W pełni zrozumiałe jest zafascynowanie mechanizmami wypełnionymi elektroniką, dającymi możliwość uzyskiwania bądź wspaniałych efektów poruszających nasze oczy, bądź doskonale zaspokajających nasze potrzeby muzyczne. Liczne firmy produkujące systemy nagłośnieniowe prześcigają się w dążeniu do osiągnięcia jak najmniejszych rozmiarów wspomnianych urządzeń. Dążenie do miniaturyzacji objęło prawie wszystkie dziedziny techniki i jest ograniczane tylko efektem tunelowania elektronów. Tym dążeniom ciągłego pomniejszania wielkości z całą stanowczością i uporem opierają się te elementy, które stanowią tak zwany punkt zaczepienia. Mowa tu o wszelkiego rodzaju konstrukcjach i strukturach wykorzystywanych nie tylko do budowania wieżowców czy długich mostów, lecz także o tych elementach, które stanowią podstawową część każdej przestrzeni scenicznej. Konstrukcje aluminiowe wykorzystywane zarówno w studiach telewizyjnych, teatrach, centrach kultury, a zwłaszcza przy budowie potężnych zadaszeń i scen plenerowych to bardzo szeroki temat do dyskusji, zwłaszcza gdy chcemy się bliżej przyjrzeć przepisom regulującym ich stosowanie.WprowadzeniePodążając ścieżką promowania przestrzegania zasad bezpieczeństwa pierwszy z koniecznych do wprowadzenia podziałów konstrukcji powinien dzielić je na „dobre” (bezpieczne w użyciu) i „złe” (o wątpliwych właściwościach fizyczno-mechanicznych). Odpowiadając na pytanie: czym jedne różnią się od drugich, skierować się należy, jak zwykle, do spisu norm i przepisów, które owe produkty spełniają. Tym jednak zajmiemy się w kolejnym rozdziale. Teraz natomiast z uwagi na to, iż rozdział nosi nazwę „podstawy”, przyjrzymy się samym konstrukcjom. Trójkąta nikt nie ruszy!Układ sił występujący w strukturze trójkąta zapewnia jej niezmienność, niezależnie z której strony działamy nań siłą. Uważny czytelnik mógłby w tym miejscu zaprotestować i stwierdzić, iż przyłożenie siły do jednego z boków trójkąta może spowodować jego „wgniecenie”, w skutek czego wierzchołki trójkąta zbliżą się do siebie. Takich przypadków nie rozpatrujemy, gdyż konstrukcje aluminiowe o których mowa nie posiadają płaszczyzn bocznych mogących ulegać wgnieceniom. Rozpatrywać tu będziemy rozkłady sił występujących w tzw. węzłach. Jeśli obciążymy kratownice w węźle, wówczas pręty ukośne są ściskane, natomiast pręt poziomy jest rozciągany. Takie trójkąty łączyć możemy w większe układy, bowiem konstrukcje zbudowane z prętów łączonych w trójkąty są układami o niezmiennej geometrii. Pod wpływem sił działających w węźle kształt trójkąta nie ulega zmianie, jeżeli nie zostanie zmieniona długość któregoś z boków. Wpatrując się w konstrukcje mostów rzecznych bardzo często widzimy, iż poszczególne jego elementy budujące trójkąty, łączone są za pomocą bolców bądź sworzni. Powodem tego jest fakt, iż najlepszym w tego typu strukturach sposobem łączenia jest połączenie przegubowe bądź ruchome. Pozwala ono bowiem na pewnego rodzaju przesunięcia kątowe co zmniejsza naprężenia wewnątrzmateriałowe. Skutkuje to dłuższą żywotnością danego elementu. Trzy standardyWróćmy jednak do konstrukcji wykorzystywanych na scenie. Jak możemy sprawdzić w ofercie producentów tego typu kratownic, wybierać możemy pomiędzy systemami dwu-, trzy- lub czterorurowymi. Konstrukcje dwururowe, tzw. DUOSYSTEMY, stosowane są głównie przy lżejszych obciążeniach wyłącznie wertykalnych, gdzie struktura nie jest narażona na jakiekolwiek siły boczne. Chyba że występują w takich strukturach jak Libera Liteca. Konstrukcje te dostępne są zwykle w rozmiarach 25, 30 oraz 40. Liczby te oznaczają zewnętrzny, większy wymiar konstrukcji w przekroju. W takich samych modelach (oznaczeniach) występują konstrukcje trzyrurowe – TRISYSTEM. Stosuje się je do budowania mniejszych struktur scenicznych czy zabudowy targowej. Doskonale sprawdzają się jako proste odcinki w teatrach, domach kultury oraz halach sportowo-widowiskowych. Możliwość tego typu kratownic kończą się zwykle przy około 18 metra rozpiętości. Najbardziej rozpowszechnioną z istniejących na rynku jest kratownica czterorurowa – QUADRTOSYSTEM. Cztery rury łączone są ze sobą na dwa sposoby. Pierwszy zakłada, iż rury wspomagające ustawione są pod kątem 90° do rury głównej. Wtedy też rury te nazywane są słupkami, a konstrukcje z tak wspawanymi elementami winny być wykorzystywane wyłącznie w poziomie – nigdy jako słupy wież.Drugi ze sposobów łączenia polega na umieszczeniu rur pod pewnym kątem. Mamy tu do czynienia z krzyżulcami, dzięki którym przenoszone są wszelkie siły skręcające, a symetria sił zachowana jest wzdłuż całej konstrukcji. Fakt ten predestynuje te truss jako elementy budowania wież i wszelkich elementów pionowych, choć równie dobrze sprawdzają się obciążone poziomo. Quadrosystemy występują w bardzo szerokiej gamie rozmiarów między rurami – od 25-centymetrowych po nawet 145-centymetrowe giganty, jak w przypadku Mammoth z Prolytu, których ludzkie ręce nie są już w stanie udźwignąć. Metody łączeniaŚruby, sworznie i forki to trzy najbardziej rozpowszechnione metody zespalania kolejnych odcinków konstrukcji. Wszystkie trzy na swój sposób odpowiednie i przemyślane, choć każde do innego zastosowania. ŚRUBY bowiem dominują w instalacjach stałych, gdy demontaż raz przywieszonej konstrukcji nie jest zaplanowany. Warto jednak zwrócić uwagę, iż producenci podają zwykle tabele obciążeń trussów łączonych przy pomocy sworzni. W przypadku śrub należy liczyć na około 25-procentową utratę zdolności nośnych. SWORZNIE są metodą szybką, trwałą i łatwą, zwłaszcza, gdy mamy do czynienia ze standardowymi konstrukcjami o rozmiarach między rurami głównymi nie przekraczającymi 40 cm. Powyżej tego rozmiaru dominują połączenia na „FORKACH”, które są łącznikami przegubowymi.Bardzo ciekawym rozwiązaniem rozwiązującym problem łączenia konstrukcji ze sobą jest zastosowanie odlewów aluminiowych na końcach każdego z odcinków, jeśli używany sworzni bądź śrub. Odlewy te gwarantują łatwe pasowanie konstrukcji, a także niezmienność długości każdej z rur stanowiących strukturę. Norma DIN 4113 określa wymagania co do procesu spawania aluminium. Konstrukcje najwyższej klasy oznaczone są literą C, informującą, iż spełniane są najbardziej rygorystyczne wymogi.Po stopie ją poznacieWróćmy w końcu do wspomnianego już zagadnienia jakości wykorzystywanych elementów budowania struktur scenicznych. Opisane pokrótce modele i sposoby łączenia są drogą, którą kroczą producenci zarówno dobrze znani na rynkach międzynarodowych, jak i rodzime warsztaty rzemieślnicze. Przeglądając strony internetowe, katalogi czy dane techniczne licznych wytwórców tego typu produktów można zauważyć, iż głównym wyznacznikiem ich działań jest norma DIN 4113, która określa wyłącznie wymagania co do procesu spawania aluminium. Ważnym wyznacznikiem jakości spawania opisywanego tą normą jest litera, która opisuje jakość przygotowanego produktu. Konstrukcje najwyższej klasy oznaczone są literą C, informującą, iż spełniane są najbardziej rygorystyczne wymogi.Europejskie standardyNa spawaniu aluminium sprawa się nie kończy, choć tak naprawdę jest to końcowy etap przygotowania produktu. Cały proces skutkujący wyprodukowaniem konstrukcji aluminiowych rozpoczyna się od sporządzenia projektu, dobrania odpowiednich przekroi rur oraz stopów aluminium. Firmy wiodące na światowych rynkach w procesie tym posługują się europejskimi standardami, których listę przytaczamy poniżej:EN 573-3 Aluminium i stopy aluminium – Skład chemiczny i rodzaje wyrobów przerobionych plastycznie – Część 3: Skład chemiczny i rodzaje wyrobówEN 755-2: Aluminium i stopy aluminium — Pręty, rury i kształtowniki wyciskane — Własności mechaniczne;EN 1706: Aluminium i stopy aluminium — Odlewy — Skład chemiczny i własności mechaniczne;EN 10277-3: Wyroby stalowe o powierzchni jasnej — Warunki techniczne dostawy — Część 3: Stale automatowe;EN 10204: Wyroby metalowe — Rodzaje dokumentów kontroli;EN 1990: Eurokod — Podstawy projektowania konstrukcji;ENV 1999-1-1: Eurokod 9 — Projektowanie konstrukcji aluminiowych — Część 1-1: Reguły ogólne;EN ISO 12100-2: Bezpieczeństwo maszyn — Pojęcia podstawowe, ogólne zasady projektowania — Część 2: Zasady techniczne;EN ISO 9606-2: Egzamin kwalifikacyjny spawaczy — Spawanie — Część 2: Aluminium i stopy aluminium;EN ISO 15614-1: Specyfikacja i kwalifikowanie technologii spawania metali — Badanie technologii spawania — Część 13: Zgrzewanie rezystancyjne doczołowe i iskrowe;EN ISO 15614-2: Specyfikacja i kwalifikowanie technologii spawania metali — Badanie technologii spawania — Część 2: Spawanie łukowe aluminium i jego stopów;EN 729-2: Spawalnictwo — Spawanie metali — Pełne wymagania dotyczące jakości w spawalnictwie;EN ISO 3834-2: Wymagania jakości dotyczące spawania materiałów metalowych — Część 2: Pełne wymagania jakości;EN 30042: Złącza spawane łukowo z aluminium i jego spawalnych stopów — Wytyczne do określania poziomów jakości według niezgodności spawalniczych;EN 13018: Badania nieniszczące — Badania wizualne — Zasady ogólne.Odpowiednie stopy aluminiumKontrolowanie samego procesu spawania nie jest jedynym wyznacznikiem trwałości i bezpieczeństwa proponowanych struktur. Niewątpliwie ważną rolę odgrywają tu materiały. Potentaci tacy jak Litec, Prolyte czy Eurotruss używają stopów aluminium takich jak EN AW 6060 lub EN AW 6082 o utwardzeniu T5 lub T6. Tego typu materiały spełniają nakładane na aluminiowe konstrukcje sceniczne wymagania. Są wystarczająco elastyczne, by nie ulegać kruszeniu, a jednocześnie wystarczająco wytrzymałe na ścinanie i rozciąganie, by być znakomitym punktem zaczepienia dla sprzętu estradowego. PodsumowanieObawą i troską napawa, niestety, jakość proponowanych trussów przez niektórych polskich producentów. Być może spełniają oni wymogi określone dla norm spawania aluminium, lecz materiały, które są przez nich wykorzystywane, dalece odbiegają od przyjętych na świecie standardów. Promując ciągły wzrost świadomości zarówno producentów, jak i samych użytkowników, zwracać należy uwagę na takie szczegóły jak certyfikaty i przestrzegane normy. Podążanie taką drogą zapewni w pełni bezpieczne przeprowadzenie dowolnego przedsięwzięcia kulturalnego, pozwalając na spokojny sen nie tylko ekipie technicznej, ale także wszystkim organizatorom. Grzegorz Zatorski