Важлива примітка експерта: Це архівний навчальний текст, а не поточна специфікація конструкції, статичний розрахунок, підтвердження вантажопідйомності або інструкції з виробництва та складання. Проектування залів, куполів, скелетів, високих колон, веж, шахтних і трубопровідних конструкцій потребує авторизованого проектувальника, геотехнічних та інших авторитетних основ, фактичних впливів, стійкості, втоми, вогнетривкості та перевірок на корозію, а також чинних правил і стандартів.
Проектування та будівництво сталевих конструкцій не є частиною поточної публічної пропозиції Savo Kusić. Сучасне виробництво складається з дерев’яних вікон, дерев’яно-алюмінієвих вікон і дверей на замовлення.
Хейл
1. Куполи. Бувають куполи, в яких всі стрижні лежать на поверхні купола, що утворюють просторові системи, а в інших купола утворюються радіальним розташуванням окремих кріплень. Куполи, які є просторовими решітками, можуть мати такі форми:
- куполи Шведлера, де ребра радіальні та з’єднані між собою горизонтальними балками (рис. 1)
- сітчасті куполи, поверхня яких складається з мережі трикутників без радіальних ребер, але з охоплюючими смугами з такою ж кількістю кутів (рис. 2). Якщо в основі такого купола лежить правильний багатокутник з парною кількістю сторін, система нестабільна і непридатна для використання без спеціальної стабілізації.
- куполи Циммермана, де, подібно до куполів Шведлера та сітчастих, є горизонтальні кільця, але кількість кутів на кільцях поступово зменшується зі збільшенням висоти кілець. Перевага куполів Циммермана порівняно з куполами Шведлера та сітчастими куполами полягає в тому, що в кутах нижньої частини виникають лише вертикальні сили, тоді як горизонтальні сили від вітру сприймаються серединою стін у поздовжньому напрямку (рис. 3).
- гладкі або пластинчасті куполи, у яких, як і в сітці, усі окремі поверхні мають трикутну форму, а метод підтримки подібний до куполів Циммермана (рис. 4).
- Шатрові дахи, де ребра є прямолінійними (рис. 5).
Мал. 1, 2, 3, 4 відповідно
Мал. 5
2. Спортивні зали. Конструкція спортивних залів визначається формою арени і розташуванням місць. Уникайте стовпів, щоб спостерігачі мали чіткий огляд усього інтер’єру.
3. Виставкові зали. У випадку з виставковими залами використовується прямокутна основа, щоб розташування кріплень було максимально простим. Іноді передбачають внутрішні колони, але більша свобода в розподілі простору, якщо в залі немає колон.
4. Зали майстерень. Проект сталевої конструкції цехового залу створений у співпраці експерта з експлуатації, проектувальника крана та проектувальника металоконструкцій. Спеціаліст з приводу визначає розміри основи і відстань між колонами відповідно до схеми розміщення машин і плану робіт. Він також визначає заливку стін, покриття даху, а також методи фундаменту, згідно з висновком експертів-будівельників. Конструктор крана визначає власну вагу візків і кранів, відстань коліс і найбільш несприятливі тиски коліс. На основі даних експерта-експлуататора та проектувальника кранів проектувальник металоконструкцій визначає несучу конструкцію цеху. Опори крана повинні бути якомога жорсткішими і, якщо необхідно, сконструйованими зі звисом, щоб під час проходження важко навантаженого крана рейка крана мала горизонтальне положення, і, таким чином, можна було вибрати відносно невеликий двигун крана.
5, Пилоподібні зали. Пилоподібні зали, як правило, будують, коли необхідно рівномірне освітлення і уникати прямого проникнення сонячних променів усередину залу. Це особливо важливо у виробничих і складських приміщеннях текстильної промисловості. Пиляні дахи мають голі засклені поверхні від 60o до 90o, тоді як нахил масивної поверхні становить 30o. Засклена поверхня розташовується з боку, де немає сонця, тобто на північ. Під час проектування пиломатеріалів слід враховувати цілий ряд питань, вирішення яких є авторитетною думкою інвестора, а саме: покриття даху може бути виконане з легких монтажних плит або черепиці на дерев’яній основі, спиляними кріпленнями можуть бути решітки (рис. 6), каркаси з трьома стиками (рис. 7), або каркаси на двох стиках з натягом. (sl 8). Гратчастий розчин має найменшу вагу, але його недолік полягає в тому, що решітка прилипає, напр. в текстильній промисловості вони затримують вовняний ворс. Якщо мета полягає в тому, щоб усередині будівлі було якомога менше колон, можна застосувати рішення з решітками великого прольоту в обох площинах даху, які підтримують одна одну та спираються на кінцях на опори сітки.
Мал. 6
Мал. 7
Сл. 8
Конструкції для елінгів
Конструкції над майданчиком несуть підвісні поворотні крани. Використовуються для чорнової збірки суден морського і річкового руху. Конкуренцію цим конструкціям становлять високоповоротні крани та канатні крани. На рис. 9 показує конструкцію на елінгу Nordseewerke Emden. Вага 3000 т, збірка 1912.
Мал. 9
Сталеві каркасні конструкції
Сталева каркасна конструкція – це конструкція з кількома поверхами, колони, опори та балки якої зі сталі самі передають на фундамент навантаження від власної ваги інших матеріалів, а також корисні навантаження. Зовнішні та внутрішні стіни служать лише для огородження простору. Окрім власної ваги та корисного навантаження, сталевий скелет також сприймає тиск вітру на будівлю в поздовжньому та поперечному напрямках.
Скелетні конструкції, як правило, мають таку форму, що колони та балки утворюють поперечні каркаси. Ці рами мають приблизно однакову відстань між собою в поздовжньому напрямку будівлі і з’єднані поздовжніми опорами. Рами можуть мати дві або три стійки. З’єднання підконструкції з колонами може бути жорстким або шарнірним.
Для посилення поздовжньої жорсткості будівлі розміщують вертикальні шви в полях без вікон (рис. 10), або всі опори зовнішніх стін жорстко з’єднують з колонами так, щоб утворилася каркасна конструкція з численними вузлами (рис. 11).
Мал. 10
Мал. 11
Вирішальне значення для економічності та доцільності рішення має вибір матеріалів для стелі, внутрішніх та зовнішніх стін. Ці матеріали повинні мати тепло- і звукоізоляційну дію, вони повинні бути легкими і стійкими до атмосферних впливів, вони повинні захищати сталеві стіни від вогню, іржавіння і конденсату. Перекриття виготовляються з бетону зі звичайною або поперечною арматурою або зі збірних бетонних деталей.
Можливості застосування сталевих каркасних конструкцій дуже різноманітні. Вони використовуються при будівництві висотних і комерційних будівель, готелів і багатьох промислових підприємств і мають багато переваг порівняно з іншими методами будівництва. Висока міцність сталі обумовлює відносно невеликі розміри опорних елементів. Оскільки стіни тут не беруть участі в перенесенні навантаження, вони можуть бути однакової товщини на всіх поверхах. Час, необхідний для виготовлення сталевого каркаса, невеликий, збірка можлива в будь-яку погоду. Зміни в структурі можна легко внести під час монтажу та навіть після прийому будівлі, не ставлячи під загрозу безпеку будівлі. Просідання ґрунту можна легко вирівняти, піднявши колони, не перериваючи функціонування самої будівлі.
У таких конструкціях використовуються легкі матеріали для стелі та стін, та й сама несуча конструкція також легка, тому загальна власна вага будівлі відносно невелика. Як наслідок, вартість фінансування є низькою. Їх можна легко демонтувати, завдяки чому окремі сталеві частини можна частково використовувати повторно.
Високі стовпи та вежі
Високі колони та вежі – це високі та стрункі конструкції, відносно невеликі навантаження, для яких сталь є особливо підходящим матеріалом.
1. Стовпи освітлення. Для рівномірного освітлення якомога більших площ, особливо в районі залізничних споруд і шахт, встановлюються стовпи висотою від 25 до 40m. Зверху є майданчик, на якому розміщуються освітлювальні установки. Для того, щоб уможливити ремонт цих установок, передбачені лазальні рами (рис. 12), кутові пояси, діагоналі та горизонталі зроблені з кутів. Розрахунок проводиться як для конструкцій будівельної галузі.
Мал. 12
2. Стовпи для трамвайної мережі. З огляду на спосіб натягу несучого каната необхідний рівний опір вигину по всіх горизонтальних осях. Залежно від висоти товщина листа коливається від 8 до 10 mm.
3. Стовпи для мережі електрозалізниць. Їхня висота коливається від 8 до 16 m. Висота залежить від прольоту, а отже, від стріли несучого каната, яка може лежати вертикально або похило до провідника (рис. 12). Прямокутна знизу і квадратна згори ділянка повинна бути якомога меншою. Діагоналі від кутів корисно прив’язувати прямо до поясів, без вузлових листів. Кожен кутовий пояс має на нижньому кінці опорну пластину, а вся колона спирається на спільну основу для всіх чотирьох поясів. Колона кріпиться до фундаменту бетонними анкерними болтами.
4. Стовпи ліній електропередач. У випадку важливих високовольтних ліній електропередачі опори виготовляються майже виключно зі сталі. Їх висота залежить від вільного прольоту, розташування консолей, матеріалів і допустимих напруг, провідників і захисного каната на стовпі, а також від умов навантаження. Кількість систем змінного струму, які передаються через полюси, також має вплив. Залежно від призначення розрізняють такі типи стовпів: опорні стовпи для проведення провідників у напрямку (рис. 13), кутові стовпи з точками розриву траси для прийому горизонтальних компонентів провідника, натяжні стовпи (рис. 13), з’єднувальні або розрізні стовпи, які використовуються для з’єднання або поділу провідника в різних напрямках.
Мал. 13
Колонка майже завжди має квадратний переріз і складається з кількох частин по висоті. З куточків складаються пояси і діагоналі. Щоб підвищити міцність на прогин, пояси після складання частково заливають бетоном. З’єднання діагоналей і поясів виконується, якщо це конструктивно можливо, без вузлових листів. Колони меншого розміру, особливо опорні колони, прикріплюються до дерев’яних шпал, які закопуються 3 m. Високі колони встановлюються виключно на одному фундаменті з бетонних блоків.
Шахти
Для відкритих гірничих робіт застосовуються професійні терміни, найважливіші з яких пояснюються на рис. 14. Основною частиною вивізної вежі шахти є направляюча вежа. Висота вежі залежить від висоти вхідної платформи над полем, від довжини корзини, від довжини проходу, від висоти бампера та висоти падіння між бампером і ручками.
Мал. 14.1.
Мал. 14.2.
Протягом багатьох років були розроблені певні форми експортних веж залежно від положення приводної машини щодо вежі. Якщо під час простого приводу, тобто коли один кошик піднімається вгору, а інший опускається, кошики висять поруч один з одним, якщо дивитися з боку рушійної машини, тоді обидва ролики можуть лежати поруч один з одним на одній платформі, і тоді вежа є одноярусною. На рис. 15 показує рішення з чотирма роликами поруч один з одним.
Мал. 15
Якщо кошики висять один за одним, ролики повинні лежати один над одним, щоб вийшла двоповерхова вежа (мал. 16). І з подвійною вежею, коли чотири кошики лежать поруч. якщо дивитися з боку рушійної машини, усі чотири ролики можуть лежати поруч на одноповерховій вежі (мал. 15).
Якщо, дивлячись з машини, чотири кошики розміщені одна за одною, одна машина повинна бути розміщена на протилежних сторонах вежі, а вежа вирішується як двоповерхова конструкція з розширеною нижньою частиною (рис. 17). Лише коли не вистачає місця біля шахти, щоб розташувати машинний будинок поруч із баштою, приводну машину розміщують на самій башті.
Крім вивізних веж, поверхневі споруди шахти можуть включати цехи зі стовбурами та мийні, де переробляється вугілля. Проектування цих об’єктів вимагає співпраці проектувальника металоконструкцій з компанією, яка постачає обладнання. Принципово ці об’єкти нічим не відрізняються від інших металоконструкцій, хіба що вимагають постійної адаптації конструкції до механічного обладнання. В одній майстерні, наприклад, можна вважати, що всі рами рівні, що, однак, рідко трапляється в цеху шахти чи пральні.
Мал. 16
Мал. 17
Конструкції труб
Труба є найбільш сприятливим поперечним перерізом для пресованого стрижня, який однаково підтримується в усіх напрямках. Крім того, за допомогою труб можна досягти найменшої товщини стінки. На всіх інших ділянках ця товщина більше обмежена локальною нестабільністю, ніж у випадку циліндричної труби. Труби особливо нечутливі до ризику скручування, чого не можна сказати про інші секції сталевих конструкцій. Крім цих статичних переваг труб, їх недоліком є несприятлива форма для сприйняття згинальних моментів, а також складне з’єднання більш товстих труб під кутом.
Труби можуть виготовлятися як з гнутих листів зі звареним поздовжнім швом, так і у вигляді безшовних рулонів. В обох випадках ціна труби вище, ніж ціна профілю, враховуючи складності у виготовленні. З цих причин трубні конструкції конкурентоспроможні лише при відповідному зниженні ваги матеріалу. Труби особливо використовуються як опори будівель, якщо вони навантажені тільки нормальними зусиллями. Також труби використовують для опор підземних переходів і підземних споруд. Зараз їх часто використовують для виготовлення будівельних лісів. Щоб запобігти внутрішній корозії, усі розширення та з’єднання, а також кінцеві труби повинні бути повністю герметичні.
Примітка щодо застосування: Історичні приклади, розміри, типології та твердження про економічність або зручність системи не повинні використовуватися як заміна поточних стандартів, умов на місці, технічних характеристик матеріалів і обладнання або експертної перевірки конкретної конструкції.