View
236
Download
3
Category
Preview:
Citation preview
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
1
13. Kongres DGKS Zlatibor 22-24.09.2010.
Šerif Dunica, Branislav Životić, Aleksandar Bojović:
NOVI TORANJ NA AVALI. KONSTRUKCIJA TORNJA
Saobraćajni institut CIP
d.o.o., Beograd
DEL ING
d.o.o.Beograd(ex Delfin Inženjering
d.o.o.)
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
2
Konstrukcija tornja na Avali
Sadržaj
1
Uvod
2
Istorijski osvrt
3
Projekt 1960.
4
Projekt 2005./2009.
5
Toranj u medijima
6
Učesnici izrade projekta
1964-1999.
1999.
2009.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
3
1 UvodStari toranj:
• projektovan 1959-1960.
• izgrađen 1960-1964.
• srušen u vazdušnom napadu 1999.
Projektni zadatak za novi toranj: 2004,2005.
Projekt novog tornja: 2005. i 2009.
Izgradnja novog tornja: 2007-2009.
Zašto je uopšte trebalo raditi novi projekt kad je mogao da se koristi stari?
Ako je već urađen novi projekt u čemu je njegova originalnost?
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
4
2
Istorijski osvrt Stanje tehnike oko 1960:
Izvedene konstrukcije
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
5
Istorijski osvrt. Oblici tornjeva na nogama
Toranj Avala, 1964. Riga, 1986. Taškent, 1985.Broj nogu 3 3 4Ukupna visina H
[m] 203,5 375,0 375,0Visina betonskog dela hc
[m] 136,6 240,0 240,0Visina nogu
hL
/hc 0,26 0,67 0,42
Zapažanja o Avali:
• jedini Δ-preseka do ‘86;
• mali odnos hL
/hc
;
• Cf,Δ
/Cf,O
≈
2,4
;
• mala debljina zida tc
;
• oko 1960. sličan hc
/D
;
• oko 1960. slična n[Hz].
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
6
Istorijski osvrt. Stanje tehnike oko 1960: Tretman opterećenja vetrom
Jugoslavija 1960:
PTP-2:1948(po uzoru na
DIN 1055-1:1938)
Posebno važno!(1,0+0,5)W=1,5W→ 1,05
do 1,80
kN/m2
Ovo je kao neka vrsta dinamičkog koeficijentaG(n,I).
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
7
3 Statički proračun
1960: Tretman opterećenja vetrom
Ključno važno!!W = 1,00
kN/m2
< WPTP-2
= 1,05-1,80 kN/m2
Cf,Δ
= 1,2; 0,8
≈
Cf,O
< 2
→ W Cf
≈
(0,5 W Cf
)potr
.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
8
Statički proračun
1960: Aerodinamički pritisak vetra
Nekorektnost opterećenja vetrom utvrđena je još 1985. u Studiji Građ. fak. u Beogradu.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
9
4 Projekt 2005/2009.
Zašto je uopšte trebalo raditi novi projekt kad je mogao da se koristi stari?
Stari projekt osim dispozicije konstrukcije i statičkog proračuna nije sačuvan, a i da jeste ne bi mogao da bude korišćen!
Startna pozicija Projekta
septembra 2005:
•
projektovati konstrukciju sa istim dimenzijama i presecima pri više od dva puta većim opterećenjima;
•
mogu li se uopšte postići svi dokazi nosivosti i upotrebljivosti prema savremenim normama?
• rok: decembar 2005.
Projektni zadatak 2005:•
Toranj po izgledu isti kao
stari; turistički objekat, komunikacioni koliko je to moguće.•
Čelični deo Tornja prema
uslovima RTS 2004:visina, gabariti preseka, antene, uslovi upotrebljivosti.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
10
Projekt 2005/2009. Projekt konstrukcije –
osnovne oblasti
Opterećenje vetrom:
•
toranj je na bregu –
uticaj orografije terena;
• hrapavost terena;
• dominantni pravci vetra;
• promenljivi Cf
po azimutu;
• razni povratni periodi vm,T
;
T=50 god: nosivost
T=10 god: vetar + led
T=5 god: horizontalna ubrz.
T=1 god: upotrebljivost UHF;
•
norme: SRPS U.C7.110 do 114:1991, EN 1991-4:2005.
Čelična konstrukcija:
•
četvorozidna, ograničenih gabarita zbog antena;
• nosivost;
• upotrebljivost UHF-antena;
• aeroelastična stabilnost;
• zamor.
Betonska konstrukcija:
• presek jednak starom;
• nosivost;
• aeroelastična stabilnost;
•
norme: PBAB:1986, EN 1992-1-1:2004, EN 1998-
1:2004.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
11
Projekt 2005/2009. Opterećenje vetrom
Opterećenje vetrom:
• osnovna brzina: vm,50,10
= 19m/s
• orografija terena;
• hrapavost terena;
• dominantni pravci vetra;
• promenljivi Cf
po azimutu;
• razni povratni periodi vm,T
;
T=50 god: nosivost
T=10 god: vetar + led
T=5 god: horizontalna ubrz.
T=1 god: upotrebljivost UHF. Orografija i hrapavost terena i vm
vetra.
Promenljivi Cf
i T
konstr. i kombinacije opterećenja.
Zima 2008/2009.Led na kranu.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
12
Projekt 2005/2009. Vetar –
aerodinamički pritisak
Projekt 1960.PTP-2:1948
Projekt 2005.SRPS U.C7.111:1991
DIN 1056:1956
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
13
Projekt 2005/2009. Vetar –
aerodinamički pritisak
NW
SEEN:SE
EN:NW
SRPS
Osrednjena brzina vetra vm
(z) po EN 1991-1:2005:
min = SW, max = NW
.
Aerodinamički pritisak vetra po SRPS i EN.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
14
Projekt 2005/2009.
Vetar –
koeficijenti sileDeo konstrukcije 1960. 2005.
Čelični deo Cw,1960
= 2,80(za oštroivičnu rešetku)
Cw,2005
= 1,40(reš. sa cilindr. štap.)
Betonski deo Cw,1960
= 1,20;
0,80(kao za φ-presek)
Cw,2005
= 1,65;
1,15
Ispitivanja Cw
nisu rađena
u aerotunelu.
Usvojeno:
za betonski deo prema BSI
CP3-V-2:1972,
Za čelični deo prema SRPS U.E7.113:1991.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
15
Ugib vrha tornja
pri vetru T = 10 god:
Vetar + led:
max δres
= 566
-
1534
mm
Ugib vrha tornja
pri vetru T = 50 god:
Max vetar:
max δres
= 661 -
2056
mm
Min ugib pri kombinaciji: čelik/frontalno
+ beton/na stranu = Vetar N.
Max ugib pri kombinaciji: čelik/dijagonalno + beton/na stranu = Vetar: SE, SW.
Projekt 2005/2009. Vetar –
deformacije
Ugib u nivou kafe-restorana pri vetru T = 50 god: max δres
= 163 -
450
mm
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
16
Delovanje vetra.
Deformacije.
Učešće u max ugibu vrha od vetra, (vetar jugoistočni SE
):
Vetar na betonski deo:
max δres,c
= 674
mm
(33%)
Vetar na čelični deo:
max δres,s
= 1382 mm (67%)
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
17
Deformacije.
Nagib vrha UHF-sistema pri
vmax
= 70 km/h = 19,4 m/s:max ϕ
= 0,0047 –
0,0150 rad
max ϕ
= 0,27o
– 0,86o
< 1o
.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
18
Uslov upotrebljivosti.Horizontalna ubrzanja
na koti kafe-restorana.
U srpskim normama postoji jedino orijentaciona vrednost u SRPS U.C7.111:1991:
max a(vm
) < 0,20 m/s2
.
Evropske norme, kriterijum
za pešačke mostove, (EN 1990:2002, Annex A2):
Provera uvek pri nh
< 2,5 Hz; (toranj na Avali: n1
= 0,21 Hz << 2,5 Hz);
Uslov upotrebljivosti: ah
≤
0,20 m/s2
.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
19
Uslov upotrebljivosti.
Horizontalna ubrzanja
na koti
kafe-restorana.Pri osrednjenom vetru,
SRPS U.C7.111:1991:
amax
= 2gIz
B(R/B) 4π2
n12
Δ
< alim
Rezultati:
Pri vT=10
primetna ali prihvatljiva ubrzanja;
Pri vT=50
, zavisno od pravca i neprijatna ubrzanja.
Komentar:
Horizontalno ubrzanje zavisi isključivo od krutosti betonskog dela tornja:
a = a(I ; H ; E)
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
20
Projekt 2005/2009. Vetar –
odvajanje vrtloga
Betonski deo:Pri Strouhalovom broju St
= 0,12
do
0,20 vcr
= 8 do 13 m/s a pomeranja vrha su umerena (do oko 15 mm). Ekvivalentna bočna opterećenja su wy
<< wx
pa je konstrukcija sigurna.
Čelični deo:Pri Strouhalovom broju St
= 0,12
do
0,20 vcr
= 4 do 7 m/s a pomeranja vrha su umerena (do oko 20
mm). Ekvivalentna bočna opterećenja su wy
<< wx
pa je konstrukcija sigurna.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
21
4.2 Projekt 2005/2009.
Betonska konstrukcija
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
22
1965.
Projekt 2005/2009.
Betonska konstrukcija
Projektni zadatak 2005:
Novi toranj mora da bude isti kao stari!
2010.
Problem sa nedovoljnim dimenzijama. Povećanje?
Strana a=7,00m na npr.
a=7,50m?NE!
Rogalj D=1,04m na npr. D
= 1,20m?NE!
Zid t=0,15m na t = 0,20m?
NE!
Svaka izmena je narušavanje arhitekture!
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
23
Projekt 2005/2009.
Betonska konstrukcija
PTT SALA
TERASA SA PARABOLAMA
TV SALA
RESTORAN - KAFE
TERASA RAZGLEDNICA
1. PLATFORMA
2. PLATFORMA
POSTOLJE CELICNOG STUBA
IZLAZ IZ LIFTA
IZLAZ IZ LIFTA
IZLAZ IZ LIFTA
IZLAZ IZ LIFTA
IZLAZ IZ LIFTA
IZLAZ IZ LIFTA
435,00 postoj. plato k.435,0
PLATO k.439.0
BETONSKI TORANJ
predajnikaenergetski
blokobjekat
prilazna rampa
objekti ispod platoa
VERTIKALNI PRESEK KROZ TORANJ
ANTENSKISTUB
saobr.
konsolidacija tla430,80
434,80
432,80
435,00
Glavni elementi armiranobetonske konstrukcije
Gondole
Stablo
Noge
i ploča na 19,10m
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
24
Projekt 2005/2009.
Betonska konstrukcija
Dimenzije elemenata armiranobetonske konstrukcije
Ploča na vrhu (136,650m)t
= 1,500 m
Gondole:veza za stablo gredama i pločama;ploče t
= 0,100 m
Stablo, a
= 7,000 m:Rogljevi φ 1,040 mZidovi t
= 0,150 mStepen. t
= 0,100 m
Temelji:
6,00x7,30x2,00 m
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
25
Projekt 2005/2009.
Betonska konstrukcija
Stara i nova betonska konstrukcija, sličnosti i razlikeTema Toranj 1965-1999. Novi toranj 2009.
Opšta geometrijadebljine ploča gondola
debljina ploče na 136,65 m
Prema arh. projektu 1960.0,090 m0,800 m
Prema arh. projektu 1960.0,100
m1,500
m
Fundiranje Stope ?x?x? Stope 6,00x7,30x2,00
m.
Veza nogu i temelja Zglobna Kruta
Ploča na dnu stabla Dimenzionisana na udar lifta.
Prednaprezanje stabla Ne 3 kabla/1 rogalj, 17 -
59 m:Nk =3Fp
= 10389 kN
Čvrstoće betonatemeljnoge
stablo do 102 mstablo 102-136 m
Nepoznati podaci.(Izvođački projekt nije sačuvan)
MB35MB60MB60MB50
Armaturastablo 19-136 m
nogetemelji
ostali delovi konstrukcije
Glatka armaturau svim delovima konstrukcije
B500B500
Č0551-2 (RA 400/500)Č0551-2 (RA 400/500)
Količina armature ?? t 438 t
Količina kablova 0 5 t
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
26
Projekt 2005/2009.
Betonska konstrukcija
Proračun konstrukcije –
računski modeli
Model 1• elementi –
grede i pločasti el.;•
rezultati za dimenzionisanje nogu i stabla.
Model 2•
elementi kao kod M1, osim što je stablo od pločastih elemen.;•
rezultati za dimenzionisanje horizontalnih i kosih ploča i greda iznad 99,440 m.
Model 3• elementi –
grede;•
rezultati za proračune ravnoteže i stabilnosti.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
27
Projekt 2005/2009.
Betonska konstrukcijaProračun konstrukcije –
statički i dinamički proračuni, opterećenja
Opterećenja• težina konstrukcije, stalni tereti;• korisna opterećenja;• prednaprezanje stabla;• vetar (SRPS U.C7.110do114:1991);•
zemljotres (Pravilnik za inž. objekte, EN 1998-1:2004): akcelerogrami za Z1 i Z2.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
28
Težina i stalni tereti:N
= -34.567 kN
Projekt 2005/2009.
Betonska konstrukcijaProračun konstrukcije –
rezultati proračuna, normalne sile
Korisno opterećenje:N
= -3.863
kNPrednaprezanje stabla:N
= -10.299
kN
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
29
Projekt 2005/2009.
Betonska konstrukcijaProračun konstrukcije –
rezultati proračuna, momenti savijanja
Vetar na stranu stabla:k. 35 m: M = -147.540
kNm1960: M = -69.710
kNmk.19 m: M = -187.392
kNm
35 m
Vetar na rogalj stabla:k. 35 m: M = -121.189
kNm1960: M = -60.660
kNmk.19 m: M = -152.666
kNm
Seizmika :1960: M = ?? kNmEN 1998-1:2004: M = 77.932
kNmPravilnik za inž. obj.: M = 88.183
kNm
M2005
/M1960= 2,12
M2005
/M1960
= 2,00
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
30
Projekt 2005/2009.
Betonska konstrukcijaProračun konstrukcije –
dimenzionisanje
Dimenzionisanje betonske konstrukcije:
(a)
po PBAB:1987: svi elementi osim pod (b);
(b)
po EN 1992-1-1:2002: noge i stablo, uz primenu teorije 2. reda.
Dimenzionisanje prema PBAB:1987, čak i pri usvajanju najveće moguće marke betona MB60, zahtevalo bi povećanje dimenzija poprečnog preseka stabla, što je suprotno zahtevima Projektnog zadatka –
da nova konstrukcija arhitektonski bude ista kao stara.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
31
4.3 Čelični deo konstrukcije
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
32
Čelični deo konstrukcije Tornja
Dimenzije:
• ukupna visina = 67,980 m;
•
poprečni presek (osno): 2040x2040, 960x960, 700x700, 600x600 mm.
Materijali:• čelik S235JR
i S355J2G3 JUS EN 10025:2003;
• prednapregnuti zavrtnji : JUSM.B1.066:1983;
• zavrtnji –
klasa
10.9: JUS M.B1.023:1983;
• cevi –bešavne: DIN 2448:1981;
•
zaštita od korozije: toplo cinkovanje + cink-epoksidni premaz, (duplex-sistem).
Konstrukcija:
• zavarena, na montaži spojena zavrtnjima;
• masa konstrukcije = 66,2
t.
Oprema na stubu:
• dve platforme –
ledobrani;
• penjalice;
• nosači kablova;
• veze antena.
Gornji deo:
Konstrukcija se isporučuje sa UHF-antenama.
Montažni nastavci
pojaseva -
čeone veze:
Donji deo: HV M36 i M30-
10.9, 1,00Fp
.
Donji deo: HV M24-10.9, 1,00Fp
.
Veze štapova ispune:
HV M12,16,20-10.9, 0,50Fp
.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
33
Čelični deo konstrukcije Tornja: Razvoj Projekta.
2005: Projekt urađen prema Projektnom zadatku RTS ET.
2009: Izmena Projektnog zadatka RTS ET → Ponovni proračun delovanja vetra + Izmena projekta
čelične konstrukcije.
Izmena 2009:
•
skraćen UHF-deo
sa 24 m na 16 m;
•
zadatak: produžiti čeličnu konstrukciju donjeg i srednjeg dela tako da ukupna visina Tornja ostane 203-204 m;
•
opšte okolnosti: počela izrada čelične konstrukcije u fabrici;
•
posledica: ponovni proračun delovanja vetra i Izmena projekta čelične konstrukcije.
Predlog projektanata da se čelični deo ostavi kraćim za 8 m, zbog smanivanja momenata savijanja i deformacija tornja u celini, odbijen!Toranj mora da bude visok oko 204 m!
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
34
Čelična konstrukcija: Dimenzije elemenata konstrukcije.
Gornji deo:
Konstrukcija se isporučuje sa antenama.
Srednji deo:
Pojasevi
= φ
323,9x25 i 12,5
Dijagonale = φ
76,1x5
Horizontale = φ
60,3x5.
Donji deo:
Pojasevi
= φ
323,9x20 i 12,5
Dijagonale = φ
114,3x5
Horizontale = φ
88,9x5.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
35
Čelična konstrukcija: Ankerovanje čeličnog stuba.
Ubetonirana čelična konstrukcija. Reakcije se unose pritiskom na betonsku ploču d = 1500 mm.
Ekstremne reakcije oslonaca:
max R = 3829
kN
; min R = -3461
kN
(pritisak)
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
36
Čelična konstrukcija: Platforme.
Presek donjeg dela stuba sa odmorištem. Platforma na vrhu donjeg dela stuba.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
37
Čelična konstrukcija: Konstrukcija stuba.
Projektni zadatak RTS ET: Gabarit konstrukcije ograničen i unapred zadat.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
38
Čelična konstrukcija: Veza donjeg i srednjeg dela stuba.
Dijagonalne vertikalne i horizontalne veze zavrtnjima HV M24-
10.9, 0,50Fp .
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
39
Čelična konstrukcija: Montažni nastavci pojaseva.
Čeoni nastavci 1,00Fp
.
Dinamički opterećena veza.
Uslov nosivosti:
Ndop
= 0,60Fp
,
Fp
= 0,7 σ0,2
As
.
Donji deo:
HV M36,M30 –
10.9;
Srednji deo:
HV M24-10.9.
Čeone ploče: t = 40 mm
Pritezanje:
obrtnim momentom;
u 2 koraka(0,70;1,00)Mp
;
kontrola: 1,10Mp
.
Izmereni koeficijent k:
k
= 0,135 –
0,155.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
40
Čelična konstrukcija: Donji
i srednji
deo
stuba.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
41
Toranj u medijima
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
42
Čelična konstrukcija.Generalni projektant:
Saobraćajni institut CIP d.o.o., Beograd.
Kooperant za Glavni projekt -
proračun delovanja vetra i čeličnu konstrukciju:
Delfin Inženjering d.o.o., Beograd.
Tehnička kontrola (revizija) Glavnog projekta:
Arhitektonski fakultet u Beogradu.
Generalni izvođač:
"Ratko Mitrović" Dedinje d.o.o., Beograd.
Radionička izrada konstrukcije:
SZP Zavarivač
a.d., Vranje.
Izvođački projekt –
radionički crteži:
MAG Invest d.o.o., Beograd.
Kooperant za montažu:
Montena d.o.o., Beograd.
HV-zavrtnji:
MIN DIV Svrljig a.d., Svrljig.
Reyher GmbH, Hamburg.
Peiner Umformtechnik GmbH, Peine.
Ispitivanje koeficijenta trenja zavrtnjeva:
Laboratorija GP Mostogradnja a.d., Beograd.
Nadzorna služba:
Saobraćajni institut CIP d.o.o., Beograd.
Dunica,Životić,Bojović: Konstrukcija Tornja na Avali
43
Toranj na Avali. Konstrukcija. Odgovorna lica:
Odgovorni projektanti betonske konstrukcije:
Prof. Dr. Šerif Dunica, dipl.ing.građ.
Branislav Životić, dipl.ing.građ.Odgovorni projektant čelične konstrukcije:
Aleksandar Bojović, dipl.ing.građ.Tehnička kontrola Glavnog projekta:
Prof. Dr. Milorad Ristić, dipl.ing.arh.
Mr. Dragoslav Tošić, dipl.ing.građ.Gradnja tornja:
Goran Milovanović, dipl.ing.građ.Šef nadzorne službe:
Aleksandra Naumović, dipl.ing.građ.Nazorni inženjer na betonskoj konstrukciji:
Sovjetko Jujnović, dipl.ing.građ.Nadzorni inženjer na čeličnoj konstrukciji:
Biljana Rašeta, dipl.ing.građ.
Recommended