Metalna konstrukcija
<s>Metalna konstrukcija, u građevinarstvu, je nosivi sustav građevine pretežno sastavljene od metalnih elemenata.</s><s>Ta se konstrukcija primjenjuju u gotovo svim područjima građevinarstva: zgradarstvu (hale, hangari, garaže, neboderi, tornjevi, krovišta, nadstrešnice, dimnjaci, skele), mostogradnji (željeznički, cestovni, pješački, cjevovodni mostovi) i hidrogradnji (zapornice, splavnice, cjevovodi pod tlakom, kesoni), te za transportna postrojenja (dizalice, žičare, kranske staze), spremišta (rezervoari, silosi, bunkeri), rudarska i metalurška postrojenja (bušaći i izvlačni tornjevi, visoke peći, podgrade), stupove različite namjene (rasvjetni, dalekovodni, antenski, radijski i televizijski, radarski) i drugo.</s>

<s>Pogodnost primjene metala za nosive konstrukcije zasniva se na njihovoj velikoj čvrstoći, elastičnosti i plastičnosti.</s><s>Među metalima, zbog jeftinih valjanih proizvoda, uveliko prevladava čelik, dok se mnogo lakše, aluminijske slitine primjenjuju kada vlastita težina nosive konstrukcije ima presudno značenje.</s><s>Metalne konstrukcije izrađuju se od osnovnih elemenata: nosača, štapova, lamela, limova, cijevi i specijalnih profila.</s><s>Ti se proizvodi spajaju u radionicama i tvornicama u takozvane montažne elemente, što se danas provodi zavarivanjem, a nekoć se provodilo zakivanjem.</s><s>Sklapanje tako dobivenih montažnih elemenata u cjelovitu konstrukciju obično se provodi na gradilištu, najčešće vijčanim vezama, a ponekad i tarnim spojevima s pomoću visokovrijednih prednapregnutih vijaka.</s><s>Pojedini proizvođači razvili su konstrukcijske sustave (na primjer Mero sustav) koji se sastoje od tipskih, u tvornici izrađenih nosivih i spojnih elemenata, koji se na gradilištu jednostavno montiraju u konstrukcije najraznovrsnijih oblika.</s><s>Metalne konstrukcije obično se izvode kao ravninske ili prostorne rešetke, grede i okvirni nosači; specijalne sustave čine viseće, spregnute (beton i čelik) i prednapregnute konstrukcije.</s>

<s>Prednost je metalnih konstrukcija tvornička izradba razmjerno lakih elemenata, koji se mogu prevesti i do udaljenijih gradilišta, kao i mogućnost brze montaže na gradilištu, čak i pri lošim vremenskim prilikama.</s><s>Slaba je strana čeličnih konstrukcija njihova podložnost koroziji, što zahtijeva odgovarajuću zaštitu, dok su sve metalne konstrukcije u osnovi slabo otporne na požar, te ih, ovisno o takozvanom požarnom opterećenju, valja dodatno zaštititi.</s><s>Kao i za sve nosive konstrukcije, osnovni je zahtjev i za metalne konstrukcije njihova dostatna sigurnost protiv otkazivanja nosivosti, a koja se određuje tehničkim propisima o projektiranju i izvedbi konstrukcija, te o uvjetima održavanja i korištenja zgrade.</s><s>Za metalne nosive konstrukcije primjenjuju se međunarodni propisi Eurocode (posebno HRN EN 1090).</s>

<s>Značajniju ulogu u građevinarstvu i arhitekturi metalne konstrukcije počele su dobivati tek nakon industrijske revolucije.</s><s>Prve su im primjene bile za mostove (prvi most od lijevanoga željeza Coalbrookdale, projekt kovača Abrahama Darbyja i arhitekta Thomasa Pritcharda, 1777.), dok su mogućnosti natkrivanja velikih raspona demonstrirane građevinama kao što su Kristalna palača arhitekta J. Paxtona, izgrađena u Londonu 1851., te Eiffelov toranj i paviljon Galerie des Machines, izgrađeni za svjetsku izložbu 1889. u Parizu.</s><s>Metalne su konstrukcije postale početkom 20. stoljeća nezaobilazan konstrukcijski sustav pri izgradnji vrlo visokih zgrada, a danas, u djelima arhitekata pripadnika stilova neoproduktivizma i hightecha, postaju i značajan oblikovni element.</s>

<s>Vrste materijala za metalne konstrukcije 
Čelik je osnovni materijal za metalne konstrukcije.</s><s>Valjani proizvodi (limovi, štapovi, profilirani nosači) osnovni su materijali za čelične konstrukcije.</s><s>Suvremena je težnja sve veća primjena limova zbog lakšeg spajanja zavarivanjem.</s><s>Limovi se valjaju u debljinama do 40 milimetara (mogu i do 300 mm), u velikim pločama širine do 4 i 6 metara, a duljine 10 do 15 metara.</s><s>Za posebne potrebe upotrebljava se čelični lijev, kovani čelik i sivi lijev.</s><s>Valjaonički su proizvodi uglavnom od niskougljičnog čelika koji mehanička svojstva dobija određenim sadržajem ugljika i mangana.</s>

<s>Konstrukcijski čelik</s>

<s>Konstrukcijski čelik je ugljični čelik (obični ili plemeniti) s udjelom ugljika manjem od 0,6% (maseni udio) ili legirani čelik (uglavnom s manganom, silicijem, kromom, niklom, volframom).</s><s>Koriste se za izradu čeličnih konstrukcija, sastavnih dijelova strojeva, aparata i različitih uređaja.</s><s>Razlikuju se obični (ugljični ili niskolegirani) čelici za opću masovnu upotrebu i plemeniti (rafinirani) ugljični ili legirani čelici za dijelove s većim zahtjevima (dijelovi strojeva itd.).</s>

<s>Konstrukcijski čelici se koriste kod izrade karakterističnih konstrukcijskih dijelova strojeva i uređaja.</s><s>Najčešće služe za izradu vratila, osovina, zupčanika, nosača opruga, vijaka, poklopaca, ventila, kućišta itd.</s><s>S obzirom na mehanička svojstva, konstrukcijski čelici moraju imati visoku granicu razvlačenja, dovoljnu plastičnu deformabilnost (radi izbjegavanja pojave krhkog loma), visoku granicu puzanja i čvrstoću pri povišenim temperaturama, te zadovoljavajuću žilavost i dinamičku izdržljivost.</s><s>Pored toga, konstrukcijski čelici moraju biti otporni na trošenje i koroziju, te obradivi odvajanjem čestica (rezanje), zavarljivi, skloni hladnom oblikovanju (savijanje, štancanje, duboko vučenje) itd.</s>

<s>Zaostala naprezanja 
Poslije valjanja svi proizvodi sadrže zaostala (vlastita) naprezanja uslijed lokalnog zagrijavanja i neravnimjernog hlađenja.</s><s>Ta je pojava najjače izražena u valjanim nosačima zbog neravnomjernog zagrijavanja i hlađenja rebara i pojaseva, jer se rebra brže hlade od pojaseva.</s><s>Veći dio pojaseva je zategnut, a veći dio rebara pritisnut.</s><s>Zavarivanje također unosi zaostala naprezanja.</s><s>Značaj tih zaostalih naprezanja je dvostruk: s jedne strane zbog njih se pojavljuju deformacije konstrukcije, a s druge, utiču na nosivost i sigurnost konstrukcije (pojava krtog loma materijala).</s><s>Deformacije se spriječavaju prethodnim deformacijama prije zavarivanja ili pogodnim redoslijedom zavarivanja, a u složenim slučajevima i planom zavarivanja.</s>

<s>Aluminijske legure za zavarene konstrukcije 
Mehanička svojstva aluminijskih legura koje se upotrebljavaju za konstrukcije zavise od kemijskog sastava i tehnologije prerade (način oblikovanja i toplinske obrade).</s><s>Te se legure uglavnom oblikuju gnječenjem, pri čemu se pritiskom daje oblik proizvodu.</s><s>To može biti valjanje (toplo ili hladno) za dobivanje limova i traka, prešanje kroz matricu za proizvodnju šipki, profila i cijevi ili izvlačenje za dobivanje šipki i cijevi.</s><s>Za povišenje čvrstoće aluminijskih legura služe dodaci kao bakar, magnezij, silicij, mangan i cink, a za povišenje kemijske otpornosti najučinkovitiji su magnezij i mangan.</s><s>Postoje 3 vrste zavarljivih aluminijskih legura:
 legure koje se toplinski ne mogu ojačati,
 legure koje se toplinski mogu ojačati i
 legure koje se toplinski ojačavaju, ali svoja fizička svojstva mogu popraviti i pri okolnoj temperaturi taloženjem u čvrstom stanju.</s><s>Za spajanje zakovicama mogu se upotrijebiti sve tri vrste legura.</s><s>Za spajanje zavarivanjem pogodne su samo druga i treća legura, a posebno treća jer toplinski otpuštena mjesta pored šava poslije izvjesnog vremena vraćaju svoju čvrstoću.</s>

<s>Spajanje konstrukcija</s>

<s>Spajanje igra značajnu ulogu u oblikovanju i ostvarenju metalnih konstrukcija.</s><s>Valjani proizvodi koji se isporučuju u određenim mjerama skraćuju se ili se sastavljaju u radionicama, pa se spajaju sredstvima kojima je zadatak da spojeni dijelovi djeluju kao cjelina i da su u stanju da sigurno prenesu sile i naprezanja koja mogu nastati u pojedinim dijelovima.</s><s>Sredstva za spajanje koja se primjenjuju u metalnim konstrukcijama su vijci, zakovice, zavari i visokonapregnuti vijci.</s>

<s>Zakovica</s>

<s>Zakovica je strojni dio koji se koristi kao nerastavljivi spoj.</s><s>Na jednom kraju zakovice nalazi se glava (industrijska glava zakovice), a drugi kraj je klin cilindričnog oblika.</s><s>Zakovica se umeće u prethodno izbušenu rupu, koja prolazi kroz obje plohe, na način da glava zakovice ostaje s jedne strane, a tijelo prolazi na drugu stranu.</s><s>Zatim se primjenuje pritisak na tijelo zakovice koje se širi i tvori drugu glavu zakovice na suprotnoj plohi.</s><s>Time se ostvaruje trajan spoj dviju ploha.</s><s>Sam spoj zakovicama dobro podnosi naprezanja po osi okomitoj na os zakovice (smično naprezanje), dok su za naprezanja u smjeru osi tijela zakovice bolja rješenja vijci i matice.</s>

<s>Zakovične spojeve su istisnuli vijčani spojevi.</s><s>Bušenje rupa i zakivanje iziskuje općenito veći utrošak rada.</s><s>Zavareni dijelovi su jednostavnijeg oblika, laganiji su i  nisu oslabljeni rupama.</s><s>Samo se još ponekad uzima zakovični spoj, koji inače vrijedi kao bezuvjetno siguran spoj, naročito u gradnji s lakim metalima.</s>

<s>Zavarivanje</s>

<s>Zavarivanje je danas najšire primjenjeno sredstvo spajanja metalnih konstrukcija, ono je u isto vrijeme i kvalitetno i učinkovito.</s><s>U primjenu izrade čeličnih konstrukcija uvedeno je nakon 1920.</s><s>Zavarivanje je spajanje dvaju ili više, istorodnih ili raznorodnih materijala, taljenjem ili pritiskom, sa ili bez dodavanja dodatnog materijala, na način da se dobije homogeni zavareni spoj.</s><s>Zavarivanje je u drukčije od lemljenja, a to je spajanje taljenjem legure s nižim talištem od materijala predmeta koji se spajaju.</s><s>Različiti izvori energije se mogu koristiti za zavarivanje, kao što je mlaz vrućih plinova (plinski plamen ili mlaz plazme), električni luk, tok nabijenih čestica (mlaz elektrona ili iona u vakuumu), tokovi zračenja (laser), električna struja (elektrootporno zavarivanje), trenje, ultrazvuk i sl.</s><s>Zavarivanje se može obavljati u radionici, na otvorenom prostoru, u vodi ili u svemiru.</s>

<s>Sve do kraja 19. stoljeća, jedino je bilo poznato kovačko zavarivanje, s kojim su kovači stoljećima spajali željezo i čelik grijanjem i udaranjem čekića.</s><s>Elektrolučno zavarivanje i plinsko zavarivanje kisikom su bili među prvim postupcima koji su se razvili u 20. stoljeću.</s><s>Nakon toga su se razvili mnogi procesi, ali među najzastupljenijim je postalo ručno elektrolučno zavarivanje.</s>

<s>Zavarljivost 
Zavarljivost je jedan ključni pojam u zavarivačkoj tehnologiji, a odnosi se kako na osnovni i dodatni materijal, tako i na zavarivani proizvod ili strukturu, parametre, režim i postupak zavarivanja.</s><s>To je, zapravo, jedno vrlo složeno svojstvo i nije ga jednostavno točno odrediti.</s><s>Zavarljivost je sposobnost materijala, da se pri određenim povoljnim uvjetima zavarivanja ostvari kontinuirani zavareni spoj, koji će svojstvima udovoljiti predviđenim uvjetima i vijeku primjene.</s><s>Na zavarljivost metala utječu: kemijski sastav (poglavito udio legirnih elemenata i mogućih nečistoća), dimenzije dijelova koji se zavaruju, vrsta dodatnog materijala, priprema spoja za zavarivanje, i drugo.</s>

<s>Pojednostavljeno, može se uzeti da je zavarljivost svojstvo zavarivanog metala koje pokazuje da se određenim postupkom zavarivanja može ostvariti homogeni spoj, koji će udovoljiti predvidenim uvjetima i vijeku uporabe zavarenog proizvoda ili strukture.</s><s>Nema opće zavarljivosti nekog metala.</s><s>Ona se mora utvrditi za svaki pojedini postupak zavarivanja, dodatni materijal, vrstu spoja, predviđenu namjenu proizvoda ili strukture, odnosno za svaki slučaj zavarivanja posebice.</s>

<s>Homogenost se zavarenog spoja može narušiti, prije svega, pojavom pukotina, nemetalnih uključaka i poroznosti, pa se zavarljivost metala često ocjenjuje na temelju sklonosti pojavi pukotina.</s><s>Zahtjevi za dobro zavarljive čelike su: zadovoljavajuća žilavost osnovnog metala;  kemijski sastav mora biti takav da nakon hlađenja ne dolazi do porasta krhkosti; što manje ugljika jer ugljik utječe na porast zakaljivosti, tvrdoće i krhkosti; samo čelici dobiveni u zatvorenim pećima (Siemens-Martinov postupak).</s>

<s>Vijčani spoj</s>

<s>Vijčani spoj spada u rastavljive spojeve, a pored spajanja, koristi se za brtvljenje, zatezanje, regulaciju, mjerenje i prijenos gibanja.</s><s>Osnovni elementi vijčanog spoja su vijak i matica, pri čemu vijak ima vanjski navoj, a matica odgovarajući unutarnji navoj.</s><s>Matica može u vijčanom spoju biti samostalan dio, ili je zamjenjuje dio spajanog strojnog dijela, u kojemu onda treba izraditi unutarnji navoj.</s><s>Obzirom da su vijak i matica najčešće korišteni strojni dijelovi na svim područjima tehnike, njihov oblik, veličina i materijal su standardizirani.</s>

<s>Visokonapregnuti vijci 
Visokonapregnuti vijci su uvedeni najprije u SAD 1949., a dobijaju sve veći značaj u metalnim konstrukcijama. u spojevima s visokonapregnutim vijcima sile se prenose trenjem između dijelova u dodiru, preko velikog pritiska koji nastaje pritezanjem materijala velike zatezne čvrstoće od kojega su vijci izrađeni.</s><s>Stanje površina koje se dodiruju važno je pri upotrebi toga sredstva za spajanje.</s><s>Pravilnim izborom postupka može se postići koeficijent trenja oko 0,5, koji inače iznosi oko 0,3.</s><s>Materijal koji se upotrebljava za visokonapregnute vijke ima zateznu čvrstoću od najmanje 900 N/mm2.</s><s>Matica je od istog materijala kao i vijak, a podloške su toplinskim postupkom otvrdnute na čvrstoću koju ima materijal vijka.</s><s>Vijci se pritežu do određenog zakretnog momenta s posebnim alatom koji se naziva moment ključ.</s>

<s>Konstrukcijski sustavi 
Za osiguranje nosivih i drugih uloga metalnih konstrukcija ostvareni su vrlo različiti konstrukcijski sustavi.</s>

<s>Štap 
Štap je prizmatičan element napregnut prvenstveno aksijalno (linearno) uzduž svoje duže osi.</s>

<s>Stup 
Stup je slobodan okomiti potporanj u obliku valjka, koji prenosi teret nadgrađa na čvrstu podlogu.</s><s>Stup je u obliku štapa, ali je obično puno složenije opterećen, osim uzduž osi i poprečnim silama, te napadnim momentima u jednoj ili obje ravnine.</s>

<s>Građevni nosač 
Građevni nosač je nosivi sklop koji prenosi opterećenje preko jednog ili više raspona na potpore (ležaje).</s><s>Može biti s prijepustima (konzolama) ili bez njih, odnosno linijski (greda, prečka okvira, luk, rešetka) ili plošni (ploča ili ljuska).</s><s>S obzirom na građevni materijal može biti od betona, armiranog ili prednapregnutog betona, čelika ili drugih kovina, te od drva (drvene konstrukcije).</s><s>Građevni nosač je punozidna ili rešetkasta konstrukcija u jednoj ravnini, oslonjena na svojim krajevima (na jednoj strani pomično, na drugoj nepomično).</s><s>To je prosta ili jednostavna greda.</s><s>Ako se produžava preko više polja, bez prekida na osloncima, naziva se kontinuirani nosač (ili greda).</s><s>Gredni nosači su napregnuti transverzalnim (okomiti na gredu) silama i napadnim momentima u svojoj ravnini, rjeđe aksijalnim silama i silama izvan svoje ravnine.</s>

<s>Greda</s>

<s>Greda je izdužena vodoravna ili kosa nosiva građevna konstrukcija za prenošenje vertikalnih opterećenja na ležaje.</s><s>Ležaji mogu biti klizni, zglobni ili upeti.</s><s>Prema broju ležaja razlikuju se greda s jednim ležajem (konzolna), s dva ležaja (prosto oslonjena, s prepustima), s više ležaja (kontinuirana).</s><s>Opterećena je na savijanje, a prema vrsti može biti statički određena ili statički neodređena.</s><s>Izrađuje se od drveta, čelika, armiranoga betona, rjeđe od kamena različita poprečnog presjeka.</s><s>Može se izvoditi i kao kosa konstrukcija (stube), na elastičnoj podlozi, ojačana pločom, kao dio mosta, dio zgrade i drugo.</s>

<s>Konzola 
Konzola (fran. console: potporanj, nosač; greda) je konstrukcijski element kojemu je jedan kraj ukliješten u zid ili u koji drugi dio konstrukcije, a drugi mu je kraj slobodan.</s><s>Najčešće je u obliku armiranobetonske, čelične, drvene ili kamene grede ili ploče, a služi kao oslonac istaknutim dijelovima građevine (vijenci, balkoni i druge istake na zgradama), nosač raznovrsne opreme u industrijskim postrojenjima (na primjer cjevovodi) i slično.</s><s>U nekim je povijesnim razdobljima niz ukrašenih konzola često imao samo dekorativnu ulogu.</s>

<s>Roštilj 
Roštilj (mađ. rostély, prema njem.</s><s>Rost) je rešetkasta oblika, a roštiljne konstrukcije u građevinarstvu su sastavljene od mreže kruto povezanih grednih nosača.</s><s>Roštilj je sustav paralelnih nosača raspoređenih u dva, obično okomita pravca, spojenih vezama koje primaju okretne momente.</s><s>Najčešće su pod pravim kutom.</s><s>Roštilj je naprezan upravo na svoju srednju ravninu, to jest savijanjem.</s><s>Svojstvo je roštilja suradnja više nosača u prijemu i nošenju naprezanja (vanjskog opterećenja).</s><s>Primjenjuje se u mostovima i svuda tamo gdje se teški tereti primaju i dalje prenose, pa je zato korisna raspodjela na više dijelova.</s>

<s>Okvir ili rešetka 
Okvir ili rešetka je građevni nosivi sklop sastavljen od jedne ili više greda (prečaka) te dvaju ili više stupova (potpornja), obično međusobno kruto spojenih.</s><s>Često je nepokretno oslonjen, kada se, kao i kod lûka, pri vertikalnom opterećenju javljaju i horizontalne reaktivne sile.</s><s>Takav okvir, ali s dodatnim zglobom, obično je u sredini raspona statički određen, a naziva se trozglobni okvir.</s><s>S obzirom na materijal, okvir može biti od armiranog ili prednapetoga betona, čelika ili drugih kovina, ili od drva.</s><s>Armiranobetonski okviri grade se kao punostjeni monolitni ili montažni, čelični od valjanih profila ili zavarivanjem limova, dok se oni drveni danas uglavnom izrađuju kao nosači od lijepljenoga (lameliranoga) drva.</s>

<s>Okvirne konstrukcije, sastavljene od više okvira povezanih u cjelinu, danas su čest konstruktivni sustav zgrada.</s><s>Mogu biti ravninske ili prostorne, jednorasponske ili višerasponske, a po visini prizemne, jednokatne i višekatne.</s><s>Prizemne jednorasponske okvirne konstrukcije najčešće se primjenjuju za športske dvorane, hangare i slično, a one višerasponske na primjer za prodajne i tvorničke hale.</s><s>Zbog mogućnosti fleksibilna rasporeda prostora, višekatne su okvirne konstrukcije čest nosivi sklop javnih i poslovnih zgrada i nebodera.</s>

<s>Građevne ploče 
Građevne ploče su plošni konstrukcijski elementi namijenjeni prijenosu opterećenja koje djeluje okomito na njihovu ravninu.</s><s>Ponajprije služe kao nosivi dijelovi međukatnih i krovnih konstrukcija zgrade, kao kolničke ploče mostova i slično.</s><s>Ovisno o uvjetima podupiranja, opterećenje prenose u jednom ili u oba smjera, a predaju ga po rubovima na grede ili zidove, ili u pojedinim točkama na stupove.</s><s>Po tlocrtnom obliku ploče su najčešće pravokutne, rjeđe i trokutne, kružne, prstenaste ili slobodnih oblika.</s><s>Izrađuju se industrijski ili se grade na gradilištu.</s><s>Obično su armiranobetonske ili čelične.</s>

<s>Ljuska 
Ljuska, u arhitekturi i građevinarstvu, je razmjerno tanka, nosiva plošna konstrukcija kojoj je središnja ploha jednostruko zakrivljena (cilindrične ljuske) ili dvostruko zakrivljena (kupole, sedlaste ljuske, na primjer oblika hiperboličnoga paraboloida).</s><s>Najčešće je od armiranoga betona, rjeđe od drva ili čelika.</s><s>Armiranobetonska ljuska izvodi se ugradnjom betona u oplatu na samom mjestu gradnje, ili nekim od načina građenja bez oplate, na primjer prskanjem betona preko guste armaturne mreže, ili slaganjem od predgotovljenih dijelova.</s><s>Postoje i ljuske sastavljene od velikoga broja istovjetnih, industrijski proizvedenih elemenata, na primjer mrežasti svodovi ili geodezijske kupole od štapova (drvenih, metalnih, od plastike), odnosno panela.</s><s>Zahvaljujući posebnom obliku ljuske, raspodjela je unutarnjih sila povoljna, što omogućuje njezinu malu debljinu (gdjekad samo nekoliko centimetara) i razmjerno velike raspone.</s><s>Zbog toga ljuska obično služi kao krovna konstrukcija za natkrivanje koncertnih, izložbenih ili sportskih dvorana, tvorničkih hala, pristanišnih zgrada zračnih luka i drugo, a katkad i za posebne namjene, na primjer kao rashladni toranj termoelektrane, rezervoar, silos i drugo.</s>

<s>Luk</s>

<s>Luk, u graditeljstvu, je gornji konstruktivni, najčešće polukružni završetak otvora u zidu ili između stupova, izveden obično tehnikom svođenja.</s><s>Uz polukružni, razvili su se u različitim razdobljima i drugi oblici luka: šiljasti, potkovasti, trolisni, sedlasti, konveksni, ovalni i drugi.</s><s>Svrha je luka da prihvati i prenese na obje strane teret zida iznad otvora.</s><s>Kada se javlja u ritmičkim nizovima, luk ima i izrazito dekorativnu ulogu.</s>

<s>Izvori 
Proizvodnja i montaža primer privatnika iz Žablja Metalne Konstrukcije Paneli  
Konstrukcije</s>

