Mr.sc. Olga Magaš, dipl.ing.arh.

Kolegiji:

PROJEKTIRANJE ZGRADA

OSNOVE PROJEKTIRANJA

Tematska jedinica:

KONSTRUKCIJSKI SISTEMI

KONSTRUKTIVNI SISTEMI OBJEKATA VISKOGRADNJE

• U odnosu na način prijenosa konstruktivni sistem može biti ravninski i

prostorni. U ravninskom sistemu prijenos sila vrši se djelovanjem elemenata

sistema unutar jedne ravnine (vertikalne ili horizontalne), dok se u

prostornom sistemu prijenos vrši rasporedom u cjelini sistema. Ravninski

sistem je u načelu statički jednostavniji i lakši za definiranje, dok je prostorni

kompleksniji i predstavlja suvremenija rješenja.

• RAVNINSKI SISTEMI

• 1. MASIVNI

• - sistemi nosivih zidova unutar kojeg se putem zidova i ploča (ravnih ili

zakrivljenih) opterećenje prenosi na temeljno tlo.

• Mogu biti:

• 1.1. sistem uzdužnih nosivih zidova - poprečni zidovi ukrućuju sistem

preuzimanjem horizontalne sile (povijesne zgrade s drvenim grednikom)

• 1.2. sistem poprečnih nosivih zidova (stambeni nizovi, galerijske zgrade)

• 1.3. sistem kombiniranih nosivih zidova

• 1.4. sistem ćelijastih nosivih zidova. Zidovi djeluju kao stupovi ćelijaste

konstrukcije. Zidovi su tanki profilirani (Z, U, I) arm. betonski, a vrše dvojnu

funkciju: nose i pregrađuju (stambene višekatne zgrade)

•

KONSTRUKTIVNI SISTEMI OBJEKATA VISKOGRADNJE

• 2. SKELETNI - sistemi nosivih stupova unutar kojeg se putem stupova,

greda, štapova, ploča i nosača opterećenje prenosi na temeljno tlo.

• Krajem prošlog stoljeća počinje izgradnja visokih više-etažnih objekata na

bazi iskorištenja konstrukcije čiji su osnovni elementi bili stupovi i grede

sastavljeni u tzv. okvirne konstrukcije s ili bez zglobova.

• Stropne konstrukcije mogu biti položene ovisno o položaju greda uzdužno

(7), poprečno (8), križno (9), oslanjaju se na stupove kao gljivaste ploče ili

se oslanjaju direktno na stupove bez zadebljanja glave stupa (ravne ploče).

• Ukrućenje od horizontalne sile vjetra, a pogotovo potresa postiže se krutim

jezgrama, obično uz vertikalne komunikacije te duktilnim (duktilan =

rastezljiv) zidovima od arm. betona kod arm. betonskog skeleta u pravilu, a

čeličnim dijagonalnim zategama kod čeličnih skeleta.

• Statički sistemi mogu biti:

• st. određeni – sve konstrukcije koje se nalaze u stanju ravnoteže odnosno

one koje u svojim naprezanjima nisu ovisne o vlastitim elastičnim svojstvima

• st. neodređeni – su oni kod kojih ima više mogućih naprezanja od uslova

ravonoteže.

• 3. MJEŠOVITI – sistemi s nosivim zidovima i stupovima.

KONSTRUKTIVNI SISTEMI OBJEKATA VISKOGRADNJE

PROSTORNO - POVRŠINSKI SISTEMI

• LJUSKE - prijenos sistema vrši se prostornim membranama

• PROSTORNE REŠETKE - mogu imati oblik monolitne mreže (čelične

rešetke), mreže dvojnog tkanja ili su to multiplanarne prostorne konstrukcije,

naborane ili zakrivljene, koje djeluju simultano u sve tri svoje dimenzije.

• VISEĆE KONSTRUKCIJE

• Ideja obrnute kupole postoji odavno (Kina, Inke). Bambus pasarele Inka

imaju isti konstruktivni sistem kao San Francisco most ili most preko

Bospora.

• Osnovni nosivi element isključivo je opterećen vlačnim silama, te je dobro

da ima što manje dimenzije (čelični kabel visoke vlačne čvrstoće).

• PNEUMATSKE KONSTRUKCIJE - su višeslojne konstrukcije ispunjene

zrakom (teflon)

• KINEMATSKE KONSTRUKCIJE -konstrukcije koje mogu mjenjati oblik.

VISEĆE KONSTRUKCIJE

• Viseće konstrukcije imaju veliku primjenu u arhitekturi za sportske objekte,

izložbene sale i slično. Tribina je logičan nositelj.

• Stabilizacija ovješenog oblika (sportske dvorane) vrši se:

• namjernim opterećenjem tako da vlastita težina bude dominantna prema

silama sa strane

• korištenjem pokrova kao ukrute, a pokrov se izvodi kao betonska ljuska

• najčešće se stabilizacija postiže izvedbom dvostruke zakrivljenosti sa nosivim

i stabilizacijskim žicama

• Jedan od prvih visećih objekata u nas je francuski paviljon Zagreb iz

1935.god. radijusa 33m s jednim redom kablova i pokrovom od čeličnog lima.

Konstruktor Bernard Lafaille. Konstrukcija je upuštena kupola kao ona Lava

Zetlina na gradskoj dvorani u New Yorku 1960.

• Viseće konstrukcije koriste se danas i za višekatne objekte -Shangay

Hongkong banka ili Bavarski dvor poslovni objekt (pošta)Ljubljana.

• Vjerojatno najpoznatija viseća konstrukcijja još uvijek je minhenski olimpijski

stadion Ota Fraya 1974. Ivan Antić: sportska dvorana “Pinki” Beograd.

SISTEM UZDUŽNIH NOSIVIH ZIDOVA

POVIJESNE VIŠEKATNE ZGRADE STAMBENE I JAVNE NAMIJENE

S DRVENIM GREDNIKOM

SUVREMENE ZGRADE ARMIRANO-BETONSKE KONSTRUKCIJE

SISTEM POPREČNIH NOSIVIH ZIDOVA

NAJČEŠĆA PRIMJENA ZA STAMBENE ZGRADE

MJEŠOVITI SISTEM UZDUŽNIH I POPREČNIH ZIDOVA

KRIŽNO-ARMIRANE STROPNE PLOČE

SISTEM UZDUŽNIH NOSIVIH ZIDOVA – KLASIČNI DVOTRAKT

KOMBINIRANI SISTEM – ZIDOVI I STUPOVI

SKELETNE KONSTRUKCIJE - UKRUĆENJE A.B. ZIDOVIMA, i A.B. JEZGROM -

- KOD ČELIČNIH KONSTRUKCIJA DIJAGONALNIM ŠTAPOVIMA

STROPNA KONSTRUKCIJA S GREDAMA I:

-PLOČAMA PO KRAĆEM RASPONU,

-KONTINUIRANIM PLOČAMA

-KRIŽNOARMIRANIM PLOČAMA

SKELETNA KONSTRUKCIJA S UNUTARNJIM ILI VANJSKIM JEZGRAMA ZA UKRUĆENJE

I KONTINUIRANOM MODULARNOM MREŽOM

SKELETNE I OKVIRNE

KONSTRUKCIJE

POVIJESNI ČELIČNI STROPOVI OD I PROFILA S

ISPUNAMA – KRAJ 19. POČETAK 20. ST.

VRSTE LJUSKASTIH KONSTRUKCIJA PREMA

NASTANKU GEOMETRIJSKE POVRŠINE

• LJUSKE su tankostijene konstrukcije, debljine manje od 1/50 do1/100

raspona, u kojima se javljaju samo direktni, vlačni i tlačni (membranski)

naponi, bez momenata savijanja (koji se mogu zanemariti) ali samo ako

je ljuska ravnomjerno opterećena i oslonjena, odnosno membranski

uravnotežena. Elastične su, a problem deformacije klasičnih

konstrukcija greda i ploča rješava se promijenom oblika ljuskastih

konstrukcija.

• CILINDRIČNE LJUSKE

• Cilindrične površine nastaju kad horizontalni pravac klizi po

vertikalnoj krivulji na koju je okomit. Krivulja po kojoj klizi je najčešće

kružnica ali može biti i elipsa ili bilo koja druga krivulja okrenuta

konkavno prema dolje. Isto se tako cilindrična ljuska može izvesti iz

niza cilindara naizmjenično okrenutih gore ili dolje, rubno spojenih u

valovite ljuske.

• Interesantne se cilindrične ljuske mogu postići presjecanjem valjka

pod pravim kutem. Takvi su svodovi bili klasični u srednjevjekovnim

samostanima. Suvremeni križni svodovi su u pravilu plitki, a izvode

se isključivo u armiranom betonu.

• ROTACIJSKE LJUSKE

• nastaju rotiranjem vertikalne krivulje (meridijan) oko neke vertikalne

osi. Ako je meridijan polukružnica, a rotira oko svoje poluosi, dobije

se klasična sferna kupola, počelo joj možemo potražiti u

Panteonskoj kupoli. Različiti se oblici dobivaju ako rotiraju

poluelipse, dijelovi parabole i sl.

• Primjenjuju se stoljećima, ali su zbog izbora materijala bile

predebele. Sa suvremenim materijalima izvode se vrlo tanke ljuske.

• Ako krivulja rotira oko neke vanjske osi ili tangente nastaje torus.

• Ako je krivulja koja rotira pravac tada nastaju konusi.

• Polu konusi mogu biti okrenuti prema dolje i formirati krov ili dno

nekog rezervoara ako su okrenuti prema gore. Ako se primijene

naizmjenično okrenuti konusi nastaje interesantan valoviti krov koji

se može osloniti na obodne zidove ili na samo jedan centralni stup.

• Kišobran je primjer rotacijske ljuske ojačane lukovima.

• Svod gotičke katedrale je ljuska koja svoja opterećenja prenosi na

lučna rebra za ukrućenje, a to je jedan složeni konstruktivni sistem

čiji su elementi izloženi samo neposrednim naponima – gotički

strukturalizam.

• TRANSLACIJSKE POVRŠINE

• Translacijska površina nastaje kada vertikalna krivulja klizi, uvijek

sebi paralelna, po nekoj drugoj vertikalnoj krivulji, koja je obično

okomita na nju.

• Najčešće se primjenjuju za pokrivanje pravokutnih površina.

• Jedan od oblika, koji se iz mnogo razloga pokazao vrlo povoljnim

kod tankih ljuski, je hiperbolični paraboloid koji nastaje klizanjem

parabole s tjemenom okrenutim prema gore po paraboli čije je

tjeme okrenuto prema dolje a parabole su međusobno okomite.

Takva se površina često naziva "sedlo".

• Sedlastu površinu možemo dobiti i od dva kružna luka ali je u praksi

teže izvesti, pa se češće upotrebljava hiperbolični paraboloid jer su

njegove izvodnice pravci što je značajno za rješenje oplate.

• Cilindar je također translacijska površina samo je druga krivulja

pravac.

• DIRIGIRANE POVRŠINE

• Dirigirane površine nastaju kada pravac klizi po dvije fiksne krivulje.

Cilindar je također dirigirana površina koju opisuje jedan dio

horizontalnog pravca čiji krajevi klize po dvije paralelne i identične

krivulje, a uvijek je okomita na njih.

• Dirigiranu površinu kod koje jedan kraj pravca klizi po vertikalnoj

krivulji, a drugi po horizontalnoj krivulji, vertikalna krivulja je najčešće

polukrug dok je druga krivulja pravac paralelan s polumjerom

kružnice, nazivamo konoid i ubrajamo u sedlaste površine.

• Sasvim neočekivano djeluje da i hiperbolični paraboloid možemo

svrstati u dirigirane površine, ako ga prikažemo tako da se jedan

kraj pravca-izvodnice kreće po horizontalnom pravcu dok drugi klizi

po koso nagnutom pravcu. Koristi se vrlo često za pokrivanje

pravokutnih površina s osloncem na četiri rubna nosača u kojima će

se pojaviti samo vertikalna opterećenja. Činjenica da se oplate za

dirigirane površine mogu napraviti od ravnih dasaka doprinijela je

popularnosti ovih površina.

PIER LUIGI NERVI PREDIONICA GATTI

AERODROM

TORINO - HANGAR

FRANK LOYD WRIGHT

UPRAVNA ZGRADA TVORNICE

JONSON’S WAX COMPANY

EERO SAARINEN KENEDY AERODROM NY

1956-62

STADION

MONTREAL

DUTERT & CONTAMINE MAŠINSKA HALA SVJETSKE IZLOŽBE U PARIZU 1887-89.

CHARLES DUTERT

& CONTAMIN

MAŠINSKA HALA

SVJETSKA IZLOŽBA

PARIZ 1887-1889

EUGÉNE FREYSSINET HANGARI AERODROMA ORLY PARIS 1921-1923

PROSTORNE REŠETKE

MERO

PROSTORNE REŠETKE

BORIS MAGAŠ STADION POLJUD

RICHARD BACKMINSTER FULLER GEODETSKA KUPOLA

SVJETSKA IZLOŽBA MONTREAL 1967

ARCHIGRAM – PLUG IN CITY

OTTO FREI - MULTIHALLA U MEINHEIMU (drvena mreža)

OTTO FREY (Günter Behnisch)

OLIMPIJSKI PARK MUNCHEN 1968-1972

PNEUMATSKE

KONSTRUKCIJE

NEBODERI S CENTRALNOM I

DECENTRALIZIRANIM JEZGRAMA

I VISEĆOM KONSTRUKCIJOM

dolje lijevo centralna jezgra s rešetkastim nosačima

na kojima vise stupovi – desno decentralizirane

jezgre s rešetkastim ili lučnim nosačima na kojima

vise stupovi

NORMAN

FOSTER

SHANGHAI

BANK

HONGKONG

1979-86

NORMAN FOSTER RENAULT CENTAR