Plieninių konstrukcijų projektavimas

Kadangi statoma vis daugiau plieninių konstrukcijų pastatų,plieninė konstrukcijadizainas tapo įprastesnis ir svarbesnis.Plieninė konstrukcijaProjektavimas reikalauja kruopštaus planavimo. Projektuotojai turėtų pasirinkti tinkamą plieno tipą, tinkamą konstrukcinę sistemą ir tvirtas jungtis. Atsparumas žemės drebėjimams yra svarbus daugelyje regionų. Korozijos prevencija taip pat svarbi lauko aplinkoje.

Kiekviena detalė turi įtakos saugumui. Neteisingi pasirinkimai lemia dideles išlaidas arba konstrukcijos gedimą. Duomenys padeda projektuoti. Inžinieriai tikrina medžiagų stiprumą, sekcijos dydį, jungčių stiprumą ir atsparumą apkrovai. Geras plieninės konstrukcijos projektas prailgina projekto tarnavimo laiką ir stabilumą.

Plieno modelis

Plieno modeliai apibrėžia formą ir stiprumo lygį. Projektuotojai renkasi plieną pagal apkrovos poreikius. Įprasti modeliai yra H sija, I sija, proflinis plienas ir kvadratiniai vamzdžiai. H sijos gerai atlaiko vertikalias apkrovas. Daugelyje sandėlių H sijos naudojamos kolonoms. Kvadratiniai vamzdžiai tinka mažiems pastatams, nes atrodo tvarkingai. Vamzdžiai pasižymi dideliu atsparumu sukimui. Taigi, vamzdžių kolonos atlaiko vėjo apkrovas.

Plieno rūšis turi įtakos stiprumui. Q235 pasižymi vidutiniu stiprumu ir dideliu tąsumu. Jis tinka lengvoms konstrukcijoms. Q355 pasižymi didesniu stiprumu. Jis laiko didelius tarpatramius ir aukštus pastatus. Nerūdijantis plienas yra atsparus korozijai. Jis tinka maisto gamykloms ar pakrančių zonoms.

Inžinieriai tikrina takumo ribą. Q235 plieno takumo riba yra apie 235 MPa. Q355 plieno takumo riba yra apie 355 MPa. Didesnis stipris leidžia naudoti mažesnes sekcijas. Tai sumažina plieno svorį. Svorio sumažinimas taip pat sumažina projekto kainą. Pavyzdžiui, kolonai iš Q355 plieno gali prireikti 300 mm × 300 mm sekcijos. Q235 plienui gali prireikti 350 mm × 350 mm sekcijos tai pačiai apkrovai. Projektuotojai efektyvumą apskaičiuoja naudodami programinės įrangos įrankius. Lenkimo ir gniuždymo vertės turi atitikti kodekso taisykles.

Temperatūra taip pat turi įtakos plieninės konstrukcijos projektavimui. Šaltiems regionams reikalingas didelis tvirtumas pasižymintis plienas. Karštoms vietoms reikalingas didelis atsparumas nuovargiui pasižymintis plienas. Galutinį pasirinkimą lemia saugos veiksniai. Projektuotojai taip pat atsižvelgia į prieinamumą ir kainą. Neteisingas plieno pasirinkimas padidina kainą arba sumažina saugumą. Geras pasirinkimas užtikrina stabilią konstrukcijos elgseną.

Struktūrinė sistema

Konstrukcinių sistemų pasirinkimas turi įtakos stabilumui. Skirtingoms pastatų sistemoms tinka skirtingos sistemos. Standžios karkasinės konstrukcijos palaiko plačius tarpatramius. Gamyklos dažnai naudoja standžius karkasus. Santvaros tinka stogams su ilgais tarpatramiais. Sporto salėse naudojamos santvarinės sijos. Sutvirtinti rėmai atlaiko dideles šonines jėgas. Daugelyje aukštybinių pastatų naudojamos sutvirtintos sistemos. Hibridinės šlyties sienų ir plieno sistemos sujungia betoną ir plieną. Jos tinka bokštams, kuriems reikalingas didelis šoninis standumas.

Apkrovų tipai lemia projektavimą. Stogo sniego apkrova yra svarbi šaltose vietose. Vėjo apkrova yra svarbi pakrančių zonose. Seisminė apkrova yra svarbi žemės drebėjimų zonose. Pavyzdžiui, 30 metrų tarpatramio sandėlis gali naudoti standų rėmą su sutvirtinimais. Tai išlaiko stabilumą nuo vėjo. 50 metrų tarpatramio stadiono stogui gali būti naudojamos plieninės santvaros. Santvaros efektyviai paskirsto apkrovą.

Pastato aukštis taip pat svarbus. Žemiems pastatams galima naudoti paprastus karkasus. Aukštiems pastatams reikalingos sudėtingos šoninės sistemos. Projektuotojai lygina svorį, kainą ir įrengimo sudėtingumą. Jie taip pat patikrina priešgaisrinės saugos taisykles. Kai kurioms sistemoms reikalingas papildomas atsparumas ugniai.

Konstrukcinės sistemos pasirinkimas turi įtakos jungties tipui. Ji taip pat turi įtakos pamato kainai. Lengvos sistemos sumažina pamato dydį. Efektyvios sistemos sumažina plieno naudojimą. Tai taupo pinigus. Tinkamas sistemos pasirinkimas taip pat pagerina statybos efektyvumą. Todėl projektuotojai turi išstudijuoti apkrovos kryptį, aplinką ir pastato paskirtį. Teisinga sistema apsaugo pastatą dešimtmečius.

Komponentų prijungimo būdai

Jungtys kontroliuoja konstrukcijos vientisumą. Plieniniai komponentai jungiami suvirinant, varžtais arba kniedėmis. Suvirinimas sukuria tvirtas jungtis. Daugelyje gamyklų kolonoms ir sijoms naudojamas lankinis suvirinimas. Suvirinimo kokybę reikia patikrinti. Kvalifikuoti darbuotojai užtikrina sklandžius suvirinimo siūles. Suvirinimo kostiumai tinka gamyklinei gamybai.

Varžtai užtikrina greitą montavimą. Darbininkai surenka plienines dalis statybvietėje. Didelio stiprumo varžtai yra atsparūs šlyčiai ir tempimui. Daugelyje projektų naudojami 8,8 ir 10,9 klasės varžtai. Varžtiniai sujungimai leidžia vėliau juos pakeisti. Palengvina techninę priežiūrą. Daugelyje seisminių konstrukcijų pirmenybė teikiama varžtams, nes varžtai gerai sugeria energiją.

Kniedėmis sutvirtinta dalis atsiranda senuose tiltuose. Naujuose projektuose dėl didesnių sąnaudų ji pasitaiko retai.

Jungčių projektavimas atitinka apkrovos kryptį. Šlyties jėga dominuoja sijų jungtyse. Ašinė jėga dominuoja kolonų jungtyse. Inžinieriai apskaičiuoja varžtų skaičių ir suvirinimo siūlių dydžius. Pavyzdžiui, sijai, kurios šlyties jėga yra 100 kN, gali prireikti aštuonių M20 varžtų. Tai priklauso nuo atstumo ir plieno rūšies. Projektuotojai tikrina atsparumą slydimui ir nuovargį.

Montavimo kokybė turi įtakos saugumui. Atsilaisvinę varžtai mažina stabilumą. Prastas suvirinimas sukelia įtrūkimus. Inspektoriaus komandos patikrina kiekvieną jungtį. Tvirtos jungtys užtikrina stabilius apkrovos kelius. Jos taip pat pagerina atsparumą smūgiams. Taigi, jungčių projektavimui reikia skirti tiek pat dėmesio, kiek ir sijų projektavimui. Tinkamos jungtys laiko konstrukciją kartu vėjo ar žemės drebėjimų metu.

Atsparumo smūgiams dizaino aspektai

Žemės drebėjimai sukelia stiprų horizontalų judėjimą. Plieninės konstrukcijos turi sugerti energiją. Projektuotojai pagerina atsparumą smūgiams naudodami sutvirtinimus, standžias jungtis ir slopinimo sistemas. X formos sutvirtinimai sudaro tvirtą šoninę atramą. Jie sumažina deformaciją. Daugelis gamyklų šoninėse sienose naudoja X formos sutvirtinimus. Kai kuriose konstrukcijose taip pat naudojami K formos sutvirtinimai. Momentams atsparūs rėmai yra atsparūs lenkimui. Jie tinka pastatams, kuriems reikia atviros erdvės.

Slopintuvai sumažina vibraciją. Jie sugeria smūgio energiją. Kai kuriuose aukštuose bokštuose naudojami reguliuojamo aukščio masės slopintuvai. Jie sumažina drebėjimą stipraus vėjo ar žemės drebėjimų metu.

Seisminio projektavimo kodai pateikia duomenis. Inžinieriai vadovaujasi zonų įvertinimais. Pavyzdžiui, 8 intensyvumo lygio vietovėms reikia stipresnių sutvirtinimų ir kietesnio plieno. Pagrindo šlyties skaičiavimai padeda nustatyti dydį. 500 tonų sveriantis pastatas gali susidurti su 10 % pagrindo šlytimi. Taigi, šoninė sistema turi atlaikyti 50 tonų horizontalią jėgą.

Jungčių lankstumas taip pat svarbus. Suvirinimo siūlės turi būti be trapių lūžių. Varžtų slydimas padeda sugerti energiją. Jungčių plokštės turi būti pakankamai storos. Kolonų pamatinėms plokštėms reikia tvirtų inkarų.

Pamatų konstrukcija taip pat turi įtakos seisminiam saugumui. Jei gruntas atrodo silpnas, projektuotojai renkasi gilius pamatus. Tvirtas gruntas pagerina stabilumą.

Gera smūgiams atspari konstrukcija apsaugo nuo griūties. Ji apsaugo viduje esančius žmones. Ji taip pat sumažina remonto išlaidas po žemės drebėjimų. Todėl projektuotojai naudoja išsamius kodeksus. Smūgiams atsparūs sprendimai suteikia plieninėms konstrukcijoms ilgalaikį saugumą.

Apsauga nuo rūdžių ir ugnies

Plienas rūdija, kai yra veikiamas drėgmės. Projektuotojai privalo apsaugoti plieną nuo korozijos. Karštas cinkavimas padengia plieną cinku. Tai daugelį metų apsaugo nuo rūdžių. Cinkavimas tinka lauko konstrukcijoms. Dažytos dangos taip pat apsaugo nuo rūdžių. Darbininkai valo plieną prieš dažymą. Geras valymas prailgina dangos tarnavimo laiką.

Pakrančių zonoms reikalinga stipri apsauga nuo rūdžių. Sūrus oras didina korozijos greitį. Nerūdijantis plienas tinka šioms vietovėms. Jis kainuoja brangiau, bet tarnauja ilgiau. Pavyzdžiui, pakrančių regionuose Q355B plieną gali tekti perdažyti kas 5 metus. Nerūdijantis plienas 304 tarnauja ilgiau, reikalaujant minimalios priežiūros.

Svarbi ir ugniai atspari konstrukcija. Plienas praranda stiprumą veikiant didelei temperatūrai. Ugniai atsparūs dažai apsaugo plieną nuo gaisro. Ugniai atspari apdaila taip pat padeda. Viešai prieinamiems pastatams reikalinga stipri apsauga nuo ugnies. Gamyklos privalo laikytis priešgaisrinių taisyklių. Inžinieriai tikrina atsparumo ugniai valandas. Kai kuriems pastatams reikia 2 valandų apsaugos. Kai kuriems – 3 valandų.

Patikrinimų grafikas užtikrina ilgalaikį veikimą. Komandos kasmet tikrina dangą. Nedideli pažeidimai pašalinami anksti. Negydomos rūdys greitai plinta. Gera apsauga taupo išlaidas ir pailgina tarnavimo laiką.

Galutinį pasirinkimą lemia aplinkos poveikis. Projektuotojai derina medžiagas, dangas, drenažą ir priežiūrą. Geras atsparumas rūdijimui ir ugniai užtikrina plieninių konstrukcijų saugumą dešimtmečius.