תחומים מיוחדים של מבני פלדה בבניינים

הערת מומחה חשובה: זהו טקסט חינוכי ארכיוני, לא מפרט עיצוב עדכני, חישוב סטטי, הוכחת קיבולת עומס או הוראות ייצור והרכבה. התכנון של אולמות, כיפות, שלדים, עמודים גבוהים, מגדלים, מכרות ומבני צנרת דורשים מעצב מורשה, יסודות גיאוטכניים ואחרים סמכותיים, השפעות ממשיות, יציבות, עייפות, בדיקות אש וקורוזיה, וכן תקנות ותקנים תקפים.

התכנון והבנייה של מבני פלדה אינם חלק מההצעה הציבורית הנוכחית של סאבו קוסיץ’. מיקוד הייצור של היום מורכב מחלונות עץ, חלונות עץ-אלומיניום ודלתות מותאמות אישית.

הייל

1. כיפות. ישנן כיפות שבהן כל המוטות מונחים על פני הכיפה, היוצרות מערכות מרחביות, בעוד שבאחרות, הכיפות נוצרות על ידי סידור רדיאלי של קשרים בודדים. כיפות שהן רשתות מרחביות יכולות להיות עם הצורות הבאות:

            - כיפות של שודלר, שבהן הצלעות רדיאליות ומחוברות זו לזו באמצעות קורות אופקיות (איור 1)

            - כיפות רשת, אשר פני השטח שלהן מורכבים מרשת של משולשים, ללא צלעות רדיאליות, אך עם פסים מקיפים מאותו מספר זוויות (איור 2). אם כיפה כזו מבוססת על מצולע רגיל עם מספר זוגי של צלעות, המערכת אינה יציבה ואינה שמישה ללא ייצוב מיוחד.

            - כיפות צימרמן, בהן יש, בדומה ל-Schedler ו-mesh, טבעות אופקיות, אך מספר הזוויות על הטבעות יורד בהדרגה עם העלייה בגובה הטבעות. היתרון של כיפות צימרמן לעומת כיפות שודלר וכיפות רשת הוא שרק כוחות אנכיים נוצרים בפינות החלק התחתון, בעוד כוחות אופקיים מהרוח נקלטים באמצע הקירות בכיוון האורך (איור 3).

            - כיפות חלקות או פלטות, שבהן, כמו בכיפות רשת, כל המשטחים הבודדים הם משולשים, בעוד ששיטת התמיכה דומה לכיפות של צימרמן (איור.4).

            - גגות אוהלים, שבהם הצלעות ישרות (איור.5).

איור. 1, 2, 3, 4 בהתאמה

Fig. 5

2. אולמות ספורט. בניית אולמות ספורט נקבעת לפי צורת הזירה וסידור הישיבה. נמנעים מעמודים, כך שלצופים יש תצוגה ברורה של כל הפנים.

3. אולמות תצוגה. במקרה של אולמות תצוגה, נעשה שימוש בבסיס מלבני, על מנת להפוך את סידור המחברים לפשוט ביותר. לפעמים צפויים גם עמודים פנימיים, אבל יש חופש גדול יותר בחלוקת החלל אם אין עמודים באולם.

4. אולמות סדנאות. הפרויקט של מבנה פלדה לאולם סדנאות נוצר בשיתוף פעולה של מומחה תפעול, מעצב עגורנים ומעצב מבנה פלדה. מומחה הכונן קובע את מידות הבסיס ואת מרווח העמודים לפי פריסת המכונות ותוכנית העבודה. הוא קובע גם את מילוי הקירות, חיפוי הגג וכן את שיטות הביסוס, על פי חוות דעת של מומחי בנייה. מעצב העגורן קובע בעצמו את המשקלים של העגלות והמנופים, את מרווחי הגלגלים ולחצי הגלגלים הלא נוחים ביותר. בהתבסס על נתוני מומחה ההפעלה ומעצב העגורנים, מעצב מבנה הפלדה קובע את המבנה התומך של האולם. תומכי העגורן צריכים להיות קשיחים ככל האפשר ובמידת הצורך מעוצבים עם תליה, כך שבעובר דרכו מנוף עמוס בכבדות, יש למסילת העגורן מיקום אופקי, וכך ניתן לבחור מנוע מנוף קטן יחסית.

5, אולמות בצורת מסור. אולמות בצורת מסור נבנים בדרך כלל כאשר נדרשת תאורה אחידה ויש להימנע מחדירה ישירה של אור השמש אל פנים האולם. הדבר חשוב במיוחד באולמות ייצור ומחסנים של תעשיית הטקסטיל. לגגות מנוסרים יש משטחים מזוגגים חשופים60עוֹמֵד90o, בעוד שיפוע המשטח המאסיבי מסתכם ב30o. המשטח המזוגג ממוקם בצד בו אין שמש, כלומר לכיוון צפון. בעת תכנון גגות מנוסרים, יש לקחת בחשבון שורה שלמה של סוגיות, שהפתרון שלהן הוא דעתו המוסמכת של המשקיע, כלומר: כיסוי הגג יכול להיות עשוי מלוחות טרומיים קלים או רעפים על בסיס עץ, מחברים מנוסרים יכולים להיות סריג (איור 1).6), מסגרות עם שלושה מפרקים (איור.7), או מסגרות על שני מפרקים עם מתח (איור8). לתמיסת הסריג יש הכי פחות משקל, אבל יש להם את החסרון שהסריג נדבק, למשל. בתעשיית הטקסטיל, הם שומרים על מוך צמר. אם השאיפה היא לקבל כמה שפחות עמודים בחלק הפנימי של המבנה, ניתן ליישם פתרון עם רשתות רחבות בשני מישורי הגג, התומכים זה בזה ונתמכים בקצותיהם על תומכי רשת.

איור. 6

Fig. 7

Sl. 8

קונסטרוקציות להגהים

הקונסטרוקציות מעל החלקה נושאות מנופים מסתובבים תלויים. הם משמשים להרכבה גסה של כלי שיט לתנועת ים ונהר. מנופים מסתובבים גבוהים ומנופי כבלים מתחרים בקונסטרוקציות הללו. באיור.9מוצגת בנייה על גלגלי הנחיתה של חברת Nordseewerke Emden. מִשׁקָל3000t, בנוי1912.

Sl. 9

קונסטרוקציות שלד פלדה

מבנה שלד פלדה הוא מבנה בעל מספר קומות, שעמודיו, תומכיו וקורותיו העשויים מפלדה מעבירים בעצמם אל היסודות את העומס ממשקלם העצמי של חומרים אחרים, וכן עומסים שימושיים. הקירות החיצוניים והפנימיים משמשים רק לסגירת החלל. בנוסף למשקלו העצמי ולעומס השימושי שלו, שלד הפלדה מקבל גם לחץ רוח על המבנה, בכיוון האורך והרוחב.

למבני שלד יש בדרך כלל צורה כזו שהעמודים והקורות יוצרים מסגרות רוחביות. למסגרות אלו יש בערך אותו מרחק ביניהן בכיוון האורך של הבניין והן מחוברות באמצעות תומכים אורכיים. למסגרות יכולות להיות שניים או שלושה פוסטים. חיבורי התשתית לעמודים יכולים להיות קשיחים או צירים.

על מנת להקשיח את הבניין לאורך, מצמידים אנכיים ממוקמים בשדות ללא חלונות (איור.10), או שכל התומכים של הקירות החיצוניים מחוברים בצורה נוקשה לעמודים כך שנוצרת מבנה מסגרת עם צמתים רבים (איור 1).11).

איור. 10

Sl.11

לבחירת החומרים לתקרות, קירות פנים וחוץ יש חשיבות מכרעת לחיסכון וכדאיות הפתרון. חומרים אלה חייבים להיות בעלי אפקט בידוד תרמי וקול, עליהם להיות קלים ועמידים בפני השפעות אטמוספריות, עליהם להגן על קירות פלדה מפני אש, חלודה ועיבוי. תקרות עשויות מבטון עם חיזוק רגיל או מוצלב או מחלקי בטון מוכנים.

האפשרות ליישם קונסטרוקציות שלד פלדה מגוונת מאוד. הם משמשים בבניית מבנים רבי קומות ומסחר, בתי מלון ומפעלי תעשייה רבים, ויש להם יתרונות רבים בהשוואה לשיטות בנייה אחרות. החוזק הגבוה של הפלדה מוביל לממדים קטנים יחסית של האלמנטים התומכים. מכיוון שהקירות כאן אינם משתתפים בנשיאת העומס, הם יכולים להיות בעובי שווה בכל הקומות. הזמן הנדרש לבניית שלד הפלדה הוא קצר, ניתן לבצע הרכבה בכל מזג אוויר. שינויים במבנה ניתנים לביצוע בקלות במהלך ההרכבה ואף לאחר השתלטות על המבנה, מבלי לפגוע בבטיחות המבנה. ניתן להשוות בקלות שקיעה בקרקע על ידי הרמת עמודים מבלי להפריע לפעולת הבניין עצמו.

בקונסטרוקציות כאלה משתמשים בחומרים קלים לתקרות ולקירות, וגם המבנה התומך עצמו קל, כך שהמשקל העצמי הכולל של המבנה קטן יחסית. כתוצאה מכך, עלות המימון נמוכה. ניתן לפרק אותם בקלות, ובכך ניתן לעשות שימוש חוזר חלקי בחלקי פלדה בודדים.

עמודים ומגדלים גבוהים

עמודים ומגדלים גבוהים הם מבנים גבוהים ודקים, בעלי עומס קל יחסית, שפלדה היא חומר מתאים במיוחד עבורם.

1. עמודי תאורה. למען תאורה אחידה של השטחים הגדולים ביותר האפשריים, במיוחד בתחום מתקני הרכבת והמכרות, מוקמים עמודים בגובה 25 עד 40m. בחלק העליון יש במה עליה מונחים מתקני התאורה. על מנת לאפשר תיקון של אותם מתקנים, צפויות מסגרות טיפוס (איור 12), חגורות פינות, אלכסונים ואופקיים עשויים מזוויות. החישוב נעשה כמו למבנים בענף הבניין.

איור. 12

2. עמודים לרשת החשמליות. בהתחשב בדרך המתיחה של החבל התומך, נדרשת התנגדות שווה לכיפוף ביחס לכל הצירים האופקיים. בהתאם לגובה, עובי הגיליון נע בין 8 ל-10 mm.

3. עמודים לרשת הרכבות החשמליות. גובהם נע בין 8 ל16 m. הגובה תלוי במרווח, ובכך בחץ של החבל התומך, שיכול לשכב אנכית או אלכסונית למוליך (איור 12). הקטע, שהוא מלבני בתחתית וריבוע בחלק העליון, צריך להיות קטן ככל האפשר. כדאי לקשור את האלכסונים מהפינות ישירות לחגורות, ללא סדינים מסוקסים. לכל חגורה פינתית צלחת נושאת בקצה התחתון, והעמוד כולו נשען על בסיס משותף לכל ארבע החגורות. העמוד מחובר ליסוד עם ברגי עיגון בטון.

4. עמודי קו חשמל. במקרה של קווי תמסורת חשובים במתח גבוה, העמודים עשויים כמעט אך ורק מפלדה. גובהם תלוי בטווח החופשי, בסידור הקונסולות, בחומרים ובמתחים המותרים, במוליכים ובחבל מגן על המוט, כמו גם בתנאי העומס. גם מספר מערכות זרם החילופין המועברות דרך הקטבים משפיע. בהתאם למטרה, מבחינים בין סוגי העמודים הבאים: עמודים תומכים לנשיאת מוליכים בכיוון (איור 13), עמודי פינה עם נקודות שבירה של המסלול לקליטת רכיבים אופקיים של המוליך, עמודי מתח (איור 13), חיבור או פיצול עמודי חיבור, או שונים המשמשים מסלול.

איור. 13

לעמוד כמעט תמיד יש חתך מרובע והוא עשוי מכמה חלקים בגובה. חגורות ואלכסונים עשויים מזוויות. על מנת להגביר את חוזק החפיפה, החגורות ממולאות חלקית בבטון לאחר ההרכבה. החיבור של אלכסונים וחגורות נעשה, אם זה אפשרי מבחינה מבנית, ללא יריעות צמתים. עמודים קטנים יותר, במיוחד עמודים תומכים, מעוגנים לאדני עץ שקבורים 3 m. עמודים גבוהים ממוקמים אך ורק על תשתית בלוק בטון אחד.

מוקשים

עבור מתקני כרייה עיליים מיושמים מונחים מקצועיים, שהחשובים שבהם מוסברים באיור. 14. החלק העיקרי של מגדל הייצוא של המכרה הוא מגדל ההדרכה. גובה המגדל תלוי בגובה פלטפורמת הכניסה מעל השדה, באורך הסל, באורך המעבר, בגובה הפגוש ובגובה הנפילה בין הפגוש לאחיזות.

איור. 14.1.

איור. 14.2.

במהלך השנים פותחו צורות מסוימות של מגדלי יצוא, בהתאם למיקום מכונת ההנעה לכיוון המגדל. אם במהלך נסיעה פשוטה, כלומר כשיש סל אחד שעולה ואחד יורד, הסלים תלויים זה ליד זה, במבט מצד מכונת ההנעה, אז שני הגלילים יכולים לשכב זה לצד זה על אותה במה, ואז המגדל הוא חד קומתי. באיור. 15 מציג פתרון עם ארבעה גלילים זה ליד זה.

איור. 15

אם הסלסילות תלויות אחת מאחורי השנייה, הגלילים חייבים להיות מונחים זה מעל זה כך שזהו מגדל בן שתי קומות (איור 16). ועם המגדל הכפול, כשארבעה סלים מונחים זה ליד זה. במבט ממכונת ההנעה, כל ארבעת הגלילים יכולים לשכב זה לצד זה על מגדל חד קומתי (איור 15).

אם, לעומת זאת, במבט מהמכונה, ארבע סלסלות ממוקמות אחת מאחורי השנייה, יש להציב מכונה אחת בצדדים מנוגדים של המגדל, והמגדל נפתר כקונסטרוקציה דו-קומתית עם חלק תחתון פרוס (איור 17). רק כאשר אין מספיק מקום ליד הפיר למקם את בית המכונה ליד המגדל, מכונת ההנעה מונחת על המגדל עצמו.

בנוסף למגדלי הייצוא, מתקני השטח של המכרה יכולים לכלול אולמות עם פירים וחדרי כביסה שבהם מעובד פחם. תכנון מתקנים אלו מצריך שיתוף פעולה של מעצב מבנה הפלדה עם החברה המספקת את הציוד. באופן עקרוני, חפצים אלו אינם שונים ממבני פלדה אחרים, אלא שהם דורשים התאמה מתמדת של המבנה לציוד המכני. באולם סדנאות אחד, למשל, ניתן להתייחס לכך שכל המסגרות שוות, מה שעם זאת נדיר באולם מכרה או מכבסה.

Fig. 16

איור. 17

קונסטרוקציות צינורות

הצינור הוא החתך הטוב ביותר עבור מוט לחוץ, הנתמך באותה מידה בכל הכיוונים. בנוסף, ניתן להשיג את עובי הדופן הקטן ביותר באמצעות צינורות. בכל שאר הסעיפים, עובי זה מוגבל יותר על ידי חוסר יציבות מקומית מאשר במקרה של צינור גלילי. צינורות אינם רגישים במיוחד לסיכון של פיתול, מה שלא קורה עם חלקים אחרים של מבני פלדה. בנוסף ליתרונות הסטטיים הללו של הצינורות, החיסרון שלהם הוא צורה לא נוחה לקבלת רגעי כיפוף, כמו גם חיבור קשה של צינורות עבים יותר בזווית.

צינורות יכולים להתבצע או מיריעות מכופפות עם תפר אורך מרותך, או כגלילים ללא תפרים. בשני המקרים מחיר הצינור גבוה ממחיר הפרופיל בהתחשב בקשיים בייצור. מסיבות אלה, קונסטרוקציות צינורות תחרותיות רק עם הפחתה מקבילה במשקל החומר. צינורות משמשים במיוחד כעמודי מבנים, אם הם עמוסים רק בכוחות רגילים. צינורות משמשים גם לעמודים של מעברים תת קרקעיים ומבנים תת קרקעיים. עכשיו הם משמשים לעתים קרובות לייצור פיגומים. על מנת למנוע קורוזיה פנימית, יש לאטום לחלוטין את כל האביזרים והחיבורים, כמו גם את צינורות הקצה.

הערה ליישום: אין להשתמש בדוגמאות היסטוריות, מידות, טיפולוגיות ותביעות של חסכון או נוחות מערכת כתחליף לסטנדרטים הנוכחיים, לתנאי האתר, למאפיינים הטכניים של חומרים וציוד או לאימות מומחה של בנייה ספציפית.