În arhitectura și inginerie modernă, Sarpă de oțel este utilizat pe scară largă pentru rezistența, stabilitatea și flexibilitatea sa excelente. Fie că este vorba de fabrici industriale mari, stadioane sau infrastructură precum poduri, fermele din oțel joacă un rol vital. Cu toate acestea, pentru a proiecta ferme din oțel sigure, fiabile și eficiente, trebuie luați în considerare câțiva factori cheie.
1. Analiza încărcăturii
Sarcina este baza designului fermei de oțel. În timpul procesului de proiectare, trebuie determinate cu precizie diferite sarcini care pot acționa asupra fermei, inclusiv sarcinile moarte (cum ar fi greutatea structurii în sine), sarcinile active (cum ar fi greutatea personalului, echipamentului, încărcăturii etc.), sarcinile vântului, încărcările de zăpadă, efectele cutremurului etc. Prin analiza detaliată a sarcinii, se pot determina solicitarea maximă și deformarea pe care trebuie să le suporte ferme, oferind o bază pentru proiectarea structurală ulterioară.
Pentru diferite scenarii de aplicare, valoarea și combinația sarcinilor vor fi, de asemenea, diferite. De exemplu, în instalațiile industriale, poate fi necesar să se ia în considerare sarcina de vibrații a echipamentelor mari; în proiectarea podului, încărcările vehiculelor și impactul debitului de apă sunt considerații importante.
2. Selectarea formei structurale
Formele structurale ale ferme din oțel sunt variate, iar cele mai comune sunt ferme triunghiulare, ferme trapezoidale, ferme paralele etc. Alegerea unei forme structurale adecvate necesită o luare în considerare cuprinzătoare a cerințelor funcționale ale clădirii, deschiderea, înălțimea, condițiile de construcție și alți factori.
Armatura triunghiulară are caracteristicile unei bune stabilitate și distribuție uniformă a forței interne și este potrivită pentru clădiri cu deschideri mai mici; sarpanta trapezoidală se comportă bine în structurile cu deschidere mare și poate oferi un spațiu mai mare; sarpanta coardă paralelă este simplu de realizat și ușor de instalat, dar sunt necesare măsuri de armare atunci când deschiderea este mare.
În plus, forme speciale de ferme, cum ar fi ferme arcuite și ferme spațiale, pot fi proiectate în funcție de nevoile specifice pentru a satisface forma unică și cerințele funcționale ale clădirii.
3. Selectarea materialului
Calitatea și performanța oțelului afectează direct rezistența, durabilitatea și fiabilitatea fermelor din oțel. Atunci când alegeți oțel, trebuie luați în considerare factori precum gradul de rezistență, tenacitatea, sudarea și rezistența la coroziune.
În general, oțelul de înaltă rezistență poate reduce dimensiunea secțiunii transversale a fermei și poate reduce greutatea proprie a structurii, dar este necesar un control mai strict al procesului în timpul sudării și procesării. În același timp, pentru fermele din oțel utilizate în medii dure, cum ar fi lângă litoral sau uzinele chimice, este de asemenea necesar să se selecteze oțel cu rezistență bună la coroziune sau să se ia măsuri anticorozive.
4. Design nod
Nodul este o parte esențială a structurii fermei de oțel, iar raționalitatea designului său este direct legată de siguranța și stabilitatea întregii structuri. Proiectarea nodului trebuie să ia în considerare factori precum metoda de conectare a tijelor, calitatea sudurilor și rezistența conexiunii cu șuruburi.
Metodele obișnuite de conectare la nod includ sudarea, conexiunea cu șuruburi și conexiunea cu știfturi. Conexiunea sudată are avantajele rigidității ridicate și integrității bune, dar are cerințe ridicate pentru procesul de sudare; conexiunea cu șuruburi este ușor de instalat și dezasamblat, dar rezistența și cuplul de strângere a șuruburilor trebuie garantate; conexiunea pin este potrivită pentru nodurile care suportă sarcini mari, dar cerințele de precizie a procesării sunt ridicate.
În procesul de proiectare a nodului, este, de asemenea, necesar să se ia în considerare condițiile de stres ale nodului pentru a evita concentrarea tensiunilor pentru a îmbunătăți capacitatea portantă și fiabilitatea nodului.
5. Fezabilitatea construcției
Proiectarea fermelor din oțel ar trebui să ia în considerare nu numai siguranța și funcționalitatea structurii, ci și fezabilitatea construcției. În timpul etapei de proiectare, trebuie să se coopereze strâns cu unitatea de construcție pentru a înțelege procesul de construcție și condițiile echipamentelor pentru a se asigura că proiectarea fermei poate fi construită fără probleme.
De exemplu, pentru fermele din oțel cu deschidere mare, poate fi necesară adoptarea unei metode de construcție de producție segmentată și asamblare la fața locului, care necesită luarea în considerare a raționalității segmentării și a confortului asamblarii în timpul proiectării. În același timp, trebuie luate în considerare măsuri temporare de sprijin și siguranță în timpul construcției pentru a asigura siguranța și fiabilitatea procesului de construcție.
6. Economie
Pornind de la premisa îndeplinirii cerințelor de siguranță structurală și funcționale, economia este, de asemenea, un factor important care trebuie luat în considerare în proiectarea fermelor din oțel. Economia fermelor din oțel poate fi îmbunătățită prin optimizarea formei structurale, selectarea rezonabilă a materialelor și reducerea costurilor de construcție.
În timpul procesului de proiectare, software-ul avansat de proiectare poate fi utilizat pentru optimizarea structurală pentru a reduce cantitatea de oțel utilizată; în același timp, alegerea unui plan de construcție rezonabil și a secvenței de construcție poate reduce și costurile de construcție.
Proiectarea fermelor din oțel este un proiect complex și sistematic care necesită o luare în considerare cuprinzătoare a mai multor factori cheie, cum ar fi analiza încărcării, selecția formei structurale, selecția materialului, proiectarea nodurilor, fezabilitatea construcției și economia. Numai pe baza luării în considerare pe deplin a acestor factori poate fi proiectată o structură de ferme din oțel sigură, fiabilă, economică și frumoasă pentru a oferi un suport puternic pentru arhitectura modernă și construcția inginerească.
