/4/08 11:12:11 AM6/4/08 11:12:11 AM

X Drvene konstrukcije u arhitekturi

PREDGOVOR

U jedanaestom poglavlju, Rešetkasti nosači, obra�ene su vrste rešetkastih nosača prema oblicima i statičkom ponašanju s pretpostavkama za proračun sila u rešetkama. Analiziraju se nosivosti posebnih prostornih rešetki s nači-nima spajanja u čvorovima. Pretpostavke za preliminarni proračun tih rešetki izvedene su iz primjera za rešetkaste roštilje. Prikazani su izvedeni primjeri za te sustave konstrukcija.U dvanaestom poglavlju, Mrežaste lamelirane konstrukcije ljuski, specifi cira se glavna nosiva konstrukcija, koja može biti jednoslojna ili dvostrukoga sloja u ovisnosti o rasponu i o potpornoj konstrukciji. Različiti oblici toga konstruk-tivnog sustava prikazani su na primjerima izvedenih objekata. Analizirani su geometrija za te sustave, konstrukcija mreže i poprečne rešetke koje uzdužno ukrućuju objekte. U trinaestom poglavlju, Lijepljeni lamelirani nosači, analiziraju se mehanička ponašanja elemenata glavne konstrukcije i potkonstrukcije. Projektiraju se de-talji takvih nosača s osnovnim načelima konstruiranja glave i stope stupova. Analiziraju se otpornosti nosača metodama nosivosti propisanim normama Eurocode 5.U četrnaestom poglavlju, Vlačne konstrukcije, izveden je osnovi tehnički pre-gled statičkoga i dinamičkog ponašanja konstrukcije pretežno napregnute na vlak. Analiziraju se novi oblici objekata s obrazloženjem njihovih konstruk-tivnih sustava.U petnaestom poglavlju, Športski objekti velikih raspona, navedeni su pri-mjeri specijalnih konstrukcija za športske objekte s detaljima njihovih nosivih sustava.U šesnaestom poglavlju, Drvena kuća, opisani su sustavi nosivih drvenih konstrukcija za stambene zgrade i dani primjeri izvedenih objekata.U sedamnaestom poglavlju, Spojna sredstva u drvenim konstrukcijama, izvo-de se primjeri različitih veza koje se dijele na mehaničke i lijepljene. Izvedena je jednostavna analiza za montažne spojeve putem vijaka. Prikazani su crteži detalja s različitim spojnim sredstvima.

Predavanja iz predmeta Nosive konstrukcije III, kojih dio sadržava i ova knji-ga, imaju jednostavan pristup kompleksnoj tematici projektiranja i proračuna konstrukcija, svodeći se na pravu i neophodno potrebnu mjeru informacija u izobrazbi arhitekata. Stoga, ova knjiga služi i kao priručnik pri projektiranju drvene konstrukcije u arhitektonskoj praksi.

U Zagrebu, mjeseca ožujka 2008. Autorica

Drvene konstrukcije.indb XDrvene konstrukcije.indb X 6/4/08 11:12:12 AM6/4/08 11:12:12 AM

Detalj konstrukcije njemaèkog paviljona u Hannoveru, Njemaèka (arh. Thomas Herzog)

Drvene konstrukcije.indb XIDrvene konstrukcije.indb XI 6/4/08 11:12:12 AM6/4/08 11:12:12 AM

Marta Sulyok-Selimbegović

DRVENE KONSTRUKCIJE U ARHITEKTURIUdžbenik za studij arhitekture

NakladnikGolden marketing-Tehnička knjiga

Zagreb, Jurišićeva 10tel.: 01/4810-820faks: 01/4810-821

e-mail: gmtk@gmtk.netwww.gmtk.hr

Izvršni urednikIlija Ranić

LektoricaAlka Zdjelar-Paunović

Grafička pripremaDanijel Šah

Likovno rješenje koricaStudio Golden

Tisak i uvezBauer grupa, Samobor

lipanj 2008.

CIP zapis dostupan u računalnom kataloguNacionalne i sveučilišne knjižnice u Zagrebu

pod brojem 669387.

XVII.indd 124XVII.indd 124 6/4/08 1:28:07 PM6/4/08 1:28:07 PM