Κατάλογος υλικών έργων και ανάλυση δομικού φορτίου για δοκούς οροφής από χάλυβα του Περού

Huachipa, Lima Steel Roof Truss Project - Λίστα υλικών & Ανάλυση δομικού φορτίου

 

 

Αυτό το έργο βρίσκεται στην Huachipa, Λίμα, Περού, με επίκεντρο το σχεδιασμό και την κατασκευή συστήματος ζευκτών οροφής από χάλυβα (εξαιρουμένων των χαλύβδινων κολώνων και των εξαρτημάτων τοίχου). Η οροφή είναι εξοπλισμένη με ηλιακούς συλλέκτες και ο σχεδιασμός συμμορφώνεται αυστηρά με τους περουβιανούς τοπικούς οικοδομικούς κώδικες. Οι βασικές παράμετροι του έργου συνοψίζονται ως εξής:

Συνολική επιφάνεια κτιρίου: 8.900 ㎡

Συνολικό μήκος: 109 m

Συνολικό πλάτος: 85 m (ακανόνιστη διάταξη με πολλαπλά ανοίγματα)

Μεγέθη ανοιγμάτων (κατά μήκος κατεύθυνσης 85m, άνισα ανοίγματα): 13m, 17m, 25m, 28m (μέγιστο άνοιγμα: 28m)

Διάσταση ζευκτών (Απόσταση κόλπων): Περίπου 22μ

Διαμόρφωση στέγης: Εξοπλισμένο με περίπου 4.400 ㎡ ηλιακούς συλλέκτες (φωτοβολταϊκό σύστημα)

Δομικό Πεδίο εφαρμογής: Μόνο σύστημα ζευκτών οροφής (δικωτά, στήριγμα, ράβδοι σύνδεσης, τεγίδες), με εξαίρεση τις χαλύβδινες κολώνες και τα πλαίσια τοίχων

Ισχύοντες Κώδικες: Περουβιανοί τοπικοί οικοδομικοί κώδικες

 

 

Η ανάλυση φορτίου βασίζεται στις πραγματικές περιβαλλοντικές συνθήκες της Huachipa της Λίμα και ακολουθεί αυστηρά τους περουβιανούς κωδικούς E.030 (σεισμικός κώδικας), E.050 (κωδικός φορτίου ανέμου) και E.070 (κωδικός φορτίου χιονιού). Όλα τα φορτία υπολογίζονται σύμφωνα με το επίπεδο σπουδαιότητας των βιομηχανικών κτιρίων (συντελεστής σημασίας U=1.0).

 

 

Η Huachipa, Λίμα βρίσκεται στη σεισμική ζώνη 4 του Περού, η οποία είναι μια-σεισμική περιοχή υψηλής έντασης. Οι συγκεκριμένες σεισμικές παράμετροι είναι οι εξής:

Σεισμική ζώνη: Ζώνη 4, Z=0.45g (μέγιστη επιτάχυνση εδάφους)

Τύπος εδάφους τοποθεσίας: S1 (σκληρό έδαφος), συντελεστής τοποθεσίας S=1.0

Σεισμικές επιπτώσεις: Το σύστημα δοκών οροφής απαιτεί επαρκή σεισμική ακαμψία για να αντισταθεί σε οριζόντιες σεισμικές δυνάμεις. Οι συνδέσεις δοκών και το σύστημα στήριξης πρέπει να σχεδιάζονται συντηρητικά ώστε να διασφαλίζεται η δομική σταθερότητα υπό σεισμική δράση.

 

 

Η Λίμα είναι μια παραθαλάσσια πόλη και η περιοχή Huachipa επηρεάζεται από τους παράκτιους ανέμους. Οι παράμετροι του φορτίου ανέμου προσδιορίζονται ως εξής:

Βασική πίεση ανέμου: 0,55–0,65 kN/㎡

Επίδραση ανέμου: Τα ηλιακά πάνελ στην οροφή αυξάνουν την αναρρόφηση του ανέμου και τη δόνηση του ανέμου. Ο συντελεστής σχήματος της οροφής ενισχύεται κατάλληλα για να ληφθεί υπόψη η επίδραση των ηλιακών συλλεκτών στην κατανομή του φορτίου ανέμου.

Απαίτηση αντίστασης στον άνεμο: Οι δοκοί οροφής, οι τεγίδες και το σύστημα στήριξης πρέπει να είναι σε θέση να αντιστέκονται στην αναρρόφηση του ανέμου και στη θετική πίεση ανέμου, διασφαλίζοντας ότι δεν υπάρχουν δομικές ζημιές ή υπερβολική παραμόρφωση.

 

 

Το Huachipa της Λίμα έχει ένα τροπικό παράκτιο κλίμα χωρίς χιονοπτώσεις όλο το χρόνο. Επομένως, το βασικό φορτίο χιονιού προσδιορίζεται ως εξής:

Βασικό φορτίο χιονιού S₀: ≈ 0 kN/㎡

Σημείωση: Δεν λαμβάνεται υπόψη κανένα πρόσθετο φορτίο χιονιού στη δομική μελέτη, αλλά το σύστημα αποστράγγισης οροφής έχει σχεδιαστεί για να αποτρέπει τη συσσώρευση νερού (ισοδύναμο με μερικό ομοιόμορφο φορτίο).

 

 

Το συνολικό φορτίο οροφής είναι το άθροισμα του νεκρού φορτίου, του φορτίου του ηλιακού πάνελ και του φορτίου υπό τάση, το οποίο είναι σημαντικά υψηλότερο από αυτό των συνηθισμένων βιομηχανικών εργαστηρίων. Ο συγκεκριμένος υπολογισμός έχει ως εξής:

Νεκρό φορτίο στέγης (αυτο-βάρος του καλύμματος στέγης + τεγίδες): ≈ 0,30 kN/㎡

Φορτίο ηλιακού πάνελ (ηλιακά πάνελ + στηρίγματα): ≈ 0,18–0,22 kN/㎡

Ζωντανό φορτίο συντήρησης: 0,50 kN/㎡ (σύμφωνα με τα πρότυπα του Περουβιανού βιομηχανικού κτιρίου)

Συνολικό φορτίο στέγης: ≈ 0,98–1,02 kN/㎡

Σημείωση: Η απόκλιση των ζευκτών και των τεγίδων της οροφής πρέπει να ελέγχεται εντός L/200 (L είναι το άνοιγμα των ζευκτών ή τεγίδων) για να διασφαλιστεί η σταθερότητα του συστήματος ηλιακού πάνελ.

 

Η επιλογή υλικού βασίζεται στα τοπικά πρότυπα χάλυβα του Περού και στις απαιτήσεις φορτίου του έργου, εστιάζοντας στην ανθεκτικότητα, την σεισμική απόδοση και την{0}}οικονομική απόδοση. Ο αναλυτικός κατάλογος του υλικού έχει ως εξής:

 

 

Βαθμός χάλυβα: Κινεζικό πρότυπο Q355B/Q235B (ισοδύναμο με το A36 στο πρότυπο ASTM), με καλή αντοχή και ολκιμότητα, κατάλληλο για περιοχές υψηλής σεισμικής δόνησης.

Τύπος ενότητας:

Επάνω χορδή και κάτω χορδή: H-χάλυβας διατομής - επιλέγεται ανάλογα με το άνοιγμα και το φορτίο, με εύρος μεγέθους διατομής: H300×150×6×8 έως H400×200×8×10 (προσαρμοσμένη βάσει διαφορετικών ανοιγμάτων: 13m/17m/25m/28m).

Μέλη Ιστού: Γωνιακός χάλυβας ή χάλυβας I-διατομής - εύρος μεγεθών διατομής: L75×5 έως L100×8 (για ανοίγματα 13m/17m). L100×8 έως L125×10 (για ανοίγματα 25m/28m).

Μέθοδος σύνδεσης: Μπουλόνια υψηλής{{0} αντοχής (βαθμού 10,9) για σύνδεση, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη σύνδεση και αντισεισμική αντίσταση.

Θεραπεία: Με εποξειδικό ψευδάργυρο-πλούσιο αστάρι σε 80μm

 

 

Κατηγορία χάλυβα: Chinese Standard Q235B

Τύπος τομής: Στρογγυλός χάλυβας (φ16–φ22) ή γωνιακός χάλυβας (L63×5–L80×6), που χρησιμοποιείται για την αντίσταση σε οριζόντιες δυνάμεις (σεισμικές, ανέμους) και τη διατήρηση της σταθερότητας του συστήματος δοκών.

Τοποθέτηση: Το στήριγμα ρυθμίζεται σε διαστήματα 2–3 ζευκτών, με εγκάρσιο-στήριγμα και διαγώνιο στηρίγματα διατεταγμένα εναλλάξ για να σχηματίσουν ένα σταθερό πλευρικό σύστημα αντίστασης-.

Θεραπεία: Με εποξειδικό ψευδάργυρο-πλούσιο αστάρι σε 80μm

 

 

Κατηγορία χάλυβα: Chinese Standard Q235B

Τύπος τομής: Στρογγυλός χάλυβας (φ20–φ25) ή χαλύβδινος σωλήνας (φ89×4–φ114×4), που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά της οριζόντιας τάσης μεταξύ των ζευκτών και τη διασφάλιση της συνολικής σταθερότητας της οροφής.

Θεραπεία: Με εποξειδικό ψευδάργυρο-πλούσιο αστάρι σε 80μm

 

 

Κατηγορία χάλυβα: Chinese Standard Q235B

Τύπος διατομής: Χάλυβας διατομής C{{0} ή χάλυβας διατομής Z{{1} (ενισχυμένος τύπος, κατάλληλος για φορτίο ηλιακού πάνελ), εύρος μεγέθους διατομής: C160×60×20×2,5 έως C220×70×20×3,0 (προσαρμοσμένο σύμφωνα με την απόσταση τεγίδων και το φορτίο ηλιακού πάνελ).

Διάσταση: Περίπου 1,5–2,0 m, διασφαλίζοντας ότι οι τεγίδες μπορούν να αντέξουν το συνδυασμένο φορτίο της κάλυψης στέγης και των ηλιακών συλλεκτών χωρίς υπερβολική παραμόρφωση.

Επεξεργασία: Γαλβανισμός 275kg/m³

 

 

Μπουλόνια υψηλής- αντοχής: 10,9 βαθμού, που ταιριάζουν με το μέγεθος τομής των δοκών και των στηριγμάτων, με αντιδιαβρωτική επεξεργασία (γαλβανισμός εν θερμώ-).

Αυτοκόλλητες-βίδες και πριτσίνια: Ανθεκτικό στη διάβρωση{{1} από ανοξείδωτο χάλυβα (βαθμός 304), που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση τεγίδων και καλύμματος οροφής, καθώς και για στηρίγματα ηλιακών πάνελ.

Αντιδιαβρωτική επίστρωση: Γαλβανισμός εν θερμώ-(πάχος στρώσης ψευδαργύρου μεγαλύτερο ή ίσο με 80μm) για όλα τα χαλύβδινα εξαρτήματα, για προσαρμογή στο παράκτιο υγρό περιβάλλον της Λίμα και διασφάλιση διάρκειας ζωής.

 

Με βάση τις παραμέτρους του έργου, την ανάλυση φορτίου και την επιλογή υλικού, η κατανάλωση χάλυβα του συστήματος δοκών οροφής (μόνο) εκτιμάται ως εξής, λαμβάνοντας υπόψη τις υψηλές σεισμικές απαιτήσεις της Huachipa, της Λίμα και το πρόσθετο φορτίο των ηλιακών συλλεκτών.

 

 

Σε συνδυασμό με τις συνθήκες μέγιστου ανοίγματος 28 μέτρων, απόστασης ζευκτών 22 μέτρων, μεγάλου φορτίου ηλιακού πάνελ και υψηλής σεισμικής έντασης στη Λίμα, ο δείκτης κατανάλωσης χάλυβα του συστήματος ζευκτών οροφής προσδιορίζεται ως εξής:

Δεξιά οροφής + Σιδερώματα + Ράβδοι δεσίματος: 18–22 kg/㎡

Τεγίδες οροφής (ενισχυμένου τύπου): 8–11 kg/㎡

Δείκτης συνολικής κατανάλωσης χάλυβα: 26–33 kg/㎡ (υιοθετώντας μια συντηρητική μεσαία-ανώτερη τιμή 30 kg/㎡ για εκτίμηση, σύμφωνα με τις απαιτήσεις του περουβιανού κώδικα)

 

 

Συνολική κατανάλωση χάλυβα=Συνολική επιφάνεια δόμησης × Δείκτης κατανάλωσης χάλυβα ÷ 1000

Υπολογισμός: 8.900 ㎡ × 30 kg/㎡ ÷ 1000=267 τόνοι

 

 

Οικονομικός Βελτιστοποιημένος Σχεδιασμός (ελαφρύ φορτίο, εκλεπτυσμένη βελτιστοποίηση): ≈ 230 τόνοι

Συμβατικό Συντηρητικό Σχεδιασμό (που συμμορφώνεται με τους περουβιανούς κώδικες και τις σεισμικές απαιτήσεις της Λίμα): ≈ 265–270 τόνοι

Υψηλό φορτίο / Υψηλό σεισμικό / Αυστηρό Μεγάλο-σχέδιο: ≈ 290 τόνοι

 

 

Η παραπάνω κατανάλωση χάλυβα περιλαμβάνει μόνο το σύστημα ζευκτών οροφής (δικτυώματα, σιδεράκια, ράβδοι δεσίματος, τεγίδες), εξαιρουμένων των χαλύβδινων κολώνων, των πλαισίων τοίχων και των στηρίξεων ηλιακών πάνελ.

Εάν προστεθούν χαλύβδινες στήλες, η συνολική κατανάλωση χάλυβα θα αυξηθεί κατά 10–13 kg/㎡ και η συνολική κατανάλωση χάλυβα θα είναι περίπου 340–400 τόνοι.

Η πραγματική κατανάλωση χάλυβα μπορεί να έχει διακύμανση ±10% μετά την ολοκλήρωση του λεπτομερούς σχεδιασμού, η οποία επηρεάζεται κυρίως από τη λεπτομερή προσαρμογή των μεγεθών των τομών και των μεθόδων σύνδεσης.

Σεισμική Σχεδίαση: Το σύστημα δοκών οροφής πρέπει να σχεδιάζεται σύμφωνα με τον Περουβιανό Κώδικα E.030 (Σεισμική Ζώνη 4) και δεν επιτρέπεται υπερβολική βελτιστοποίηση για τη διασφάλιση της σεισμικής ασφάλειας.

Φορτίο ηλιακού πάνελ: Οι τεγίδες και οι κορυφαίες χορδές των ζευκτών στην περιοχή του ηλιακού πάνελ πρέπει να ενισχυθούν και ο έλεγχος παραμόρφωσης πρέπει να είναι αυστηρότερος (εντός L/200) για να αποφευχθεί η ζημιά στο σύστημα ηλιακού πάνελ.

Απαίτηση κατά της διάβρωσης: Όλα τα χαλύβδινα εξαρτήματα είναι καλύτερα να είναι γαλβανισμένα εν θερμώ-για να προσαρμόζονται στο παράκτιο υγρό περιβάλλον της Λίμα και να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής της κατασκευής.

Συμμόρφωση με τον Κώδικα: Όλες οι εργασίες σχεδιασμού και κατασκευής πρέπει να συμμορφώνονται με τους περουβιανούς τοπικούς κώδικες RNE / E.030, E.050, E.070 και τα σχετικά βιομηχανικά πρότυπα.

 

 

Η λεπτομερής κατανάλωση χάλυβα διαιρείται σύμφωνα με τα τέσσερα άνισα ανοίγματα (13m, 17m, 25m, 28m), σε συνδυασμό με την απόσταση ζευκτών 22m και το φορτίο του ηλιακού πάνελ, και ο δείκτης κατανάλωσης χάλυβα προσαρμόζεται ανάλογα με το μέγεθος του ανοίγματος (όσο μεγαλύτερο το άνοιγμα, τόσο μεγαλύτερος ο δείκτης). Η συγκεκριμένη κατανομή έχει ως εξής:

Μέγεθος ανοίγματος	Μήκος ανοίγματος (m)	Αντίστοιχη περιοχή (περίπου, ㎡)	Δείκτης κατανάλωσης χάλυβα (kg/㎡)	Εκτιμώμενη κατανάλωση χάλυβα (τόνοι)	Παρατηρήσεις
1ο Span	13	2400	25	60	Μικρότερο άνοιγμα, ελαφρύτερο φορτίο. μερική κάλυψη ηλιακών πάνελ
2ο Span	17	2450	28	68.6	Μεσαίο άνοιγμα, μέτριο φορτίο. μερική κάλυψη ηλιακών πάνελ
3ο Span	25	2250	32	72	Μεγάλο άνοιγμα, βαρύ φορτίο. κύρια περιοχή κάλυψης ηλιακών πάνελ
4ο Span	28	1800	35	63	Μέγιστο άνοιγμα, βαρύτερο φορτίο. κύρια περιοχή κάλυψης ηλιακών πάνελ
Σύνολο	83 (άθροισμα διαστημάτων)	8900 (συνολική επιφάνεια κτιρίου)	30 (μέσος όρος δείκτης)	263.6	Μικρή απόκλιση από τη συνολική εκτίμηση (±2%) λόγω στρογγυλοποίησης

Σημείωση: Η αντίστοιχη περιοχή κάθε ανοίγματος υπολογίζεται με βάση τη συνολική επιφάνεια των 8900 ㎡ και την αναλογία κάθε ανοίγματος στο συνολικό πλάτος (85 m), η οποία είναι μόνο για αναφορά. Η πραγματική επιφάνεια και η κατανάλωση χάλυβα υπόκεινται στα λεπτομερή σχέδια σχεδιασμού.

 

Κύρια κύρια δοκάρια οροφής (διατομές H)

- Π200×750×12×6 χλστ

- Π250×750×25×6 χλστ

- Π350×750×25×9 χλστ

- Π200×400×16×6 χλστ

 

Δευτεροβάθμια Μέλη

- Τεγίδες: Z305×76×19×3,0 mm

- Οριζόντια/Πλάγια στήριξη: χαλύβδινη γωνία 2"×2"×3/16"

 

 

2.1 Δομή κύριας στέγης

- Σύστημα δοκών:

18–22 kg/m² → **160,2 – 195,8 τόνοι**

- Σύστημα δέσμης H (βαθιά τμήματα, απόσταση 22 m, Φ/Β φορτίο):

24–30 kg/m² → **213,6 – 267,0 τόνοι**

 

2.2 Σύστημα στήριξης

- Ζεστό:

2,5–4,0 kg/m² → **22,3 – 35,6 τόνοι**

- Ακτίνα H:

3,5–5,0 kg/m² → **31,2 – 44,5 τόνοι**

*Αιτία: Οι δοκοί H έχουν μικρότερη φυσική ακαμψία στρέψης. απαιτείται περισσότερη στήριξη.*

 

2.3 Τεγίδες

- Και τα δύο συστήματα:

Τεγίδες Z305, ίδια φόρτωση και απόσταση

8–11 kg/m² → **71,2 – 97,9 τόνοι**

*Σχεδόν πανομοιότυπο και για τις στέγες δοκών και δοκών H.*

 

2.4 Σύγκριση συνολικού βάρους χάλυβα

- Σύνολο οροφής ζευκτών:

254 – 329 τόνοι

-Σύνολο οροφής δοκού H:

316 – 409 τόνοι

 

 

3.1 Σύστημα δοκών

- Συμπεριφορά: Τριγωνικές αξονικές δυνάμεις (μόνο τάση/συμπίεση).

- Δυσκαμψία: Υψηλή γεωμετρική ακαμψία, καλή για μεγάλα ανοίγματα και έλεγχο παραμόρφωσης (κρίσιμης σημασίας για ΦΒ).

- Σταθερότητα: Λιγότερο εξαρτώμενο από το στήριγμα. εγγενής σταθερότητα από το τριγωνικό σχέδιο.

- Σεισμική απόδοση: Καλή απαγωγή ενέργειας, ελαφρύ, χαμηλότερη αδράνεια.

- Αποδοτικότητα ανοιγμάτων: Εξαιρετικά αποδοτική για **25–28m αποστάσεις**.

 

3.2 Σύστημα δέσμης H

- Συμπεριφορά: Κάμψη + διάτμηση + αξονικές δυνάμεις.

- Δυσκαμψία: Χαμηλότερη απόδοση κάμψης ανά κιλό. απαιτούνται βαθύτερα/βαρύτερα τμήματα για να ταιριάζουν με την εκτροπή του ζευκτού.

- Σταθερότητα: Επιρρεπής σε πλευρικό λυγισμό. απαιτεί πιο συχνό στήριγμα.

- Σεισμική απόδοση: Το υψηλότερο αυτο-βάρος αυξάνει τη σεισμική ζήτηση.

- Κατασκευησιμότητα: Πιο απλή κατασκευή και ανέγερση, αλλά βαρύτερα εξαρτήματα.

 

 

 

Ομοιότητες

- Και τα δύο υποστηρίζουν τα ίδια φορτία οροφής (νεκρό + Φ/Β + ενεργό + άνεμος).

- Το μέγεθος, η απόσταση και το βάρος της τεγέλας είναι πανομοιότυπα.

- Και τα δύο πρέπει να πληρούν τα περουβιανά όρια εκτροπής (L/200 για Φ/Β).

- Και οι δύο ακολουθούν τα E.030, E.050, E.070 για Huachipa, Lima.

 

Διαφορές

1. Μηχανισμός δύναμης:

- Ζευκτό: Μόνο αξονικές δυνάμεις → πολύ αποδοτικό.

- Δοκός H: Ελεγχόμενη από κάμψη → λιγότερο αποδοτική από πλευράς υλικού.

2. Κατανάλωση χάλυβα:

- Κύρια δομή: Η δέσμη H χρησιμοποιεί +25% έως +40% χάλυβα.

- Στήριγμα: Η δέσμη H χρειάζεται +30% έως +40% περισσότερη στήριξη.

- Τεγίδες: Σχεδόν ίδια.

3. Απόδοση εύρους:

- Ζεστό: Ανώτερο για ανοίγματα 25–28 μέτρα.

- Δοκός H: Απαιτεί βαριά τμήματα για τον έλεγχο της παραμόρφωσης.

4. Σεισμική συμπεριφορά:

- Ζευκάρι: Ελαφρύτερο, χαμηλότερη αδράνεια, καλύτερη απόδοση στη Ζώνη 4.

- Δέσμη H: Βαρύτερο, υψηλότερο σεισμικό φορτίο.

5. Κόστος & κατασκευή:

- Τρουζ: Περισσότερη εργασία, λιγότερο υλικό.

- Δοκός H: Λιγότερη εργασία, περισσότερο υλικό.

 

 

- Σύστημα δοκών:

Πιο αποτελεσματική, ελαφρύτερη χρήση χάλυβα, καλύτερη για μεγάλα ανοίγματα και υψηλές σεισμικές ζώνες.

Συνολικός χάλυβας: 254 – 329 τόνοι.

 

-Σύστημα δέσμης H:

Πιο εύκολη κατασκευή αλλά σημαντικά πιο βαριά.

Συνολικός χάλυβας: 316 – 409 τόνοι.