Naslov (srp)

Испитивање конструктивних карактеристика и могућности примене композитних плоча од дрвета у архитектури егзоскелета : докторска дисертација

Autor

Sokolović, Neda, 1991-

Doprinosi

Vasović, Dejan, 1966-
Šekularac, Nenad, 1966-
Gavrilović-Grmuša, Ivana, 1965-
Ivanović-Šekularac, Jelena, 1966-

Opis (srp)

Технолошки напредак одувек је био подстицај иновативног дизајна у архитектури.Развој нових материјала и технологија један је од највећих покретача архитектонске мисли, аразвој процеса пројектовања комплексних архитектонских структура и развитак новихархитектонских форми условљен је напретком у овој области. Задатак тезе је да се провере иунапреде могућности формирања конструктивних материјала насталих комбиновањемтрадиционалних и савремених материјала који имају примену у градитељству. Добијенирезултати представљаће основ за даље истраживање у области пројектовања структураархитектонских објеката.Основни грађевински материјали су материјали добијени из природе – камен, дрво иземља. Напретком технологије у ХХ веку доминантни материјали у градњи постају челик иармирани бетон. Технолошки напредак у XX-ом и почетком XXI-ог века у архитектуруупотребу уводи полимерне материјале, чија све већа тенденција постаје примена у формирањуконструктивних елемената.Дрво, као природни материјал, задржао се кроз историју као један од најчешћеупотребљаваног материјала у грађевинарству, првенствено због лаке доступности, али и збогсвојих одличних физичких и механичких карактеристика. Дугогодишња и континуиранапримена, као и развој других производа који се добијају од дрвета као основне сировине,подстакнути су технолошким развојем и новим тржишним захтевима. Данас се из дрвета, каоосновног материјала, добија велики број производа на бази дрвета, чије су основне предностирационалнија примена дрвне сировине и унапређене физичке и механичке особине у односуна монолитно дрво. Посебно су значајни производи на бази дрвета добијени од слојевафурнира, фурнирске плоче (plywood) и ламелирана фурнирска грађа (laminated veneer lumber- LVL). Ови производи се додатно издвајају од други плочастих материјала на бази дрвета збогсвојих механичких и естетских особина.Фурнирске плоче и LVL грађа су производи на бази дрвета добијени међусобнимлепљењем слојева фурнира. Предност ових производа огледа се у побољшању одређенихконструктивних карактеристика у односу на плоче од пуног дрвета, а првенствено у смањењуограничења материјала условљених његовом анизотропношћу. Предност ових плоча огледа сеу умањењу основних недостатака које се уочавају у монолитној грађи: грешке дрвета сураспоређене кроз плочу или елиминисанe у производњи, смањена је варијабилност укарактеристикама и уједначеније су механичке карактеристике производа у подужном ипопречном правцу. Примена плоча на бази фурнира у архитектури може бити: конструктивна(примарна) и неконструктивна (секундарна). Конструктивна примена за израду греднихелемената или елемента испуне I-гредних носача, хоризонталних и вертикалних дијафрагмиза укрућење, док је неконструктивна у виду подне, зидне и кровне, облоге. Плочастиматеријали на бази дрвета најчешће су секундарни елементи конструкције, који служе заприхватање и пренос оптерећења на носеће конструктивне елементе, или за повећањестабилности дрвених структура.Мала сопствена тежина и добре механичке карактеристике подстакле су истраживањепримене плочастих производа на бази дрвета као носећег елемента конструкције у структуриљуски и набора. Формирање оваквих структура од плоча на бази дрвета доприноси уштедиматеријала и рационалном конструктивном решењу. У циљу истраживања у свету јеформирано свега неколико просторних структура код којих фурнирске и/или LVL плочeпредстављају једини конструктивни елемент који чине једновремено конструкцију и омотачобјекта. Због димензионалних ограничења плоча, објекти реализовани као просторнеструктуре, у конструктивном систему љуске или набора, формирани су од међусобноповезаних мањих равних сегмената плоча од фурнира. Ови објекти обликовани су тако даконструктивни елементи нису оптерећени искључиво аксијалним силама, већ се каодоминантна оптерећења јављају моменти савијања, што је могуће управо избором дрвета каоконструктивног материјала. Сви реализовани објекти су у домену истраживања и на њима семогу приметити ограничења у распонима и носивости читавих структура, што је последицавеза између плоча, као и конструктивних карактеристика плоча на бази дрвета.Истраживање у овој области инспирисано је развојем нових материјала и технологијаи њиховом применом на неконвенционалне начине као носећи конструктивни елементархитектонских објеката. Опсервацијом начина примене плоча на бази фурнира уархитектури, али и њиховом применом у другим областима, наилази се на одсуство њиховепримене као примарног конструктивног елемента. Разлог томе су њихове перформансе, којесу иако добре за ширу примену као секундарни елементи конструкције који немају носећуулогу, недовољно су добре за употребу као примарни елементи конструкције. Управо то јеиницирало идеју за побољшањем механичких својстава плоча на бази фурнира интеграцијомса материјалима на бази полимера и формирањем новог композитног производа побољшанихмеханичких карактеристика, првенствено модула еластичности, као и чврстоће на савијање ичврстоће на смицање, чиме би се створио нови производ са могућношћу његове апликације заостварење различитих архитектонских форми. Развој овог материјала допринео биунапређењу архитектонских и грађевинских решења, прошириле би се могућности избораматеријала и подстакао процес пројектовања архитектонских просторних форми...

Opis (srp)

Архитектура и урбанизам / Architecture and Urbanism Datum odbrane: 15.06.2023.

Opis (eng)

INVESTIGATION OF STRUCTURAL CHARACTERISTICS ANDPOSSIBILITIES OF USING WOOD-BASED COMPOSITE PANELSIN EXOSKELETON ARCHITECTUREAbstractTechnological development has always encouraged innovation processes in architecture.Development of new materials and technologies applied is one of decisive initiators of architecturalthought. Moreover, expansion of complex architectural structures and forms is conditioned bydevelopment in the field of new materials and technologies. Therefore, the main objective of thisdoctoral thesis is investigation and promotion of new structural composites that combine bothtraditional and contemporary materials, followed by their application in the area of buildingconstructions. Results obtained will define the basis for further investigation in the field ofarchitectural structures’ design.Long-lasting architecture in human history was based on the use of naturally occurringmaterials- stone, wood and earth. Technological development of 20 th century resulted in thepredominant use of steel and reinforced concrete in building industry. Furthermore, with thebeginning of the new 21 st century, materials based on polymers were developed, rapidly finding theirimplementation in the area of structural materials.Wood, as naturally occurring material, had a continuity of use through history as one of themost used building materials, as a result of its availability, as well as superior physical and mechanicalcharacteristics. Long lasting and continuous use of wood and wood-based products was influencedby both technological development and market demands. Nowadays, there is variety of wood-basedproducts, whose main advantages lie in rational use of raw materials and improved physical andmechanical characteristics when compared to solid timber. Veneer-based products, namely plywoodand laminated veneer lumber (LVL) are particularly significant in the area of timber constructions,due to their superb mechanical and aesthetical characteristics when compared to the other wood-basedpanels.Plywood and LVL are products made of wood, created by merging veneer layers. The mainadvantage if these products is reflected in their improved structural characteristics when compared tosolid timber panels, which is a result of their decreased anisotropy. Furthermore, the main defects ofsolid timer panels are improved in veneer-based ones: timber faults are arranged through the panel oreliminated completely, variability of structural characteristics in longitudinal and transversaldirection is reduced leading to more uniform behavior of elements. Application of veneer-basedproducts in architecture can be structural (primary) or non-structural (secondary). Regarding theirstructural role, they can be used as beams, as an infill of I-beams, diaphragms and shear walls. On theother hand, their non-structural role is as floor, wall or roof covering material. Wood-based panelsare mainly used as non-structural elements, whose role is to transfer load to structural elements andincrease overall stability of timber structures.Low self-weight as well as good mechanical characteristics encouraged research in the fieldof structural use of wood-based panels applied in the architecture of both shell and shed structures.Design of these structures, made of wood-based panels contributes to minimizing material usage andmore rational use of structure. Aiming to contribute to the field, only a few spatial structures wereformed whose all structural elements were made of plywood and/or LVL. Withal, these materialsrepresent covering material as well. Due to dimensional limitations of panels, above-mentionedstructures created were formed of small length planar elements. Structural elements do not havepredominantly axial stresses, but bending moments, which was possible by careful selection of timberas structural material used. All these structures were built for the sake of scientific research.Therefore, what could be observed are limitations of span and carrying capacity of structures, as aresult of panel joints, as well as structural characteristics of material applied.Research in this field is encouraged by development of new materials and technologies, andtheir non-conventional application as a structural element of architectural object. Literature review ofveneer-based panels use in architecture, as well as their application in other fields, indicated lack oftheir use as a structural element. The main reason is that these products do have very goodcharacteristics when applied as non-structural elements, whilst insufficiently good for structural use.This observation initiated the idea for improving mechanical characteristics of veneer-based panelsby integrating them with polymer-based materials. Establishing new composite with improvedmechanical characteristics, mainly modulus of elasticity, flexural and shear strength, would lead toexpansion of use of veneer-based products and possibilities of more complex structures design.Development of this composite would broaden possibilities of materials’ selection used for structuralelements and initiate more diverse architectural forms.Polymer-based materials are used mainly for strengthening reinforced concrete elements, lessfor strengthening timber structures, and only with fewer information regarding their use for wood-based materials, plywood and LVL. Literature review in the field indicate a few experimentalcampaigns, published and discussed. The main aim of research carried out was finding the optimalmethod of veneer-based panel formation in order to improve their mechanical characteristics.Nevertheless, in spite of successful experimental research, this material was not applied in furtherresearch in architecture, nor possible ways of its implementation as structural element wereinvestigated. This research aims to fill the gap identified and contribute to the possibilities ofapplication of composite wood-based panels as structural element of architectural objects...

Jezik

srpski

Datum

2022

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Arhitektura

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Građevinski delovi i elementi

плоче на бази фурнира, LVL плоче, карбонска влакна, ојачане LVL плоче, механичке особине, конструктивни елементи, просторне структуре, симулациони модел.

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Arhitektura

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Građevinski delovi i elementi

veneer-based panels, LVL panels, carbon fibers, reinforced LVL panels, mechanical characteristics, structural elements, spatial structures, 3D simulation model