Metalne i čelične konstrukcije

1. Gvozdene konstrukcije, gvozdeni profili

1.1. Gvozdena konstrukcija

Gvozdena konstrukcija ili gvozdeni profil je zapravo netačan termin, jer je u modernom građevinarstvu praktično svo „gvožđe“ u stvari čelik. Izraz gvozdena struktura je stoga ostatak prošlosti, kada čelici još nisu bili dobro poznati niti sva njihova svojstva, pa se metalogradnja zasnivala na gvožđu; kasnije, napretkom metalurgije, metali su oplemenjivani i hemijska struktura im je menjana prema određenim svojstvima koja su bila potrebna za različite tipove gradnje da bi se na kraju stiglo do čeličnih konstrukcija. Kada se danas kaže gvozdena konstrukcija, najverovatnije da su prva asocijacija većini od nas stari mostovi od livenog gvožđa, gde su se često koristili gvozdeni profili velikih dimenzija.

2. Čelična konstrukcija

Možemo reći da je čelik od kog se prave čelične konstrukcije, materijal budućnosti. U prilog mu idu tehnička svojstva kao što su zatezna čvrstina, sposobnost premošćavanja velikih raspona (pružnost), brza i tačna ugradnja, lako održavanje, elastičnost i fleksibilnost. Pored svega navedenog, čelične konstrukcije odlikuje i optimalnost s estetskog, ekonomskog, sigurnosnog i, u krajnjoj liniji, ekološkog aspekta. Čelična konstrukcija se smatra čvrstom, može se lako kombinovati sa drugim građevinskim materijalima, važi za izuzetno izdržljivu i sigurnu sa stanovišta zaštite od zemljotresa.

U ovom kontekstu, treba objasniti razliku između metalne i čelične konstrukcije. Čelična konstrukcija, kako joj samo ime govori, napravljena je od čelika, a metalna konstrukcija je širi pojam koji obuhvata više vrsta metala. Metalna je, recimo, i aluminijumska konstrukcija.

3. Čelični profili

3.1. Karakteristike čeličničnih profila

Čelični profili imaju izvrsna fizička svojstva, zbog čega su poželjni i često se koriste naročito u izgradnji objekata većih gabarita. Čelični profili mogu premostiti izuzetna rastojanja, pa se neretko koriste u izgradnji zgrada gde su potrebni veliki građevinski rasponi, kakve su sportske i proizvodne hale, koncertne dvorane i njima slični objekti. Glavne prednosti čelika od kojih se izrađuju čelični profili su brza i ekonomična ugradnja, dug radni vek, fleksibilnost u konstrukciji, laka kombinacija s ostalim građevinskim materijalima, omogućavanje premošćavanja vrlo velikih raspona, lako održavanje; s druge strane, planiranje i dimenzioniranje daje veliku slobodu dizajnerima i arhitektama. I na kraju, ali ne najmanje važno, čelične konstrukcije su ekološki prihvatljive, jer se sav materijal može reciklirati.

Čelični profili su vrlo teški i uvek su prefabrikovani - što znači da se spajaju ili zavaruju samo na gradilištu. Zbog svoje izuzetne težine, profili za čelične konstrukcije prevoze se teretnjacima, a podižu ih veće ili manje dizalice.

3.2. Montaža čeličnih profila

Već smo pomenuli da se ovakve konstrukcije smatraju odličnim za vrlo brzu i jednostavnu gradnju, jer se profili relativno lako sastavljaju i ugrađuju. Pre ugradnje na gradilištu, čelična konstrukcija se pravi u proizvodnji, u zatvorenim prostorima pod kontrolisanim klimatskim i drugim uslovima, pa se proces proizvodnje upoređuje s onim za izradu drvenih panela za montažne kuće. Po završetku proizvodnog procesa, elementi (stubovi, grede ...) mogu da se transportuju direktno na gradilište, gde se montiraju ili sastavljaju. Nakon montaže noseće čelične strukture, nastavlja se gradnja fasadnih i krovnih elemenata.

Čelične konstrukcije su poseban izazov i za same projektante, budući da im raznovrsna i raznorodna svojstva samih metala koliko i karakteristike od njih napravljenih elemenata, omogućavaju veliku slobodu izraza. Objekti od takvih konstrukcija, s estetskog stanovišta, smatraju se izuzetno elegantnim, posebno zato što dozvoljavaju realizaciju sasvim netipičnih i vrlo apstraktnih ideja savremenog arhitektonskog dizajna i inženjerstva. Estetski aspekt se može videti uglavnom u mogućnosti upotrebe većih staklenih površina, čija je ugradnja omogućena velikom nosivošću i savladavanjem velikih raspona.

4. HEA, IPE ili U profili

Čelične konstrukcije čine stubovi, grede, nosači i slični elementi sastavljeni od različitih čeličnih profila. Na primer, koriste se toplo valjani I profili, toplo valjani IPE profili, HEA profili sa širokim paralelnim trakama, HEB, HEM, U, L profili, različiti uglovi kao i čelične cevi. Sve vrste čeličnih profila i zahtevi za dimenzioniranje čeličnih konstrukcija navedeni su u Eurocode 3 - standardu za projektovanje čeličnih konstrukcija.

4.1. HEA, H, I i IPE profili

IPE profili i I profili se brzo prepoznaju po tipičnom preseku u obliku slova I. IPE profili imaju standardne dimenzije visine 80-600. I profili su vrlo slični IPE, osim što se standardne dimenzije malo razlikuju.

4.2. H, HEB i HEA profili

Do zabune može doći prilikom razlikovanja H, HEB i HEA profila od IPE i I profila. HEA profili i H profili imaju poprečni presek vrlo sličan onome kod IPE profila, ali razlika je u tome što su IPE profili tanji i uži, dok su HEB, HEA i H profili kvadratnijeg preseka i imaju visinu prema dužini. HEB, H i HEA profili takođe imaju potpuno različite standardne dimenzije; npr. HEA profili su dostupni u visinama od 100-1.000 mm.

4.3. L i U profili

L i U profili se u preseku veoma razlikuju od ostalih. Imaju jasan i odmah prepoznatljiv presek u obliku slova U ili u obliku slova L. L profili se često nazivaju uglovima ili ugaonim profilima, jer njihov oblik omogućava postavljanje u ugao.

5. Čelični profili – cena

Čelični proizvodi se razlikuju po ceni, i to uglavnom zavisi od vrste ili tipova. Cene variraju prvenstveno zbog dimenzija čelične konstrukcije, gde se cena po kilogramu koristi za veće objekte, poput proizvodnih hala. U slučaju metalnih nastrešnica, cena se obračunava po m2. Cena takođe zavisi od izvođača.

Čelična konstrukcija, za koju se koriste toplo pocinkovani profili, zajedno s isporukom i ugradnjom na licu mesta, kreće se od 2 do 3 EUR/kg.