Nota importante del experto: Este es un texto educativo de archivo, no una especificación de diseño actual, un cálculo estático, una prueba de capacidad de carga ni instrucciones de fabricación y montaje. El diseño de salas, cúpulas, esqueletos, columnas altas, torres, estructuras de minas y tuberías requiere un diseñador autorizado, cimientos geotécnicos y otros cimientos autorizados, controles de efectos reales, estabilidad, fatiga, fuego y corrosión, así como regulaciones y estándares válidos.
El diseño y construcción de estructuras de acero no forma parte de la oferta pública actual de Savo Kusić. El foco de producción actual consiste en ventanas de madera, ventanas de madera y aluminio y puertas personalizadas.
naves industriales
1. Cúpulas. Hay cúpulas en las que todas las varillas se encuentran en la superficie de la cúpula, formando sistemas espaciales, mientras que en otras las cúpulas se forman mediante la disposición radial de vigas individuales. Las cúpulas que son rejillas espaciales pueden tener las siguientes formas:
- Cúpulas de Schwedler, donde las nervaduras son radiales y están conectadas entre sí mediante vigas horizontales (fig. 1)
- Cúpulas de malla, cuya superficie está formada por una red de triángulos, sin nervaduras radiales, pero con bandas envolventes de igual número de ángulos (fig. 2). Si dicha cúpula se basa en un polígono regular con un número par de lados, el sistema es inestable e inutilizable sin una estabilización especial.
- Cúpulas de Zimmerman, donde, al igual que las cúpulas de Schwedler y de malla, hay anillos horizontales, pero el número de ángulos en los anillos disminuye gradualmente a medida que aumenta la altura de los anillos. La ventaja de las cúpulas Zimmerman en comparación con las cúpulas Schwedler y las cúpulas de malla es que en las esquinas de la parte inferior solo surgen fuerzas verticales, mientras que las fuerzas horizontales del viento se reciben en el centro de las paredes en dirección longitudinal (fig. 3).
- Cúpulas resbaladizas o de placas, en las que, como en la malla, todas las superficies individuales son triangulares, mientras que el método de soporte es similar al de las cúpulas Zimmerman (fig. 4).
- Techos a cuatro aguas, donde las nervaduras son rectilíneas (fig. 5).
Fig. 1, 2, 3, 4 respectivamente
Fig. 5
2. Pabellones deportivos. La construcción de pabellones deportivos está determinada por la forma del estadio y la disposición de los asientos. Se evitan los pilares para que los observadores tengan una visión clara de todo el interior.
3. Salas de exposiciones. En el caso de las salas de exposiciones se utiliza una base rectangular para simplificar la disposición de los elementos de fijación. En ocasiones también se prevén columnas internas, pero hay mayor libertad en la distribución del espacio si no hay columnas en el pasillo.
4. Salas de talleres. El proyecto de una estructura de acero para una nave de taller se creó mediante la colaboración de un experto en operación, un diseñador de grúas y un diseñador de estructuras de acero. El especialista en accionamientos determina las dimensiones de la base y la distancia entre las columnas en función de la disposición de las máquinas y del plan de trabajo. Según los expertos en construcción, también determina el relleno de las paredes, la cubierta del tejado y el método de cimentación. El diseñador de la grúa determina los pesos propios de los carros y de las grúas, las distancias entre ruedas y las presiones de rueda más desfavorables. A partir de los datos del técnico operativo y del diseñador de la grúa, el diseñador de la estructura de acero determina la estructura portante de la nave. Los soportes de la grúa deberían ser lo más rígidos posible y, en caso necesario, estar diseñados con un voladizo, de modo que al pasar una grúa muy cargada el carril de la grúa esté en posición horizontal y de esta manera se pueda elegir un motor de grúa relativamente pequeño.
5, Pasillos en forma de sierra. Las naves en forma de sierra se construyen generalmente cuando se requiere una iluminación uniforme y se debe evitar la penetración directa de la luz solar en el interior de la sala. Esto es especialmente importante en las naves de producción y almacén de la industria textil. Los tejados aserrados tienen superficies acristaladas desnudas de 60o a 90o, mientras que la pendiente de la superficie maciza es de 30o. La superficie acristalada se coloca en el lado donde no llega el sol, es decir, hacia el norte. Al diseñar un techo aserrado, se deben tener en cuenta toda una serie de cuestiones, cuya solución depende de la opinión autorizada del inversor, a saber: la cubierta del techo puede estar hecha de placas de montaje ligeras o tejas sobre una base de madera, los sujetadores aserrados pueden ser celosías (fig. 6), marcos con tres juntas (fig. 7) o marcos con dos juntas tensadas (sl 8). Las soluciones reticulares son las que pesan menos, pero tienen el inconveniente de que la retícula se pega, p. en la industria textil retienen la pelusa de lana. Si el objetivo es tener el menor número posible de pilares en el interior del edificio se puede aplicar una solución con rejillas de grandes luces en ambos planos de cubierta, que se apoyan entre sí y se apoyan en sus extremos sobre soportes de rejilla.
Fig. 6
Fig. 7
SL. 8
Estructuras para cobertizos para botes
Las construcciones sobre el rellano llevan las grúas giratorias colgantes. Se utilizan para el montaje preliminar de embarcaciones para el tráfico marítimo y fluvial. Con estas construcciones compiten las grúas giratorias altas y las grúas de cable. En la figura. 9 muestra la estructura de la grada de Nordseewerke Emden. Peso 3000 t, construido 1912.
Fig. 9
Construcciones de esqueleto de acero
La construcción de esqueleto de acero es una estructura de varios pisos, cuyas columnas, soportes y vigas de acero transfieren a la cimentación cargas provenientes del propio peso de otros materiales, así como cargas útiles. Las paredes exterior e interior sirven sólo para encerrar el espacio. Además de su propio peso y carga útil, el esqueleto de acero también recibe la presión del viento sobre el edificio, en dirección longitudinal y transversal.
Las construcciones esqueléticas generalmente tienen una forma tal que las columnas y vigas forman marcos transversales. Estos marcos tienen aproximadamente la misma distancia entre sí en la dirección longitudinal del edificio y están conectados mediante soportes longitudinales. Los marcos pueden tener dos o tres postes. Las conexiones de la subestructura a las columnas pueden ser rígidas o articuladas.
Para reforzar el edificio longitudinalmente, se colocan juntas verticales en campos sin ventanas (fig. 10), o todos los soportes de las paredes exteriores se conectan rígidamente a las columnas para crear una estructura de marco con numerosos nodos (fig. 11).
Fig. 10
Fig. 11
La elección de los materiales para techos, paredes interiores y exteriores es de importancia decisiva para la economía y conveniencia de la solución. Estos materiales deben tener un efecto aislante térmico y acústico, deben ser ligeros y resistentes a las influencias atmosféricas y deben proteger las paredes de acero del fuego, la oxidación y la condensación. Los techos son de hormigón con armadura ordinaria o cruzada o de piezas prefabricadas de hormigón.
La posibilidad de aplicar estructuras de esqueleto de acero es muy diversa. Se utilizan en la construcción de edificios comerciales y de gran altura, hoteles y muchas plantas industriales, y tienen muchas ventajas en comparación con otros métodos de construcción. La alta resistencia del acero conduce a dimensiones relativamente pequeñas de los elementos de soporte. Dado que las paredes aquí no participan en el transporte de la carga, pueden tener el mismo espesor en todos los pisos. El tiempo necesario para la construcción del esqueleto de acero es corto y el montaje se puede realizar en cualquier condición climática. Los cambios en la estructura se pueden implementar fácilmente durante el montaje e incluso después de hacerse cargo del edificio, sin poner en peligro la seguridad del edificio. El hundimiento del terreno se puede igualar fácilmente elevando columnas sin interrumpir el funcionamiento del edificio en sí.
En tales construcciones, se utilizan materiales livianos para techos y paredes, y la estructura de soporte en sí también es liviana, por lo que el peso total propio del edificio es relativamente pequeño. Como resultado, el costo de financiación es bajo. Se pueden desmontar fácilmente, por lo que las piezas de acero individuales se pueden reutilizar parcialmente.
Altos pilares y torres
Las columnas y torres altas son estructuras altas y esbeltas, con cargas relativamente ligeras, para las que el acero es un material especialmente adecuado.
1. Postes de iluminación. Para lograr una iluminación uniforme en la mayor superficie posible, especialmente en la zona de instalaciones ferroviarias y minas, se están instalando columnas de altura 25 hasta 40m. En la parte superior hay una plataforma sobre la que se colocan las instalaciones de iluminación. Para permitir la reparación de dichas instalaciones, se prevén estructuras trepadoras (fig. 12), las cintas esquineros, diagonales y horizontales están formadas por ángulos. El cálculo se realiza como para estructuras en la industria de la construcción.
Fig. 12
2. Postes para la red de tranvía. Teniendo en cuenta la forma de tensar la cuerda de soporte, se requiere la misma resistencia a la flexión en relación con todos los ejes horizontales. Dependiendo de la altura, el espesor de la chapa varía de 8 a 10 mm.
3. Postes para la red ferroviaria eléctrica. Su altura varía desde 8 hasta 16 m. La altura depende del tramo y, por tanto, de la flecha del cable de soporte, que puede estar vertical u oblicuo al conductor (fig. 12). La sección, rectangular abajo y cuadrada arriba, debe ser lo más pequeña posible. Es útil atar las diagonales de las esquinas directamente a los cinturones, sin láminas anudadas. Cada cinta angular tiene en el extremo inferior una placa de soporte y toda la columna descansa sobre una base común para las cuatro cintas. La columna se fija a los cimientos con pernos de anclaje de hormigón.
4. Postes de líneas eléctricas. En el caso de importantes líneas de transmisión de alta tensión, los postes están fabricados casi exclusivamente de acero. Su altura depende del espacio libre, la disposición de las consolas, los materiales y las tensiones permitidas, los conductores y el cable protector en el poste, así como de las condiciones de carga. También influye el número de sistemas de corriente alterna que se transmiten a través de los polos. Dependiendo del propósito, se distinguen los siguientes tipos de postes: postes de soporte para transportar conductores en la dirección (fig. 13), postes de esquina con puntos de interrupción de la ruta para recibir componentes horizontales del conductor, postes de tensión (fig. 13), postes de conexión o partidos que se utilizan para la conexión, o dividen el conductor en varias direcciones.
Fig. 13
La columna casi siempre tiene una sección cuadrada y está formada por varias partes de altura. Los cinturones y diagonales están hechos de esquinas. Para aumentar la resistencia a la pandeo, las correas se rellenan parcialmente con hormigón después del montaje. La conexión de diagonales y correas se realiza, si es estructuralmente posible, sin láminas nodales. Las columnas más pequeñas, especialmente las de soporte, se anclan a traviesas de madera enterradas 3 m. Las columnas altas se colocan exclusivamente sobre una base de bloques de hormigón.
Minas
Para las instalaciones de minería a cielo abierto, se aplican términos profesionales, los más importantes de los cuales se explican en la fig. 14. La parte principal de la torre de exportación de la mina es la torre guía. La altura de la torre depende de la altura de la plataforma de entrada sobre el campo, de la longitud de la canasta, de la longitud del pasillo, de la altura del parachoques y de la altura de caída entre el parachoques y las empuñaduras.
Fig. 14.1.
Fig. 14.2.
A lo largo de los años, se han desarrollado ciertas formas de torres de exportación, dependiendo de la posición de la máquina motriz hacia la torre. Si durante el viaje simple, es decir, cuando hay una cesta que sube y otra que baja, las cestas cuelgan una al lado de la otra, vista desde el lado de la máquina motriz, entonces ambos rodillos pueden estar uno al lado del otro en la misma plataforma, y entonces la torre es de un solo piso. En la figura. 15 muestra una solución con cuatro rodillos uno al lado del otro.
Fig. 15
Si las cestas cuelgan una detrás de otra, los rodillos deben estar uno encima del otro para que forme una torre de dos pisos (fig. 16). Y con la doble torre, cuando cuatro cestas se encuentran una al lado de la otra. Vistos desde la máquina motriz, los cuatro rodillos pueden estar uno al lado del otro en una torre de un solo piso (fig. 15).
Si, sin embargo, mirando desde la máquina, se colocan cuatro cestas una detrás de otra, se debe colocar una máquina en lados opuestos de la torre, y la torre se resuelve como una construcción de dos pisos con una parte inferior extendida (fig. 17). Sólo cuando no hay suficiente espacio cerca del eje para colocar la casa de máquinas al lado de la torre, la máquina motriz se coloca en la propia torre.
Además de las torres de exportación, las instalaciones de superficie de la mina pueden incluir naves con pozos y salas de lavado donde se procesa el carbón. El diseño de estas instalaciones requiere de la colaboración del diseñador de la estructura de acero con la empresa proveedora del equipo. En principio, estos objetos no se diferencian de otras estructuras de acero, excepto que requieren una adaptación constante de la estructura al equipamiento mecánico. En una nave de taller, por ejemplo, se puede considerar que todos los marcos son iguales, lo que, sin embargo, es raro en una nave de mina o en una lavandería.
Fig. 16
Fig. 17
Construcciones de tuberías
La tubería es la sección transversal más favorable para una varilla prensada, que se apoya por igual en todas las direcciones. Además, con los tubos se pueden conseguir espesores de pared mínimos. En todas las demás secciones, este espesor está más limitado por la inestabilidad local que en el caso de un tubo cilíndrico. Los tubos son especialmente resistentes al riesgo de torsión, lo que no ocurre con otros perfiles de estructuras de acero. Además de estas ventajas estáticas de los tubos, su desventaja es una forma desfavorable para recibir momentos de flexión, así como la difícil conexión de tubos más gruesos en ángulo.
Los tubos se pueden fabricar a partir de láminas dobladas con una costura longitudinal soldada o en rollos sin costuras. En ambos casos, el precio del tubo es superior al precio del perfil, teniendo en cuenta las dificultades de fabricación. Por estas razones, las construcciones de tubos sólo son competitivas con la correspondiente reducción del peso del material. Las tuberías se utilizan especialmente como pilares de edificios, si se cargan únicamente con fuerzas normales. Las tuberías también se utilizan para pilares de pasos inferiores y estructuras subterráneas. Ahora se utilizan a menudo para hacer andamios. Para evitar la corrosión interna, todas las extensiones y conexiones, así como los tubos finales, deben estar completamente sellados.
Nota de aplicación: Los ejemplos históricos, las dimensiones, las tipologías y las afirmaciones de economía o conveniencia del sistema no deben usarse como sustituto de los estándares actuales, las condiciones del sitio, las características técnicas de los materiales y equipos o la verificación experta de una construcción específica.