Teslio

 

 

 

 

 

ИВ.    ПРОЈЕКТАНТСКА РЕШЕЊА

 

 

 

4.1       Диспозиција

 

4.1.1    Функције објекта

 

Грађевинац мора да води рачуна барем о следећим функцијама:

 

-           носећа конструкција,

            која ће прихватити плашт и таванице, снег, ветар и сејзмику, тежину крупне и ситне опреме и инсталација и материјала који се обрађује, ремонтна, монтажна и пробна оптерећења, као и она која се не знају,

-           путеви за транспортна средства

            која су укључена у производни процес,

-           услови за унос главне опреме,

            транспортни путеви, дизалице и уређаји за ремонт и замену опреме (ово некако остане ничије!),

-           комуникације за надгледање процеса,

-           природно осветлење и вентилација,

-           боравак људи

            у командној кабини и пратећим канцеларијама, неопходне нуспросторије, гардеробе и приручне радионице,

-           евакуациони путеви и мере ХТЗ

            ограде, степеништа, неклизајућа газишта, упозорења и преграде,

-           антикорозиона и противпожарна заштита конструкције,

            облоге, преграда и површинске обраде, потребни противпожарни зидови и врата,

-           вероватноћа и могућности каснијег ширења и измене објекта,

-           предности за инвеститора

            одређених решења, диспозиција или материјала и профила: можда нешто производи, има на лагеру, или је везан уговором; можда има добра, односно лоша искуства са неким производом, можда му је укус чудан?

 

 

4.1.2    Главни модели диспозиције

 

Како онда испројектовати добар објекат? Он, како видимо подсећа добрим делом на какву преисторијску неман или киборга: има главу и у њој памет, систем за гутање и варење, крвоток, живчани систем, имунолошки систем, сталну температуру (неки, као нпр. бродови и багери, имају и органе за кретање) и оно што нас занима - јак скелет и местимично плашт. Па га тако треба и осмислити: као преисторијску неман, или као добар комад оружја, или као насеобину Ескима:

организам

може се конципирати објекат око главне кичме, која садржи носећи скелет, транспортне и комуникационе линије, енергетске и телекомуникационе магистрале и срж производног процеса - одакле се гранају пипци према потрошачима - потрошачи се мењају, допуњавају, измештају, а на кичми нема великих измена - оваквих има и робота, и процесних машина!

апарат

Технологија која се развија и усавршава стотинама година резултује у савршеним, довршеним, заокруженим објектима. Такав објекат, који подсећа на добро парче оружја, обично је савршенство од израде и функције - једино што мало пати од савршености - тешко му је нешто додати и одузети!

игло

Или овако - може да се замисли једноставна јединица (игло) која у себи садржи цео систем, па да се оне онда слажу једна до друге, док се не догура до пруге и до реке. Овај случај ипак ће се лакше применити у прерађивачкој индустрији, текстилу и електроници.

 

И последње - комбинација свих ових!

 

 

4.1.3    Избор растера и стубова

 

Било како било, објекат мора да се смисли: потребно је да се одреде растери стубова, односно таваница, по 3 координате. За ове растере, по цену губитка посла, морате да се изборите да су униформни - да не допустите да негде имате промену растера! Евентуално шта може да вам се опрости: из специфичних разлога (вођења цевовода, транспортних трака или сл.) може да се допусти смењивање једног нормалног и једног малог растера, нпр.6+1+6+1... Јасно је да они морају јако да се разликују. Овако - тај распон од 1м може да се схвати као део двопојасног стуба. Изабрани растер оса стубова обавезно мора да је идентичан, да се поклапа, са осама у постојећим суседним објектима (који се неће ускоро рушити), макар овај старији био глуп и наопак!

 

Жеља технолога и машинаца (машинци се само фолирају да су наши другови и да нас разумеју) је: да стубова нема, да су таванице без дебљине - а да могу да ослоне све што им устреба, и приђу где им треба. Дакле - технологија условљава велике распоне, а цена и жилавост објекта - мање.

 

Шта ћете учинити са стубовима - јесте уствари кључно за ваш статички систем. Покушајте, рецимо да поставите опрему, кран, пасареле, транспортне линије - у простор, па да уочите где се намећу стубови; да ли су пендели (прост штап), решеткасти (2-појасни, 4-појасни), вирендел. У сваком случају - могу да постоје до 2 врсте стубова: могу нпр. фасадни да буду решеткасти, уклештени у темељ, па да носе кров и кранску стазу; а средњи - да су система пендела. А боље да су сви исти; тј. не могу они бити сасвим исти, обично су средњи јаче оптерећени од фасадних - али могу да су им исте спољне мере, а различите дебљине лимова.

 

Честа диспозиција технолошких објеката јесте: са рупчагом у средини, која превазилази 1/2 основе објекта. То уствари није права рупчага - него простор за какву пећ, реактор или сл. која се сама носи на темељу, или се ослања о наше етаже.

 

 

4.1.4    Међуспратна конструкција

 

На стубовима се носе међуспратне конструкције. Простор између 4 стуба називамо "поље". Ово је такође назив и за средину носача - дакле, пажљиво! Растеру стубова одговара растер носача међуспратне конструкције. Они се обично раде у више рангова: примарни носачи (подвлаке) на размаку 4-6м (и распона 4-9м), секундарни носачи (на размаку 1-3м) и покривач (армиранобетонска плоча, ребрасти лим или решеткасто газиште). Ово је уобичајена подела, не увек и обавезна. Некад ће се појавити "још примарнији" носачи, да премосте какав распон од 12, 20 или већ колико метара. Некад се предвиђају "терцијарни" носачи подног газишта. Рецимо: код пресераја - уобичајена је диспозиција са 4 ранга носача, све једни на другима, и демонтажним подом.

 

Искуство је старих пројектаната да има смисла "уситнити" носаче, значи - предвидети мале размаке и мале распоне, макар се ишло на 3 ранга ношења: много ситних носача боље сарађују и испомажу се, а код отказивања - много је мања хаварија да откаже мањи носач.

 

У пољу су секундарни носачи на једнаком размаку и истог пресека. Код преседана, где такав пресек не издржава, секундарни носач се дуплира, чак триплира... а понекад смо присиљени да постављамо носач јачи од околних. Велика је ствар ако се изборимо да сваки ранг носача иде у посебном нивоу; или нпр. да је горња ивица носача 0-тог ранга и секундарних носача - заједничка, а примарни да су испод секундарних носача..

 

Једном смишљено - поље носача морало би неизоставно да се понавља у свим пољима и на свим етажама. Сад, има ту једна досетка: неки пројектанти заговарају шаховски распоред поља: да у "црним" пољима секундарни носачи буду У-правца, а у "белим" онда - Х. Овим се постиже квазиизотропност међуспратне конструкције на хоризонталне утицаје; и дупло више дупло слабијих подвлака - мене то све заједно не фасцинира; можда код крвнички ограничене висине има смисла, иначе, губи се на могућности вођења инсталација.

 

Горња ивица челичних носача (фамозни ГИЧ) мора да је јединствена за целу етажу: свако одступање од овог "закона" свети се брзо и непогрешиво – неко ће, врло брзо, измерити слободну спратну висину на највишем делу и поручити према тој мери – машину дугу 100м; која на 90м неће моћи да се угура у етажу; него ће да раде апарати за сечење; и брука!

 

Диспозиције појединих етажа треба да су идентичне; или макар - да су идентични делови који се преклапају. Треба све учинити да и висина етажа буде идентична.

 

Врло атрактивно решење поготову код архитектонских (али и свих осталих) простора, представља вођење секундарних носача преко подвлака. Тада се договори са инсталатерима: да се у нивоу секундарних носача воде инсталације паралелене секундарним носачима, а у нивоу подвлака, нормално, паралелне подвлакама; ово већ чини "органско пројектовање": разне струке почињу да се прожимају и да тесно сарађују. Лоше схваћено – органско пројектовање води у супротну крајност: када се објекат тако упакује да за сваку интервенцију треба нешто да се руши. Уз наведено решење онда врло лепо иде и идеја са 4-појасним стубом и 2-струким подвлакама, јер се кроз њихов међупростор без проблема провлаче све потребне инсталације.

 

Сад - ви чекате да кажем нешто о крову - досад сте мислили да челични објекти имају само под и кров (и кран). Кров је овде, да будемо искрени - прилично неважан. Некад га ни нема; зависи ето, од поднебља. И постављен - често се оштећује, буши за којешта, страда од експлозија ситне опреме, а ако вас више занима - има негде у тексту, наћи ћете.

 

Пуно објеката металургије и хемије нема зидове, а ето понекад – ни кров.

 

 

4.1.5    Расподела простора

 

Овде и једна реч о координацији у расподели простора: простор ће бити координисан ако га ви координишете! Шефа пројекта брину паре и ваљаност технологије (да проради пре него што застари и да ради како је обећано), електро- и термо-енергетичаре брине да сви добију довољно енергије;.. а простором се, студиозно, не бави нико. А потребно је, и могуће, да се све потребе сложе логично, елегантно, ритмично, флексибилно и практично. Само смештање опреме већина струка препушта: приправницима, аутсајдерима, инвеститору, надзору, извођачу, испоручиоцу - било коме, када је то већ тако неважно. Узмите за један трафо-уређај: много је важније да ли ће добити улазни напон и снагу и издржати могуће ударе, него - с' које ће стране да се монтира.

 

Стога је непоходно да од првог дана, од помисли на нови пројекат водите ажуран "синхрон-план", диспозицију објекта (комплекса) у којој ћете да надзирете сваки кубни метар: да углавите свој носећи систем и објекат у целини, велику и малу опрему, евакуационе, транспортне и ремонтне путеве и средства, светло, вентилацију, инсталације и др. Ово је велик и незахвалан посао: овде сте стално у сукобу са осталим струкама, којима "кварите посао" и "ситничарите" - стога овај део посла (израда озбиљног синхрон-плана унутар објекта) мора посебно да се уговори и да се све струке обавежу на сарадњу и вежу пеналима. Само их ударити по џепу!..

 

 

4.2       Статички прорачун

 

Коме до сад није било јасно да статички прорачун не треба, џаба му даље и причати! Добро, шала на страну, овај прилог и јесте направљен да вас мало освести од статике. Свесни смо да је боља трећина студената већ на 4-тој години у стању да "срачуна" шта ти душа пожели! Наша је жеља да скренемо пажњу да то не треба да буде инжењер, да не треба да буде статичар, рачуновођа за силе. Уз употребу компјутера, и мали надзор инжењера, обучени матурант гимназијалац морао би да је у стању да нахрани компјутер и после издимензионише по резултатима. Не, немогуће да се због тога иде 17 (или 20) година у школу!

 

Шта је проблем статике:

 

- имамо оптерећење, али смо напред показали да га уствари уопште не знамо, укључујући сејзмику, која је ипак млада наука;

- имамо тло, о коме, када се ради о нетакнутим пашњацима, не знамо ништа, а овде у римским лукама, још много мање - ослањамо се на неке геомеханичке узорке, свесни да би најпоштеније било све то избагеровати, па заменити са 10м шљунка.

- имамо опрему, која није пројектована, него тако, ето, гајена док није порасла,

- имамо ремонтна оптерећења, за која би било добро да испитамо каквог чикицу.

- и најзад, долазимо до челичне конструкције, која је готово идеалан Хуков материјал, или можда идеално еластопластична, као тврде новије струје, 'ајде да бацамо круна-писмо!

 

Само, имамо и раднике одржавања, који све то не знају, а ужасно им се жури - да не добију казнене бодове и да што пре избегну из облака сумпор-триоксида. Зато секу све што им се нађе на путу; нешто "пошпрајцују", нешто - не! Док стоји - значи да није ни требало.

 

Да резимирамо: треба нешто недефинисано да пренесемо на нешто друго, непознато, преко трећег - раскупусаног! Нисам сигуран да знам програм који то ради!

 

За прорачун је довољно да испитамо случајеве једноставних оптерећења, која чине анвелопу познатих, а то испада: стално и покретно оптерећење, евентуалне бочне ударе, ветар и сејзмику. Много не помажу рафинирани прорачунски модели, осим теорије ИИ реда, због могућих великих померања.

 

Насупрот великој статици, где се не тражи филозофирање, димензионисање ће бити  крајње педантно: изузетно је важно да се димензионишу сви штапови и све везе, шавови и завртњи, одреде везице и попречна укрућења. Као и свуда у челику, поготово код дуктилних конструкција, а поготово код наших "конструкција непознате будућности" битно је да се све силе рачунски спроведу, кроз сваки чвор, не сме да се допусти зарез, пад носивости ни крутости. Свака ситница мора да се провери - нема "подразумевања", нити "неће ваљда", нити "лако ћемо..."

 

Истовремено радити на статичком систему, димензионисању, конструкцији чвора и архитектонским детаљима - много пута десиће се да неко решење не пролази на сва 4 плана и да нешто мора да се мења: систем (неко уклештење, зглоб или дијагонала спрега), пресек или архитектонски детаљ. Међутим, велике добити могу да се постигну када се носач припрема да истовремено буде конструктивни и архтитектонски елемент, рецимо: најнижа рожњача, горња зидна ригла, завршни бондрук фасадног зида, носач олука, венчаница и подужна хоризонтала за пренос сила до кочионог спрега – све се то може решити једним профилом; и нека вас не чуди што ће неко за сваку од ових функција предвидети посебан штап.

 

 

4.3       Статички систем и конструкцијско обликовање

 

Шта нам остаје за утеху: остаје нам, да уз много статичког прорачуна, али и још много више конструисања, израде диспозиција, провера на лицу места, направимо објекат:

 

-           челични: можда је неко и у стању да свим горњим захтевима одговори бетонском конструкцијом, али инвеститор би требало да зна да је то лош посао,

-           пројектује се тако да испуни намену, али са резервом за све будуће захтеве, искрено речено: заувек остаје објекат посебне и опште намене,

-           мора да је једноставан, да има јасан и видљив статички систем, што мањи број што једноставнијих пресека, једноставне конструкционе детаље и везе, како би се лако испројектовао, извео, контролисао, ремонтовао и касније проширивао и адаптирао за друге намене,

робустан:

мора да издржи:

сва предвиђена и очекивана оптерећења,

оптерећења која би могла да дођу,

као и она која би евентуално могла да дођу,

механичке ударе,

хемијску агресију,

пожар,

хаварије,

адаптације, реконструкције, санације и нестручне интервенције;

 

пресеци су збијени и компактни, од подебљих лимова,

везе са што мање завртњева - најбоље 1!

Колико је могуће, систем, пресеке и везе конципирати тако, да и са нестручном уградњом испадну добро.

 

-           мора да је жилав

ово је једна од кључних особина - значи да се не предаје док док га не обори на леђа! Овим се надокнађују све брљотине од преоптерећења, неравномерног слегања, сечења штапова и корозије. Жилава конструкција прераспоређује утицаје са отказалих на мање оптерећене носаче, сразмерно се деформише, али не колабира. Ово се постиже, између осталог и следећим мерама:

 

- статички систем треба да је у основи просторни рам на много поља и спратова, без водећих носача и стубова, осигуран за радна оптерећења потребним спреговима, али са могућношћу да функционише и након уклањања 10% и више, штапова,

-           сви елементи исте важности треба да имају исти степен сигурности, а овај треба да је сагласан важности,

-           облик пресека носача да задовољава услове за пластификацију:

х/б<=3, дфл/др <=2, бфл/дфл<=30, хр/др<=50,

- мора да се осигура стабилност пресека на претурање и депланацију - придржавањем притиснутог појаса, односно укрућењима ребра на сваки метар. На местима уноса силе обавезна су димензионисана попречна укрућења,

- везе штапова морају да су знатно (50%) јаче од самих штапова,

- присуство свих потребних спрегова од животне је важности, проверити више пута,

- уколико су хоризонтална (попречна) оптерећења мала, занемарљива, спрегове и елементе за придржавање димензионисати према сили потребној да спречи извијање, а која је сагласна носивости штапова чија се виткост чува:

Љф  А . доз / 100 (по неким ауторима /80)

- не заборавити везе спрега за ригле и стубове и за стопу стуба,

- виткост стубова до 80, дијагонала спрегова - до 130,

- уштеда на великим носачима даје малу корист, јер их је мало; уштедите на рожњачама и зидним риглама (носачима облоге) па ћете видети шта је уштеда!

- ни на штаповима, ни у чворовима, нити на конструкцији као целини - не сме бити наглих промена пресека, носивости, момента инерције, нити дејства зареза,

- у случају да бирате, увек се пре одлучите на мноштво мањих, него на један јак носач - овакав систем отказује постепено и са великим угибима,

- спојна средства треба да су сагласна са оним што спајају: лим од 10мм везује се завртњима М20 (не М12), или шавом а=5-7мм, лим од 20мм везује се К-шавом, анкери почињу од М42 (М30 ако нема чупања).

- веза стуба за темеље: код озбиљних стубова - анкерима и анкер носачем; код мање важних - убетониравањем у чашицу, или заваривањем за плочицу, убетонирану са анкерном арматуром. Хоризонтална сила из спрега против ветра предаје се притиснутом појасу спрега и уноси у бетон ангажованим трењем, а ако не може - онда нешто није у реду; хоризонтална сила усмерава се на притиснути појас уградњом "нулте" хоризонтале Хо, или избором К-испуне или притиснутих дијагонала.

- нипошто не штедети на анкерима, нити на стопи,

- систем фундирања такође мора да је стандардан и поуздан, антикорозионо обезбеђен, јер ту нема после ни контроле, ни санације, везе конструкције и темеља - богате, а темељи преконтролисани на одизање и претурање,

 

Уствари: ставите довољно (или превише) спрегова, димензионишите наставке према површини, дајте богате анкере и тешке темеље - шанса да вам се нешто сруши тада је минорна!

 

Даље следе још нека упутства за констукцијско обликовање

 

- штапови треба да су једноставни, исти, лако замењиви,

- конструкционо обликовање и површинска заштита морају да обезбеде што солиднију заштиту од корозије и пожара,

- осигурати идентичност статичког система и конструкције: где је зглоб, а где крута веза?

- мора да има јединствен растер, који се понавља упркос свему (пробајте, барем један увек постоји), добро би било да је у модулу (300, 600, 1200, 2400),

- објекат, а поготово – пројекат, треба да је "транспарентан" – да се састоји из малог броја јасних и једноставних елемената, послаганих као домине - чисто и разумљиво

 

-           има још!!!...

 

 

А сада људски део: рекли смо да се на западу ови објекти раде силеџијски и без душе. А како би иначе, питаћете ви, када су то неке пећи за топљење старих аутомобила, и техносауруси? Па лако: рекли смо, негде на почетку, да је ово један организам; он врло брзо добије душу, и ту душу такође треба поштовати као један од система (инсталација) у њему. Његова душа требало би да је у технологији, машинству - негде! уколико нађемо саговорника за душу. Требало би да извире из функције, па да се, преко опреме и енергетике, прелива и на конструкцију и облогу; али није увек тако - некад ћемо сами да јој дајемо живот, а део те енергије отићи ће сада у супротном смеру - у опрему и инсталације.

 

Како смо усвојили кичму и основне гране технологије, комуникација, носеће конструкције, то морамо да пратимо и изгледом, па и нивоом обраде и важности сваког детаља:

 

конструкција мора да има:

 

- једниствен конструктивни систем, усклађен са наменом,

- уједначене пресеке и детаље веза, у складу са наменом

- једниствен начин осигурања стабилности, као и везу са бетоном, облогом, плаштом и преградама, нормално - у складу са наменом;

 

а сваки од побројаних избора мора да има чврсто инжењерско образложење.

 

- облога, подови, зидови, браварија и санитарије морају такође да су униформни, те да својим распоредом указују на функцију одређеног простора,

- објекат, даље, треба да је препознатљив, да се у мору ружноће издваја бојом и обликом, које неће бити могуће дотући,

- треба да се у сваком елементу, детаљу, целини осећа ваш потпис, а да притом изгледа што више књишки - у књигама су слике које су надживеле аутора.

 

Према изјави чувеног архитекте Ф.Л.Рајта, објекат прво мора да је ПОШТЕН: то значи - да је на поверени задатак одговорио најцелисходнијим средствима; да не служи ничему другом, осим оном што је уговорено. Да не покушава да представља нешто што није, нити да испуњава жеље које архитектура не испуњава. А то може да се примени и на горње предавање.

 

 

4.4       Фундирање

 

Пре израде пројекта, обавезно мора да се уради Претходни геомеханички елаборат, који даје препоруку о фундирању и оквирне носивости темеља. Ово је значајно, како бисмо знали шта нас чека у фундирању: колико има наноса и отпада преко носивог слоја, где је подземна вода, има ли у тлу агресивности?.. Уобичајњно је фундирање на плитким масивним неармираним (уствари - конструктивно армираним) темељима, али није неуобичајено ни фундирање на шиповима. Фундирање на контаплочи или контрагредама није препоручљиво, због масе инсталација, тунела и канала, који се воде између темеља. Из истог разлога, не препоручује се нити повезивање темеља гредама. Ово не важи у 2 случаја:

 

-парапетна греда носи зид од темеља до темеља,

-на месту уноса хоризонталних сила (од спрега) темеље повезујемо моћном парапетном гредом у лук на 2 зглоба, како бисмо их осигурали од претурања. Предају хоризонталне силе у тло вршимо на притиснутом темељу, трењем у контактној равни, или хоризонталним притиском тла у мировању на оба темеља.

 

Технолошки објекти су доста високи и проблем је више у одизању темеља, него у носивости тла. У случају контроле одизања морамо да проверимо и негативну арматуру темељне стопе на сопствену тежину и тежину тла на њој. Такође не смемо да превидимо узгон од подземне воде. Код избора места за вертикалне спрегове треба бирати равни са тешким зидовима или великим сталним оптерећењем. За све темеље, а поготово за затегнуте, треба предвидети богате анкер-завтрње. Анкери треба да су спуштени до дна темеља; или обухваћени арматуром која се сидри у дно темеља; или да су заварени за такву арматуру.

 

Треба имати на уму да се проблем мале носивости као и велике силе одизања решавају повећаном дубином фундирања. Код мале носивости, чак и да се не пређе у тло са бољим карактеристикама, знатно се повећава члан “оптерећење на темељној спојници” и тиме знатно повећава и сила слома тла. Повећана дубина фундирања неповољно се одражава само на моменат од хоризонталне силе.