mkz predavanje 15 zgrade, konstrukcijsko oblikovanje 2013 · 2018-12-17 · podne ploče od lakog...

VIŠESPRATNE ZGRADE

KONSTRUKCIJSKO OBLIKOVANJE

Podne ploče međuspratnih konstrukcija - uvod

►Podne ploče međuspratnih konstrukcija imaju zadatak da neposredno prenesu vertikalna opterećenja na oslonačke nosače (podni nosači) i da spratove zatvore od pristupa dotoka vazduha, buke, protivpožarno i toplotno.

► Poželjno je da imaju dovoljnu horizontalnu krutost da bi delovale kao horizontalna kruta dijafragma, odnosno da bi mogle da prime i prenosu sva horizontalna opterećenja na vertikalne elemente za obezbeđenje krutosti.

►Ovakve podne ploče predstavljaju sisteme kod kojih je površinski noseći element armiranobetonska ploča.

►Ploče se mogu izvoditi kao: ▪ livene na licu mesta preko oplate, ▪ tanke prefabrikovane armiranobetonske ploče preko

kojih se izliva beton, ▪ kao montažne prefabrikovane ploče. ► Prema načinu sadejstva sa čeličnim podnim nosačima i

podvlakama mogu biti spregnute ili ne.

Podne ploče međuspratnih konstrukcija - armiranobetonske

Armiranobetonska ploča livena na licu mesta


►Armiranobetonska ploča livena na licu mesta koja nije spregnuta sa čeličnim nosačima, danas se sve ređe koristi (slika). ►Za uobičajene raspone ovakve ploče moraju biti debele najmanje 20 cm. ►Da bi se olakšale mogu se izvoditi kao sitnorebraste ili kasetirane konstrukcije. ►Njena neekonomičnost se ogleda u skupom postupku izvođenja uz primenu oplate.

Gotove armiranobetonske ljuske sa dodatnim betoniranjem


►Gotove armiranobetonske ljuske sa dodatnim betoniranjem ►U praksi se najbolje pokazala 4 cm debela armiranobetonska ljuska koja se postavlja preko čeličnih nosača, a preko nje se izliva dodatni sloj betona time se dobija puna debljina armiranobetonske ploče. ►U prefabrikovanu ljusku potpuno je ugrađena zategnuta armatura, a smičuća armatura (uzengije), kao i gornja armatura štrče iz donje ljuske i predstavljaju vezu sa dodatnim livenim betonom.

Armiranobetonska ploča livena na licu mesta, spregnuta sa čeličnim

nosačima

►Armiranobetonska ploča livena na licu mesta spregnuta sa čeličnim nosačima predstavlja uspešnu kombinaciju dva različita materijala koji učestvuju zajedno u prijemu opterećenja, takošto betonska ploča prima napone pritiska, a čelični nosači napone zatezanja. ►Kako beton, zbog svojih mehaničkih osobina, može da primi samo napone pritiska, to je od svih statičkih sistema za podnu ploču najpovoljnija prosta greda, jer je betonska ploča pritisnuta u svakom preseku duž raspona. ►Podna ploča može biti izvedena bez ili sa vutama (slika). Sprezanje je moguće ostvariti i sa punim i sa rešetkastim podnim nosačima.


Prefabrikovane montažne armirano betonske ploče


►Prefabrikovane montažne armiranobetonske ploče (slika) liju se u fabrici ili na samom gradilištu u kalupima i potom postavljaju na namontirane čelične nosače međuspratne konstrukcije. ►Da bi se sprečilo pomeranje ploča, često se na gornji pojas čeličnih nosača zavaruju držači od okruglog ili pljošteg čelika. ► Radi ostvarenja dejstva dijafragme, fuge izmedu ploča se moraju armirati i izbetonirati (sistem greda-prsten).

Sistemi montažnih armiranobetonskih ploča

spregnutih sa čeličnim nosačima

►Prefabrikovana armiranobetonska ploča je izvedena sa prethodno ostavljenim otvorima za smeštaj moždanika (slika a). ►Moždanici, samostalni ili u paru, su u određenom rasporedu zavareni za gornji pojas podnih nosača. Ostavljeni otvori se kasnije pune cementnim malterom, što omogućava bolju korozionu zaštitu gornje nožice, ali zahteva dopunsku radnu operaciju.


Sistemi montažnih armiranobetonskih ploča

spregnutih sa čeličnim nosačima


►Sprezanje prefabrikovane armiranobetonske ploče i čeličnih podnih nosača može se ostvariti i pomoću visokovrednih vijaka. ►Gotove armiranobetonske ploče se polažu preko podnih nosača i kroz predhodno ostavljene otvore pričvršćuju visokovrednim vijcima (slika c). Vijci prenose pritisak na beton putem čeličnih Iežišnih ploča.

Prednapregnute šuplje prefabrikvoane podne ploče


►Prefabrikovane šuplje podne ploče rade se kao samonoseći prednapregnuti elementi na stazama za prednaprezanje. ►Zbog postojanja otvora u poprečnom preseku ploče (slika) postiže se mala sopstvena težina. ►U opštem slučaju ploče imaju širinu 1.2 m i mogu se isporučivati u proizvoljnim dužinama do maksimalno dopuštenih raspona od 7.5 m. ►Fuge izmedu podnih ploča se zavaruju.

Gasbetonske podne ploče


►Podne ploče od lakog betona (slika) izvode se kao prefabrikovane od gasbetona. ►Ploče su armirane podužnom i poprečnom armaturom međusobno zavarenom i antikoroziono zaštićenom. ►U opštem slučaju širina ploče je 60 cm, a maksimalna dužina 6.0 m. ►Mogu da prime korisno opterećenje od 1.5 do 4.0 kN/m . Ploče su računate kao proste grede.

►Podne ploče sa profilisanim limovima sastoje se od tankih profilisanih čeličnih limova (jednoslojnih ili dvoslojnih) prekrivenih betonom ili nekom drugom pokrivkom. Mogu se izdvojiti sledeći vidovi prijema opterećenja:

▪ opterećenje prima samo čelični profilisani lim;

▪ opterećenje prima samo betonska ploča;

▪ opterećenje prima spregnuti presek čeličnog profilisanog lima i betonske ispune.

Podne ploče sa profilisanim limovima

► Noseći profilisani čelični limovi proizvode se od obostrano pocinkovanih tankih limova hladnim oblikovanjem i po pravilu su trapezasti.

► Debljina čeličnog lima bez završne cinčane prevlake je od 1,0 do 1,5 mm, a ako čelični profilisani limovi služe kao izgubljena oplata može se primeniti i debljina lima od 0,75 mm.

► Paneli ovakvih limova proizvode se u dužinama manjim od 15 m širinama koje se kreću između 528-1098 mm i visinama profilacije od 35 do 155 mm.

► Postoje različiti oblici čeličnih profilisanih limova u vidu tabli sa otvorenim ili tabli zatvorneim presekom.

► Za praktičnu primenu dolaze u obzir različiti oblici čeličnih profilisanih limova u vidu elemenata, tabli sa otvorenim (slika a) ili tabli sa zatvorenim presekom (slika b, c).

Oblici profilisanih limova



Oblici profilisanih limova

Profilisani limovi sa pokrivkom od prefabrikovanih ploča

Profilisani lim sa ispunom od livenog betona

►Preko profilisanog čeličnog lima koji nosi sva opterećenja, po pravilu se postavljaju prefabrikovane ploče od lakih betona, azbestcementa, drveta, gipsa i drugih materijala. ►Radi zadovoljenja drugih tehničkih uslova (toplotna, zvučna i protivpožarna zaštita) efikasna je primena materijala kao što su mineralna vuna, tvrdi sunđerasti materijali, pluta, vermiculit i drugi (slika levo). ► U slučaju kada se beton izliva na licu mesta on mora imati debljinu od najmanje 5 cm od gornje ivice lima, da bi se dobila gornja površina otporna na dejstvo požara (slika desno). ► Za veće raspone preporučuje se ispunjenje lakim betonom.


Podna ploča dobijena udvajanjem dva duboka

profilisana lima

►Podna ploča velike nosivosti dobija se međusobnim spajanjem dva duboka profilisana lima. ► Ovakav zatvoreni profil nosi do 20 kN/m2 pri rasponima od 4.0 m (slika). ► Prostor između profilisanih limova može se iskoristiti za vođenje manjih instalacija.


►Dimenzionisanje profilisanog lima (debljina i visina) vrši se na osnovu raspona i opterećenja.

► Opterećenje se prihvata u pravcu raspona profilisanog lima koje može biti statičkog sistema proste ili kontinualne grede.

► Dimenzionisanje se vrši na najnepovoljnije presečne sile usled stalnih, montažnih i korisnih opterećenja. U ovom slučaju betonska ispuna doprinosi rasprostiranju koncentrisanog opterećenja sa poda i ima fizičko-tehničke funkcije.


► Podne ploče sa profilisanim čeličnim limom kao izgubljenom oplatom, deluju tako što se profilisani lim dimenzioniše da primi deo stalnog i montažnog opterećenja, a armiranobetonska ploča ostala stalna i korisna opterećenja.

► Ovaj sistem omogućava povećanje raspona ploče tj. razmaka nosača ispod ploče, što je omogućeno velikom nosivošću profilisanih limova, pri čemu je privremeno podupiranje u fazi betoniranja svedeno na najmanju moguću meru ili potpuno izbačeno.

► Odmah po spajanju profilisanih limova i čeličnih nosača

ostvaruje se dejstvo horizontalne dijafragme. ► Značajna prednost ovog sistema je i to što otpada izrada

oplate za betoniranje ploče.


►Spregnute ploče sa profilisanim čeličnim limovima su ploče kod kojih je sprezanje profilisanog lima i betona efikasno sprovedeno na jedan od sledećih načina ili pak njihovim kombinovanjem:

▪ posebnim oblikom profilisanog lima - površinsko sprezanje,

▪ mehaničkim spojnim sredstvima na limu ili u limu po celoj dužini ploče,

▪ ankerisanjem ploče iznad oslonaca. ► Ovakvim sprezanjem zagarantovan je pouzdan prenos

horizontalnih smičućih sila i sprečeno je pomeranje i odvajanje betona od profilisanog lima.

Postoje različiti vidovi sprezanja: ▪ sprezanje betonske ploče i profilisanog lima, ▪ sprezanje betonske ploče i čeiličnog nosača.


►U praksi su razrađena različita konstruktivna rešenja koja omogućavaju efikasno sprezanje:

▪ Sprezanje zavarenom armaturnom mrežom (slika). Ovaj sistem sprezanja se primenjuje za glatke limove kada se radi o većim koncentrisanim opterećenjima i dinamičkom naprezanju. Ukoliko iznad armaturne mreže postoji dovoljan zaštitni sloj podna ploča se može smatrati vatrootpornom.


Spregnute podne ploče sa profilisanim čeličnim limovima

▪ Sprezanje pomoću profilacija lima (slika). Sistem kod koga se sprezanje ostvaruje pomoću pogodnih profilacija lima ili putem dodatnih ispupčenja ili udubljenaj na rebrima i nožicama profilisanog lima pokazali su se vrlo efikasnim u praksi.



▪ Ankerovanje na krajevima pomoću graničnog ugaonika ili vijaka-moždanika. Ovaj sistem sprezanja se primenjuje za glatke limove. Sve smičuće sile se primaju ivičnim ugaonikom ili vijcima-moždanicima zavarenim na kajevima ploče.



►Zavarivanje vijaka-moždanika za čelični nosač može se izvršiti na tri načina:

▪ vijci-moždanici se zavaruju za čelični nosač kroz lim, njegovim progorevanjem,

▪ vijci-moždanici se zavaruju za čelični nosač kroz otvore koji su ostavljeni na limu,

▪ vijci-moždanici se zavaruju direktno za čelični nosač, a lim na tom mestu ima prekid.

► Uobičajeni su postupci automatskog zavarivanja Pecco,

Philips i Nelson. ► Zavarivanje se izvodi ručnim pištoljem, kojim se postiže

zavarivanje 2-3 moždanika u minutu.



Ugradnja moždanika za sprezanje čeličnih nosača i AB ploče

Način postavljanja profilisanog lima

►Na slici su prikazane veze podnih nosah i podvlake, kao i ploče od profilisanih limova i betonske ispune. ► Profilisani lim se u oba rešenja prekida duž podvlake time se izbegava ukrajanje tabli lima na mestima stubova.





►Za upušteni visinski položaj podnih nosah nije potrebno isecanje gornje nosice, pri čemu se profilisani lim završava na podnom nosaču (slika a), dok se u slučaju izjednačavanja nivoa gornjih nožica podvlake i podnih nosača, nožice ovih poslednjih moraju iseći-upasovati, dok je profilisani lim oslonjen na nožicu podvlake (slika b). ►U gornjoj zoni betonske ploče na mestu spoja podnih nosača i podvlake ugrađena je dvostruka armatura kojom se obezbeđuje kontinuitet i smanjuje uticaj skupljanja i tečenja betona.


VIŠESPRATNE ZGRADE

PODNI NOSAČI I PODVLAKE

Podni nosači i podvlake - Uvod

►Podni nosači i podvlake su horizontalni ili u slučaju krova blago nagnuti elementi koji primaju vertikalno opterećenje.

► Vertikalno opterećenje prouzrokuje u njima momente

savijanja i smičuće sile. Normalne sile u ovim elementima su po pravilu neznatne i pojavljuju se od horizontalnih opterećenja.

► Ovi nosači po obliku mogu biti: ▪ puni, ▪ rešetkasti, ▪ saćasti, ▪ Virendel, ▪ ubetonirani.

Podni nosači i podvlake - Puni nosači

►Puni nosači se najčešće primenjuju pri projektovanju međuspratnih konstrukcija višespratnih zgrada.

► Njihova ekonomičnost dolazi do punog izražaja za raspone do 12 m.

► Po tehnologiji izrade oni mogu biti valjani, hladno oblikvani i zavareni nosači.

Poprečni preseci podnih nosača i podvlaka u punoj izradi

Podni nosač sandučastog poprečnog reseka za malu

visinu međuspratne konstrukcije


►Jedna efektna konstrukcija sandučastog podnog nosača je primenjena u 11-spratnoj administrativnoj zgradi u Stokholmu. ► Podni nosači su sandučasti raspona 7.2 m prilagođeni oslanjanju prefabrikovanih betonskih ploča i lakom provlačenju horizontalnih instalacija (slika). ► Ovim je dobijena izuzetno mala visina međuspratne konstrukcije koja je omogućila spratnu visinu od samo 2.96 m

Ojačanje rebra nosača međuspratne konstrukcije na mestu otvora


►Puni nosači se moraju adekvatno ukrutiti na mestima unošenja velikih koncentrisanih sila pomoću poprečnih ukrućenja rebara. Ovo je neophodno pogotovu na mestima oslanjanja. ► Ukoliko se kroz vertikalni lim nosača međuspratne konstrukcije mora provući neka od instalacija onda se rebro nosača mora probušiti na tom mestu. ► Za manje dimenzije otvora nije neophodno izvršiti ojačanje na mestu otvora, ali za veće dimenzije poprečni presek nosača je bitno oslabljen te se mora ojačati (slika).

Ubetonirani podni nosači „slim floor“ tavanica

►Virendel nosač je sličan rešetkastom nosaču, formiran je samo od pojaseva i vertikala.

► Pojasevi i vertikale izloženi su normalnim silama i

momentima savijanja. ► Ovakvi nosači se upotrebljavaju kao nosači spratne

visine za zgrade konzolnog tipa, ili kao podni nosači velikih raspona i opterećenja.

► Virendel nosač dopušta prolaz velikih vodova kroz njih,

ali njihova velika jedinična cena je prepreka za veću primenu.

Podni nosači i podvlake – Virendel nosači

Virendel nosači

Podni nosači i podvlake – Virendel nosači

►Na slici a prikazan je Virendel nosač formiran od valjanih I profila, što je njegova relativna prednost. ►Nosivost ovakvog nosača može biti povećana zavarivanjem vuta u čvorovima koje su takode napravljene isecanjem iz I profila. ► Težak zavareni Virendel nosač za prijem velikih opterećenja, formiran od limova i širokog pljosnatog čelika, prikazan je na slici b.

►Nosači sa ošupljenim rebrom poznati su kao saćasti nosači i formiraju se iz valjanih profila I preseka.

► Rebro profila se iseca gorionikoom cik-cak linijom u dve polovine (slika a), a onda se one spajaju zavarivanjem tako što se postavljaju jedna na drugu (slika b).

► Ovakvi nosači su ekonomični za prijem velikih momenata savijanja, i za premošćavanje velikih raspona, ali je nosivost transverzalnih sila znatno umanjena oslabljenim rebrom.

► Visina saćastih nosača može biti povećana ubacivanjem pravouganih limova između dva odsečena dela (slika c)

Saćasti nosači

Podni nosači i podvlake – saćasti nosači

►Rešetkasti nosači se mogu projektovati za sva opterećenja i za sve raspone (obično preko 10 m).

► Mogu se primeniti kao laki podni nosači, podvlake i glavni nosači, a takođe i kao teške rešetke spratne visine.

► Mogu se upotrebiti takođe i kao konzolni nosači na vrhu zgrade, kod zgrada ovešenog tipa, a takođe i kao teški oslonački nosači iznad prizemlja.

Podni nosači i podvlake – rešetkasti nosači

Ispuna rešetkastih nosača

Laki rešetkasti nosači


►Na slici a prikazan je podni nosač sa pojasevima T-preseka i ispunom od okruglog čelika. Stapovi ispune su pojedinačne ili kontinualne cik – cak savijene šipke od okruglog čelika. ► Ovakvi nosači su ekonomični za proizvodnju, ali oni mogu primiti relativno malo opterećenje. ► Rešetkasti nosač na slici b formiran je od lakih hladnooblikovanih profila. ► Zbog male debljine upotrebljenog čelika neophodna je dobra antikoroziona zaštita. Prednost je data toplom cinkovanju. ► Ovakvi rešetkasti nosači mogu biti automatizovano proizvođeni u velikim serijama. Pogodni su za primenu kao podni nosači kod montažnih zgrada.

Srednje teški rešetkasti nosači


►Rešetkasti nosači sastavljeni samo od ugaonika i čvornih limova su dosta čest slučaj u praksi (slika a). ►Pojasni štapovi su formirani od jednakokrakih i od raznokrakih ugaonika u paru. Štapovi ispune su od jednog ili od dva ugaonika zavarivanjem spojeni za čvorne limove. ►Pojasni štapovi rešetkastog nosača mogu biti urađeni od T-preseka ili od polovine I-preseka. To je vrlo ekonomičan i često upotrebljavan oblik konstrukcije. ►Štapovi ispune se rade od jednog ugaonika, dva ugaonika ili od U-profila (slika b).

Srednje teški rešetkasti nosači


►Rešetkasti nosač sa pojasom sastavljenim od dva U-profila i čvornim limom između njih međusobno spojenih zavarivanjem prikazan je na slici c. ►Pojasni štapovi se mogu izrađivati i od valjanih I profila (slika d). U slučaju lakih štapova ispune oni se mogu direktno sučeono zavariti za pojaseve. ►Moguće je takođe izrađivati rešetkaste nosače sa različitim oblicima gornjeg i donjeg pojasa (slika e).

Teški rešetkasti nosači


►Na slici a prikazan je teški rešetkasti nosač sa pojasom od valjanog I preseka postavljenog svojim rebrom u horizontalni položaj. ► Čvorni limovi su sučeono zavareni za svaku nožicu, a štapovi ispune su takođe I preseka. ► Na slikama b i c prikazani su teški rešetkasti nosači sa pojasevima otvorenog i zatvorenog sandučastog poprečnog preseka za koji su zavareni čvorni limovi. Štapovi ispune su takođe I preseka. ► Ovakvi rešetkasti nosači uglavnom se koriste za jake konzolne nosače na vrhu zgrade ili iznad prizemlja.

Rešetkasti nosači od cevi

►Rešetkasti nosači često se izvode i od cevnih profila kružnog poprečnog preseka (slika a). Pri ovakvom rešenju moguće je da svi štapavi imaju iste spoljašnje dimenzije, ali i različite debljine zidova zavisno od sila koje moraju primiti. ►Čvorovi rešetke formirani su direktnim zavarivanjem štapova ispune za pojaseve. ►Pri upotrebi kvadratnih i pravougaonih cevi veze se skoro isključivo ostvaruju sučeonim šavovima (slika b). ► Upotrebom ovakvih poprečnih preseka štapova dobija se estetski povoljna konstrukcija, pri čemu je izrada ovakvih rešetkastih nosača jednostavnija od onih sa kružnim presecima.


►Ubetonirani nosači se primenjuju u projektovanju podnih nosača međuspratnih konstrukcija pre svega radi povećanja nosivosti sprezanjem ili zbog povećanja vatrootpornosti.

► Pri tome se mogu ubetonirati i puni (slika a) i rešetkasti (slika b) nosači. Postoji i specijalan tip spregnutih nosača, tzv. "Preflex" nosači (slika c).

Podni nosači i podvlake – ubetonirani nosači

Ubetonirani nosači

Stubovi

► Stubovi su osnovni konstruktivni elemenat skeleta višespratne zgrade koji prvenstveno prima sile pritiska, a često i momente savijanja u jednoj ili u dve ravni.

► Stubovi imaju odlučujući uticaj na konstruktivnu formu noseće konstrukcije.

► Čelični stubovi na najbolji mogući način štede unutrašnji prostor (slika).

► Ova slika uporeduje spoljašnje dimenzije armiranobetonskih i čeličnih stubova. Čelični stubovi su razmatrani u dve varijante, kao sandučasti i kao puni preseci.

Uporedna dimenzija armiranobetonskih i čeličnih stubova

►Izbor tipa preseka zavisi od veličine i odnosa unutrašnjih presečnih sila (aksijalna sila i momenat savijanja), od veličine i odnosa efektivne dužine stubova u oba pravca i od povoljnosti veze sa riglama.

► Ako nema momenata savijanja ili su oni relativno mali, a

efektivne dužine stubova ne prelaze običnu visinu sprata do 4 m, moguće je izabrati kompaktne preseke dobijajući pri tome male vitkosti (λ =30-50). U suprotnom, korisniji su razuđeni preseci.

► Kod stubova opterećenih momentima savijanja u dve ravni

pogodna je primena sandučastih poprečnih preseka.

Stubovi

Poprečni preseci stubova u spratnim zgradama

Stubovi

►Spregnuti čelični stubovi mogu se izvoditi kao: ▪ cevni preseci ispunjeni betonom; ▪ ubetonirani valjani ili zavareni profili.

Poprečni preseci spregnutih stubova

Stubovi

►Na slici su prikazane dve mogućnosti postavljanja stuba I-preseka u osnovi zgrade.

► U klasičnom okvirnom sistemu rebro I-profila se postavlja

u pravcu uže strane zgrade (slika a), kako bi se iskoristila velika momentna nosivost oko jače ose incercije pri okvirnom dejstvu.

► U sistemima sa krutim fasadnim okvirima rebra I-profila

prate obodnu površinu zgrade (slika b).

Raspored stubova I preseka u osnovi zgrade

Stubovi

Vešaljke i zatege

►Vešaljke i zatege primaju samo aksijalne sile zatezanja, pa nije potrebna njihova kontrola na izvijanje. Zbog toga je kod ovih elemenata preporučljivo upotrebiti bolje kvalitete čelika i kompaktne preseke.

Poprečni preseci vešaljki i zatega

► Za ove elemente najčešće se primenjuju okrugle čelične šipke (slika a). Sile se u čeličnu šipku mogu uneti pomoću navoja i navrtke ili putem narezanog mufa. ► Za vešaljke i zatege mogu se upotrebiti kako pljosnati čelik (slika b), tako i bilo koji od profila, ugaonik ili U-profil (slika c). ► Moguća je takođe i upotreba zatvorenog spiralnog užeta (slika d). Sile se u uže unose specijalnim podešavanjem spojnica.

Elementi spregova

Štapovi ispune spregova

►Štapovi ispune čeličnih spregova izvode se obično od jednog ugaonika, para ugaonika, pljošteg čelika, okruglog šipkastog čelika i različitih formi hladno oblikovanih profila (slika). ► Pri velikim aksijalnim silama mogu se upotrebiti raznovrsni sandučasti preseci, cevi ili dva U profila.

mkz predavanje 15 zgrade, konstrukcijsko oblikovanje 2013 · 2018-12-17 · podne ploče od lakog...

Documents