metalne konstrukcije 1 - grf.bg.ac.rs · pdf fileprimena čeličnih konstrukcija u...
TRANSCRIPT
Metalne konstrukcije 1 P1-1
Metalne konstrukcije 1
Metalne konstrukcije 1 P1-2
O predmetu...
– Fond časova: 2+2 (u zimskom semestru)
– Šifra predmeta: B1K3M1
– ESPB: 5
– Uslovni predmet: Otpornost materijala 2
– Metalne konstrukcije 1 su uslovni predmet za:
Metalne konstrukcije 2 (VI semestar)
Metalne konstrukcije 1 P1-3
Nastavnici i saradnici
Predavanja:
Prof. dr Zlatko Marković,
Vežbe:
Doc. dr Milan Spremić
Doc. dr Jelena Dobrić
Doc. dr Nenad Fric
Asis. Nina Gluhović
Asis. Aljoša Filipović
Metalne konstrukcije 1 P1-4
Način rada i ocenjivanja
Predavanja:
– Obavezno prisustvo – provera 4 puta!
Vežbe:
– Obavezno prisustvo – maksimalno dva izostanka.
Ocenjivanje:
– Testovi (teorijski)
– Kolokvijumi (računski)
– Elaborat
– Pismeni ispit
– Usmeni ispit
Metalne konstrukcije 1 P1-5
Bodovanje
Predispitne aktivnosti Bodovi Ispit Bodovi
Elaborat 15 Pismeni: 30
Testovi 10 Usmeni: 30
Kolokvijumi 15 Ukupno: 60
Ukupno: 40
Uslov za potpis:
Završen i pozitivno ocenjen elaborat (min 8 bodova)!
Minimum 20 bodova na predispitnim aktivnostima
(elaborat+testovi+kolokvijumi)!
Napomene:
1.Uslov za izlazak na usmeni ispit je dobijen potpis i 15 bodova na
pismenom delu ispita!
2.Usmeni ispit mora biti pozitivno ocenjen (ocena 6 to jest minimum
18 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 graĎevinarstvu se izraĎuju
prvenstveno od čelika (legura gvožĎa i ugljenika)
i, u znatno manjoj meri, od legura aluminijuma.
– Težište ovog kursa je na čeličnim konstrukcijama.
– Čelične konstrukcije se pored graĎevinarstva
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
Specijalne (inženjerske) konstrukcije
– Antenski stubovi,
– Stubovi dalekovoda,
– Industrijski dimnjaci,
– Silosi,
– Rezervoari,
– Cevovodi,
– Ofšor platforme,
Metalne konstrukcije 1 P1-21
Metalne konstrukcije 1 P1-22
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
Kratak istorijat metalnih konstrukcija
– 1735. g osvojen je postupak dobijanja sirovog
gvožĎa,
– 1777-79. izveden je most preko reke Severn u
Engleskoj kao prva graĎevinska konstrukcija od
sirovog gvožĎa. Most je lučni raspona 30,8 m, a i
danas je u upotrebi kao pešački most.
Metalne konstrukcije 1 P1-31
Most Severn
Metalne konstrukcije 1 P1-32
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 P1-33
Most Sent Luis
Metalne konstrukcije 1 P1-34
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 P1-35
Nedostaci čeličnih konstrukcija
– Osetljivost na dejstvo korozije.
– Osetljivost na dejstvo požara.
– Potreba za kvalifikovanijom radnom snagom.
Metalne konstrukcije 1 P1-36
Dobijanje čelika
– Čelik je legura gvožĎa (Fe) i ugljenika (C).
– Sadržaj ugljenika bitno utiče na svojstva čelika.
– GvožĎe se u prirodi nalazi u vidu ruda kao što su:
magnetit (FeMg3O4), hematit (Fe2O3), siderit
(FeCO3), i pirit (FeS2).
– Sirovo gvožĎe se dobija u visokim pećima
preradom rude gvožĎa na visokim temperaturama.
– Daljom preradom u čeličanama od sirovog gvožĎa
dobija se čelik.
Metalne konstrukcije 1 P1-37
Osobine sirovog gvožđa
– Specifična masa gvožĎa je 7870 kg/m3
– Tačka topljenja gvožĎa je 1528 oC.
– Sadrži oko 5% C.
– Zbog visokog sadržaja C sirovo gvožĎe je krto i
nije pogodno za upotrebu u konstrukcijama.
Metalne konstrukcije 1 P1-38
Šematski prikaz tehnologije proizvodnje čelika
Metalne konstrukcije 1 P1-39
Postupci za dobijanje čelika
1. 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 P1-40
Izlivanje tečnog sirovog čelika u kalupe
Kontinualno livenje
Livenje u kalupe
Metalne konstrukcije 1 P1-41
Oblici osnovnih proizvoda čeličana
Proizvodi čeličana se ne koriste kao gotovi proizvodi za izradu
čeličnih konstrukcija.
Oni su u stvari poluproizvodi koji se dodato preraĎuju
(najčešće deformacijom).
Metalne konstrukcije 1 P1-42
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 - hladnovaljani (oblikovani) proizvodi.
Metalne konstrukcije 1 P1-43
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 P1-44
Valjci za vruće valjanje
Metalne konstrukcije 1 P1-45
Šematki prikaz dobijanja
vruće valjanih proizvoda
Metalne konstrukcije 1 P1-46
Standardni vruće valjani proizodi
Mogu da se podele na četiri grupe:
– Štapasti proizvodi,
– Limovi,
– Profilisani nosači,
– Šuplji profili.
Metalne konstrukcije 1 P1-47
Štapasti proizvodi
Jednakokraki ugaonici Raznokraki ugaonici
T- profili Z- profili
Pljošti čelik Široki pljošti čelik
Okrugli čelik Kvadratni čelik
Metalne konstrukcije 1 P1-48
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 P1-49
Rebrasti limovi
U obliku romba U obliku suze
Metalne konstrukcije 1 P1-50
Profilisani nosači
1. U profili
2. I profili sa uskim nožicama:
– I (IPN) i
– IPE profili.
3. I profili sa širokim nožicama:
– HEA
– HEB
– HEM
– HD
Metalne konstrukcije 1 P1-51
U profili i I profili sa uskim nožicama
U-profili U-profili sa paralelnim nožicama
I-profili IPE-profili
Metalne konstrukcije 1 P1-52
I profili sa
širokim
nožicama
HEA- profili HEB-profili
HEM-profili HD- profili
Metalne konstrukcije 1 P1-53
Šuplji profili
Kružni Kvadratni Pravougaoni
Metalne konstrukcije 1 P1-54
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 P1-55
a) hladno oblikovani profili (HOP) otvorenog preseka;
b) hladno oblikovani profili zatvorenog preseka;
c) hladno oblikovani profilisani limovi;
Metalne konstrukcije 1 P1-56
Ostali proizvodi
– Automatski zavareni profili;
– Saćasti i olakšani nosači;
– Užad i kablovi
– Rešetkasta gazišta (“rost”)
– Istegnuti metal
Metalne konstrukcije 1 P1-57
Automatski zavareni profili
Metalne konstrukcije 1 P1-58
Saćasti i olakšani nosači
Metalne konstrukcije 1 P1-59
Saćasti nosači
Metalne konstrukcije 1 P1-60
Užad i kablovi
Metalne konstrukcije 1 P1-61
Istegnuti metal i rešetkasta gazišta
Metalne konstrukcije 1 P1-62
Materijal za spajanje
zavrtnjevi,
zakivci
samonarezujući zavrtnjevi
ankeri i sidra
elektrode i elektrodne žice;
Metalne konstrukcije 1 P1-63