Několik poznámek k navrhování technologických konstrukcí

• Foto

Stanovení zatížení od technologických zařízení vyžaduje úzkou spolupráci projektanta – statika s projektantem technologických zařízení. Je to nutné zejména z hlediska stanovení jednotlivých návrhových situací, které odpovídají předpokládanému provozu. Ale neméně důležité jsou i nestandardní či havarijní provozní stavy, které vyvozují mimořádná zatížení. Norma ČSN EN 1991-3 dává základní návod, ale každé technologické zařízení je specifické. Pokud projektant nepochopí základní princip či funkci technologického zařízení, není povinen navrhnout bezpečnou a optimální konstrukci. Někdy je ohrožena i samotná funkce technologického zařízení. Proto by měl projektant nosné konstrukce vždy vyžadovat nejenom zatěžovací údaje od technologie, ale i podrobný popis funkce technologického zařízení a zejména popis a předpokládané účinky havarijních stavů.

Závazné údaje o účincích technologického zařízení poskytují až po uzavření kontraktu se zákazníkem. V prvotních návrzích nebo v projektových dokumentech jsou používány buď předběžné údaje, nebo odhady. Proto je nutné zejména ve finálních fázích (realizační dokumentace apod.) projektu ocelové konstrukce provést celkovou revizi navržených konstrukcí s ohledem na definitivní řešení technologie. A to včetně ověření poznatků o provozních a havarijních stavech. Zkušenosti ukazují, že definitivní řešení přináší z hlediska ocelové konstrukce podstatné změny původních údajů (zvýšení výkonů, doplnění dalších technologických komponentů apod.) Na revizi dokumentace ale většina investorů zapomíná v přívalu starostí s realizací celého díla.

Pro posuzování účinků zatížení na technologickou ocelovou konstrukci je možno použít celou škálu noremních předpisů. Jejich použití je dáno teritoriem realizace stavby nebo požadavkem zákazníka, podle kterých norem budou posudky prováděny.

V evropském a tedy i v českém prostoru normy z řady EC poskytují poměrně ucelenou soustavu ustanovení pro většinu případů namáhání a posuzování konstrukcí. Zároveň však existují i jiné normy na posuzování ocelových konstrukcí, např. ISO 5049-1, které platí i pro Českou republiku (viz preambule uvedené normy). Tato norma není uvedena v soustavě platných českých norem. Posouzení ocelových konstrukcí tedy nepředstavuje zásadní problém z projekčního či statického hlediska. Zásadním problémem v dnešní době je ale stanovení účinků zatížení na konstrukci.

Problém spočívá v „rozdělení“ technologických konstrukcí mezi jednotlivé subdodavatele. Z hlediska fyzických dodávek strojních zařízení a obchodních vztahů je to ustálená a tradiční praxe, která se v investiční výstavbě technologických zařízení běžně používá. Dnes se toto „rozdělení“ začalo aplikovat až do rozdělování projekčních prací na nosných ocelových konstrukcích mezi několik odlišných subjektů.

Toto rozdělení vede mnohdy k neřešitelným komplikacím při návrhu a posouzení nosných konstrukcí a podle mého názoru i k nehospodárným realizacím. Tuto situaci ilustruje níže uvedený příklad konstrukce dopravníku. Jedná se o ocelovou konstrukci mostu pro dopravník suroviny podepřený uprostřed kyvnou stojkou. Jedním z kritérií funkčnosti dopravního pásu je zlom podpůrné konstrukce – je povolen zlom v trase do 1° .

Obchodně jsou projekční práce rozděleny na projekt mostů, projekt sloupů a projekt základů. Každá část se zpracovává v jiné projekční firmě s tím, že budou předány zatěžovací údaje od navazující části.

Pokud se omezí předávání dat mezi projekty na pouhé zatěžovací a kotevní údaje, bude celková konstrukce z hlediska provozu dopravníku nevyhovující i při tom, že každý z projektantů splní kritéria daná noremními předpisy – viz výše uvedená tabulka. Celé dílo nesplní kritérium použitelnosti a je ohrožená funkce dopravníku. Předepsání max. výchylky od projektanta mostu (dopravníku) pro projekt sloupu tento problém komplexně neřeší a pouze ho přenáší směrem dolů. V každém případě je takovýto údaj
kromě zatěžovacích údajů velmi podstatná informace pro navazující projektanty.

Nabízí se řešit tento problém mostu elegantně jako spojitý nosník o dvou polích. Toto řešení naráží na problém neznámé tuhosti střední podpěry pro vodorovné složky zatížení (sloup projektuje a dimenzuje někdo jiný a v časovém posunu).

Tento problém se v daném kontextu jeví jako triviální. Ale v momentě, kdy je požadován posudek konstrukce na účinky zemětřesení, se úloha stává neřešitelná. Modální analýzu celé konstrukce nelze provést pro neexistenci celkového modelu konstrukce a o uvažování vlivu podloží na celou konstrukci ani nemluvě.

Výsledkem celého souboru odhadů a přiblížení u jednotlivých částí je to, že se navrhuje konstrukce nehospodárná. Projektanti, kteří si uvědomují tato rizika, si v konstrukci ponechávají rezervy zvýšením dimenzí. A tak dochází z původního záměru investora „šetřit“ k naprosto opačnému efektu. Nejen, že není možno provést optimalizaci konstrukce jako celku, která přináší požadovaný efekt „šetření“. Ale ani není jistota, že konstrukce je jako celek bezpečná a zajistí bezchybnou funkci technologického zařízení. A o tuto funkčnost vlastně v konečném důsledku jde.

Uvedený článek má upozornit na úskalí při navrhování nosných technologických ocelových konstrukcí plynoucí nejen z jejich složitosti a provázanosti s instalovanou technologií. Ale i na komplikace plynoucí z nevhodného rozdělení projekčních prací v rámci obchodních smluv. Je možno jen doporučit, aby celý projekt byl svěřen do rukou dodavatele rozhodující technologie nebo zařízení, který je schopen uvedené disproporce odstranit a provést koordinaci všech projekčních prací.

Few Notes about Designing of Technological Structures
Steel constructions for technological devices are a significant part of load-bearing structures. An important thing about this structure is the interaction between technological device and steel structure. These interactions are divided into several levels. From the simplest – ordinary support of devices with statical effects – to the most complex with dynamical rotary or stroke machines.

Autor

• Ing. Hatlman Václav