Četiri glavna sistema čeličnih konstrukcija
Čelične konstrukcije su klasificirane prema strukturnom sistemu i ponašanju otpornosti na opterećenje-u četiri glavna tipa: konstrukcije okvira portala, konstrukcije okvira, rešetkaste strukture i strukture prostornih okvira. Svaki sistem ima različite karakteristike u pogledu mogućnosti raspona, ponašanja opterećenja, cijene i brzine izgradnje. Ovaj vodič opisuje svaku vrstu i pruža projektno{3}}orijentisane kriterijume odabira za izvođače radova, dizajnerske firme i vlasnike projekata.
Struktura okvira portala
Portalni okvir je nisko-sistem vertikalnih stubova i kosih krovnih rogova povezanih krutim spojevima otpornim na momente,-koji eliminišu unutrašnje stubove i stvaraju široke čiste-prostore. Ključne komponente su stubovi, rogovi, nosači nadstrešnice, grede i podlošci, te uzdužni nosači. Putevi učitavanja su jednostavni i direktni, a sistem je tipično konfiguriran kao jedan-raspon ili više-raspona sa pričvršćenim ili fiksnim bazama stubova. Odgovara jednospratnim skladištima, fabrikama, garažama i izložbenim halama, a odlikuje se brzom izgradnjom i niskom cijenom.
Struktura okvira (momentnog okvira).
Čelična okvirna konstrukcija je skeletni sistem vertikalnih stubova i horizontalnih greda u obliku slova I-, povezanih krutim ili klinastim spojevima, formirajući sistem otporan na prostorno opterećenje- za vertikalna opterećenja (sopstvena težina, opterećenje poda) i bočna opterećenja (vjetar, seizmička opterećenja). Nudi fleksibilan raspored, visoku iskorištenost prostora i snažan ukupni integritet, i glavni je strukturni sistem za više-spratnice i visoke- industrijske zgrade, kancelarije, tržne centre, hotele i okvire za podršku opreme.
Konstrukcija rešetke
Konstrukcija rešetke je okvir od ravnih elemenata raspoređenih u trokutaste jedinice, koji odolijevaju opterećenjima kroz aksijalnu napetost i kompresiju. Odlikuje se malom vlastitom-težinom, velikom mogućnošću raspona i velikom krutošću, što ga čini idealnim za-krove dugih raspona sportskih arena, izložbenih centara i aerodromskih terminala, kao i mostova i kranova.
Struktura prostornog okvira
Prostorni okvir je trodimenzionalni kruti rešetkasti sistem međusobno povezanih linearnih elemenata i čvornih spojeva, kao što su zavareni šuplji sferni spojevi, vijčani sferni spojevi i spojevi od čeličnih ploča. Raspoređuje opterećenja u svim smjerovima preko geometrijske matrice, postižući ogromne raspone-bez stupova sa jakom seizmičkom otpornošću i otpornošću na vjetar. Koristi se za pozorišta, natatorijume, kupole, nadstrešnice naplatnih{4}}stanica i čekaonice.
Kako odabrati pravi sistem čeličnih konstrukcija
Po visini zgrade i spratnosti
Za jednospratne industrijske zgrade, skladišta i jednostavne radionice, okvirne strukture portala nude fleksibilan raspored i niže ukupne troškove. Za više{2}}spratnice, čvrsti-čelični okviri sa spojevima pružaju ukupnu stabilnost i zadovoljavaju vertikalne i seizmičke zahtjeve srednje{4}}konstrukcije.
Po rasponu krova i prostornim zahtjevima
Okviri portala su ekonomični za konvencionalne srednje raspone u jednospratnim zgradama. Poprečne konstrukcije služe velikim javnim zgradama kojima su potrebni -slobodni prostori većeg raspona, a okviri prostora se biraju za ultra-velike raspone, nepravilne zakrivljene geometrije i trodimenzionalnu raspodjelu opterećenja-.
Po vrsti opterećenja i uslovima rada
Obične statičke{0}}građevine dobro opslužuju okviri portala ili čelični okviri. Za teške{2}}zgrade mlinova sa mostnim dizalicama su potrebni ojačani okviri sa poboljšanom krutošću članova i zglobova. Za uslove visoke seizmičnosti, visokog pritiska vjetra ili niske{4}}temperature, prostorni okviri nude ravnomjerniju raspodjelu opterećenja i veću ukupnu sigurnost.
Po budžetu i rasporedu projekta
Okviri portala imaju manje članova i visok stepen prefabrikacije, što daje najkraći period izgradnje i najekonomičnije troškove. Čelične rešetke i više{1}}katni okviri balansiraju kvalitet i efikasnost za većinu javnih i komercijalnih projekata. Prostorni okviri zahtijevaju izradu po narudžbi i specijaliziranu instalaciju i obično su rezervirani za znamenite zgrade.
Budućim održavanjem i proširenjem
Čelični okviri{0}}na više spratova sa fleksibilnim rasporedom najbolje se prilagođavaju budućim vertikalnim dodacima i prostornim modifikacijama. Konstrukcije rešetkastih i prostornih okvira, sa svojom visokom ukupnom stabilnošću, odgovaraju javnim zgradama koje zahtijevaju dug vijek trajanja i nisko održavanje.
Tabela preporuka za odabir
| Projektni scenario | Preporučeni sistem | Osnovni razlog |
|---|---|---|
| Jednospratna fabrika i skladište | Struktura okvira portala | Jednostavna struktura, malo komponenti, niska cijena, brza montaža i montaža |
| Više{0}}poslovna i poslovna zgrada | Više{0}}spratna okvirna struktura | Čvrsti spojevi, jaka seizmička otpornost, pogodna etažna podjela |
| Veliki{0}}krov i javni prostor | Konstrukcija rešetke | Mala težina, visoka krutost, odlične performanse raspona za otvorene krovove |
| Super{0}}veliki raspon i znamenita zgrada | Prostorni okvir/prostorna mreža | Trodimenzionalni sistem naprezanja, ujednačena raspodjela opterećenja, prilagodljiv složenim oblicima |
| Teška{0}}tvornica sa kranom | Ojačani portalni okvir / okvir | Povećana krutost člana i zgloba za teška dizalica i dinamička opterećenja |
Ove preporuke se odnose na konvencionalne inženjerske scenarije. Ekstremno vrijeme, super-visoki rasponi, posebna opterećenja ili personalizirani arhitektonski oblici zahtijevaju prilagođeni strukturalni dizajn i optimizaciju.
Često postavljana pitanja
Zašto se trokuti koriste u čeličnim rešetkama?Trokutasti rasporedi ne mijenjaju oblik pod opterećenjem: svaki element nosi samo aksijalnu napetost ili kompresiju, što čini rešetku inherentno stabilnom i vrlo efikasnom u korištenju materijala.
Koja je razlika između okvira i prostornog okvira?okvir je otporan na opterećenja uglavnom u ravni, kroz stubove i grede u dvodimenzionalnim rasporedima. Prostorni okvir je trodimenzionalna mreža koja se međusobno zaključava koja raspoređuje opterećenje u svim smjerovima, što odgovara vrlo velikim otvorenim krovovima i složenim geometrijama.
Jesu li čelične konstrukcije montažne?Da. Većina komponenti se proizvodi i premazuje u fabrici, a zatim se transportuju i spajaju na licu mesta, što skraćuje period izgradnje i poboljšava kontrolu kvaliteta.
Zašto se okvirne strukture koriste za visoke{0}} zgrade?Čelični okviri nude visok odnos čvrstoće-prema-težini, tako da konstrukcija efikasno podržava sopstvenu težinu dok je otporna na vjetar i seizmičke sile; krute veze raspoređuju bočna opterećenja kroz cijeli sistem.
Kako rešetkaste konstrukcije štede troškove materijala?Budući da članovi rade u čistoj napetosti ili kompresiji, cijela sekcija se koristi efikasno, smanjujući ukupnu čeličnu tonažu potrebnu za podršku velikih otvorenih raspona u poređenju sa čvrstim-mrežnim alternativama.