Pomembna strokovna opomba: To je arhivsko izobraževalno besedilo, ne trenutna konstrukcijska specifikacija, statični izračun, dokazilo o nosilnosti ali navodila za izdelavo in montažo. Projektiranje hal, kupol, skeletov, visokih stebrov, stolpov, rudniških in cevnih konstrukcij zahteva pooblaščenega projektanta, geotehnične in druge merodajne podlage, dejanske učinke, preglede stabilnosti, utrujenosti, protipožarne in korozijske kontrole ter veljavne predpise in standarde.
Projektiranje in izdelava jeklenih konstrukcij ni del trenutne javne ponudbe Sava Kusića. Današnji fokus proizvodnje so lesena okna, leseno-aluminijasta okna in vrata po meri.
industrijske hale
1. Kupole. Obstajajo kupole, pri katerih vse palice ležijo na površini kupole, ki tvorijo prostorske sisteme, pri drugih pa so kupole oblikovane z radialno postavitvijo posameznih vezi. Kupole, ki so prostorske mreže, imajo lahko naslednje oblike:
- Schwedlerjeve kupole, kjer so rebra radialna in med seboj povezana z vodoravnimi tramovi (sl. 1)
- Mrežaste kupole, katerih površina je sestavljena iz mreže trikotnikov, brez radialnih reber, vendar z obsegajočimi pasovi z enakim številom kotov (slika 2). Če takšna kupola temelji na pravilnem mnogokotniku s sodim številom stranic, je sistem nestabilen in brez posebne stabilizacije neuporaben.
- Zimmermanove kupole, kjer so podobno kot pri Schwedlerjevih in mrežastih kupolah horizontalni obroči, le da se število kotov na obročih postopoma zmanjšuje z naraščanjem višine obročev. Prednost Zimmermanovih kupol v primerjavi s Schwedlerjevimi in mrežastimi kupolami je v tem, da na vogalih spodnjega dela nastajajo samo navpične sile, medtem ko horizontalne sile vetra sprejema sredina sten v vzdolžni smeri (slika 3).
- gladke ali ploščate kupole, pri katerih so, tako kot pri mreži, vse posamezne površine trikotne, medtem ko je način podpore podoben kot pri Zimmermanovih kupolah (slika 4).
- Šotoraste strehe, kjer so rebra premočrtna (slika 5).
Sl. 1, 2, 3, 4 oziroma
Sl. 5
2. Športne dvorane. Konstrukcijo športnih dvoran določata oblika dvorane in razporeditev sedežev. Izognemo se stebrom, tako da imajo opazovalci jasen pogled na celotno notranjost.
3. Razstavne dvorane. Pri razstavnih dvoranah se uporablja pravokotna podlaga, da je razporeditev pritrdilnih elementov najbolj enostavna. Včasih so predvideni tudi notranji stebri, vendar je večja svoboda pri razporeditvi prostora, če v dvorani ni stebrov.
4. Delavnice. Projekt jeklene konstrukcije za halo delavnice nastane s sodelovanjem operativnega strokovnjaka, projektanta žerjavov in projektanta jeklenih konstrukcij. Strokovnjak za pogon določi dimenzije podnožja in razmik stebrov glede na postavitev strojev in načrt dela. Določa tudi polnilo sten, strešno kritino ter načine temeljenja po mnenju gradbene stroke. Projektant žerjavov določi lastne teže vozičkov in žerjavov, razmike koles in najbolj neugodne pritiske koles. Na podlagi podatkov obratovalnega strokovnjaka in projektanta žerjava projektant jeklene konstrukcije določi nosilno konstrukcijo hale. Nosilci žerjava morajo biti čim bolj togi in po potrebi izvedeni s previsom, tako da ima tirnica žerjava ob prehodu močno obremenjenega žerjava vodoravno lego in na ta način lahko izberemo relativno majhen motor žerjava.
5, Dvorane v obliki žage. Hale v obliki žage se praviloma gradijo, ko je potrebna enakomerna osvetlitev in se je treba izogibati neposrednemu vdoru sončne svetlobe v notranjost hale. To je še posebej pomembno v proizvodnih in skladiščnih halah tekstilne industrije. Žagane strehe imajo gole zastekljene površine 60o do 90o, medtem ko je naklon masivne površine 30o. Zastekljena površina je postavljena na stran, kjer ni sonca, torej proti severu. Pri projektiranju žaganih streh je treba upoštevati celo vrsto vprašanj, za rešitev katerih je merodajno mnenje investitorja, in sicer: strešna kritina je lahko iz lahkih montažnih plošč ali strešnikov na leseno podlago, žagani pritrdilni elementi so lahko rešetke (sl. 6), okvirji s tremi spoji (sl. 7) ali okvirji na dveh spojih z nategom. (sl 8). Najmanjšo težo ima rešetkasta rešitev, vendar imajo to pomanjkljivost, da se rešetka drži, npr. v tekstilni industriji zadržijo volnene kosme. Če želimo čim manj stebrov v notranjosti objekta, lahko uporabimo rešitev z rasterji velikih razponov v obeh strešnih ravninah, ki se med seboj podpirajo in so na koncih podprti na rešetkastih nosilcih.
Sl. 6
Sl. 7
Sl. 8
Strukture za čolnarn
Konstrukcije nad podestom nosijo viseče vrtljive žerjave. Uporabljajo se za grobo montažo plovil za pomorski in rečni promet. Tem konstrukcijam konkurirajo visoko vrtljivi žerjavi in žerjavi. Na sl. 9 prikazuje zgradbo na priključku Nordseewerke Emden. Teža 3000 t, izdelan 1912.
Sl. 9
Jeklene skeletne konstrukcije
Jekleno skeletna konstrukcija je konstrukcija z več nadstropji, katere stebri, podpore in nosilci iz jekla sami prenašajo na temelj obremenitve lastne teže drugih materialov ter koristne obremenitve. Zunanja in notranja stena služita le za zapiranje prostora. Jekleni skelet je poleg lastne teže in koristne obremenitve deležen tudi pritiska vetra na objekt, v vzdolžni in prečni smeri.
Skeletne konstrukcije imajo praviloma takšno obliko, da stebri in nosilci tvorijo prečne okvirje. Ti okvirji imajo med seboj približno enako razdaljo v vzdolžni smeri objekta in so povezani z vzdolžnimi nosilci. Okvirji imajo lahko dva ali tri stebre. Povezave podkonstrukcije s stebri so lahko toge ali zgibne.
Za vzdolžno ojačitev zgradbe se v polja brez oken postavijo vertikalni spoji (slika 10) ali pa se vsi nosilci zunanjih sten togo povežejo s stebri, tako da nastane okvirna konstrukcija s številnimi vozlišči (slika 11).
Sl. 10
Sl. 11
Izbira materialov za strope, notranje in zunanje stene je odločilnega pomena za ekonomičnost in smotrnost rešitve. Ti materiali morajo delovati toplotno in zvočno izolativno, biti morajo lahki in odporni na atmosferske vplive, jeklene stene morajo ščititi pred ognjem, rjavenjem in kondenzacijo. Stropi so izdelani iz betona z navadno ali križno armaturo ali iz prefabriciranih betonskih delov.
Možnosti uporabe jeklenih skeletnih konstrukcij so zelo raznolike. Uporabljajo se pri gradnji visokih in poslovnih objektov, hotelov in številnih industrijskih obratov ter imajo številne prednosti v primerjavi z drugimi načini gradnje. Visoka trdnost jekla vodi do relativno majhnih dimenzij nosilnih elementov. Ker stene tukaj ne sodelujejo pri prenašanju bremena, so lahko enako debele v vseh etažah. Čas izdelave jeklenega skeleta je kratek, montaža je možna v vsakem vremenu. Spremembe konstrukcije lahko enostavno izvedemo med montažo in tudi po prevzemu objekta, ne da bi bila ogrožena varnost objekta. Pogrezanje tal je mogoče enostavno izravnati z dvigom stebrov, ne da bi prekinili delovanje same stavbe.
Pri takšnih konstrukcijah se uporabljajo lahki materiali za strope in stene, lahka je tudi sama nosilna konstrukcija, zato je skupna lastna teža objekta relativno majhna. Posledično so stroški financiranja nizki. Enostavno jih je mogoče razstaviti, pri čemer je mogoče posamezne jeklene dele delno ponovno uporabiti.
Visoki stebri in stolpi
Visoki stebri in stolpi so visoke in vitke strukture, razmeroma malo obremenjene, za katere je jeklo posebej primeren material.
1. Stebri za razsvetljavo. Zaradi enakomerne osvetlitve čim večjih površin, predvsem na območju železniških objektov in rudnikov, se postavljajo stebri višine 25 do 40m. Na vrhu je ploščad, na kateri so nameščene svetlobne instalacije. Da bi omogočili popravilo teh inštalacij, so predvidena plezala (sl. 12), Kotni pasovi, diagonale in horizontale so izdelani iz kotnikov. Izračun je narejen kot za konstrukcije v gradbeništvu.
Sl. 12
2. Stebri za tramvajsko omrežje. Glede na način napenjanja nosilne vrvi je zahtevan enak upogibni upor glede na vse horizontalne osi. Glede na višino se debelina pločevine giblje od 8 do 10 mm.
3. Stebri za električno železniško omrežje. Višine so od 8 do 16 m. Višina je odvisna od razpona in s tem od puščice nosilne vrvi, ki lahko leži navpično ali poševno na vodnik (slika 12). Odsek, ki je spodaj pravokoten, zgoraj pa kvadraten, naj bo čim manjši. Koristno je vezati diagonale iz vogalov neposredno na pasove, brez vozlanih listov. Vsak kotni pas ima na spodnjem koncu nosilno ploščo, celoten steber pa sloni na skupnem temelju za vse štiri pasove. Steber je pritrjen na temelj z betonskimi sidrnimi vijaki.
4. Stebri daljnovoda. Pri pomembnih visokonapetostnih daljnovodih so stebri izdelani skoraj izključno iz jekla. Njihova višina je odvisna od prostega razpona, razporeditve konzol, materialov in dovoljenih napetosti, vodnikov in zaščitne vrvi na stebru ter od obremenitev. Vpliva tudi število sistemov izmeničnega toka, ki se prenašajo skozi poli. Glede na namen ločimo naslednje vrste stebrov: nosilni stebri za prenašanje vodnikov v smeri (sl. 13), vogalni stebri z lomnimi točkami trase za sprejem vodoravnih delov vodnika, natezni stebri (sl. 13), vezni ali razcepni stebri, ki se uporabljajo za povezavo ali delitev vodnika v različnih smereh.
Sl. 13
Steber ima skoraj vedno kvadratni prerez in je po višini sestavljen iz več delov. Pasovi in diagonale so narejeni iz kotov. Za povečanje uklonske trdnosti so pasovi po montaži delno zapolnjeni z betonom. Povezava diagonal in pasov je izvedena, če je strukturno možna, brez nodalnih listov. Manjši stebri, predvsem nosilni, so sidrani na lesene pragove, ki so vkopani 3 m. Visoki stebri so postavljeni izključno na en temelj iz betonskih blokov.
Rudniki
Za objekte površinskih kopov se uporabljajo strokovni izrazi, od katerih so najpomembnejši pojasnjeni na sl. 14. Glavni del izvoznega stolpa rudnika je vodilni stolp. Višina stolpa je odvisna od višine vhodne ploščadi nad igriščem, od dolžine koša, od dolžine prehoda, od višine odbijača in višine padca med odbijačem in oprimki.
Sl. 14.1.
Sl. 14.2.
Z leti so se razvile določene oblike izvoznih stolpov, odvisno od položaja pogonskega stroja proti stolpu. Če pri enostavni vožnji, to je takrat, ko je en koš, ki se dviga in eden, ki se spušča, koša visita drug poleg drugega, gledano s strani pogonskega stroja, potem lahko oba valja ležita drug poleg drugega na isti ploščadi in takrat je stolp enonadstropen. Na sl. 15 prikazuje rešitev s štirimi valji drug poleg drugega.
Sl. 15
Če košare visijo ena za drugo, morajo valji ležati ena nad drugo, tako da je dvonadstropni stolp (slika 16). In pri dvojnem stolpu, ko štiri košare ležijo ena poleg druge. gledano s pogonskega stroja lahko vsi štirje valji ležijo drug ob drugem na enonadstropnem stolpu (slika 15).
Če pa so gledano iz stroja štiri košare postavljene ena za drugo, mora biti ena mašina postavljena na nasprotnih straneh stolpa, stolp pa je rešen kot dvonadstropna konstrukcija z razmaknjenim spodnjim delom (slika 17). Šele ko v bližini jaška ni dovolj prostora za postavitev strojnice ob stolp, se pogonski stroj postavi na sam stolp.
Poleg izvoznih stolpov so površinski objekti rudnika lahko hale z jaški in pralnice, kjer se predeluje premog. Projektiranje teh objektov zahteva sodelovanje projektanta jeklenih konstrukcij s podjetjem, ki dobavlja opremo. Ti objekti se načeloma ne razlikujejo od ostalih jeklenih konstrukcij, le da zahtevajo nenehno prilagajanje konstrukcije strojni opremi. V eni delavnici lahko na primer velja, da so vsi okvirji enaki, kar pa je v rudniški hali ali pralnici redko.
Sl. 16
Sl. 17
Cevne konstrukcije
Cev je najugodnejši prerez za stiskano palico, ki je enakomerno podprta v vseh smereh. Poleg tega je s cevmi mogoče doseči najmanjšo debelino stene. V vseh drugih delih je ta debelina bolj omejena z lokalno nestabilnostjo kot v primeru cilindrične cevi. Cevi so še posebej neobčutljive na nevarnost zvijanja, kar pa ne velja za druge dele jeklenih konstrukcij. Poleg teh statičnih prednosti cevi je njihova slabost neugodna oblika za sprejemanje upogibnih momentov ter težavno spajanje debelejših cevi pod kotom.
Cevi so lahko izdelane iz upognjenih pločevin z varjenim vzdolžnim šivom ali kot brezšivne zvitke. V obeh primerih je cena cevi glede na težave pri izdelavi višja od cene profila. Iz teh razlogov so cevne konstrukcije konkurenčne le z ustreznim zmanjšanjem teže materiala. Cevi se uporabljajo zlasti kot stebri zgradb, če so obremenjene samo z normalnimi silami. Cevi se uporabljajo tudi za stebre podvozov in podzemnih objektov. Zdaj se pogosto uporabljajo za izdelavo gradbenih odrov. Da bi preprečili notranjo korozijo, je treba vse podaljške in priključke ter končne cevi popolnoma zatesniti.
Opomba o uporabi: Zgodovinski primeri, dimenzije, tipologije in trditve o ekonomičnosti ali priročnosti sistema se ne smejo uporabljati kot nadomestilo za trenutne standarde, pogoje na lokaciji, tehnične značilnosti materialov in opreme ali strokovno preverjanje specifične konstrukcije.