Važna stručna napomena: Ovo je arhivski obrazovni tekst, a ne trenutna specifikacija dizajna, statički proračun, dokaz nosivosti ili upute za proizvodnju i sastavljanje. Projektiranje hala, kupola, kostura, visokih stupova, tornjeva, rudničkih i cijevnih konstrukcija zahtijeva ovlaštenog projektanta, geotehničke i druge mjerodavne temelje, stvarne učinke, provjere stabilnosti, zamora, požara i korozije, kao i važeće propise i standarde.
Projektiranje i izvođenje čeličnih konstrukcija nije dio trenutne javne ponude Save Kusića. Današnji fokus proizvodnje čine drveni prozori, drveno-aluminijski prozori i vrata po narudžbi.
Hale
1. Kupole. Postoje kupole kod kojih sve šipke leže na površini kupole koje tvore prostorne sustave, dok su kod drugih kupole oblikovane radijalnim rasporedom pojedinačnih spojnica. Kupole koje su prostorne rešetke mogu imati sljedeće oblike:
- Schwedlerove kupole, gdje su rebra radijalna i međusobno povezana horizontalnim gredama (sl. 1)
- Mrežaste kupole, čija se površina sastoji od mreže trokuta, bez radijalnih rebara, ali s obuhvatnim trakama od istog broja kutova (sl. 2). Ako se takva kupola temelji na pravilnom mnogokutu s parnim brojem stranica, sustav je nestabilan i neupotrebljiv bez posebne stabilizacije.
- Zimmermanove kupole, gdje postoje, slično Schwedlerovim i mrežastim kupolama, horizontalni prstenovi, ali se broj kutova na prstenovima postupno smanjuje kako se visina prstenova povećava. Prednost Zimmermanovih kupola u usporedbi sa Schwedler kupolama i mrežastim kupolama je u tome što samo vertikalne sile nastaju na uglovima donjeg dijela, dok horizontalne sile od vjetra prima sredina zidova u uzdužnom smjeru (sl. 3).
- Glatke ili pločaste kupole, kod kojih su, kao i kod mreže, sve pojedinačne površine trokutaste, dok je način oslonca sličan onom kod Zimmermanovih kupola (sl. 4).
- Šatorasti krovovi, gdje su rebra pravocrtna (sl. 5).
Sl. 1, 2, 3, 4 redom
Sl. 5
2. Sportske dvorane. Konstrukcija sportskih dvorana određena je oblikom borilišta i rasporedom sjedećih mjesta. Izbjegnuti su stupovi, tako da promatrači imaju jasan pogled na cijelu unutrašnjost.
3. Izložbene dvorane. Kod izložbenih dvorana koristi se pravokutna baza, tako da je raspored pričvrsnih elemenata najjednostavniji. Ponekad su predviđeni unutarnji stupovi, ali veća je sloboda u raspodjeli prostora ako u dvorani nema stupova.
4. Radioničke dvorane. Projekt čelične konstrukcije hale radionice nastaje suradnjom operativnog stručnjaka, projektanta krana i projektanta čelične konstrukcije. Specijalist pogona određuje dimenzije postolja i razmak stupova prema rasporedu strojeva i planu rada. On također određuje ispunu zidova, krovni pokrov kao i načine temeljenja, prema mišljenju građevinskih stručnjaka. Projektant dizalice određuje vlastite težine kolica i dizalice, razmake kotača i najnepovoljnije pritiske kotača. Na temelju podataka operativnog stručnjaka i projektanta dizalice, projektant čelične konstrukcije određuje nosivu konstrukciju hale. Nosači dizalice trebaju biti što krući i po potrebi izvedeni s prepustom, tako da pri prolasku teško opterećene dizalice tračnica dizalice ima vodoravan položaj, te se stoga može odabrati relativno mali motor dizalice.
5, Hale u obliku pile. Hale u obliku pile uglavnom se grade kada je potrebno ravnomjerno osvjetljenje i izbjegavanje direktnog prodora sunčeve svjetlosti u unutrašnjost hale. To je posebno važno u proizvodnim i skladišnim halama tekstilne industrije. Piljeni krovovi imaju gole ostakljene površine 60o do 90o, dok je nagib masivne površine 30o. Ostakljena površina postavlja se na stranu gdje nema sunca, odnosno prema sjeveru. Pri projektiranju piljenih krovova treba voditi računa o čitavom nizu pitanja za čije je rješenje mjerodavno mišljenje investitora, a to su: krovni pokrov može biti od lakih montažnih ploča ili crijepa na drvenoj podlozi, piljeni spojevi mogu biti rešetke (sl. 6), okviri s tri spojnice (sl. 7), ili okviri na dva spoja s zatezanjem. (sl 8). Rješenje s rešetkom ima najmanju težinu, ali im je nedostatak što se rešetka lijepi, npr. u tekstilnoj industriji zadržavaju dlačice vune. Ako je cilj imati što manje stupova u unutrašnjosti objekta, može se primijeniti rješenje s rasterima velikog raspona u obje krovne ravnine, koji se međusobno podupiru i na krajevima su oslonjeni na rešetkaste nosače.
Sl. 6
Sl. 7
Sl. 8
Strukture za kućice za čamce
Konstrukcije iznad podesta nose viseće okretne dizalice. Koriste se za grubu montažu plovila za pomorski i riječni promet. Ovim se konstrukcijama natječu visokookretne dizalice i kabelske dizalice. Na sl. 9 prikazuje strukturu na navozu Nordseewerke Emden. Težina 3000 t, izrađen 1912.
Sl. 9
Čelične skeletne konstrukcije
Čelična skeletna konstrukcija je konstrukcija s više etaža, čiji stupovi, oslonci i nosači izrađeni od čelika sami prenose na temelj opterećenja od vlastite težine drugih materijala, kao i korisna opterećenja. Vanjski i unutarnji zidovi služe samo za ograđivanje prostora. Osim vlastite težine i korisnog opterećenja, čelični skelet prima pritisak vjetra na zgradu, u uzdužnom i poprečnom smjeru.
Skeletne konstrukcije uglavnom imaju takav oblik da stupovi i grede tvore poprečne okvire. Ovi okviri imaju približno jednak razmak između sebe u uzdužnom smjeru zgrade i povezani su uzdužnim nosačima. Okviri mogu imati dva ili tri stupa. Veze podkonstrukcije sa stupovima mogu biti krute ili zglobne.
Da bi se zgrada uzdužno ukrutila postavljaju se vertikalne spojnice u polja bez prozora (sl. 10), ili su svi nosači vanjskih zidova kruto povezani sa stupovima tako da se stvara okvirna konstrukcija s brojnim čvorovima (sl. 11).
Sl. 10
Sl. 11
Odabir materijala za stropove, unutarnje i vanjske zidove od odlučujuće je važnosti za ekonomičnost i svrsishodnost rješenja. Ti materijali moraju imati toplinski i zvučno izolacijski učinak, moraju biti lagani i otporni na atmosferske utjecaje, moraju štititi čelične zidove od požara, hrđanja i kondenzacije. Stropovi se izrađuju od betona s običnom ili križnom armaturom ili od prefabriciranih betonskih dijelova.
Mogućnosti primjene čeličnih skeletnih konstrukcija vrlo su raznolike. Koriste se u gradnji visokih i poslovnih zgrada, hotela i brojnih industrijskih postrojenja, a imaju brojne prednosti u odnosu na druge načine gradnje. Visoka čvrstoća čelika dovodi do relativno malih dimenzija nosivih elemenata. Budući da zidovi ovdje ne sudjeluju u nošenju tereta, mogu biti jednake debljine na svim etažama. Vrijeme potrebno za izradu čeličnog kostura je kratko, montaža se može obaviti po svim vremenskim uvjetima. Promjene na konstrukciji mogu se lako provesti tijekom montaže, pa čak i nakon preuzimanja objekta, bez ugrožavanja sigurnosti objekta. Slijeganje tla može se lako izjednačiti podizanjem stupova bez prekidanja rada same zgrade.
Kod ovakvih konstrukcija koriste se laki materijali za stropove i zidove, a i sama nosiva konstrukcija je lagana, pa je ukupna vlastita težina objekta relativno mala. Kao rezultat toga, trošak financiranja je nizak. Mogu se lako rastaviti, pri čemu se pojedinačni čelični dijelovi mogu djelomično ponovno upotrijebiti.
Visoki stupovi i tornjevi
Visoki stupovi i tornjevi su visoke i vitke konstrukcije, relativno malo opterećene, za koje je čelik posebno pogodan materijal.
1. Rasvjetni stupovi. Radi ujednačenog osvjetljenja što većih površina, posebno u području željezničkih objekata i rudnika, postavljaju se stupovi visine 25 do 40m. Na vrhu se nalazi platforma na koju su postavljene rasvjetne instalacije. Kako bi se omogućio popravak tih instalacija, predviđene su penjalice (sl. 12), Kutni pojasevi, dijagonale i horizontale izrađeni su od kutnika. Obračun se radi kao za građevine u građevinarstvu.
Sl. 12
2. Stubovi za tramvajsku mrežu. S obzirom na način zatezanja nosivog užeta, potreban je jednak otpor savijanju u odnosu na sve horizontalne osi. Ovisno o visini, debljina lima kreće se od 8 do 10 mm.
3. Stubovi za mrežu električnih željeznica. Njihova visina varira od 8 do 16 m. Visina ovisi o rasponu, a time i o strelici nosivog užeta, koja može ležati okomito ili koso na vodič (sl. 12). Odsjek, koji je pravokutan na dnu i kvadrat na vrhu, trebao bi biti što manji. Korisno je vezati dijagonale iz uglova izravno na pojaseve, bez čvorovanih listova. Svaki kutni pojas ima na donjem kraju nosivu ploču, a cijeli stup počiva na zajedničkom temelju za sva četiri pojasa. Stup je pričvršćen za temelj betonskim sidrenim vijcima.
4. Stupovi dalekovoda. Kod važnijih dalekovoda visokog napona stupovi su izrađeni gotovo isključivo od čelika. Njihova visina ovisi o slobodnom rasponu, rasporedu konzola, materijalu i dopuštenim naponima, vodičima i zaštitnom užetu na stupu, kao io uvjetima opterećenja. Broj sustava izmjenične struje koji se prenose preko polova također je od utjecaja. Ovisno o namjeni razlikuju se sljedeće vrste stupova: nosivi stupovi za nošenje vodiča u smjeru (sl. 13), kutni stupovi s prekidima trase za prihvat vodoravnih dijelova vodiča, zatezni stupovi (sl. 13), spojni ili razdjelni stupovi koji služe za spajanje, odnosno dijeljenje vodiča u raznim smjerovima.
Sl. 13
Stup gotovo uvijek ima kvadratni presjek i sastoji se od više dijelova po visini. Pojasevi i dijagonale izrađeni su od kutova. Kako bi se povećala čvrstoća na izvijanje, pojasevi se nakon montaže djelomično ispunjavaju betonom. Spajanje dijagonala i pojaseva izvodi se, ako je konstrukcijski moguće, bez nodalnih listova. Manji stupovi, posebno potporni stupovi, usidreni su na drvene pragove koji su ukopani 3 m. Visoki stupovi postavljaju se isključivo na jedan temelj od betonskih blokova.
Rudnici
Za objekte površinske eksploatacije primjenjuju se stručni pojmovi od kojih su najvažniji objašnjeni na sl. 14. Glavni dio izvoznog tornja rudnika je toranj za vođenje. Visina tornja ovisi o visini ulaznog podesta iznad terena, o duljini koša, o duljini prolaza, o visini odbojnika i visini pada između odbojnika i hvataljki.
Sl. 14.1.
Sl. 14.2.
Tijekom godina razvijeni su određeni oblici izvoznih tornjeva, ovisno o položaju pogonskog stroja prema tornju. Ako kod jednostavne vožnje, dakle kada postoji jedna košara koja se diže i jedna koja se spušta, košare vise jedna do druge, gledano sa strane pogonskog stroja, tada oba valjka mogu ležati jedan do drugog na istoj platformi, i tada je kula jednokatna. Na sl. 15 prikazuje rješenje s četiri valjka jedan pored drugog.
Sl. 15
Ako košare vise jedna iza druge, valjci moraju ležati jedan iznad drugog tako da to bude dvokatni toranj (sl. 16). I kod dvostruke kule, kad četiri košare leže jedna do druge. gledano s pogonskog stroja, sva četiri valjka mogu ležati jedan pored drugog na tornju s jednim katom (sl. 15).
Ako pak, gledajući sa stroja, četiri košare budu postavljene jedna iza druge, po jedan stroj mora biti postavljen na suprotnim stranama tornja, a toranj je riješen kao dvokatna konstrukcija s raširenim donjim dijelom (sl. 17). Tek kada nema dovoljno mjesta u blizini okna za postavljanje strojarnice uz toranj, pogonski motor se postavlja na sam toranj.
U površinske objekte rudnika osim izvoznih tornjeva mogu se uključiti hale uz okna i praonice u kojima se prerađuje ugljen. Projektiranje ovih objekata zahtijeva suradnju projektanta čelične konstrukcije s tvrtkom koja isporučuje opremu. Načelno se ovi objekti ne razlikuju od ostalih čeličnih konstrukcija, osim što zahtijevaju stalno prilagođavanje konstrukcije strojarskoj opremi. Na primjer, u jednoj radioničkoj hali može se smatrati da su svi okviri jednaki, što je, međutim, rijetkost u rudničkoj hali ili praonici.
Sl. 16
Sl. 17
Cijevne konstrukcije
Cijev je najpovoljniji presjek za prešani štap, koji je jednako oslonjen u svim smjerovima. Osim toga, kod cijevi se može postići najmanja debljina stijenke. U svim ostalim dijelovima ta je debljina više ograničena lokalnom nestabilnošću nego u slučaju cilindrične cijevi. Cijevi su posebno neosjetljive na rizik od uvijanja, što nije slučaj s drugim dijelovima čeličnih konstrukcija. Osim ovih statičkih prednosti cijevi, njihov nedostatak je nepovoljan oblik za primanje momenata savijanja, kao i teško spajanje debljih cijevi pod kutom.
Cevi se mogu izraditi ili od savijenih limova sa zavarenim uzdužnim šavom ili kao bešavne role. U oba slučaja cijena cijevi je viša od cijene profila s obzirom na poteškoće u izradi. Iz tih razloga, cijevne konstrukcije su konkurentne samo uz odgovarajuće smanjenje težine materijala. Cijevi se posebno koriste kao stupovi zgrada, ako su opterećene samo normalnim silama. Cijevi se također koriste za stupove podvožnjaka i podzemnih objekata. Sada se često koriste za izradu skela. Kako bi se spriječila unutarnja korozija, svi nastavci i spojevi, kao i krajnje cijevi, trebaju biti potpuno zabrtvljeni.
Napomena o primjeni: Povijesni primjeri, dimenzije, tipologije i tvrdnje o ekonomičnosti ili praktičnosti sustava ne smiju se koristiti kao zamjena za trenutne standarde, uvjete na lokaciji, tehničke karakteristike materijala i opreme ili stručnu provjeru specifične konstrukcije.