1 MONTAŽNI MONTAŽNI SKELETNI SKELET NI SISTEM IMS
1.1 Uvod Tendencija u savremenom gra đevinarstvu je masovna izgradnja stambenih objekata. Ostvarivanje ove tendencije mogu će je samo na principima industrijskog na čina proizvodnje, što uslovljava industralizaciju industralizaciju i prefabrikaciju i u gra g ra đevinarstvu. Industrijski način gradnje predstavlja pravu revoluciju u odnosu na klasi čni način i to, kako u domenu projektovanja, tako i u domenima izvo đenja i gradnje objekata. O čigledne prednosti industrijskoga na čina gradnje su: smanjenje koli čine fizičkog rada, brža gradnja objekata, produženje gra đevinske sezone na skoro celu godinu, ušteda drvene gra đe za oplatu, postizanje boljeg i ravnomernijeg kvaliteta elemenata i konstrukcije, pove ćanje sigurnosti i trajnosti objekata i niz drugih. Sa druge strane, ovakav na čin građenja zahteva ve će početne investicije (oprema za prefabrikaciju), kvalifikovanu radnu snagu, ve će troškove transporta, podizanja i montaže elemenata. Konstruktivni sistem koji odgovara zahtevima industrijskog na čina gradnje treba da razreši niz problema i postavlja mnoge uslove i zahteve koje može da zadovolji samo tim ve ćeg bro ja stručnjaka različitih profila (arhitekta, gra đevinski inženjer, mašinski inženjer, tehnolog, ekonomista…). Uspeh i efikasnost odre đenog montažnog konstruktivnog sistema je uslovljen načinom rešenja problema: standardizacije elemenata, jednostavnosti njihove proizvodnje, transporta i montaže, kao i brzinom gradnje. Za masovnu izgradnju stambenih objekata na industrijski na čin najčešće se primenjuju dva tipa konstruktivnih sistema poznata pod opštim nazivom panelni i skeletni sistem. Kod panelnog sistema konstrukciju obrazuju zidovi - vertikalni paneli (sa ili bez otvora) i tavanice - horizontalni paneli. Ovde zidovi zadovoljavaju istovremeno dve funkcije u objektima - zatvaraju prostor i prihvataju optere ćenje (noseći elementi). Kod skeletnih sistema konstrukciju (skelet) čine: stubovi, grede, međuspratne konstrukcije (tavanice) i zidovi za ukrućenje. Skelet u objektu skeletnog sistema ima ulogu samo nose će konstrukcije i zbog toga je potrebno da se drugim elementima (u stati čkom smislu sekundarnim) zatvori prostor i oformi željeni objekat. Iako, na prvi pogled ovo izgleda kao mana skeletnih sistema, sa stanovišta slobode oblikovanja i zatvaranja prostora ovo je i najve ća njihova prednost.Uloga tavanica kod oba sistema je, osim prenosa gravitacionog optere ćenja, i obe-
zbeđenje ravnomernog prenošenja horizontalnih spoljašnjih uticaja (seizmika, vetar) na vertikalne noseće elemente. Na izbor konkretnog konstruktivnog sistema uti če niz faktora, među kojima su najznačajniji namena zgrade, spratnost i lokalni uslovi (lokacija objekta, radna snaga, lokalna industri ja…). Jedan od najčešće korišćenih montažnih sistema kod nas kad je u pitanju stambena izgradnja i gradnja poslovnih objekata je Sistem IMS od prednapregnutog betona. Sistem je u celini delo domaćih autora. Montažni skeletni sistem IMS od prednapregnutog betona je zamišljen i ostvaren u Institutu za ispitivanje materijala u Beogradu 1956. godine. Ve ć sledeće godine je počela izgradnja prvih objekata u ovom sistemu. Bili su to objekti na Novom Beogradu, a zatim je sistem našao široku primenu u mnogim gradovima tadašnje Jugoslavije. Svoju afirmaciju ovaj sistem je doživeo i u inostranstvu (Kuba, Mađarska, Italija, Austrija…). Osnovna ideja IMS montažnog sistema nije u tome da se usavrši i isprojektuje montažna zgrada (zgrade) koja će se kasnije serijski proizvoditi. Naprotiv, ideja je u konstrukciji minimalnog broja konstruktivnih elemenata od kojih je mogu će "sastaviti" veliki broj razli čitih ob jekata. Ova raznolikost se ogleda, kako u osnovama objekata, tako i u njihovim visinama (spratnost). Pri tome je arhitekta u izradi arhitektonskog rešenja objekta minimalno sputan. U ovome leži razlog zašto je izabran skeletni sistem gradnje. Težnja da se prelaskom na montažnu gradnju ne izgubi ni jedna dobra karakteristika klasi čno građenih armiranobetonskih konstrukcija je u potpunosti zadovoljena primenom prednaprezanja kao na čina povezivanja elemenata u monolitnu celinu. Ovako koncipiran montažni sistem omogućio je vrlo široku primenu, počev od stambenih zgrada, škola, bolnica, hotela, poslovnih objekata, do industrijskih objekata, magacina i dr. Od malog broja osnovnih konstruktivnih elemenata mogu će je izgraditi velik (neograni čen) broj neuniformisanih objekata. Veoma značajna karakteristika ovog montažnog sistema je i njegova otvorenost. Naime, osnovnu konstrukciju je mogu će finalizirati bilo na klasičan način, bilo vertikalnim panelima koji se koriste kao fasadni ili pregradni zidovi.
1.2 Elementi konstrukcije Konstrukciju sistema IMS čine montažne ćelije kvadratnog ili pravougaonog oblika, dimenzija od 3.00 x 3.00 m do 7.20 x 7.20 m. Naj češće korišćeni rasteri za izgradnju stambenih objekata su 3.60 m, 4.20 m i 4.80 m i njihove me đusobne kombinacije, dok se za školske i javne zgrade najčešće koriste rasteri 6.60 x 3.60 m uz kombinaciju rastera 3.60 x 3.60 m. Ćeliju formiraju četiri stuba i jedna kasetirana tavani čna ploča između njih. Ovo su ujedno i osnovni elementi koji prihvataju vertikalno optere ćenje. Povezivanje stubova i tavanice u monolitnu celinu postiže se kablovima za prednaprezanje (Sl. 1) koji se provla če kroz otvore u stubovima u nivou tavani čne ploče i kroz slobodan prostor između dve susedne tavanice. Kasnije se od ivi čnih rebara tavanica, ispunjavanjem prostora između njih betonom (koji ujedno služi i kao zaštita za kablove), formiraju svojevrsne prednapregnute grede skeletnog sistema. Kablovi se, zavisno od raspona, postavljaju i utežu kao pravolinijski ili poligonalni (naknadnim spuštanjem kablova se postiže poligonalna trasa).
Kablovi se postavljaju u dva ortogonalna pravca, i posle betoniranja spojeva na kontaktu tavanica i stubova, može se izvršiti njihovo utezanje. Prihvatanje horizontalnih sila vetra i seizmi čkih potresa povereno je prvenstveno betonskim platnima za ukrućenje, a delom i skeletu konstrukcije. Osim prijema horizontalnih sila, uloga platana za ukrućenje je i sprečavanje velike pomerljivosti sistema. Platna za ukru ćenje su armiranobetonski paneli, koji se postavljaju između dva stuba u osi, tako da povezani sa stubovima putem sile prednaprezanja u nivou t avanične ploče formiraju zidove za ukru ćenje. To su prefabrikovani montažni elementi čiji se broj u objektu odre đuje tako da bez dodatnih veza mogu da ispune ulogu nose ćih elemenata za horizontalne sile. Ukoliko, iz bilo kojih razloga, to nije moguće postići (mali broj zidova za ukru ćenje, velika visina objekta, izrazito seizmi čko područ je…) tada se platna za ukrućenje mogu betonirati na licu mesta. Ukoliko prora čun konstrukcije naloži za potrebno, veza izme đu stubova i betonskih platana se može ostvariti i pomoću horizontalne armature ispuštene iz stubova.
Sl. 1
Koncept konstrukcije IMS sistema
Osim ovih osnovnih nosećih elemenata, postoje i drugi elementi, čija je uloga da upotpune konstrukciju i omoguće njeno normalno korišćenje. Kompletna konstrukcija montažnog skeletnog sistema od prednapregnutog betona IMS sastoji se od slede ćih elemenata: - primarni elementi - nose ći delovi konstrukcije: - stubova, - tavaničnih ploča (normalnih i konzolnih), - armiranobetonskih platana za ukru ćenje, - stepeništa; - ivičnih nosača - sekundarni elementi - nenose ći delovi: - fasadnih elemenata (parapeti ili puni paneli), - pregradnih zidova, - sanitarnih blokova, - sanitarnih i kuhinjskih kabina. - tercijarni elementi: obloge, stolarija i sl.
1.2.1 Stubovi Stubovi su elementi montažnog skeletnog sistema čija je osnovna uloga da prihvate vertikalno opterećenje. Pored ovoga, stubovi prihvataju i deo horizontalnog optere ćenja. Ovo se posebno odnosi na stubove koji rade u sadejstvu sa platnima za ukru ćenje (čiji su sastavni deo). Uobičajeno je da su stubovi kontinualni kroz tri etaže. Kada broj spratova nije deljiv sa tri koriste se stubovi koji su kontinualni kroz dve etaže. I u tom slu čaju se stubovi proizvode u standardnim kalupima, koji se samo pregra đuju na željenoj dužini. Presek standardnih stubova je kvadratni i naj češće korišćene dimenzije poprečnih preseka stubova su: 30 x 30 cm, 34 x 34 cm i 38 x 38 cm. Ima slučajeva kada se odstupa od standardnih dimenzija, pa se čak rade i pravougaoni preseci stubova. Stubovi su obi čno armirani sa četiri ugaone šipke. Na stubovima su, na mestima sastava sa me đuspratnom konstrukcijom, ostavljene rupe za prolaz kablova za prednaprezanje. Na vrhu stubovi imaju ispuštene ankere za nastavljanje, a u donjem delu odgovaraju će rupe, koje su snabdevene otvorima za injektiranje. Stubovi iznad fundamenta se proizvode sa ankerima i sa gornje i sa donje strane. U konstrukciji stubovi su uglavnom aksijalno napregnuti, dok zna čajnije momente savijanja stubovi prihvataju samo kod gornjih spratova. Po pravilu su stubovi pritisnuti (rade u oblasti centričnog pritiska ili ekscentričnog pritiska u fazi malog ekscentriciteta) tako da je naveden način njihovog kontinuiranja sasvim zadovoljavaju ći. Vrlo retko se dešava da neki od stubova bude napregnut na zatezanje, po pravilu kao posledica seizmi čkih uticaja, ali i nepravilno projektovane konstrukcije. Kod dužih objekata (preko 40 m) prilikom utezanja kablova na nižim spratovima u podužnom pravcu, ukoliko su stubovi zabetonirani i uklješteni u fundament, može jedan deo sile za prednaprezanje da se prenese na stubove izazivaju ći u njima moment savijanja na mestu uklještenja i, istovremeno, smanjenu silu prednaprezanja u podvlakama u srednjem delu objekta. U tim slučajevima primenjuje se postupak prednaprezanja u dve faze: prva faza podrazumeva zatezanje kablova do 30% sile prednaprezanja, a zatim do pune po četne sile. Drugi način savladavanja ovog problema podrazumeva da se stubovi uklješte u fundament tek nakon završenog utezanja kablova prve etaže. Ovakav postupak se pokazao vrlo koristan kod objekata koji su, pored velike dužine, i velike spratnosti.
1.2.2 Tavanice Prema načinu oslanjanja, u IMS sistemu se razlikuju dva osnovna tipa tavanica: normalne tavanice i konzolne tavanice. Normalne tavanice se oslanjaju u sva četiri svoja ugla i prenose opterećenje na stubove, dok su konzolne tavanice oslonjene samo u dve ta čke i u statičkom smislu rade kao konzolni nosa či. Normalne tavanice mogu da budu pune ili sa otvorima za stepenište, liftove ili vo đenje raznih drugih instalacija. Normalne tavanice: U zavisnosti od rastera oblik osnove ovih tavanica je pravougaoni ili kvadratni. Tavanice su koncipirane kao kasetirane sa ortogonalnim sistemom sekundarnih nosača. Ivični nosači se tretiraju kao primarni i oni kasnije, nakon utezanja kablova, formiraju podvlake skeletnog sistema i uvek su prednapregnuti. Kod ve ćih rastera, radi uštede u količini materijala, sekundarna rebra mogu biti i manje visine od ivi čnih, što može da stvori probleme u oblikovanju plafonske konstrukcije. Rebra su uvek ukru ćena gornjom, a često i donjom betonskom plo čom, što u statičkom smislu obezbeđuje potrebnu krutost ovoj relativno lakoj konstrukciji.
U slučaju većih raspona sama tavanica može biti formirana iz dva ili tri segmenta. Spajanje delova u monolitnu celinu postiže se tako đe prednaprezanjem, a nekad se to rešava i mekom armaturom. Kod ovakvih raspona, mogu se prednapregnuti i sekundarna rebra tavanice. Tavanica IMS sistema omogućava postavljanje pregradnih zidova bez ikakvog ograni čenja, bez obzira da li je formirana iz jednog ili više segmenata. U tavanici je uvek mogu će ostaviti otvore manje od dimenzija kasete jednostavnim perforiranjem ploče. U slučaju da je otvor takvih dimenzija (otvori za stepeništa, liftove…) da preseca ju sekundarna rebra, tada se oko otvora obrazuje okvir kojim se uspostavlja veza izme đu rebara kasetirane tavani čne ploče. Klasična tavanica u IMS skeletnom sistemu je tavanica sa gornjom betonskom plo čom i rebrima, a laka plafonska konstrukcija se naknadno pri čvršćuje za nju. Me đutim, naknadna izrada plafonske konstrukcije često može da bude problem prilikom izvo đenja, zbog čega je u novije vreme češća upotreba kasetirane tavanične ploče sa plafonom uz pomo ć izgubljene oplate. Drugi način izrade tavanice sa donjom (plafonskom) plo čom podrazumeva polaganje kasetirane tavanice za koju je sa donje strane pri čvršćena armaturna mreža u sveže razastrt beton debljine 2 ÷ 3 cm, koji formira plafonsku plo ču. Izbegavanje prslina kao posledica različite starosti betona se postiže prednaprezanjem same donje plo če tavanice. Visina tavanice je (za uobičajene rastere stambenih objekata) 20 cm. Konzolne tavanice: Ovaj tip tavanice se koristi za balkone ili za pove ćanje korisne stambene površine. Statička koncepcija je u tome da element konstrukcije konzolno prenosi optere ćenje. Pored glavnih konzolnih nosa ča koji su prednapregnuti, optere ćenje prihvataju i sekundarni nosači, koji moraju biti povezani sa odgovaraju ćim rebrima normalne tavanice, bilo preklapanjem armature, bilo zavarivanjem. Raster konzolnih tavanica je diktiran osnovnim rasterom sistema i mogu ćnošću konzolnog prihvatanja optere ćenja pod već diktiranom konstruktivnom visinom. Da bi se prihvatio momenat uklještenja, povećava se ekscentricitet kablova iznad oslonaca, a, kada je potrebno, dodaje se i još jedan kratki kabl. Prepusti konzolnih tavanica se kre ću od 1.20 m do, čak, 3.00 m. Kod ovih tavanica značajno opterećenje predstavljaju fasadni elementi koji na njima leže ili su o njih obešeni, zbog čega je bitno da oni budu što lakši. Problem plafonske konstrukcije se i ovde rešava na isti na čin kao kod normalnih tavanica.
1.2.3 Platna za ukrućenje Armiranobetonska platna za ukrućenje, zajedno sa stubovima formiraju zidove za ukru ćenje. To su osnovni konstruktivni elementi koji prihvataju horizontalne uticaje. Koncepcija ovih elemenata je takva da oni treba da su u stanju da prime kompletne horizontalne uticaje (iako i sam skelet prima njihov deo) i da smanje opštu deformabilnost skeleta. Često je ovaj drugi zahtev i presudan, jer, naro čito kod nižih objekata i u nižim seizmi čkim zonama, su i sami stubovi u stanju da prime i na temelje prenesu horizontalne uticaje, ali se zbog velike deformabilnosti takvog sistema to ne sme dopustiti (velika pomeranja bi dovela u pitanje stabilnost i upotrebljivost sekundarnih elemenata konstrukcije). Ab platna su u početku primene IMS sistema bila livena na licu mesta, da bi se kasnije zamenila montažnim panelima. Primena montažnih panela u IMS sistemu je danas redovna praksa. Livenje platana na licu mesta se koristi samo u slu čajevima velikih spratnih visina ili
visokih seizmičkih zona, kada je postupak izrade in situ isplativiji u odnosu na neophodne modifikacije ustaljenih dimenzija i na čina armiranja elemenata. Kod montažnih zidova redovno se javlja problem njihovog kontinuiranja po visini. Ovaj problem potiče iz činjenice da je visina me đuspratne konstrukcije nedovoljna da bi se ostvario preklop armature. Zbog toga su u zidnim platnima predvi đeni otvori koji idu celom visinom platna i kroz koje se provlači vertikalna armatura. Otvori su dovoljno veliki ( ∅ = 8 cm) da se u njima može ostvariti nastavljanje armature preklapanjem. Naknadno se otvori zapunjavaju injektivnom smešom. Sama montažna platna su armirana konstruktivno, a oko pomenutih kružnih kanala - spiralno. Dimenzije im odgovaraju razmaku izme đu stubova umanjenom za toleranciju od 4 cm i spratnoj visini umanjenoj za 8 cm.
1.2.4 Stepeništa Montažni sistem IMS dozvoljava upotrebu kako jednokrakih, tako i dvokrakih i trokrakih stepeništa. Kao najekonomičnije rešenje, naj češće se koriste jednokraka stepeništa smeštena u jedno polje rastera. Sama konstrukcija stepeništa se sastoji iz ve ć "nazubljene" stepenišne kose ploče, na koju se naknadno montiraju gazišta. Postoji mogu ćnost da se stepenišni element prefabrikuje u jednom komadu (sa gazištima). Stepenišna ploča se izrađuje kao puna ab ploča debljine 12 cm. U nosaču su ostavljene rupe za vezu ankerima sa podvlakama.
1.2.5 Ivični nosači Ivični nosači su gredni elementi koji imaju ulogu da na spoljnoj strani objekta, zajedno sa ivičnim rebrom tavanične ploče, formiraju podvlaku skeleta (Sl. 2). Visina ivi čnih nosača odgovara visini tavanice. Istovremeno to su elementi koji prihvataju i nose fasadne elemente.
Sl. 2
Mesto spoja ivi č nog nosa č a i normalne tavanice (formiranje ivi č ne podvlake)
Ivični nosač je povezan sa ostatkom konstrukcije (sa pripadaju ćim stubovima) putem prednaprezanja. Kod većih raspona ivičnih nosača, prednaprezanjem može biti dovedena u pitanje njegova bo čna stabilnost, zbog čega je ovakav element neophodno proveriti na izvijanje prilikom proračuna konstrukcije.
1.2.6 Sekundarni elementi Fasadni elementi: Fasadni elementi koji se koriste u IMS montažnom sistemu gradnje za zatvaranje zgrade mogu biti od svih materijala prema želji projektanta. Naj češće se primenjuju "sendvič" elementi tipa beton - izolacioni sloj - beton razli čitih debljina. Veza između fasadnih elemenata i ivičnih nosača ostvaruje se betoniranjem ankera, tako da u stati čkom pogledu fasadni parapetni element radi kao vertikalna konzola. Kod ovih elemenata vertikalna spojnica (Sl. 3) je otvorenog tipa sa dekompresionim kanalom i limenom trakom koja spre čava direktne udare kiše u spojnicu. Sa unutrašnje strane spojnice postavlja se plastični kit i ploča od izolacionog materijala. Pregradni zidovi: U IMS montažnom sistemu pregradni zidovi nisu nose ći elementi, te je od interesa da njihova težina bude što manja. U praksi se koriste pregradni zidovi od gipsanih blokova, siporeksa, lakih betona… Specijalni tip pregradnog zida je sanitarni blok. To je zid u koji su ugrađene instalacije, odnosno kanali i otvori za razne instalacije (vodovod, kanalizaci ja, ventilacija…). Sanitarni blokovi se izrađuju od betona uz koriš ćenje raznih drugih materijala, cevi i blokova sa šant kanalima.
Sl. 3
Vertikalna i horizontalna spojnica fasadnih elemenata
Sanitarne i kuhinjske kabine: U poslednje vreme IMS sistem stambene gradnje podrazumeva upotrebu potpuno zatvorenih ćelija u koje se ugrađuje kompletno kupatilo (Sl. 4), klozet ili radni deo kuhinje sa svim potrebnim instalacijama i otvorima. Ćelija se formira od tankih betonskih panela i montira se kranom na taj na čin što se postavlja na tavani čnu ploču i kasnije se priključuje za ostale razvode instalacija.
1.3 Povezivanje glavnih nose ći h elemenata Povezivanje montažnih elemenata u jedinstvenu konstrukciju predstavlja delikatan projektantski i izvođački zadatak. Od njegovog rešenja zavisi stabilnost konstrukcije, a, svakako, i njena ekonomi čnost. Načelno govoreći, veza između elemenata treba da bude takva da garantuje potpuno prenošenje sila i deformacija za koje je konstrukcija projektovana. Vezivanje treba da obezbedi projektovan statički sistem konstrukcije. Pri tome se postavlja i imperativ jednostavnosti izvođenja veza prefabrikovanih elemenata. Trajnost veza mora da odgovara veku trajanja objekta bez ikakvih naknadnih reparacionih radova.
Monolitnost skeletne konstrukcije u IMS sistemu postiže se prevashodno prednaprezanjem, a neke od veza se mogu ostvariti i na drugi na čin: zavarivanjem, kontinuiranjem mekom armaturom…
Sl. 4
Sanitarna kabina - kupatilo
1.3.1 Nastavljanje stubova S obzirom da se IMS stubovi protežu maksimalno kroz tri etaže, nastavljanje stubova je neophodno kod svih objekata više spratnosti. Nastavljanje stubova se izvodi jednom vrstom preklapanja meke podužne armature stuba. Iz donjeg stuba su ispušteni ankeri koji ulaze u rupe za njih predvi đene na gornjem stubu. Svaki stub ima na svom donjem kraju, u uglovima, po dve podužne rupe (ukupno osam) čiji je pre čnik nešto veći od prečnika ankera za nastavljanje. Na gornjem kraju svakog stuba ispuštena su po dva čelična profila u svakom od uglova preseka stuba (Sl. 5). Dužina ovih ankera je određena njihovim pravilnim sidrenjem.
Sl. 5
Nastavljanje stuba
Nastavak se izvodi na slede ći način: na gornju površinu donjeg stuba rasprostre se 1 cm slabo vlažnog cementnog maltera; kranom se postavi gornji stub tako da se čelični profili uvuku u kanale gornjeg stuba; gornji stub se fiksira u vertikalnom položaju; injektiraju se kanali gornjeg stuba. Injektiranje se vrši cementnom emulzijom Ukoliko nije ostvarena dovoljna
dužina preklopa podužne armature ili ako su stubovi izloženi zna čajnijim zatežu ćim aksijalnim silama, veza nastavka se može poboljšati ako se za injektiranje koristi emulzija sa dodatkom epoksi smola.
1.3.2 Veza tavanica sa stubovima Veza tavanice sa stubom se ostvaruje isključivo prednaprezanjem i stvaranjem dovoljno velikih sila trenja između kontaktnih površina. Između stuba i kontaktnih površina tavanica projektom je predvi đen razmak od 2 cm, koji se, posle montaže tavanica, zaptiva suvim cementnim malterom, odnosno PU pastom. Cilj ovoga je korekcija, uvek prisutne, izvo đačke netačnosti, a ujedno i ostvarivanje što prisnijeg kontakta između tavanice i stuba. Kada je malter dovoljno o čvrsnuo, zatežu se čelični kablovi, koji su položeni u kanal izme đu dve tavanice. Prednaprežu se obi čno dva kabla od kojih je svaki sastavljen iz 4 do 6 žica prečnika 7 mm. Kablovi se pružaju neprekinuti celom dužinom, odnosno širinom zgrade, prolazeći kroz rupe, za njih predvi đene, u stubovima. Za uobičajene raspone primenjuje se trajna sila u svakoj podvlaci u rasponu od 300 ÷ 430 kN (Sl. 6). Ova sila, sa relativno visokim koeficijentom sigurnosti pokriva sve smi čuće i normalne napona. Nakon pravolinijskog zatezanja kablova u popre čnom i podužnom pravcu, trasa kablova se pretvara u poligonalnu njihovim spuštanjem pomo ću specijalnih hidrauli čkih uređaja postavljenih u sredini raspona tavanice. Samo fiksiranje poligonalne trase se postiže umetanjem posebnih podmeta ča za fiksiranje položaja kablova na tre ćinama dužine raspona. Kroz rupe, ostavljene u zubu ivi čnog ojačanja tavanice se provla če uzengije, čija je uloga kontinuiranje sekundarnih rebara tavanice.
Sl. 6
Ostvarena sila trenja na spoju stuba i tavanice
Kanal u kom leže zategnuti kablovi betonira se uz vibriranje, a rupe u stubovima se zapunjavaju cementnom emulzijom u cilju zaštite kablova. Na isti način se i konzolne tavanice povezuju sa stubovima. Jedina razlika je u podizanju kablova na mestu oslonca, radi pokrivanja momenta uklještenja.
1.3.3 Veze zidova za ukru ćenje Zidovi za ukrućenje su betonski paneli debljine 15 cm koji u sredini preseka imaju kružne otvore prečnika 8 cm, kroz koje se provlači potrebna armatura prema stati čkom proračunu. Ovi paneli su armirani konstruktivno, a oko kružnih kanala spiralno.
Nastavljanje zidova za ukru ćenje se izvodi tako što se iznad tavanice postavi betonsko platno tako da se navuče na armaturu koja je ispuštena iz donjeg platna (Sl. 7). Zatim se u kanale postavlja potrebna armatura. Kanali se ispunjavaju betonom samo do polovine visine. Ostatak se betonira zajedno sa betoniranjem kanala izme đu tavaničnih ploča. Zid za ukrućenje i stubovi sa kojima zajedno u čestvuje u prijemu horizontalnih sila, nemaju međusobne veze izuzev u nivou me đuspratne konstrukcije, gde se i putem kablova za prednaprezanje ostvaruje veza, pa se u stati čkom pogledu ovi zidovi, zajedno sa pripadaju ćim stubovima tretiraju kao jedinstven presek.
Sl. 7
Spoj tavanice i zida za ukru ć enje
Međutim, kod visokih zgrada ili zgrada koje leže u oblastima ve ćeg seizmičkog intenziteta može se dogoditi da ovakve veze ne obezbeđuju sadejstvo stubova i betonske membrane, pa je tad potrebno da se njihova veza ostvari kontinualno po visini spoja mekom armaturom ispuštenom iz stubova.
1.4 Stati č ki tretman konstrukcije U statičkom smislu zgrada rađena u IMS sistemu predstavlja prednapregnuti betonski skelet elastično ukrućen betonskim zidovima. Zgrade se, po pravilu, proračunava za delovanje vertikalnih gravitacionih optere ćenja, vetra i seizmičkih uticaja. Za dejstvo vertikalnog optere ćenja konstrukcija se, s obzirom na prisustvo zidova za ukru ćenje, računa kao horizontalno nepomerljiva i u slu čajevima nesimetričnog rasporeda opterećenja. Pri tome su vertikalni elementi konstrukcije prevashodno centri čno pritisnuti ili se nalaze u zoni pritiska sa malim ekscentricitetom. Za prijem horizontalnih sila projektuju se zidovi za ukru ćenje. Aproksimativni prora čun ovih zidova podrazumeva njihovu sposobnost da prime kompletna horizontalna dejstva, a period oscilovanja konstrukcije se izjedna čava sa njihovim periodom oscilovanja. U ovom prora čunu tavanice se mogu smatrati potpuno krutim u svojoj ravni. U realnoj konstrukciji horizontalno optere ćenje primaju i stubovi skeleta, što je ta čnijim proračunom (prostorni model konstrukcije) mogu će obuhvatiti. Prostornim modelom konstrukcije je, tako đe, moguće obuhvatiti i efekte koji se javljaju kao posledica nesimetri čnosti objekta nepoklapanja centra masa sa centrom krutosti - torzija u osnovi objekta. Generalna preporuka kod projektovanja zgrada je izbegavanje nesimetri čnih i razuđenih osnova objekata.
Pojedinačni konstruktivni elementi se prora čunavaju na uobičajen način za delovanje opterećenja koja im se poveravaju. Za uobičajene raspone konstrukcija stambenih objekata kataloški propisane veze izme đu pojedinih elemenata nije potrebno posebno prora čunavati ili proveravati. Problem i potreba kontrole se može javiti samo kod spoja izme đu stubova i platana za ukru ćenje, gde je kod viših seizmičkih zona neophodno proveriti smi čuću silu na spoju i obezbediti je sa visokim koeficijentom sigurnosti.
1.5 Fundiranje Koja će se vrsta i veličina temelja primeniti zavisi od oblika i veli čine zgrade i geomehani čkih i hidrogeoloških osobina tla na kom se zgrada fundira. Primenjuju se gotovo svi na čini fundiranja koji se inače koriste kod višespratnih zgrada: temelji samci, temeljenje na plo čama, na temeljnim roštiljima, kao i na šipovima. Posebnu pažnju treba obratiti kod fundiranja zidova za ukrućenje, zbog visokog nivoa uticaja koji oni prenose na fundament. Dobra osobina IMS konstrukcije je što nije jako osetljiva na nejednaka sleganja oslonaca, ali u slučaju izraženog sleganja, ovu činjenicu proračunom ne treba zanemariti. Pored ovoga, ovakve konstrukcije su relativno male težine, što ih čini pogodnim za izvođenje na tlu relativno slabijih karakteristika.
1.6 Montaža Montiranje elemenata montažno skeletne konstrukcije IMS izvodi se kranovima ili pokretnim dizalicama, kod nižih objekata. Pri tome se koriste ure đaji i alati specijalno namenjeni montaži ovakvih elemenata. Montaža stubova se izvodi uz pomo ć uređaja za montažu stubova (obezbe đuje mogućnost podizanja stuba kranom) i kosnika za njihovo fiksiranje. Pre početka montaže stubova mora se sprovesti kontrola položaja ankernih rupa u t emeljima i visinskih kota temelja, odnosno položaja ankera ispuštenih iz donjeg stuba. Na stub se montira uređaj za njegovo podizanje. Stub se postavlja na podlogu od cementnog maltera na taj način što ankeri iz donjeg stuba ulaze u rupe za njih predvi đene u gornjem stubu. Zatim se postavljaju kosnici koji pridržavaju stub i tek onda se stub otpušta od krana. Nakon postavljanja stuba u vertikalan položaj, rupe za ankere se ispunjavaju cementnom emulzijom. Tavanice se montiraju nakon što su montirani stubovi. Prilikom njihove montaže koristi se uređaj za oslanjanje tavanice, koji ima ulogu privremenog oslonca (sve do utezanja kablova u nivou tavanice). Ovaj ure đaj se zavrtnjima pri čvrsti za stub u kojem je predvi đena oprema za njegovo kačenje. Nakon što se tavanice oslone na ove privremene oslonce zapunjava se prostor između stuba i tavanice suvim cementnim malterom. Nakon o čvršćavanja ovog spoja utežu se kablovi (prvo popre čni, a zatim podužni). Pomoću betonskih umetaka kablovi se spuštaju u trećinama raspona (formira se njihova poligonalna trasa), postavljaju se uzengije za kontinuiranje sekundarnih rebara tavanica, betonira se kanal izme đu susednih tavanica, injektiraju se rupe u stubovima kroz koje prolaze kablovi, a zatim se skidaju privremeni oslonci. Konzolne tavanice se montiraju istovremeno sa ostalim tavanicama jednog nivoa. Pri ovome se koriste uređaji za prihvatanje konzolnih tavanica, kao i ure đaji za njihovo oslanjanje. Nakon što se tavanica postavi na privremene oslonce i iskontroliše njen položaj, prostor izme đu
tavanice i stuba se zapunjava cementnim malterom. Nakon o čvršćavanja ovog spoja, utežu se kablovi. Dalja procedura je ista kao i za normalne tavanice. Zidovi za ukrućenje se montiraju nakon montaže i utezanja donjeg nivoa tavanica, a pre montaže gornjeg nivoa. Ovi zidovi treba da budu kontinualni od temelja do najvišeg sprata objekta. Povezani su sa stubovima samo u nivou tavanice, a kod zgrada ve će spratnosti i u regionima većeg seizmičkog intenziteta potrebno je da se veza izme đu stubova i betonskih membrana ostvari kontinualno po visini spoja preko meke armature. Nakon što se izbetonira deo podvlake izme đu dve tavanice uz nadvišenje od 4 ÷ 5 cm, platno se pomoću krana postavlja tako da armatura koja je ispuštena iz donjeg platna u đe u otvore gornjeg platna. Nakon otpuštanja platna od krana, kontroliše se vertikalnost položaja, postavlja se potrebna vertikalna armatura platna, zapunjavaju otvori do polovine visine. Neizbetonirani deo kanala se popunjava betonom nakon utezanja kablova gornje tavanice zajedno sa betoniranjem dela podvlake izme đu tih tavanica. Na kraju se ispunjava betonom sastav između stubova i zidnog panela. Ivični nosači se montiraju istovremeno sa tavanicama. Nakon njegovog podizanja i postavljanja na ure đaj za oslanjanje tavanica u projektovani položaj, zapunjava se prazan prostor do stuba suvim cementnim malterom. Nakon o čvršćavanja spoja provla če se i zatežu kablovi, spuštaju se u tre ćinama raspona ubacivanjem betonskih podmeta ča, provlače se uzengije kroz, za njih predviđene, rupe (kao kod normalnih tavanica) i betonira se kanal izme đu ivičnog nosača i tavanice. Zatim se injektiraju rupe u stubovima kroz koje prolaze kablovi i uklanja se ure đaj za oslanjanje. Stepenišne ploče se montiraju nakon utezanja kablova gornje tavanice, a pre betoniranja kanala između stepenišne tavanice i susednih tavanica. Gazišta se montiraju kad su radovi na objektu u završnoj fazi.
1.7 Prednaprezanje Prednaprezanje montažne skeletne konstrukcije IMS izvodi se po sistemu ukotvljenja IMS. Prednaprezanje se ostvaruje kablovima 4 ÷6 ∅7mm, zavisno od primenjenog rastera. Uređaji koji se koriste u postupku prednaprezanja su:
-
uređaj za utezanje: čine ga tronožni upornik sa "ružom" podešen da nalegne na kotvu, cilindrična hidraulična presa i hidrauli čna pumpa koja je opslužuje (Sl. 8);
-
mutilica sa pumpom: koristi se za injektiranje.
Sl. 8
Ure đ aj za utezanje kablova
Utezanje konstrukcije obavlja se u dva ortogonalna pravca: podužnom i poprečnom. Prednaprezanje izaziva elasti čno i plastično skraćenje građevine. Ovo je naro čito od značaja kod podužnog pravca dugačkih objekata. Projektom moraju biti konstatovane deformacije koje će nastati kao posledica utezanja i to imati u vidu prilikom montaže stubova. Treba voditi ra čuna o tome da se kod utezanja tavanica prvog spratnog nivoa deformacije na vrhu stuba pove ćavaju tri puta (kod troetažnih stubova). Ova pojava može da se eliminiše u toku montaže odstupanjem od vertikalnosti stubova, a na osnovu prora čuna i merenja deformacija. Ovome treba dodati već pomenuti problem prijema dela sile prednaprezanja od strane uklještenih stubova. Za svaki objekat potrebno je u projektu predvideti redosled prednaprezanja u zavisnosti od zadate osnove poštujući navedene napomene. Za preporuku je da se prvo utežu obimni kablovi i to prvo popre čni, pa podužni, jer se na taj na čin objekat najbrže dovodi u stanje definitivne stabilnosti. Redosled utezanja kablova po visini može trojak:
-
-
ako sračunata odstupanja od vertikale dopuštaju, može se potpuno utezati svaki spratni nivo nakon montaže elemenata tog nivoa; nakon montaže elemenata jednog nivoa utežu se samo obimni kablovi, a zatim se montiraju elementi narednog nivoa. Kada su elementi montirani utežu se i preostali kablovi prethodnog nivoa; kablovi jednog nivoa se utežu tek pošto su montirani elementi narednog nivoa. Sa stanovišta smanjenja parazitnih uticaja i kumulativnih odstupanja, ovaj na čin je i najpovoljniji, ali, sa druge strane, zahteva ve ću količinu opreme.
Spuštanje kablova treba istovremeno obaviti u dva raspona, od krajeva prema sredini. Duži kablovi zahtevaju i poseban prora čun i projektovanje redosleda spuštanja kablova. Ukotvljenje kablova se vrši kotvama IMS sistema (naj češće se primenjuju kotve C.4 i C.6). Kotva se sastoji od čaure, klina i podložne pločice. Pre navlačenja čaure, žice, koje vire 20 ÷ 25 cm, moraju biti raspodeljene pravilno po obimu. Podložna plo čica se postavlja direktno na beton. Klin se pomoću čekića ili hidrauličke prese utiskuje u čauru. Na već postavljenu podložnu plo ču i čauru sa klinom navla či se tronožni upornik na koji se postavlja hidraulična presa, tako da krajevi žice budu uvu čeni u čeljust prese (Sl. 8). Nakon zatezanja kablova do propisanog izduženja, pomoću čeličnog nabijača, utiskuje se klin u čauru kotve. Nakon opuštanja pritiska na presi kontroliše se uvla čenje klina, koje ne sme da prekorači veličinu od 3 mm (u suprotnom postupak se ponavlja).
Utezanje kablova se radi sa obe ili sa jedne strane kabla. Utezanje sa jedne strane je karakteristično za objekte za dilatacionim razdelnicama, zbog nemogu ćnosti pristupa. Zaštita kablova u kanalima između tavanica postiže se njihovim betoniranjem, dok se njihova zaštita u kanalima kroz stubove postiže injektiranjem tih kanala cementnom emulzijom. Zaštita ankernih kotvi postiže se betoniranjem i formiranjem "betonske glave" na stubu, odnosno konzolnoj tavanici. Pre betoniranja, čelične žice treba previti preko klina, kako bi se spre čilo njegovo eventualno izvla čenje.
Sl. 9
Kotvljenje i zaštita kotvi na mestu dilatacione razdelnice
Poseban problem, sa stanovišta prednaprezanja, predstavljaju dilatacione ili aseizmi čke razdelnice. Dilataciona razdelnica je kod IMS sistema data osovinskim rastojanjem stubova neposredno uz razdelnicu. Ovaj razmak iznosi 65 cm, tako da kod stubova 34 x 34 cm, čist razmak iznosi 31 cm, odnosno kod stubova 38 x 38 cm - 27 cm. Ankerne kotve za kablove na dilataciji su poluupuštene u stub, kako bi se ostvarili potrebna širina dilatacije (Sl. 9). Objekti sa jednom ili više dilatacionih razdelnica se grade etapno, tako da se montaža dva susedna objekta izvodi stepenasto. Ovim je na prvom objektu omogu ćeno normalno utezanje kablova sa obe strane. Na drugom (i slede ćim) objektima se kablovi zatežu samo sa jedne strane - suprotan kraj u odnosu na razdelnicu. Specijalnim ure đajem, kabl se na mestu dilatacione razdelnice samo kotvi. Kotve na mestu razdelnice se štite izradom zaštitne kape.
