Vijesti - Čelična konstrukcija: Ključni strukturni sistem u modernom inženjerstvu

U savremenoj arhitekturi, transportu, industriji i energetskom inženjerstvu,čelična konstrukcija, sa svojim dvostrukim prednostima, kako u materijalu tako i u strukturi, postao je ključna pokretačka snaga inovacija u inženjerskoj tehnologiji. Koristeći čelik kao osnovni nosivi materijal, prevazilazi ograničenja tradicionalnih konstrukcija kroz industrijaliziranu proizvodnju i modularnu instalaciju, pružajući efikasna rješenja za širok spektar složenih projekata.

Prednosti i nedostaci čelične konstrukcije - CHINA ROYAL STEEL

Definicija i priroda čelične konstrukcije
Čelična konstrukcija se odnosi na nosivi konstrukcijski sistem sastavljen odčelične ploče, čelični profili (H-grede, U kanali, kutni čelik, itd.), i čelične cijevi, pričvršćene zavarivanjem, vijcima visoke čvrstoće ili zakovicama. Njegova suština je iskoristiti visoku čvrstoću i žilavost čelika za ravnomjeran prijenos vertikalnih opterećenja (vlastita težina i težina opreme) i horizontalnih opterećenja (vjetar i zemljotresi) sa zgrade ili projekta na njegove temelje, osiguravajući strukturnu stabilnost. U poređenju sa betonskim konstrukcijama, osnovna prednost čeličnih konstrukcija leži u njihovim mehaničkim svojstvima: njihova zatezna čvrstoća može doseći preko 345 MPa, što je više od 10 puta više od običnog betona; a njihova odlična plastičnost omogućava im da se deformišu pod opterećenjem bez loma, pružajući dvostruku garanciju strukturne sigurnosti. Ova karakteristika ih čini nezamjenjivim u scenarijima velikih raspona, visokih zgrada i velikih opterećenja.

Glavne vrste čeličnih konstrukcija

(I) Klasifikacija po strukturnom obliku
Struktura okvira kapije: Ova struktura, sastavljena od stubova i greda, formira okvir u obliku "kapije", povezan sa nosećim sistemom. Pogodna je za industrijske pogone, logistička skladišta, supermarkete i druge objekte. Uobičajeni rasponi se kreću od 15 do 30 metara, a neki prelaze 40 metara. Komponente se mogu prefabrikovati u fabrikama, što omogućava ugradnju na licu mjesta za samo 15 do 30 dana. Na primjer, skladišta JD.com-ovog azijskog Logističkog parka broj 1 prvenstveno koriste ovu vrstu konstrukcije.
Rešetkasta konstrukcija: Ova konstrukcija se sastoji od ravnih šipki povezanih čvorovima kako bi se formirala trokutasta ili trapezoidna geometrija. Šipke su izložene samo aksijalnim silama, u potpunosti iskorištavajući čvrstoću čelika. Rešetkaste konstrukcije se obično koriste u krovovima stadiona i glavnim rasponima mostova. Na primjer, prilikom renoviranja Radničkog stadiona u Pekingu korištena je rešetkasta konstrukcija kako bi se postigao raspon bez stubova od 120 metara.
Okvirne konstrukcije: Prostorni sistem formiran kruto povezanim gredama i stubovima nudi fleksibilne tlocrte i glavni je izbor za visoke poslovne zgrade i hotele.
Mrežaste strukture: Prostorna mreža sastavljena od više elemenata, često s pravilnim trokutastim i kvadratnim čvorovima, nudi snažan integritet i odličnu otpornost na zemljotrese. Široko se koriste u aerodromskim terminalima i kongresnim centrima.

(II) Klasifikacija prema karakteristikama opterećenja
Fleksibilni elementi: Predstavljeni gredama, ovi elementi podnose momente savijanja, sa kompresijom na vrhu i zatezanjem na dnu. Često koriste H-profile ili zavarene kutijaste profile, kao što su kranske grede u industrijskim postrojenjima, i moraju ispunjavati zahtjeve čvrstoće i otpornosti na zamor.
Aksijalno opterećeni elementi: Ovi elementi su podložni samo aksijalnom naprezanju/kompresiji, kao što su rešetkaste zatezne šipke i rešetkasti elementi. Zatezne šipke su dizajnirane za čvrstoću, dok tlačne šipke zahtijevaju stabilnost. Obično se koriste kružne cijevi ili kutni čelični profili. Ekscentrično opterećene komponente: One su podložne i aksijalnim silama i momentima savijanja, kao što su okvirni stupovi. Zbog ekscentričnosti opterećenja na krajevima grede, potrebni su simetrični poprečni presjeci (kao što su kutijasti stupovi) za uravnoteženje sila i deformacija.

Osnovne prednosti čeličnih konstrukcija
(I) Odlična mehanička svojstva
Visoka čvrstoća i mala težina su najznačajnije prednosti čeličnih konstrukcija. Za dati raspon, vlastita težina čelične grede je samo 1/3-1/5 vlastite težine betonske grede. Na primjer, čelična rešetka raspona 30 metara teži približno 50 kg/m, dok betonska greda teži preko 200 kg/m. Ovo ne samo da smanjuje troškove temelja (za 20%-30%) već i ublažava seizmičke efekte, poboljšavajući seizmičku sigurnost konstrukcije.
(II) Visoka efikasnost gradnje
Preko 90% komponenti čelične konstrukcije se prefabrikuje u fabrikama sa milimetarskom preciznošću. Ugradnja na licu mjesta zahtijeva samo podizanje i spajanje. Na primjer, za izgradnju desetospratne čelične poslovne zgrade potrebno je samo 6-8 mjeseci od proizvodnje komponenti do završetka, što je 40% manje vremena izgradnje u poređenju sa betonskom konstrukcijom. Na primjer, stambeni projekat od montažnog čelika u Shenzhenu postigao je brzinu izgradnje od "jedan sprat svakih sedam dana", što je značajno smanjilo troškove rada na licu mjesta.
(III) Jaka otpornost na zemljotrese i izdržljivost
Žilavost čelika omogućava čeličnim konstrukcijama da rasipaju energiju kroz deformacije tokom zemljotresa. Na primjer, tokom zemljotresa u Wenchuanu 2008. godine, fabrika čeličnih konstrukcija u Chengduu pretrpjela je samo manje deformacije i nije postojao rizik od urušavanja. Nadalje, nakon antikorozivne obrade (cinčanje i premazivanje), čelik može imati vijek trajanja od 50-100 godina, uz daleko niže troškove održavanja nego kod betonskih konstrukcija.
(IV) Zaštita okoliša i održivost
Stopa recikliranja čelika prelazi 90%, što omogućava njegovo ponovno topljenje i obradu nakon rušenja, eliminirajući zagađenje građevinskim otpadom. Nadalje, čelična konstrukcija ne zahtijeva oplatu ili održavanje, zahtijeva minimalne mokre radove na licu mjesta i smanjuje emisiju prašine za preko 60% u poređenju s betonskim konstrukcijama, što je u skladu s principima zelene gradnje. Na primjer, nakon demontaže Ice Cubea za Zimske olimpijske igre u Pekingu 2022. godine, neke komponente su ponovo korištene u drugim projektima, čime je postignuta reciklaža resursa.

Široka primjena čeličnih konstrukcija
(I) Građevinarstvo
Javne zgrade: Stadioni, aerodromi, kongresni i izložbeni centri itd., oslanjaju se na čelične konstrukcije kako bi postigli velike raspone i prostrane dizajne.
Stambene zgrade: Montažne stambene zgrade sa čeličnom konstrukcijom postaju sve popularnije i mogu zadovoljiti personalizirane zahtjeve stanovanja.
Poslovne zgrade: Super visoke poslovne zgrade i trgovački centri, koji koriste čelične konstrukcije za postizanje složenih dizajna i efikasne gradnje.
(II) Prijevoz
Mostogradnja: Prekooceanski mostovi i željeznički mostovi. Čelični mostovi nude velike raspone i jaku otpornost na vjetar i zemljotrese.
Željeznički prijevoz: Nadstrešnice stanica podzemne željeznice i grede tračnica lake željeznice.
(III) Industrijski
Industrijski pogoni: Pogoni teških mašina i metalurški pogoni. Čelične konstrukcije mogu izdržati opterećenja velike opreme i olakšati naknadne modifikacije opreme.
Skladišni objekti: Skladišta hladnog lanca i logistički centri. Portalne konstrukcije s okvirom ispunjavaju zahtjeve skladištenja velikih raspona i brzo se grade i puštaju u rad.
(IV) Energija
Energetski objekti: Glavne zgrade termoelektrana i dalekovodni tornjevi. Čelične konstrukcije su pogodne za velika opterećenja i teške vanjske uvjete. Nova energija: Tornjevi vjetroturbina i sistemi za montažu fotonaponskih sistema imaju lagane čelične konstrukcije za jednostavan transport i instalaciju, podržavajući razvoj čiste energije.