Četiri glavna sustava čeličnih konstrukcija
Čelične konstrukcije klasificiraju se prema konstrukcijskom sustavu i otpornosti na-opterećenje u četiri glavna tipa: portalne okvirne strukture, okvirne strukture, rešetkaste konstrukcije i prostorne okvirne strukture. Svaki sustav ima različite karakteristike u sposobnosti raspona, ponašanju opterećenja, cijeni i brzini izgradnje. Ovaj vodič opisuje svaku vrstu i daje projekt{3}}orijentirane kriterije odabira za inženjerske izvođače, projektantske tvrtke i vlasnike projekata.
Struktura okvira portala
Okvir portala nisko je -sustav okomitih stupova i kosih krovnih greda povezanih krutim spojevima-otpornim na momente, koji eliminiraju unutarnje stupove i stvaraju široke čiste-prostore. Ključne komponente su stupovi, rogovi, nosači strehe, podrožnice i pojasevi te uzdužna ukrućenja. Staze opterećenja su jednostavne i izravne, a sustav je obično konfiguriran kao jedno-raspon ili više-raspon s pričvršćenim ili fiksnim bazama stupova. Odgovara jednokatnim-skladištima, tvornicama, garažama i izložbenim dvoranama, a karakterizira ga brza izgradnja i niska cijena.
Struktura okvira (momentalnog okvira).
Konstrukcija čeličnog okvira je kosturni sustav vertikalnih stupova i vodoravnih greda u -obliku slova I povezanih krutim ili klinovim spojevima, tvoreći prostorni-sustav otpora na vertikalna opterećenja (vlastita-težina, opterećenja poda) i bočna opterećenja (vjetar, potres). Nudi fleksibilan raspored, visoku iskoristivost prostora i snažan ukupni integritet te je glavni strukturni sustav za više-katnice i visoke-industrijske zgrade, urede, trgovačke centre, hotele i potporne okvire opreme.
Konstrukcija rešetke
Rešetkasta konstrukcija je okvir od ravnih elemenata raspoređenih u trokutaste jedinice, odupirući se opterećenjima aksijalnom napetosti i kompresijom. Odlikuje ga mala vlastita -težina, velika mogućnost raspona i velika krutost, što ga čini idealnim za-krovne krovove sportskih arena, izložbenih centara i terminala zračnih luka, kao i za mostove i krakove dizalica.
Struktura okvira prostora
Prostorni okvir je-trodimenzionalni kruti rešetkasti sustav međusobno povezanih linearnih elemenata i spojnih čvorova, kao što su zavareni šuplji sferni spojevi, vijčani sferni spojevi i spojevi čeličnih ploča. Raspodjeljuje opterećenja u svim smjerovima po geometrijskoj matrici, postižući ogromne-slobodne raspone stupova uz jaku seizmičku otpornost i otpornost na vjetar. Koristi se za kazališta, natatorijume, kupole, nadstrešnice-naplatnih postaja i čekaonice.
Kako odabrati pravi sustav čelične konstrukcije
Po visini i katnosti zgrade
Za industrijske-katne zgrade, skladišta i jednostavne radionice, strukture portalnih okvira nude fleksibilan raspored i niže ukupne troškove. Za više-katnice, kruti-spojeni čelični okviri pružaju ukupnu stabilnost i ispunjavaju vertikalne i seizmičke zahtjeve srednje-visoke gradnje.
Prema rasponu krova i zahtjevima prostora
Portalni okviri su ekonomični za konvencionalne srednje raspone u jednokatnim-zgradama. Rešetkaste konstrukcije služe velikim javnim zgradama koje trebaju slobodni-prostor za stupove većeg raspona, a prostorni okviri biraju se za ultra-velike raspone, nepravilne zakrivljene geometrije i tro-dimenzionalnu raspodjelu opterećenja.
Prema vrsti opterećenja i uvjetima rada
Uobičajene zgrade sa statičkim-opterećenjima dobro podnose portalni okviri ili čelični okviri. Zgrade mlina za-teška opterećenja s mostnim dizalicama trebaju ojačane okvire s povećanom krutošću elemenata i zglobova. Za uvjete visoke seizmičnosti, visokog tlaka vjetra ili niske-temperature, prostorni okviri nude ravnomjerniju raspodjelu opterećenja i veću ukupnu sigurnost.
Prema proračunu projekta i rasporedu
Portalni okviri imaju manje članova i visok stupanj montaže, što daje najkraći rok izgradnje i najekonomičniji trošak. Čelične rešetke i više{1}}katni okviri uravnotežuju kvalitetu i učinkovitost za većinu javnih i komercijalnih projekata. Prostorni okviri zahtijevaju prilagođenu izradu i specijaliziranu instalaciju i obično su rezervirani za znamenite zgrade.
Budućim održavanjem i proširenjem
Više{0}}katni čelični okviri s fleksibilnim rasporedom najbolje se prilagođavaju budućim okomitim dodacima i prostornim izmjenama. Konstrukcije rešetkastih i prostornih okvira, sa svojom visokom ukupnom stabilnošću, odgovaraju javnim zgradama koje zahtijevaju dug radni vijek i malo održavanja.
Tablica s preporukama za odabir
| Projektni scenarij | Preporučeni sustav | Osnovni razlog |
|---|---|---|
| Jednokatna-tvornica i skladište | Struktura okvira portala | Jednostavna struktura, malo komponenti, niska cijena, brza montaža i montaža |
| Više{0}}katna poslovna i poslovna zgrada | Više{0}}katna okvirna konstrukcija | Čvrsti spojevi, jaka seizmička otpornost, pogodna katnost |
| Krov-velikog raspona i javno mjesto | Konstrukcija rešetke | Mala težina, velika krutost, izvrsna izvedba raspona za otvorene krovove |
| Super{0}}zgrada velikog raspona i znamenita zgrada | Prostorni okvir / prostorna mreža | Tro-dimenzionalni sustav naprezanja, ravnomjerna raspodjela opterećenja, prilagodljiv složenim oblicima |
| Tvornica-za teške uvjete rada s dizalicom | Ojačani portalni okvir / okvir | Povećana krutost elementa i spojeva za teška dizalica i dinamička opterećenja |
Ove se preporuke odnose na konvencionalne inženjerske scenarije. Ekstremni vremenski uvjeti, super-veliki rasponi, posebna opterećenja ili personalizirani arhitektonski oblici zahtijevaju prilagođeni strukturni dizajn i optimizaciju.
Često postavljana pitanja
Zašto se trokuti koriste u čeličnim rešetkama?Trokutasti rasporedi ne mijenjaju oblik pod opterećenjem: svaki član nosi samo aksijalnu napetost ili kompresiju, što čini rešetku inherentno stabilnom i vrlo učinkovitom u korištenju materijala.
Koja je razlika između okvira i prostornog okvira?okvir podnosi opterećenja uglavnom u ravnini, kroz stupove i grede u dvo{0}}dimenzionalnim rasporedima. Prostorni okvir je-trodimenzionalna isprepletena mreža koja raspoređuje opterećenja u svim smjerovima, što odgovara vrlo velikim otvorenim krovovima i složenim geometrijama.
Jesu li čelične konstrukcije montažne?Da. Većina komponenti proizvedena je i presvučena u tvornici, zatim transportirana i pričvršćena zajedno na gradilištu, što skraćuje razdoblje izgradnje i poboljšava kontrolu kvalitete.
Zašto se konstrukcije okvira koriste-za visoke zgrade?Čelični okviri nude visok omjer čvrstoće-i-težine, tako da struktura učinkovito nosi vlastitu težinu dok se odupire vjetru i seizmičkim silama; krute veze raspoređuju bočna opterećenja kroz cijeli sustav.
Kako rešetkaste strukture štede troškove materijala?Budući da elementi rade u čistoj napetosti ili kompresiji, puni presjek se učinkovito koristi, smanjujući ukupnu čeličnu tonažu potrebnu za podupiranje velikih otvorenih raspona u usporedbi s čvrstim-mrežnim alternativama.