Viktig expertanmärkning: Detta är en arkiverande utbildningstext, inte en aktuell designspecifikation, statisk beräkning, bevis på lastkapacitet eller tillverknings- och monteringsinstruktioner. Utformningen av hallar, kupoler, skelett, höga pelare, torn, gruvor och rörkonstruktioner kräver en auktoriserad konstruktör, geotekniska och andra auktoritativa fundament, faktiska effekter, stabilitet, utmattning, brand- och korrosionskontroller, samt giltiga föreskrifter och standarder.
Design och konstruktion av stålkonstruktioner är inte en del av Savo Kusićs nuvarande offentliga erbjudande. Dagens produktionsfokus består av träfönster, trä-aluminiumfönster och skräddarsydda dörrar.
industrihallar
1. Kupoler. Det finns kupoler där alla stavarna ligger på kupolens yta, som bildar rumsliga system, medan kupolerna i andra bildas av det radiella arrangemanget av individuella fästelement. Kupoler som är rumsliga rutnät kan ha följande former:
- Schwedlers kupoler, där ribborna är radiella och förbundna med varandra med horisontella balkar (fig. 1)
- Meshkupoler, vars yta består av ett nätverk av trianglar, utan radiella ribbor, men med omslutande band med samma antal vinklar (fig. 2). Om en sådan kupol är baserad på en vanlig polygon med ett jämnt antal sidor är systemet instabilt och oanvändbart utan speciell stabilisering.
- Zimmerman-kupoler, där det finns, i likhet med Schwedler- och mesh-domes, horisontella ringar, men antalet vinklar på ringarna minskar gradvis när höjden på ringarna ökar. Fördelen med Zimmerman kupoler jämfört med Schwedler kupoler och mesh kupoler är att endast vertikala krafter uppstår i hörnen av den nedre delen, medan horisontella krafter från vinden tas emot av mitten av väggarna i längdriktningen (fig. 3).
- Slick- eller plattkupoler, där, som i mesh-kupoler, alla individuella ytor är triangulära, medan stödmetoden liknar Zimmermans kupoler (fig.4).
- Tälttak, där ribborna är rätlinjiga (fig.5).
Fig. 1, 2, 3, 4 respektive
Sl.5
2. Idrottshallar. Idrottshallarnas konstruktion bestäms av arenan och sittarrangemanget. Pelare undviks, så att observatörer har fri sikt över hela interiören.
3. Utställningshallar. När det gäller utställningshallar används en rektangulär bas, så att arrangemanget av fästelement är det enklaste. Ibland tillhandahålls interna pelare, men det finns större frihet i fördelningen av utrymmet om det inte finns några pelare i hallen.
4. Verkstadssalar. Projektet med en stålkonstruktion för en verkstadshall skapas i samarbete mellan en driftexpert, en krankonstruktör och en stålkonstruktionskonstruktör. Drivspecialisten bestämmer basens dimensioner och avståndet mellan kolumnerna enligt maskinernas layout och arbetsplanen. Han bestämmer också fyllningen av väggarna, takbeläggningen samt grundläggningsmetoderna, enligt konstruktionsexperternas åsikt. Krankonstruktören bestämmer själva vikten på vagnarna och kranarna, hjulavstånden och de mest ogynnsamma hjultrycken. Baserat på data från driftexperten och krankonstruktören bestämmer stålkonstruktionskonstruktören hallens bärande struktur. Kranstöden bör vara så styva som möjligt och vid behov utformade med överhäng, så att när en tungt lastad kran passerar genom kranskenan har ett horisontellt läge och därmed kan en relativt liten kranmotor väljas.
5, Sågformade salar. Sågformade hallar byggs vanligtvis när enhetlig belysning krävs och direkt solljus in i hallens inre ska undvikas. Detta är särskilt viktigt i textilindustrins produktions- och lagerhallar. Sågade tak har kala glasade ytor60på väg att90o, medan den massiva ytans lutning uppgår till30o. Den glasade ytan placeras på den sida där det inte finns sol, det vill säga mot norr. När man designar sågade tak bör man ta hänsyn till en hel rad frågor, vars lösning är investerarens auktoritativa åsikt, nämligen: takbeläggningen kan vara gjord av lätta prefabricerade paneler eller plattor på en träbas, sågade fästelement kan vara galler (fig.6), ramar med tre leder (fig.7), eller ramar på två leder med spänning (fig8). Gallerlösningen har minst vikt, men de har nackdelen att gallret fastnar, t.ex. inom textilindustrin behåller de ullludd. Om strävan är att ha så få pelare som möjligt i byggnadens inre kan en lösning med stora spänngaller tillämpas i båda takplanen, som ömsesidigt stödjer varandra och stöds i ändarna på gallerstöd.
Fig. 6
Fig. 7
Sl. 8
Strukturer för sjöbodar
Konstruktionerna över avsatsen bär de hängande roterande kranarna. De används för grov montering av fartyg för sjö- och flodtrafik. Högsvängande kranar och kabelkranar konkurrerar med dessa konstruktioner. I fig. 9 visar strukturen på Nordseewerke Emdens slip. Vikt 3000 t, byggd 1912.
Fig. 9
Stålskelettkonstruktioner
Stålskelettkonstruktion är en konstruktion med flera våningar, vars pelare, stöd och balkar av stål själva överför till grunden laster från egen vikt av andra material, såväl som nyttiga laster. Yttre och inre väggar tjänar endast till att omsluta utrymmet. Utöver sin egen vikt och nyttiga last får stålskelettet vindtryck på byggnaden, i längsgående och tvärgående riktningar.
Skelettkonstruktioner har i allmänhet en sådan form att pelare och balkar bildar tvärgående ramar. Dessa ramar har ungefär samma avstånd mellan sig i byggnadens längdriktning och är förbundna med längsgående stöd. Ramar kan ha två eller tre stolpar. Underkonstruktionens anslutningar till pelarna kan vara styva eller gångjärnsförsedda.
För att förstyva byggnaden i längdriktningen placeras vertikala kopplingar i fält utan fönster (fig.10), eller så är alla ytterväggarnas stöd styvt förbundna med pelarna så att en ramkonstruktion med många noder skapas (fig.11).
Fig. 10
Sl.11
Valet av material för tak, inner- och ytterväggar är av avgörande betydelse för lösningens ekonomi och ändamålsenlighet. Dessa material måste ha en värme- och ljudisolerande effekt, de måste vara lätta och motståndskraftiga mot atmosfärisk påverkan, de ska skydda stålväggar från brand, rost och kondens. Innertak är gjorda av betong med slät eller korsad armering eller av prefabricerade betongdelar.
Möjligheten att tillämpa stålskelettkonstruktioner är mycket varierande. De används vid byggande av höghus och kommersiella byggnader, hotell och många industrianläggningar och har många fördelar jämfört med andra byggmetoder. Stålets höga hållfasthet leder till relativt små dimensioner på stödelementen. Eftersom väggarna här inte deltar i att bära lasten kan de vara lika tjocka på alla golv. Tiden som krävs för konstruktionen av stålskelettet är kort, montering kan göras i alla väder. Förändringar av strukturen kan enkelt genomföras under montering och även efter övertagande av byggnaden, utan att äventyra byggnadens säkerhet. Marksänkningar kan enkelt utjämnas genom att höja pelare utan att avbryta driften av själva byggnaden.
I sådana konstruktioner används lätta material för tak och väggar, och själva bärkonstruktionen är också lätt, så byggnadens totala egenvikt är relativt liten. Som ett resultat av detta är finansieringskostnaden låg. De kan enkelt demonteras, varvid enskilda ståldelar delvis kan återanvändas.
Höga pelare och torn
Höga pelare och torn är höga och smala konstruktioner, relativt lätt belastade, för vilka stål är ett särskilt lämpligt material.
1. Belysningsstolpar. För enhetlig belysning av största möjliga ytor, särskilt inom området för järnvägsanläggningar och gruvor, byggs pelare i höjden 25 till 40m. Längst upp finns en plattform där belysningsinstallationerna är placerade. För att möjliggöra reparation av dessa installationer finns klätterställningar (fig. 12), hörnbälten, diagonaler och horisontaler är gjorda av vinklar. Beräkningen görs som för konstruktioner inom byggbranschen.
Fig. 12
2. Stolpar för spårvagnsnätet. Med tanke på sättet att spänna stödlinan krävs lika motstånd mot böjning i förhållande till alla horisontella axlar. Beroende på höjden varierar plåttjockleken från 8 till 10 mm.
3. Stolpar för det elektriska järnvägsnätet. De varierar i höjd från 8 till 16 m. Höjden beror på spännvidden, och därmed på pilen på stödlinan, som kan ligga vertikalt eller snett mot ledaren (fig. 12). Sektionen, som är rektangulär nedtill och kvadratisk upptill, ska vara så liten som möjligt. Det är användbart att knyta diagonalerna från hörnen direkt till bältena, utan knutna ark. Varje hörnbälte har en lagerplatta i den nedre änden och hela pelaren vilar på ett gemensamt underlag för alla fyra remmar. Pelaren är fäst i fundamentet med betongförankringsbultar.
4. Kraftledningsstolpar. När det gäller viktiga högspänningsledningar är stolparna nästan uteslutande tillverkade av stål. Deras höjd beror på det fria spannet, arrangemanget av konsoler, material och tillåtna spänningar, ledare och skyddsrep på stolpen, såväl som på belastningsförhållandena. Antalet växelströmssystem som överförs över polerna är också av betydelse. Beroende på syftet särskiljs följande typer av stolpar: stödstolpar för att bära ledare i riktning (fig. 13), hörnstolpar med brytpunkter för vägen för mottagning av horisontella komponenter i ledaren, dragstolpar (fig. 13), anslutning eller delade anslutningspoler, eller olika som används vägbeskrivning.
Fig. 13
Spelaren har nästan alltid en kvadratisk sektion och är gjord av flera delar i höjdled. Bälten och diagonaler är gjorda av vinklar. För att öka knäckhållfastheten fylls banden delvis med betong efter montering. Anslutningen av diagonaler och bälten görs, om det är strukturellt möjligt, utan nodalplåtar. Mindre pelare, speciellt stödpelare, är förankrade i träslipers som är nedgrävda 3 m. Höga pelare placeras uteslutande på ett betongblocksfundament.
Gruvor
För ytgruvanläggningar används professionella termer, av vilka de viktigaste förklaras i fig. 14. Huvuddelen av gruvans exporttorn är guidetornet. Tornets höjd beror på höjden på ingångslandningen ovanför fältet, på korgens längd, på passagens längd, på stötfångarens höjd och höjden på fallet mellan stötfångaren och handtagen.
Fig. 14.1.
Fig. 14.2.
Under åren har vissa former av exporttorn utvecklats, beroende på drivmaskinens läge mot tornet. Om under enkel körning, det vill säga när det är en korg som går upp och en som går ner, hänger korgarna bredvid varandra, sett från sidan av körmaskinen, så kan båda rullarna ligga bredvid varandra på samma plattform, och då är tornet enplans. I fig. 15 visar en lösning med fyra rullar sida vid sida.
Fig. 15
Om korgarna hänger efter varandra måste rullarna ligga ovanför varandra så att det är ett tvåvåningstorn (fig. 16). Och med dubbeltornet, när fyra korgar ligger bredvid varandra. sett från körmaskinen kan alla fyra rullarna ligga sida vid sida på ett envåningstorn (fig. 15).
Om man däremot ser från maskinen, placeras fyra korgar bakom varandra, en maskin måste placeras på motsatta sidor av tornet, och tornet löses som en tvåvåningskonstruktion med en spridd nedre del (fig. 17). Först när det inte finns tillräckligt med utrymme nära axeln för att placera maskinhuset bredvid tornet, placeras drivmotorn på själva tornet.
Utöver exporttornen kan gruvans ytanläggningar innefatta hallar intill schakt och tvättrum där kol bearbetas. Utformningen av dessa anläggningar kräver samarbete av stålkonstruktionskonstruktören med företaget som levererar utrustningen. Dessa föremål skiljer sig i princip inte från andra stålkonstruktioner, förutom att de kräver konstant anpassning av strukturen till den mekaniska utrustningen. I en verkstadshall kan man till exempel anse att alla ramar är lika, vilket dock är ovanligt i en gruvhall eller tvättstuga.
Fig. 16
Fig. 17
Rörkonstruktioner
Röret är det mest fördelaktiga tvärsnittet för en pressad sticka, som är lika stödd i alla riktningar. Dessutom kan den minsta väggtjockleken uppnås med rör. I alla andra sektioner är denna tjocklek mer begränsad av lokal instabilitet än i fallet med ett cylindriskt rör. Rör är särskilt okänsliga för risken för vridning, vilket inte är fallet med andra sektioner av stålkonstruktioner. Förutom dessa statiska fördelar med rör är deras nackdel en ogynnsam form för att ta emot böjmoment, samt svår anslutning av tjockare rör i vinkel.
Rör kan tillverkas antingen av böjda plåtar med en svetsad längsgående söm eller som sömlösa rullar. I båda fallen är priset på röret högre än priset på profilen, med tanke på svårigheterna vid tillverkningen. Av dessa skäl är rörkonstruktioner konkurrenskraftiga endast med en motsvarande minskning av materialvikten. Rör används särskilt som pelare i byggnader, om de endast belastas med normala krafter. Rör används också för pelare i gångtunnel och underjordiska strukturer. Nu används de ofta för att göra byggnadsställningar. För att förhindra invändig korrosion bör alla kopplingar och anslutningar, samt ändrören, vara helt täta.
Anmärkning om tillämpning: Historiska exempel, dimensioner, typologier och påståenden om systemekonomi eller bekvämlighet får inte användas som ersättning för nuvarande standarder, platsförhållanden, tekniska egenskaper hos material och utrustning eller expertverifiering av specifik konstruktion.