Ulaz za korisnike

Hibridni sustavi

|
Hibridni sustavi
 
Hibridni sustavi
Donedavna visoke zgrade ukrućivane su samo s po jednim tipom sustava. Najprije su to bili okviri ili zidovi. To je bilo uvjetovano i okolnošću da su proračuni rađeni ručno, kasnije uz primjenu manjih računala.
Pojavom računala velikih kapaciteta i sofisticiranih programa za statičku i dinamičku analizu konstrukcije, njezin proračun prestao je biti veći problem. Sve češće se primjenjuju hibridni sustavi (engl. hybrid systems), sustavi kombinirani od dva ili više tipova konstrukcija i/ili više materijala, pa se lakše ostvaruju željeni, često složeni oblici zgrada i funkcionalne potrebe.

U toj novoj situaciji projektant nosive konstrukcije ipak mora biti svjestan opasnosti u primjeni kombiniranih sustava, npr. uslijed znatnih diskontinuiteta u krutostima kako u tlocrtu, tako i duž visine i/ili različitosti dugotrajnih skraćivanja vertikalnih nosivih elemenata od različitih materijala.

Primjer hibridnih sustava su sustavi od vertikalnih rešetki te armiranobetonskih zidova. Tu se kombiniraju prednosti malih presjeka, lakoće i nepostojanja puzanja čeličnih te znatne bočne krutosti i relativno male cijene armiranobetonskih elemenata.

Daljnji su primjer šuplji čelični profili ispunjeni betonom, a tu se kombiniraju laka montaža čeličnih elemenata s velikom tlačnom čvrstoćom betona visokih karakteristika i prednostima njegovog bočnog sapinjanja. Još jedan primjer su armiranobetonski stupovi vrlo velikog poprečnog presjeka, stranica npr. čak desetak metara, s ugrađenim čeličnim profilima.

Najviša zgrada na svijetu

Uredski toranj Taipei Financial Center (slika 12), [9], Tajvan, trenutačno je najviša zgrada na svijetu, visoka od ceste do vrha antene 508 m. U svojstvu najviše zgrade naslijedila je 452 m visoke Petronas tornjeve [3] u Kuala Lumpuru.

Donji nadzemni dio zgrade ima oblik krnje piramide, a iznad nje je 8 segmenata od po 8 katova, koji se naviše pomalo proširuju, omeđenih, na gornjem i donjem kraju, s po jednom tehničkom etažom. Oblik zgrade nalik je na cvjetajući bambus, kineski simbol blagostanja i cilj života. Brojka 8, kineski simbol sreće, često se pojavljuje u projektu.

Tlocrt tornja je kvadratičan, a na njegovom donjem kraju dužina je stranica 62,3 m. Ispod nadzemnog dijela tornja nalazi se 5 podrumskih etaža. Armiranobetonska temeljna ploča debela je u prosjeku 3,5 m, a naliježe na 380 armiranobetonskih šipova promjera 1,5 m, dugačkih do 80 m koji ulaze u stijenu.

Nosiva konstrukcija tornja od posebne je vrste čelika, koja kompromisno objedinjuje visoku čvrstoću i neophodnu duktilnost, dakle poželjne karakteristike za građenje u potresnim područjima.

Središnji dio tornja, njegova jezgra koja sadrži dizala, stubišta i servisne uređaje, oslonjen je na 16 sandučastih stupova koji se naviše pomalo suzuju.

Primarna nosiva i ukrutna konstrukcija tornja prostorna je okvirna konstrukcija od vertikalnih rešetki u pobočkama jezgre, 8 periferno smještenih megastupova te dva ili jedan kat visokih horizontalnih rešetki u instalacijskim etažama, koje megastupove povezuju s vertikalnim rešetkama u pobočkama jezgre.

Megastupovi imaju sandučast presjek stranica 3,0 m i 2,5 m, debljina stijenki je 8 cm, protežu se do visine 409 m iznad terena, a u donjem piramidnom dijelu zgrade blago su nagnuti prema van. Naknadno su ispunjeni betonom visoke tlačne čvrstoće.

Uglovi globalno kvadratičnih poprečnih presjeka tornja zakošeni su kako bi se ublažili utjecaji vrtložnih strujanja vjetra. Nosiva konstrukcija dimenzionirana je na utjecaje tajfuna.

Ostvareni su ne samo potrebna čvrstoća i krutost, nego i prihvatljivi radni uvjeti u najvišim katovima pri orkanskim tropskim vjetrovima brzina do 230 km/h.

To se postiglo pasivnim prigušivačem vibracija, čeličnom kuglom promjera 5,5 m, težine 680 tona, obješenom na 8 čeličnih užeta debljine 9 cm i dužine 12 m, na visini 417 m od terena.

Dinamički proračuni su pokazali da prigušivač reducira: (1) ubrzanja najviših katova zgrade pri udarima vjetra na cca ½ vrijednosti koje bi se pojavile da prigušivača nema, konkretno na cca 4 cm/s2; (2) amplitude vibracija najviših katova na cca 1 m.

Toranj se nalazi na seizmički vrlo aktivnom južnoistočno-eurazijskom 'plamenom pojasu', na mjestu gdje filipinska podilazi eurazijsku tektonsku ploču, na području s mnoštvom djelomično aktivnih vulkana. Isprojektiran je tako: (1) da pri potresu 100-godišnjeg povratnog perioda naponi svugdje ostaju u elastičnom području; (2) da se pri potresu 950-godišnjeg povratnog perioda aktiviraju rezerve date duktilnošću konstrukcije, pa mogu nastati manje štete; i (3) da niti pri potresu 2500-godišnjeg povratnog perioda ne dolazi do rušenja zgrade.

Tako se toranj smatra jednom od najotpornijih građevina na svijetu na potrese. Toranj je projektiran u doba šoka izazvanog terorističkim napadom na World Trade Center u New Yorku, pa je i o toj opasnosti vođeno računa. Tako Taipei-toranj ima znatno veću otpornost protiv progresivnog kolapsa od navedenih tornjeva u New Yorku, a instalacijske etaže, njih 9, mogu služiti i kao 'otoci za spašavanje'.

S mnogih gledišta Taipei-toranj smatra se građevinom superlativa. Ne ulazeći u analizu ekonomske opravdanosti golemog troška njegovog građenja, cca 750 milijuna dolara, i njegove rentabilnosti, tamošnji svijet u njemu vidi fanal svog ulaska u high-tech eru 21. stoljeća.

Literatura

  • [1] Council on Tall Buildings and Urban Habitat: Structural Systems for Tall Buildings. McGraw-Hill, New York, 1995.
  • [2] Rosman, R.: Stropne konstrukcije, DGKH, Zagreb, 1990.
  • [3] Rosman, R.: Razvoj nosivih konstrukcija visokih zgrada. Zbornik radova Zlatnog sabora HDGK, 441-450, HDGK, 2003.
  • [4] Rosman, R.: Tornjevi i toranjske zgrade. Tehnička enciklopedija 13 (1997), LZ "Miroslav Krleža".
  • [5] Kozak, J.: Konštrukcie vysokyh budov. Alfa, Praha, 1980.
  • [6] Khan, F.: 100-Story John Hancock Center in Chicago. IABSE Periodica 3 (1982), 27-34.
  • [7] Grossman, J.: Braced-Tube Concrete Structure. Concrete International 9 (1986), 32-42.
  • [8] Colaco, J.: The Mile-High Dream. Civil Engineering ASCE 4 (1986), 76-78.
  • [9] Krätzig, W., Wang, P.: Taipei 101 Financial Center: Das höchste Gebäude der Welt. Bauingenieur 79 (2004), 124-127.

  • Materijali