Štyri hlavné systémy oceľových konštrukcií
Oceľové konštrukcie sú klasifikované podľa konštrukčného systému a{0}}záťažového správania do štyroch hlavných typov: portálové rámové konštrukcie, rámové konštrukcie, priehradové konštrukcie a priestorové rámové konštrukcie. Každý systém má odlišné charakteristiky, pokiaľ ide o schopnosť rozpätia, správanie pri zaťažení, náklady a rýchlosť výstavby. Táto príručka popisuje každý typ a poskytuje projekt{3}}orientované výberové kritériá pre inžinierskych dodávateľov, dizajnérske firmy a vlastníkov projektov.
Rámová štruktúra portálu
Portálový rám je nízky-systém vertikálnych stĺpov a šikmých strešných krokiev spojených pevnými, momentom{1}}odolnými spojmi, ktoré eliminujú vnútorné stĺpy a vytvárajú široké{2}}rozpätia. Kľúčovými komponentmi sú stĺpy, krokvy, odkvapové konzoly, väznice a podpery a pozdĺžne vystuženie. Cesty zaťaženia sú jednoduché a priame a systém je zvyčajne nakonfigurovaný ako jedno{5}}rozpätie alebo viac-rozpätí s pripnutými alebo pevnými stĺpovými základňami. Je vhodný pre jednoposchodové sklady, továrne, garáže a výstavné haly a vyznačuje sa rýchlou výstavbou a nízkymi nákladmi.
Rámová (moment frame) štruktúra
Oceľová rámová konštrukcia je skeletový systém zvislých stĺpov a vodorovných nosníkov v tvare I{0}}spojených pevnými alebo čapovými spojmi, ktoré tvoria priestorový zaťažovací-systém pre vertikálne zaťaženie (vlastná-váha, zaťaženie podlahy) a priečne zaťaženie (vietor, seizmické zaťaženie). Ponúka flexibilné usporiadanie, vysoké využitie priestoru a silnú celkovú integritu a je hlavným konštrukčným systémom pre viac-poschodové a výškové-priemyselné budovy, kancelárie, nákupné centrá, hotely a nosné rámy vybavenia.
Konštrukcia krovu
Priehradová konštrukcia je rám z priamych prvkov usporiadaných do trojuholníkových jednotiek, ktoré odolávajú zaťaženiu prostredníctvom axiálneho napätia a tlaku. Vyznačuje sa nízkou vlastnou-hmotnosťou, schopnosťou veľkého rozpätia a vysokou tuhosťou, vďaka čomu je ideálny pre-strechy športových arén, výstavných centier a letiskových terminálov, ako aj mosty a výložníky žeriavov.
Štruktúra priestorového rámu
Priestorový rám je trojrozmerný pevný priehradový systém vzájomne prepojených lineárnych prvkov a uzlových spojok, ako sú napríklad zvárané duté guľové spoje, skrutkové guľové spoje a spoje z oceľových platní. Rozdeľuje zaťaženie vo všetkých smeroch cez geometrickú maticu, čím dosahuje obrovské rozpätia-bez stĺpov so silným seizmickým odporom a odolnosťou voči vetru. Používa sa v divadlách, plavidlách, kupolách,-prístrešiach mýtnych staníc a čakacích halách.
Ako si vybrať správny systém oceľovej konštrukcie
Podľa výšky budovy a počtu podlaží
Pre jednopodlažné{0}}priemyselné budovy, sklady a jednoduché dielne ponúkajú portálové rámové konštrukcie flexibilné rozloženie a nižšie celkové náklady. Pre viac-poschodové budovy poskytujú pevné-spojené oceľové rámy celkovú stabilitu a spĺňajú vertikálne a seizmické požiadavky stredne-výstavby.
Podľa rozpätia strechy a priestorových požiadaviek
Portálové rámy sú ekonomické pre bežné stredné rozpätia v jednoposchodových budovách. Priehradové konštrukcie slúžia veľkým verejným budovám, ktoré potrebujú-voľné stĺpové priestory väčšieho rozpätia, a priestorové rámy sa vyberajú pre mimoriadne-veľké rozpätia, nepravidelné zakrivené geometrie a trojrozmerné rozloženie zaťaženia.
Podľa druhu zaťaženia a pracovných podmienok
Obyčajným statickým -zaťaženým budovám dobre poslúžia portálové rámy alebo oceľové rámy. Ťažké-budovy mlynov s mostovými žeriavmi potrebujú zosilnené rámy so zvýšenou tuhosťou prvkov a spojov. V prípade vysokej seizmicity, vysokého tlaku vetra alebo nízkych-teplôt ponúkajú priestorové rámy rovnomernejšie rozloženie zaťaženia a vyššiu celkovú bezpečnosť.
Podľa rozpočtu a harmonogramu projektu
Portálové rámy majú menej prvkov a vysoký stupeň prefabrikácie, čo poskytuje najkratšiu dobu výstavby a najhospodárnejšie náklady. Oceľové priehradové nosníky a viac{1}}podlažné rámy vyvažujú kvalitu a efektivitu pre väčšinu verejných a komerčných projektov. Priestorové rámy vyžadujú vlastnú výrobu a špecializovanú inštaláciu a sú zvyčajne vyhradené pre významné budovy.
Budúcou údržbou a rozširovaním
Viac{0}}poschodové oceľové rámy s flexibilným rozložením sa najlepšie prispôsobia budúcim vertikálnym doplnkom a priestorovým úpravám. Priehradové a priestorové rámové konštrukcie svojou vysokou celkovou stabilitou vyhovujú verejným budovám vyžadujúcim dlhú životnosť a nenáročnú údržbu.
Tabuľka odporúčaní výberu
| Scenár projektu | Odporúčaný systém | Hlavný dôvod |
|---|---|---|
| Jednoposchodová továreň a sklad | Rámová štruktúra portálu | Jednoduchá konštrukcia, málo komponentov, nízka cena, rýchla prefabrikácia a inštalácia |
| Viac{0}}poschodová kancelárska a obchodná budova | Viac{0}}podlažná rámová konštrukcia | Pevné spoje, silná seizmická odolnosť, pohodlné členenie poschodí |
| Veľká-strecha a verejné priestory | Konštrukcia krovu | Nízka hmotnosť, vysoká tuhosť, vynikajúce rozpätie pre otvorené strechy |
| Mimoriadne{0}}rozsahová a významná budova | Priestorový rám / priestorová mriežka | Trojrozmerný systém napätia, rovnomerné rozloženie zaťaženia, prispôsobiteľný zložitým tvarom |
| Ťažká-továreň so žeriavom | Zosilnený portálový rám / rám | Zvýšená tuhosť členov a kĺbov pre ťažké žeriavy a dynamické zaťaženie |
Tieto odporúčania platia pre konvenčné inžinierske scenáre. Extrémne počasie, super{1}}vysoké rozpätia, špeciálne zaťaženie alebo personalizované architektonické formy si vyžadujú prispôsobený konštrukčný návrh a optimalizáciu.
Často kladené otázky
Prečo sa trojuholníky používajú v oceľových nosníkoch?Trojuholníkové usporiadanie nemení tvar pod zaťažením: každý člen nesie iba axiálne napätie alebo kompresiu, vďaka čomu je nosník vo svojej podstate stabilný a vysoko efektívny pri použití materiálu.
Aký je rozdiel medzi rámom a priestorovým rámom?rám odoláva zaťaženiu hlavne v rovine, cez stĺpy a nosníky v dvoj{0}}rozmernom usporiadaní. Priestorový rám je trojrozmerná prepojená mriežka, ktorá rozdeľuje zaťaženie do všetkých smerov, čo vyhovuje veľmi veľkým otvoreným strechám a zložitým geometriám.
Sú oceľové konštrukcie prefabrikované?áno. Väčšina komponentov je vyrobená a natretá v továrni, potom prepravená a zoskrutkovaná na mieste, čo skracuje dobu výstavby a zlepšuje kontrolu kvality.
Prečo sa rámové konštrukcie používajú na-výškové budovy?Oceľové rámy ponúkajú vysoký pomer pevnosti-k{1}}hmotnosti, takže konštrukcia účinne podporuje svoju vlastnú hmotnosť a zároveň odoláva vetru a seizmickým silám; tuhé spoje rozdeľujú priečne zaťaženie na celý systém.
Ako priehradové konštrukcie šetria náklady na materiál?Pretože prvky pracujú v čistom ťahu alebo tlaku, celá sekcia sa využíva efektívne, čím sa znižuje celková tonáž ocele potrebná na podopretie veľkých otvorených rozpätí v porovnaní s alternatívami pevných{0}}stojín.