18.12.2013.

1

Predavanje 11 Zagreb 2013.

Visoke graevineMeukatne konstrukcije

doc.dr.sc. Goran Pu, dipl.ing.gra. doc.dr.sc. Anelko Vlai, dipl.ing.gra.

Sveuilite u Zagrebu Graevinski fakultetZavod za konstrukcije

18.12.2013.

2

Predavanje 11:1. Uvod2. Betonske meukatne konstrukcije3. elini sustavi meukatnih konstrukcija4. Spregnuti sustavi meukatnih konstrukcija5. Prednapeti elementi u meukatnim konstrukcijama6. Posebni zahtjevi7. Ulazni parametri za projektiranje

Uvod meukatne konstrukcije

bitno odreuju cijenu i brzinu gradnje sekundarni nosivi element

utjecaj na njihovo konstruiranje: 1. arhitektonski razlozi (namjena graevine)

stambene zgrade: manji rasponi stalni pregrada doputaju konstrukciju manjih raspona i izmjeraposlovne zgrade: vei rasponi zbog potrebe za prenamjenom prostora

2. odabrani glavni sustav za prijenos silada li meukatne konstrukcije sudjeluju u prijenosu glavnih sila?

3. brzina gradnje ako je presudna, odabiru se sustavi koji se bre izvode, bez obzira na cijenu

osnovna podjela: betonski i elini sustavi vano: visina meukatne konstrukcije poveava visinu zgrade

18.12.2013.

3

Uvod namjena graevine kao faktor odabira sustava meukatne konstrukcije

Betonske meukatne konstrukcije Armirani beton, rijetko prednapete ploe

Ploe stalne debljine nosive u jednom smjeru Stalna debljina do 20 cm, oslonac na grede okvira ili zidove izvode se na rasponima od 3 m do 7,5 m Glavna prednost: jednostavna oplata i armiranje Nedostatak: velika masa i neuinkovito koritenje gradiva (betona i elika) Koristi se u zgradama s veom gustoom posminih zidova, najee stambene

namjene, ili kod okvirnih konstrukcija Ukoliko ploa prelazi vie raspona u kontinuitetu (bez otvora) navodi na sustav

s prednapinjanjem

18.12.2013.

4

Betonske meukatne konstrukcijeSitnorebraste ploe nosive u jednom smjeru

Ploe armirane mreama na malom rasponu nose izmeu rebara koja su gusto postavljena i prenose optereenje na grede okvira

Minimalna debljina ploe: oko 6 cm Visina rebara: 15 cm do 50 cm Razmak rebara: 50 cm do 75 cm Konstruktivno ponaanje nalik na niz greda T presjeka postavljenih jedna do

druge

Sitnorebraste ploe nosive u jednom smjeru

Izrada u oplati koja se vie puta koristi

18.12.2013.

5

Betonske meukatne konstrukcijePloe s rebrima i gredama nosive u jednom smjeru

Ploa armirana u dva smjera stalne debljine Ploa moe biti tanka od 8 do 15 cm, dok sustav moe premostiti raspon do

14 metara Najee u okvirnim graevinama

problemi:Konstruktivna visina Prodori za instalacijeSloena oplata

Konstruktivna visina betonskih greda u odnosu na raspon L: L/20 do L/15

Betonske meukatne konstrukcijePloe nosive u dva smjera

Ploa stalne debljine armirana na noenje u dva smjera oslanja se na pojedinane stupove ili uske zidove

Armirani beton: raspon do cca 8 metara, s prednapinjanjem do 11 m Glavna prednost: jednostavan oblik, povoljan za postavljanje oplate i armiranje Omoguuje slobodu u razmjetaju oslonaca Posljedica odsustva greda: manja visina kata, slobodan prolaz instalacija

18.12.2013.

6

Betonske meukatne konstrukcijePloe s kapitelima nosive u dva smjera

Kapiteli stupova ili podebljanja ploe uz stupove (drop panels) reduciraju problem proboja ploe poveavajui posminu nosivost

Podebljanja dodatno poveavaju visinu uz oslonce, poveavajui mogunost prijenosa negativnih momenata

Povoljno za vea optereenja i/ili vee raspone u odnosu na plou jednolike debljine

Mogue utede armature Najee se koristi kod kvadratnih ili priblino kvadratnih rastera

Ploe s kapitelima nosive u dva smjera podebljanja ploe uz stupove (drop panels)

kapiteli

18.12.2013.

7

Betonske meukatne konstrukcijeKasetirana ploa

Tanka ploa poduprta je kvadratnom mreom gredica Pri izvedbi ploa i grede formiraju se zajedno, na oplati s kasetama Uz stupove kasete se izostavljaju, zbog proboja Maksimalne izmjere kaseta: do 75 cm duljine/irine, do 50 cm dubine Zanimljiv izgled stropa koji se koristi bez podkonstrukcije

Betonske meukatne konstrukcijePloe s gredama nosive u dva smjera

Ortogonalno postavljeni setovi greda prenose optereenje na stupove ili zidove Ekonomian sustav po pitanju utroka betona i armature Moe se neposredno uklopiti u glavni nosivi sustav Ponavljanje: najvei omjer irine prema duljini ploe da bi bila nosiva u dva

smjera je 1:2

18.12.2013.

8

Betonske meukatne konstrukcije Burj Dubai

elini sustavi meukatnih konstrukcija Sastoje se od elinih nosaa koji podupiru betonsku plou a sami se oslanjaju

na vertikalnu konstrukciju zgrade Konstruktivna visina elinih greda u odnosu na raspon L: L/30 do L/15 Nespregnuti sustav: ploa nosi sama za sebe, bez krute veze s elinim

nosaima 2 osnovne inaice ploe: na metalnoj podlozi (elini lim) ili bez nje

18.12.2013.

9

elini sustavi meukatnih konstrukcija Betonska ploa bez podloge: obino nosiva u jednom smjeru, debljine 10 do 18

cm Betonska ploa na limenoj podlozi: minimalno 5 do 6 cm Glavna odrednica dimenzioniranja elinog nosivog sustava: teina betonske

stropne ploe Nastoje se postii manji rasponi s tankom ploom povrh nosaa Pri optimalizaciji varira se razmak nosaa, njihov raspon i debljina ploe

elini sustavi meukatnih konstrukcija Varijanta: betonski predgotovljeni elementi na elinim nosaima monolitizirani

tankim veznim slojem betona povrh

18.12.2013.

10

elini sustavi meukatnih konstrukcijaSustav nosiv u jednom smjeru

Pravokutna mrea stupova podupire skupine paralelnih greda na relativno malom razmaku

Betonska ploa nosi na rasponu jednakom razmaku greda Kod okvirnih konstrukcija grede neposredno oslonjene na stupove mogu biti

ojaane za sudjelovanje u prijenosu primarnih optereenja

elini sustavi meukatnih konstrukcijaSustav nosiv u dva smjera

Ako su nosivi stupovi udaljeniji u oba smjera, formira se horizontalni okvirni sklop od grednih nosaa s ploom povrh, koja nosi na razmacima nosaa

Da bi se visina okvira smanjila, vie optereeni nosai postavljaju se u kraem rasponu,a manje optereeni na duljim rasponima

18.12.2013.

11

elini sustavi meukatnih konstrukcijaSustav s tri glavna smjera

Sustav se koristi u zgradama u kojima se zahtijeva vrlo velik razmak stupova Formiraju se tri glavne nosive linije nosaa Primarni nosai mogu biti reetkasti, dok su sekundarni i tercijarni nosai I

presjeka Nastoji se ostvariti mali raspon na kojem nosi ploa

Spregnuti sustavi meukatnih konstrukcija sprezanje elinog i betonskog elementa: povezivanje modanicima koji

prenose posmik, tako da ploa djeluje kao gornja pojasnica elinog nosaa varijanta: elini pokrov (lim) nad nosaima slui kao izgubljena oplata pri

izvedbi, a istake na limu osiguravaju posminu vezu s ovrslim betonom Prednost: vea horizontalna krutost (bolji uinak dijafragme)

18.12.2013.

12

Spregnuti sustavi meukatnih konstrukcija uobiajeno povezivanje ploe i grede modanicima: sama betonska ploa nosi

u smjeru okomito na gredu, a u uzdunom smjeru elinog nosaa beton i elik povezuju se u spregnuti presjek

varijanta: betonska ploa na limenoj podlozi s klasinim modanicima

Spregnuti sustavi meukatnih konstrukcija Oblikovanje limenih podloga

(trapeznih profila)

18.12.2013.

13

Prednapeti sustavi meukatnih konstrukcija Varijante: montani elementi s posminim spojem (shear key) Montani elementi monolitizirani dobetoniranom ploom povrh Montani (predgotovljeni) elementi najee prednapeti na stazi Izvedba na mjestu kabelsko prednapinjanje esto u kombinaciji sa elikom spregnuta izvedba

Prednapeti sustavi meukatnih konstrukcija Primjer: izmjere i rasponi montanih elemenata jednog proizvoaa

18.12.2013.

14

Posebni zahtjevi na meukatne konstrukcije- otpornost na poar- akustina svojstva prijenos zvuka- priguenje vibracija- termalna svojstva

- naelno: masivni betonski stropovi pokazuju odreene prednosti u pogledu zahtjeva uporabe

Otpornost na poar (fire resistance) jedna od bitnih znaajki graevine (prva je mehanika otpornost i stabilnost) Meukatna konstrukcija spreava irenje poara izmeu etaa Klasa otpornosti na poar zapravo znai vrijeme tijekom kojeg pasivni sustav

zatite odolijeva ispitivanju na poar (zadovoljava odreene kriterije funkcionalnosti pod poarnim optereenjem)

Zahtjevi na otpornost ovise o namjeni i visini (katnosti) zgrade Tipino: 60 do 120 minuta Tipina zatita: vatrootporna obloga elinih elemenata Alternativno: ojaavanje elini elemenata

18.12.2013.

15

Otpornost na poar (fire resistance) Sustav meukatne konstrukcije mora biti projektiran i izveden na nain da jami

dostatnu otpornost na poar Krivulje vrijeme/temperatura koriste se kod ispitivanja otpornosti na poar

pasivnih sustava zatite

Akustika zgrade Spregnute meukatne konstrukcije doivjele su procvat u gradnji uredskih

zgrada potkraj prolog stoljea, ali je njihovo koritenje za stambene zgrade problematino radi problema prijenosa zvuka

Za prijenos zvuka zrakom izolacija se lake postie kod masivnih meukatnih konstrukcija

Kod izoliranja udarnog zvuka korisno je izbjei krute spojeve meukatne konstrukcije

Potrebno je paljivo konstruirati detalje spojeve kako bi se izbjegla pojava obilaznog irenja zvuka kroz konstrukciju

18.12.2013.

16

Akustika zgrade Prijenos zvuka zrakom: izvor buke u jednoj sobi alje valove zranog pritiska

koji uzrokuju vibracije na drugoj strani meukatne konstrukcije Konstruktivna izolacija postaje vaan faktor pri projektiranju tipa konstrukcije Najuinkovitiji nain izolacije: dodavanje mase u konstrukciju Prijenos udarnog zvuka: izvor je udarac na jednoj strani meukatne

konstrukcije, koja prenosi zvuk na dugu stranu (npr. koraci u sobi iznad uju se u nioj sobi).

Obilazni prijenos zvuka: kompleksan nain prijenosa, javlja se u npr. elinim okvirima, gdje zvuk prolazi elementima glavne konstrukcije, premda meukatni sklop prua dobru izolaciju

Energetska (termalna) uinkovitost Termalna uinkovitost (uteda energije) moe se postii izvedbom masivnih

meukatnih konstrukcija Masivni element apsorbira toplinu tijekom dana te je otputa tijekom noi,

najbolje uz pomo prirodne ventilacije Stropne ploe mogu biti konstruirane s kanalima za vodu za hlaenje kako bi

se pospjeilo rjeavanje vika topline Toplinska svojstva poboljavaju se ako je masivna konstrukcija izloena

sputeni stropovi ponitavaju pozitivan uinak Masivna struktura moe apsorbirati mnogo topline, ali postaje problem kod

zagrijavanja jer apsorbira mnogo topline pa ju je teko zagrijati trai se ravnotea suprotstavljenih zahtjeva kako bi se optimalno udovoljilo uporabnim zahtjevima

18.12.2013.

17

Krutost meukatne konstrukcije Krutost je preduvjet kako bi se meukatna konstrukcija ponaala korektno u

dinamikom smislu (ovaj put radi se o udobnosti korisnika a ne o seizmikim svojstvima zgrade)

Sloen problem: kako pod odgovara na pobudu u smislu akceleracije (dominantni parametri su masa i krutost)

Zahtjevi na ponaanje poda meukatne konstrukcije ovise o namjeni graevine ili prostorije (neke namjene toleriraju pomake poda)

Zbrinjavanje ruenje nakon uporabe Posljednjih godina zbrinjavanje ruenje

graevine nakon kraja njezinog vijeka uporabe postaje pitanje o kojem se sve vie raspravlja

Mogunost zbrinjavanja dijelova graevine na nain da se ponovo iskoriste i ugrade u novu zgradu vrlo je atraktivna s motrita odrivog razvoja

pitanje za budunost?

Projektiranje meukatne konstrukcije ulazni parametri1. Utvrdi raspored stupova i greda glavnog sklopa2. Utvrdi poziciju vanjskih rubova meukatne konstrukcije3. Odredi uporabna optereenja, ukljuujui privremena i dinamika4. Odredi stalna optereenja pregradne zidove i sl.5. Odredi razdoblje otpornosti na poar6. Odredi ogranienje visine konstrukcije7. Odredi ogranienje na masu sklopa radi akustike8. Odredi lokacije prodora9. Utvrdi zahtjeve na izgled podgleda sklopa10.Utvrdi zahtjeve na nosae instalacija11.Utvrdi zahtjeve na nosae fasade12.Odredi tolerancije izvedbe13.Odredi granice doputenih progiba14.Doznaj posebne zahtjeve ogranienja vezane uz gradilite

18.12.2013.

18

Zakljuno Meukatna konstrukcija ini oko 20% ukupne mase konstrukcije visoke

graevine Osim utroka gradiva i konstruktivnih prednosti, odabir sustava ovisi o brzini

izgradnje Optimalizira se:

Omjer visine i raspona konstruktivnih elemenata Razmak greda Debljina ploe Tip sklopa