Kratke beleške: Materijali u arhitekturi (predavanja 1–13)

Predavanje 1 – Uvodno predavanje

Materijali u arhitekturi: osnovna uloga i važnost izbora materijala za oblikovanje, trajnost i konstrukcionu bezbednost.
Klasifikacije materijala: prema poreklu (prirodni vs veštački) i prema nameni (konstrukcioni, izolacioni, dekorativni, zaštitni, tehnički materijali).
Osnovne karakteristike koje utiču na izbor materijala: čvrstoća, elastičnost, toplotna provodljivost, hidroizolacija, otpornost na aggressivne uslove, trajnost, cena i dostupnost.

Predavanje 2 – Struktura i građa materijala

Atom i struktura: jezgro sa protonima i neutronima, elektronski oblak.
Hemijske veze: jake (kovalentne, jonske, metalne) i slabe (vodonične, Van der Waalsove sile, dipol-dipolske veze).
Jake veze – kratko objašnjenje: kovalentne (deljenje elektrona), jonske (prenosi nabone), metalne (delokalizovani elektroni).
Slabe veze – kratko objašnjenje: vodonične i Van der Waalsove interakcije.
Čvrste materije: kristalne ( redovna mreža ) i amorfne (bez dugotrajnog reda).
Defekti u strukturi: strukturni defekti (dislokacije, granice zrna, praznine) i tačkasti defekti (praznine, zamenska i intersticijska mesta).
Skice veza i defekata (bez crtanja): osnovni koncepti za razumevanje ponašanja materijala.

Predavanje 3 – Opšta i specifična svojstva materijala

Tipovi struktura čvrstih materijala: monokrystalne, polikrystalne, amorfne.
Rastvaranje zapreminskih masa: gustina i njen uticaj na nosivost i dimenzionalnu stabilnost; pore u materijalima: otvorene (open) i zatvorene (closed).
Povezanost poroznosti sa svojstvima: toplotna izolacija, apsorpcija vode, propusnost gasova.
Vlažnost materijala: higroskopnost i uticaj vlage na mehanička svojstva.
Termičke i druge relevantne osobine: koeficijent toplotne provodljivosti, reakcija na promene temperature.

Predavanje 4 – Metodi ispitivanja materijala

Vrste ispitivanja materijala: mehanička (tvrdoća, duktilnost, čvrstoća), termička, električna, kemijska, izolaciona.
Podela opterećenja prema promenljivosti u toku vremena: statička vs dinamička.
Prema pravcu i smeru delovanja sile na elemente konstrukcije: osnovne vrste naprezanja (uzdužno/tensile, tlačno, savijanje, smicanje) – uz rudnik skeletne skice.
Podela opterećenja prema načinu nanošenja i promenljivosti: koncentrisano vs raspoređeno.
Deformacija materijala: elastična (nestaje pri uklanjanju opterećenja) vs plastična (ostaje).
Čvrstoća materijala: definicija – maksimalni napon pre loma.
Najveća zatezna čvrstoća između navedenih materijala (opšti princip, bez navodjenja specifičnih materijala).
Metode za određivanje tvrdoće: statičke metode (npr. Brinell, Rockwell, Vickers) – skice/razumevanje.
Zavarivanje i povezivanje: osnove i načini ostvarivanja veze (zavarivanje i lemljenje/spajanje).
Termička obrada čelika: osnovne vrste i svrha (uvod u kaljenje, popuštanje, stvrdnjavanje – skale bez tehničkih detalja).

Predavanje 5 – Metalni materijali: čelik i liveno gvožđe

U građevinskoj praksi često se koriste legure u odnosu na čiste metale (veštački prilagođene osobine).
Šta je čelik: Legura gvožđa sa ugljem i/ili drugim elementima; različiti tipovi čelika zavisno od sastava.
Čelici po hemijskom sastavu: niskougljeni, srednje legirani, visoko legirani.
Prema sadržaju legirajućih elemenata: niskolegirani (do ~5%), visoko legirani (preko ~5%).
U građevinarstvu se najčešće koriste: niskougljeni i srednje legirani čelici; nerđajući čelici u specifičnim primenama.
Kovano gvožđe: definicija, primena u enterijeru, prednosti i nedostaci.
Nerđajući čelici: karakteristike (krom, nikl, molibden) i prednosti u dizajnu enterijera.
Galvanizovani čelici: proces galvanizacije i svrha (otpornost na koroziju, duži rok trajanja).
Liveno gvožđe: definicija i karakteristike.
Prema grafitu u livenom gvoždju: vrste (npr. sivi, sivo-beli grafit, liveno gvožđe visoke duktilnosti – devet).
Primene livenog gvoždja u enterijeru i njegove prednosti.
Napomene o kovanim, nerđajućim i galvanizovanim čelicima u dizajnu enterijera.

Predavanje 6 – Metalni materijali: obojeni metali i njihove legure

Laka obojena metala (nizak rastvor mase): primeri (aluminijum, magnezijum, titanijum).
Koroziono otporni metali: materijali sa visokom otpornošću na koroziju (npr. nerđajući čelici, titanijum, aluminijum u odgovarajućim legurama).
Aluminijum – osnovne dobre karakteristike: niska gustina, dobra obrada, otpor na koroziju, visoka sposobnost recikliranja, dobra provodnost.
Najčešći legirajući elementi kod Al legura: Si, Mg, Mn, Cu, Zn (u odgovarajućim odnosima).
Primena aluminijuma u dizajnu enterijera: okviri, paneli, konstrukcije, fasade, dekorativni elementi.
Tehničke osobine bakra: obradiivost na hladno i na toplo, livkost, završna obrada (zavarivanje, rezanje), visoka električna i toplotna provodljivost, dobra otpornost na koroziju uz odgovarajuće legure.
Šta je mesing: legura bakra i cinka (brass).
Šta je tombak: legura bakra i cinka s različitim sadržajem (žuta boja, često korišćena u dekorativnim elementima).
Legure bakra bez cinka nazivaju se bronza (Cu-Sn).
Legure bakra sa kalajem i cinkom (navesti primerene kombinacije) – umetnuti karakteristike u kontekstu enterijera.
Prednosti i primene galvanskih i nerđajućih čelika u dizajnu enterijera.
Trendovi i karakteristike legura bakra i njegovih legura u dizajnu enterijera.

Predavanje 7 – Metalni materijali: obojeni metali i njihove legure – dopuna

Dodatne teme o grafitima, površinskim obradama, završnim obradama i tipovima legura.
Povezivanje bakarnih legura sa izgledom i performansama u enterijeru (otpornost na koroziju, estetski aspekt).

Predavanje 8 – Dobijanje i prerada metala

Industrijski tokovi za dobijanje čelika, aluminijuma i drugih materijala: rudarski sirovi materijali i njihova prerada.
Visoka peć služi za dobijanje željenih proizvoda; osnovna uloga u pretvaranju sirovina u poluproizvode.
Obeležavanje i definicije ingota, standardne faze prerade i zaštita čeličnih poluproizvoda.
Tehnološki proces dobijanja aluminijuma u dve faze (prva faza i druga faza – aproksimativno).
Sadržaj bakra u katodnom bakru (kako utiče na osobine).
Obrada metala bez skidanja strugotine (npr. presovanje, savijanje, bušenje, itd.).
Obrada metala strugotinom (skidanje strugotine) – različite metode.
Objašnjenje savijanja i skica savijanja.
Tri najčešća postupka livenja metala.
Povezivanje delova konstrukcije u zajedničku celinu – vrste veza (npr. zavarivanje i spajanje).
Zavarivanje – definicija i osnovni koncepti.
Termička obrada čelika i osnovne vrste (tvrdoća, žarenje, temperiranje).

Predavanje 9 – Polimerni materijali

Mineralne sirovine za polimere: nafta, kvarcni pesak, ugalj, prirodni gas – tačna kombinacija zavisi od materijala.
Šta je homopolimer? (jedan tip monomera ponovljen u lancu).
Šta je kopolimer? (kombinacija više različitih monomera).
Kristalnost: mnogi polimeri su kristalasti ili polikristalni/amorfični; na sledećoj slici identifikovati kristalna i amorfna područja.
Polimeri se mogu podeliti prema ponašanju pri zagrevanju i elastičnim svojstvima: termoplaste, termosete, elastomeri (kategorizacija).
Duroplasti (duroplasti) ne omekšavaju pri visokim temperaturama.
Gume (elastomeri) – procesi: vulkanizacija (glavna završna obrada).
Plastifikatori – uloga i efekat na polimerne materijale.
Povoljna svojstva polimernih materijala: fleksibilnost, laka obrada, različite završne obrade, izolaciona svojstva, prilagodljivost estetici.
Lateks i njegove primene.
Prednosti polimernih materijala u građevinarstvu.
Primena polimera u unutrašnjem dizajnu: različite vrste materijala i njihov uso.

Predavanje 10 – Kompozitni materijali

Šta su kompozitni materijali: kombinacija matrice i ojačanja.
Sastav kompozita: matrica + ojačanje.
Matriks – mogućnosti: polimeren (epoksidne smole, PU, tenzori), keramika, metal.
Ojačivači mogu biti u obliku vlakana: vlakna (staklena, karbonska, aramidna) ili drugi oblik.
Prema prečniku i karakteru ojačavajuća vlakna: mikrofibrila, vlakna srednjeg i visokog prečnika, heterogena vlakna.
Oblik ojačavajućih vlakana: jedra, vlakna, mreže.
Najčešće korišćena ojačavajuća vlakna: staklena, karbonska, aramidna (i sl.).
Hibridni kompozitni materijali: kombinacije različitih vlakana i matrica.
Materijal matrice za vlaknasto ojačane kompozite.
Laminarni kompoziti i sendvič konstrukcije – osnovna namena i prednosti.
Prednosti kompozita u građevinarstvu.
Koji se kompozitni materijali najviše koriste u građevinarstvu.
Primena kompozita u unutrašnjem dizajnu.

Predavanje 11 – Tehničko drvo

Šta je drvo: biološko-stručni materijal sa složenom mikrostrukturom.
Skice poprečnog preseka drveta i naznačavanje slojeva.
Godovni prstenovi (godišnji prstenovi) – identifikacija.
Makrostruktura debla – tri karakteristična preseka.
Mehanizmi mekog/drvenog materijala – izbor najmekšeg drveta.
Vlaga drveta i specifične procentualne vrednosti povezane sa sušenjem.
Skupljanje i bubrenje drveta – smeri i faktori.
Defekti drveta – navesti bar tri primere.
Vrste drvene građe dobijene mehaničkom preradom.
Građevinska galanterija – osnovne kategorije.
Lepljena ploča (laminat): skicu, proces dobijanja i bitne osobine.
Iverice – definicija i osnovne karakteristike.
Furniri – svrha i primena.
Zaštita drveta od: vlage, gljivica, insekata, požara, štetna dejstva sunca; odgovarajuće mere zaštite i sredstava.
Ključne primene drveta u građevinarstvu.
Prednosti drveta u građevinarstvu.
Upotreba drveta i prerađevina u unutrašnjem dizajnu – primene i izazovi.

Predavanje 12 – Papir, lepkovi, prevlake i boje

Papir: definicija i osnovne karakteristike; sirovine za papir.
Sirovine za papir: nafta, pesak, ugalj, prirodni gas (primeri – razlika prema procesu).
Osnovna svojstva papira: mehanička čvrstoća, upijanje, poroznost, glatkoća, belina/boja.
Upotreba papira u unutrašnjem dizajnu.
Lepkovi: šta su i gde se koriste; međuslojevi i spajanje različitih materijala.
Materijali koji se spajaju lepkovima i vrste lepkova (hidrofilni, hidrofobni, termosetni, polimerni).
Poređenje lepkova po poreklu – prirodni vs sintetički.
Prednosti i mane lepkova: adhezija, manje zagrebanje, emisija, otpornost, prijanjanje na različite podloge.
Oblast primene lepkova u građevinarstvu.
Primena lepkova u različitim elementima unutrašnjeg dizajna.
Osnovni sastojci lepka.
Prevlake: definicija, vrste prevlaka, vrste nanošenja prevlaka.
Elektrolitičke prevlake – kako nastaju i koje vrste postoje.
Boje: kako se boje dele prema sastavu (pigmenti, veziva, otapala, dodatne komponente).
Podela boja prema nameni – unutrašnje vs spoljašnje, dekorativne, zaštitne.
Boje za unutrašnje i spoljašnje zidove – potrebe i tipovi.
Najvažnije karakteristike boja – tvrdoća, otpornost, elastičnost, pokrivenost, otpornost na UV; zasićenost i stabilnost boja.

Predavanje 13 – Keramički materijali

Šta su keramički materijali: definicija i osnovne karakteristike.
U širem smislu, keramički materijali uključuju: glinu, porcelan, keramiku, fajanse, fajans, keramika s glinom i različite kategorije keramike.
Nedostaci keramičkih materijala: krhkost, niska električna provodljivost, osetljivost na udarce, visoka temperatura obrade.
Na osnovu strukture posle pečenja – vrste keramike: krstena (fina) keramika, masna keramika, glinena keramika (slabija otpornost na udar) itd.
U finu keramiku ubrajaju se: porculan, fajanse, glina i sl. (primeri niskog poroziteta i visoke mehaničke otpornosti).
Sirovinski materijali za građevinsku keramiku: glina, pesak, sredstva za glaziranje – tipično širok spektar sirovina.
Šta je plastičnost gline: sposobnost obrade i oblikovanja pre pečenja.
Kako se glina deli na osnovu plastičnosti: različiti tipovi prema mekoći i formabilnosti.
Vrste glinenih materijala: definicije i karakteristike.
Dodatne operacije u keramici (engobiranje, glaziranje) – svrha i efekti.
Tehnološko podela keramike: prema načinu proizvodnje i upotrebi – različite klase keramike.
Fajans – definicija i namena.
Prema nameni proizvodi građevinske keramike: zidna keramika, fasadna keramika, sanitarna keramika, keramički blokovi.
Zidna keramika – proizvodi dostupni za zidove.
Fasadna opeka, šuplje opeke i blokovi, krovna keramika – osnovne kategorije.
Upotreba keramičkih materijala u unutrašnjem dizajnu – dekorativni i funkcionalni aspekti.