Nota important de l’expert: Aquest és un text educatiu d’arxiu, no una especificació de disseny actual, càlcul estàtic, prova de capacitat de càrrega o instruccions de fabricació i muntatge. El disseny de sales, cúpules, esquelets, columnes altes, torres, estructures de mines i canonades requereix un dissenyador autoritzat, fonaments geotècnics i altres fonaments autoritzats, efectes reals, estabilitat, fatiga, incendi i corrosió, així com regulacions i estàndards vàlids.
El disseny i construcció d’estructures d’acer no forma part de l’oferta pública actual de Savo Kusić. L’enfocament de producció actual consisteix en finestres de fusta, finestres de fusta i alumini i portes personalitzades.
naus industrials
1. Cúpules. Hi ha cúpules en què totes les varetes es troben a la superfície de la cúpula, que formen sistemes espacials, mentre que en d’altres, les cúpules estan formades per la disposició radial de fixacions individuals. Les cúpules que són quadrícules espacials poden tenir les formes següents:
- Cúpules de Schwedler, on les costelles són radials i connectades entre si per bigues horitzontals (fig. 1)
- Cúpules de malla, la superfície de les quals consta d’una xarxa de triangles, sense costelles radials, però amb bandes englobadores del mateix nombre d’angles (fig.2). Si aquesta cúpula es basa en un polígon regular amb un nombre parell de costats, el sistema és inestable i inutilitzable sense una estabilització especial.
- Cúpules Zimmerman, on hi ha, de manera similar a les cúpules de Schwedler i de malla, anells horitzontals, però el nombre d’angles dels anells disminueix gradualment amb l’augment de l’alçada dels anells. L’avantatge de les cúpules Zimmerman en comparació amb les cúpules Schwedler i les cúpules de malla és que només sorgeixen forces verticals a les cantonades de la part inferior, mentre que les forces horitzontals del vent es reben al centre de les parets en direcció longitudinal (fig. 3).
- Cúpules llises o de placa, en les quals, com en les cúpules de malla, totes les superfícies individuals són triangulars, mentre que el mètode de suport és similar a les cúpules de Zimmerman (fig.4).
- Cobertes de tendes, on les nervadures són rectilinis (fig.5).
Fig. 1, 2, 3, 4 respectivament
Sl.5
2. Pavellons esportius. La construcció dels pavellons esportius està determinada per la forma de l’arena i la disposició dels seients. S’eviten els pilars, de manera que els observadors tinguin una visió clara de tot l’interior.
3. Sales d’exposicions. En el cas de les sales d’exposicions, s’utilitza una base rectangular, de manera que la disposició dels elements de subjecció és la més senzilla. De vegades es proporcionen columnes internes, però hi ha més llibertat en la distribució de l’espai si no hi ha columnes a la sala.
4. Sales taller. El projecte d’una estructura d’acer per a una sala de tallers es crea amb la cooperació d’un expert operatiu, un dissenyador de grues i un dissenyador d’estructures d’acer. L’especialista en accionament determina les dimensions de la base i l’espaiat de les columnes segons la disposició de les màquines i el pla de treball. També determina el farciment de les parets, la coberta del sostre i els mètodes de fonamentació, segons l’opinió dels experts en construcció. El dissenyador de la grua determina els propis pesos dels carros i grues, els espais entre rodes i les pressions de les rodes més desfavorables. A partir de les dades de l’expert operatiu i del dissenyador de la grua, el dissenyador de l’estructura d’acer determina l’estructura de suport de la sala. Els suports de la grua han de ser el més rígids possible i, si cal, dissenyats amb un voladís, de manera que quan hi passa una grua amb molta càrrega, el rail de la grua tingui una posició horitzontal i, per tant, es pugui triar un motor de grua relativament petit.
5, Sales en forma de serra. Les sales en forma de serra es construeixen generalment quan es requereix una il·luminació uniforme i s’ha d’evitar la penetració directa de la llum solar a l’interior de la sala. Això és especialment important a les sales de producció i magatzems de la indústria tèxtil. Les cobertes serrades tenen superfícies vidriades nues60a punt de90o, mentre que el pendent de la superfície massiva ascendeix a30o. La superfície vidriada es col·loca al costat on no hi ha sol, és a dir, cap al nord. A l’hora de dissenyar cobertes serrades, s’ha de tenir en compte tota una sèrie de problemes, la solució dels quals és l’opinió autoritzada de l’inversor, és a dir: la coberta del sostre es pot fer amb panells prefabricats lleugers o rajoles sobre una base de fusta, els elements de fixació serrats poden ser gelosies (Fig.6), marcs amb tres juntes (fig.7), o marcs sobre dues juntes amb tensió (fig8). La solució de gelosia té el menor pes, però tenen l’inconvenient que la gelosia s’enganxa, p. a la indústria tèxtil, conserven pelusa de llana. Si es pretén tenir el menor nombre de columnes possibles a l’interior de l’edifici, es pot aplicar una solució amb reixetes de gran llum en els dos plans de coberta, que es recolzen mútuament i que es recolzen als extrems sobre suports de reixeta.
Fig. 6
Sl.7
Sl. 8
Construccions per a timons
Les construccions sobre la rampa porten grues giratòries penjants. S’utilitzen per al muntatge en brut de vaixells per al trànsit marítim i fluvial. Les grues de gran gir i les grues de cable competeixen amb aquestes construccions. A la fig.9es mostra la construcció del tren d’aterratge de l’empresa Nordseewerke Emden. Pes3000t, construït1912.
Sl.9
Construccions d’esquelet d’acer
Una estructura d’esquelet d’acer és una estructura amb diversos pisos, les columnes, suports i bigues de la qual d’acer transfereixen a la base la càrrega del propi pes d’altres materials, així com les càrregues útils. Les parets exteriors i internes només serveixen per tancar l’espai. A més del seu propi pes i càrrega útil, l’esquelet d’acer també rep la pressió del vent sobre l’edifici, en direccions longitudinal i transversal.
Les construccions esquelètiques generalment tenen una forma tal que les columnes i les bigues formen marcs transversals. Aquests marcs tenen aproximadament la mateixa distància entre ells en la direcció longitudinal de l’edifici i estan connectats per suports longitudinals. Els marcs poden tenir dos o tres pals. Les connexions de la subestructura a les columnes poden ser rígides o articulades.
Per tal d’endurir l’edifici longitudinalment, es col·loquen acoblaments verticals en camps sense finestres (fig.10), o bé tots els suports dels murs exteriors estan connectats rígidament a les columnes de manera que es crea una construcció de marc amb nombrosos nodes (fig.11).
Fig. 10
Sl.11
L’elecció dels materials per a sostres, parets interiors i exteriors és d’una importància decisiva per a l’economia i la conveniència de la solució. Aquests materials han de tenir un efecte aïllant tèrmic i acústic, han de ser lleugers i resistents a les influències atmosfèriques, han de protegir les parets d’acer del foc, l’oxidació i la condensació. Els sostres estan fets de formigó amb armadura ordinària o creuada o de peces prefabricades de formigó.
La possibilitat d’aplicar construccions d’esquelet d’acer és molt diversa. S’utilitzen en la construcció d’edificis de gran alçada i comercials, hotels i moltes plantes industrials, i tenen molts avantatges en comparació amb altres mètodes de construcció. L’alta resistència de l’acer condueix a dimensions relativament petites dels elements de suport. Com que les parets d’aquí no participen en el transport de la càrrega, poden tenir el mateix gruix a tots els pisos. El temps necessari per a la construcció de l’esquelet d’acer és curt, el muntatge es pot fer en qualsevol clima. Els canvis a l’estructura es poden implementar fàcilment durant el muntatge i fins i tot després de fer-se càrrec de l’edifici, sense posar en perill la seguretat de l’edifici. L’enfonsament del sòl es pot igualar fàcilment aixecant columnes sense interrompre el funcionament de l’edifici en si.
En aquestes construccions, s’utilitzen materials lleugers per a sostres i parets, i l’estructura de suport també és lleugera, de manera que el pes propi total de l’edifici és relativament petit. Com a resultat, el cost del finançament és baix. Es poden desmuntar fàcilment, de manera que les peces individuals d’acer es poden reutilitzar parcialment.
Pilars i torres alts
Les columnes i torres altes són estructures altes i esveltes, amb una càrrega relativament lleugera, per a les quals l’acer és un material especialment adequat.
1. Pals d’il·luminació. Per una il·luminació uniforme de les zones més grans possibles, especialment a la zona d’instal·lacions ferroviàries i mines, s’estan aixecant columnes d’alçada 25 a 40m. A la part superior hi ha una plataforma sobre la qual es col·loquen les instal·lacions d’il·luminació. Per tal de permetre la reparació d’aquestes instal·lacions, es preveuen rocòdroms (fig. 12), es fan cinturons cantoners, diagonals i horitzontals d’angles. El càlcul es fa com per a les construccions en el sector de la construcció.
Fig. 12
2. Pals per a la xarxa de tramvies. Tenint en compte la forma de tensar la corda de suport, es requereix la mateixa resistència a la flexió en relació a tots els eixos horitzontals. Depenent de l’alçada, el gruix de la làmina oscil·la entre 8 i 10 mm.
3. Pals per a la xarxa ferroviària elèctrica. Tenen una alçada de 8 a 16 m. L’alçada depèn de l’envergadura i, per tant, de la fletxa de la corda de suport, que pot situar-se verticalment o obliquament al conductor (fig. 12). La secció, que és rectangular a la part inferior i quadrada a la part superior, ha de ser el més petita possible. És útil lligar les diagonals de les cantonades directament als cinturons, sense llençols nuats. Cada cinturó de cantonada té una placa de rodament a l’extrem inferior i tota la columna descansa sobre una base comuna per als quatre cinturons. La columna s’uneix a la base amb cargols d’ancoratge de formigó.
4. Pals de línia elèctrica. En el cas de línies importants de transmissió d’alta tensió, els pals estan fets gairebé exclusivament d’acer. La seva alçada depèn de la llum lliure, la disposició de les consoles, els materials i les tensions permeses, els conductors i la corda protectora al pal, així com les condicions de càrrega. També influeix el nombre de sistemes de corrent altern que es transmeten pels pols. Segons la finalitat, es distingeixen els següents tipus de pals: pals de suport per portar conductors en direcció (fig.13), pals cantoners amb punts de trencament de recorregut per rebre components de conductors horitzontals, pals de tensió (fig.13), connectar o dividir pols utilitzats per a la connexió, o divisió de conductors en diverses direccions.
Fig. 13
La columna gairebé sempre té una secció quadrada i està formada per diverses parts d’alçada. Els cinturons i les diagonals es fan a partir d’angles. Per augmentar la resistència al pandeig, els cinturons s’omplen parcialment de formigó després del muntatge. La connexió de diagonals i cinturons es realitza, si és estructuralment possible, sense làmines nodals. Les columnes més petites, especialment les columnes portants, estan ancorades a travesses de fusta que estan enterrades3 m. Les columnes altes es col·loquen exclusivament sobre una base de bloc de formigó.
Mines
Per a les instal·lacions mineres de superfície s’apliquen termes professionals, els més importants dels quals s’expliquen a la fig. 14. La part principal de la torre d’exportació de la mina és la torre guia. L’alçada de la torre depèn de l’alçada de la plataforma d’entrada sobre el camp, de la longitud de la cistella, de la longitud del passadís, de l’alçada del para-xocs i de l’alçada de la caiguda entre el para-xocs i les pinces.
Fig. 14.1.
Fig. 14.2.
Al llarg dels anys, s’han desenvolupat certes formes de torres d’exportació, depenent de la posició de la màquina d’accionament cap a la torre. Si durant la conducció simple, és a dir, quan hi ha una cistella que puja i una que baixa, les cistelles pengen una al costat de l’altra, vistes des del costat de la màquina de conducció, els dos rodets es poden situar l’un al costat de l’altre a la mateixa plataforma, i aleshores la torre és d’un sol pis. A la fig. 15 mostra una solució amb quatre rodets un al costat de l’altre.
Fig. 15
Si les cistelles pengen l’una darrere l’altra, els rodets s’han de situar l’un sobre l’altre de manera que sigui una torre de dos pisos (fig. 16). I amb la doble torre, quan quatre cistelles es troben una al costat de l’altra. vistos des de la màquina motriu, els quatre rodets poden estar l’un al costat de l’altre en una torre d’un sol pis (fig. 15).
Si, però, mirant des de la màquina, es col·loquen quatre cistelles una darrere l’altra, s’ha de col·locar una màquina a costats oposats de la torre, i la torre es resol com una construcció de dos pisos amb una part inferior estesa (fig. 17). Només quan no hi ha prou espai a prop de l’eix per col·locar la casa de la màquina al costat de la torre, la màquina d’accionament es col·loca a la mateixa torre.
A més de les torres d’exportació, les instal·lacions de superfície de la mina poden incloure sales amb pous i rentadors on es processa el carbó. El disseny d’aquestes instal·lacions requereix la col·laboració del dissenyador de l’estructura d’acer amb l’empresa subministradora de l’equip. En principi, aquests objectes no es diferencien d’altres estructures d’acer, excepte que requereixen una adaptació constant de l’estructura a l’equip mecànic. En una sala de taller, per exemple, es pot considerar que tots els marcs són iguals, cosa que, però, és poc freqüent en una sala de mines o bugaderia.
Fig. 16
Fig. 17
Construccions de canonades
La canonada és la secció transversal més favorable per a una vareta premsada, que es recolza per igual en totes les direccions. A més, amb canonades es pot aconseguir el gruix de paret més petit. En tots els altres trams, aquest gruix està més limitat per la inestabilitat local que en el cas d’un tub cilíndric. Les canonades són especialment insensibles al risc de torsió, cosa que no és el cas d’altres trams d’estructures d’acer. A més d’aquests avantatges estàtics de les canonades, el seu desavantatge és una forma desfavorable per rebre moments de flexió, així com la difícil connexió de canonades més gruixudes en angle.
Les canonades es poden fer a partir de làmines doblegades amb una costura longitudinal soldada o com a rotlles sense costures. En ambdós casos, el preu de la canonada és superior al preu del perfil, tenint en compte les dificultats de fabricació. Per aquests motius, les construccions de canonades només són competitives amb una reducció corresponent del pes del material. Les canonades s’utilitzen especialment com a pilars d’edificis, si només es carreguen amb forces normals. Les canonades també s’utilitzen per a pilars de passos subterranis i estructures subterrànies. Ara s’utilitzen sovint per fer bastides. Per evitar la corrosió interna, tots els accessoris i connexions, així com les canonades finals, s’han de segellar completament.
Nota d’aplicació: Els exemples històrics, dimensions, tipologies i afirmacions d’economia o comoditat del sistema no s’han d’utilitzar com a substitut de les normes vigents, condicions del lloc, característiques tècniques dels materials i equips o verificació experta de la construcció específica.