Τέσσερις κύριοι τύποι μεταλλικών κατασκευών: Χαρακτηριστικά και εφαρμογές

Τα τέσσερα κύρια συστήματα κατασκευών από χάλυβα

Οι χαλύβδινες κατασκευές ταξινομούνται ανάλογα με το δομικό σύστημα και τη συμπεριφορά αντίστασης φορτίου-σε τέσσερις βασικούς τύπους: δομές πλαισίου πύλης, κατασκευές πλαισίου, δομές δοκών και δομές διαστημικού πλαισίου. Κάθε σύστημα έχει ξεχωριστά χαρακτηριστικά ως προς την ικανότητα ανοίγματος, τη συμπεριφορά φορτίου, το κόστος και την ταχύτητα κατασκευής. Αυτός ο οδηγός περιγράφει κάθε τύπο και παρέχει-κριτήρια επιλογής προσανατολισμένα σε έργα για εργολάβους μηχανικούς, εταιρείες σχεδιασμού και ιδιοκτήτες έργων.

Δομή πλαισίου πύλης

Το πλαίσιο πύλης είναι ένα χαμηλό-σύστημα κατακόρυφων υποστυλωμάτων και κεκλιμένων δοκών οροφής που συνδέονται με άκαμπτους, ροπής-αρμούς, οι οποίοι εξαλείφουν τις εσωτερικές κολώνες και δημιουργούν ευρείες καθαρές-κενές ανοιγμάτων. Βασικά στοιχεία είναι οι κολώνες, οι δοκοί, οι βραχίονες μαρκίζας, οι τεγίδες και οι περιφέρειες και οι διαμήκεις στηρίξεις. Οι διαδρομές φόρτωσης είναι απλές και άμεσες και το σύστημα συνήθως διαμορφώνεται ως μονό-ανάτομο ή πολλαπλό-ανάτομο με καρφιτσωμένες ή σταθερές βάσεις στηλών. Ταιριάζει σε μονώροφους-αποθήκες, εργοστάσια, γκαράζ και εκθεσιακούς χώρους και χαρακτηρίζεται από γρήγορη κατασκευή και χαμηλό κόστος.

Δομή πλαισίου (πλαίσιο στιγμής).

Μια δομή χαλύβδινου πλαισίου είναι ένα σκελετικό σύστημα κατακόρυφων υποστυλωμάτων και οριζόντιων δοκών σε σχήμα Ι-που συνδέονται με άκαμπτους ή καρφιτσωμένους συνδέσμους, σχηματίζοντας ένα χωρικό φορτίο-σύστημα αντίστασης για κατακόρυφα φορτία (αυτο-βάρος, φορτία δαπέδου) και πλευρικά φορτία (άνεμος, σεισμική). Προσφέρει ευέλικτη διάταξη, υψηλή χρήση χώρου και ισχυρή συνολική ακεραιότητα και είναι το κύριο δομικό σύστημα για πολυ-και πολυώροφα-βιομηχανικά κτίρια, γραφεία, εμπορικά κέντρα, ξενοδοχεία και κουφώματα υποστήριξης εξοπλισμού.

Δομή ζευκτών

Μια δομή ζευκτού είναι ένα πλαίσιο ευθύγραμμων μελών διατεταγμένων σε τριγωνικές μονάδες, που αντιστέκονται σε φορτία μέσω αξονικής τάσης και συμπίεσης. Διαθέτει ελαφρύ-βάρος, μεγάλη ικανότητα κάλυψης και υψηλή ακαμψία, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για στέγες μεγάλου-ανοίγματος αθλητικών γηπέδων, εκθεσιακών κέντρων και τερματικών αεροδρομίων, καθώς και για γέφυρες και βραχίονες γερανών.

Δομή διαστημικού πλαισίου

Το διαστημικό πλαίσιο είναι ένα τρισδιάστατο άκαμπτο σύστημα ζευκτών που αποτελείται από διασυνδεδεμένα γραμμικά μέλη και συνδέσμους κόμβων, όπως συγκολλημένοι κοίλοι σφαιρικοί σύνδεσμοι, κοχλιωτοί σφαιρικοί σύνδεσμοι και αρμοί χαλύβδινων πλακών. Κατανέμει τα φορτία προς όλες τις κατευθύνσεις κατά μήκος της γεωμετρικής μήτρας, επιτυγχάνοντας τεράστια-ελεύθερα ανοίγματα στηλών με ισχυρή σεισμική αντίσταση και αντοχή στον άνεμο. Χρησιμοποιείται για θέατρα, natatorium, θόλους, στέγαστρα σταθμών διοδίων-και εξέδρες αναμονής.

Πώς να επιλέξετε το σωστό σύστημα μεταλλικών κατασκευών

Με ύψος κτιρίου και αριθμό ορόφων

Για μονώροφα-βιομηχανικά κτίρια, αποθήκες και απλά εργαστήρια, οι κατασκευές πλαισίου πύλης προσφέρουν ευέλικτη διάταξη και χαμηλότερο συνολικό κόστος. Για πολυώροφα κτίρια-, τα άκαμπτα-αρμένα χαλύβδινα πλαίσια παρέχουν συνολική σταθερότητα και πληρούν τις κατακόρυφες και σεισμικές απαιτήσεις της κατασκευής μεσαίου ύψους-.

Με βάση το άνοιγμα της στέγης και τις χωρικές απαιτήσεις

Τα πλαίσια πύλης είναι οικονομικά για συμβατικά μεσαία ανοίγματα σε μονώροφα-κτίρια. Οι κατασκευές ζευκτών εξυπηρετούν μεγάλα δημόσια κτίρια που χρειάζονται κολώνες-ελεύθερους χώρους μεγαλύτερου ανοίγματος και τα διαστημικά πλαίσια επιλέγονται για εξαιρετικά-μεγάλα ανοίγματα, ακανόνιστες καμπύλες γεωμετρίες και τρισδιάστατη-κατανομή φορτίου.

Ανά τύπο φορτίου και συνθήκες εργασίας

Τα συνηθισμένα κτίρια στατικού-φορτίου εξυπηρετούνται καλά από κουφώματα πύλης ή χαλύβδινα πλαίσια. Τα κτίρια βαρέως τύπου-μυλουργείων με γερανούς οροφής χρειάζονται ενισχυμένα πλαίσια με ενισχυμένη ακαμψία μέλους και αρμών. Για συνθήκες υψηλής σεισμικότητας, υψηλής πίεσης ανέμου ή χαμηλής- θερμοκρασίας, τα διαστημικά πλαίσια προσφέρουν πιο ομοιόμορφη κατανομή φορτίου και υψηλότερη συνολική ασφάλεια.

Με βάση τον προϋπολογισμό και το χρονοδιάγραμμα του έργου

Τα κουφώματα πύλης έχουν λιγότερα μέλη και υψηλό βαθμό προκατασκευής, δίνοντας τη συντομότερη περίοδο κατασκευής και το πιο οικονομικό κόστος. Τα χαλύβδινα ζευκτά και τα πολυ{1}}πλαίσια ισορροπούν την ποιότητα και την αποτελεσματικότητα για τα περισσότερα δημόσια και εμπορικά έργα. Τα διαστημικά κουφώματα απαιτούν προσαρμοσμένη κατασκευή και εξειδικευμένη εγκατάσταση και συνήθως προορίζονται για κτίρια ορόσημα.

Με μελλοντική συντήρηση και επέκταση

Τα πολυώροφα χαλύβδινα κουφώματα με ευέλικτες διατάξεις προσαρμόζονται καλύτερα σε μελλοντικές κατακόρυφες προσθήκες και χωρικές τροποποιήσεις. Οι δομές δοκών και διαστημικού πλαισίου, με την υψηλή συνολική τους σταθερότητα, ταιριάζουν σε δημόσια κτίρια που απαιτούν μεγάλη διάρκεια ζωής και χαμηλή συντήρηση.

Πίνακας συστάσεων επιλογής

Αυτές οι συστάσεις ισχύουν για συμβατικά σενάρια μηχανικής. Οι ακραίες καιρικές συνθήκες, τα εξαιρετικά-υψηλά ανοίγματα, τα ειδικά φορτία ή οι εξατομικευμένες αρχιτεκτονικές μορφές απαιτούν προσαρμοσμένο δομικό σχεδιασμό και βελτιστοποίηση.

Συχνές Ερωτήσεις

Γιατί χρησιμοποιούνται τρίγωνα σε χαλύβδινα ζευκτά;Οι τριγωνικές διατάξεις δεν αλλάζουν σχήμα υπό φορτίο: κάθε μέλος φέρει μόνο αξονική τάση ή συμπίεση, γεγονός που καθιστά το δοκό εγγενώς σταθερό και εξαιρετικά αποδοτικό στη χρήση υλικού.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός πλαισίου και ενός διαστημικού πλαισίου;Το πλαίσιο αντιστέκεται σε φορτία κυρίως σε επίπεδο, μέσω υποστυλωμάτων και δοκών σε δισδιάστατες-διατάξεις. Ένα διαστημικό πλαίσιο είναι ένα τρισδιάστατο συμπλεκόμενο πλέγμα που κατανέμει τα φορτία προς όλες τις κατευθύνσεις, το οποίο ταιριάζει σε πολύ μεγάλες ανοιχτές στέγες και πολύπλοκες γεωμετρίες.

Οι μεταλλικές κατασκευές είναι προκατασκευασμένες;Ναί. Τα περισσότερα εξαρτήματα κατασκευάζονται και επικαλύπτονται στο εργοστάσιο, στη συνέχεια μεταφέρονται και βιδώνονται μαζί επί τόπου, γεγονός που συντομεύει την περίοδο κατασκευής και βελτιώνει τον ποιοτικό έλεγχο.

Γιατί χρησιμοποιούνται οι κατασκευές πλαισίων για-υψηλά κτίρια;Τα χαλύβδινα κουφώματα προσφέρουν υψηλή αναλογία αντοχής-προς-βάρους, έτσι ώστε η κατασκευή να υποστηρίζει αποτελεσματικά το βάρος της ενώ παράλληλα αντιστέκεται στον αέρα και τις σεισμικές δυνάμεις. Οι άκαμπτες συνδέσεις κατανέμουν τα πλευρικά φορτία σε ολόκληρο το σύστημα.

Πώς οι κατασκευές ζευκτών εξοικονομούν κόστος υλικού;Επειδή τα μέλη λειτουργούν σε καθαρή τάση ή συμπίεση, το πλήρες τμήμα χρησιμοποιείται αποτελεσματικά, μειώνοντας τη συνολική χωρητικότητα χάλυβα που απαιτείται για τη στήριξη μεγάλων ανοιχτών ανοιγμάτων σε σύγκριση με τα στερεά-εναλλακτικά ιστού.