Els quatre sistemes principals d'estructures d'acer
Les estructures d'acer es classifiquen segons el sistema estructural i el comportament-resistent a la càrrega en quatre tipus principals: estructures de marc de portal, estructures de marc, estructures d'armadura i estructures de marc espacial. Cada sistema té unes característiques diferents de capacitat d'envergadura, comportament de càrrega, cost i velocitat de construcció. Aquesta guia descriu cada tipus i proporciona criteris de selecció-orientats al projecte per a contractistes d'enginyeria, empreses de disseny i propietaris de projectes.
Estructura del marc del portal
Un marc de portal és un-sistema de columnes verticals i bigues inclinades del sostre connectats per juntes rígides i resistents al moment-, que elimina les columnes interiors i crea espais-amplis i clars. Els components clau són columnes, bigues, mènsules de ràfec, corretges i cintes i arriostraments longitudinals. Els camins de càrrega són senzills i directes, i el sistema normalment es configura com a un sol-span o multi- amb bases de columnes fixades o fixes. S'adapta a magatzems d'una sola planta, fàbriques, garatges i sales d'exposicions, i es caracteritza per una construcció ràpida i un baix cost.
Estructura de marc (marc de moment).
Una estructura d'estructura d'acer és un sistema esquelètic de columnes verticals i bigues horitzontals en forma de I-connectades per juntes rígides o clavades, que formen un sistema de càrrega espacial-resistent a les càrregues verticals (pes-autònom, càrregues del sòl) i càrregues laterals (vent, sísmica). Ofereix un disseny flexible, una gran utilització de l'espai i una gran integritat general, i és el principal sistema estructural per a edificis industrials de diverses plantes i-altes plantes, oficines, centres comercials, hotels i marcs de suport d'equips.
Estructura de truss
Una estructura encavallada és una estructura de membres rectes disposats en unitats triangulars, que resisteixen les càrregues mitjançant la tensió i la compressió axials. Compta amb un pes propi-lleuger, una gran capacitat d'envergadura i una gran rigidesa, la qual cosa la fa ideal per a sostres de llarg-camps esportius, centres d'exhibició i terminals d'aeroports, així com ponts i barres de grua.
Estructura del marc espacial
Un marc espacial és un sistema d'armadura rígida tridimensional de membres lineals i connectors de nodes interconnectats, com ara juntes esfèriques buides soldades, juntes esfèriques cargolades i juntes de plaques d'acer. Distribueix les càrregues en totes direccions a través de la matriu geomètrica, aconseguint grans espais lliures de columnes- amb una forta resistència sísmica i al vent. S'utilitza per a teatres, natatoris, cúpules, marquesines de-estacions de peatge i sales d'espera.
Com triar el sistema d'estructura d'acer adequat
Per alçada de l'edifici i nombre de plantes
Per a edificis industrials d'un sol -pis, magatzems i tallers senzills, les estructures de marc de portal ofereixen una disposició flexible i un cost global més baix. Per als edificis de diversos pisos, els marcs d'acer rígids-juntats proporcionen estabilitat general i compleixen els requisits verticals i sísmics de la construcció d'alçada mitjana-.
Per l'envergadura del sostre i els requisits d'espai
Els marcs de portal són econòmics per a llums mitjanes convencionals en edificis d'un sol -pis. Les estructures d'armadura serveixen a grans edificis públics que necessiten espais lliures de columnes-de major envergadura, i els marcs espacials s'escullen per a llums ultra-grans, geometries corbes irregulars i distribució de càrrega en tres-dimensionalitat.
Per tipus de càrrega i condicions de treball
Els edificis de càrrega-estàtica normals estan ben servits per marcs de portal o marcs d'acer. Els edificis de molí-pesants amb grues aèries necessiten marcs reforçats amb una rigidesa millorada dels membres i de les articulacions. En condicions de sismicitat elevada, pressió de vent alta o condicions de baixa-temperatura, els marcs espacials ofereixen una distribució de càrrega més uniforme i una seguretat general més gran.
Per pressupost i calendari del projecte
Els marcs de portal tenen menys membres i un alt grau de prefabricació, donant el període de construcció més curt i el cost més econòmic. Les armadures d'acer i els marcs de diversos-pisos equilibren la qualitat i l'eficiència per a la majoria de projectes públics i comercials. Els marcs espacials requereixen una fabricació personalitzada i una instal·lació especialitzada i normalment es reserven per a edificis emblemàtics.
Per manteniment i ampliació futurs
Els marcs d'acer de diversos -pisos amb dissenys flexibles s'adapten millor a futures addicions verticals i modificacions espacials. Les estructures d'armadura i marc espacial, amb la seva alta estabilitat global, s'adapten als edificis públics que requereixen una llarga vida útil i un baix manteniment.
Taula de recomanacions de selecció
| Escenari del projecte | Sistema recomanat | Raó fonamental |
|---|---|---|
| Fàbrica i magatzem{0}}d'una sola planta | Estructura del marc del portal | Estructura simple, pocs components, baix cost, prefabricació i instal·lació ràpida |
| Edifici comercial i d'oficines de diverses-pises | Estructura de marc de diversos -pisos | Connexions rígides, forta resistència sísmica, còmoda divisió de pisos |
| Sostre de gran-carrera i local públic | Estructura de truss | Pes lleuger, alta rigidesa, excel·lent rendiment per a cobertes obertes |
| Edifici molt-gran i emblemàtic | Marc espacial / quadrícula espacial | Sistema d'esforç tridimensional-, distribució uniforme de la càrrega, adaptable a formes complexes |
| Fàbrica-pesant amb grua | Marc / marc de portal reforçat | Rigidesa millorada dels membres i de les articulacions per a grues pesades i càrregues dinàmiques |
Aquestes recomanacions s'apliquen als escenaris d'enginyeria convencionals. El clima extrem, les llums súper-eleves, les càrregues especials o les formes arquitectòniques personalitzades requereixen un disseny i una optimització estructurals personalitzats.
Preguntes freqüents
Per què s'utilitzen triangles en armadures d'acer?Les disposicions triangulars no canvien de forma sota càrrega: cada membre només porta tensió o compressió axial, cosa que fa que l'armadura sigui inherentment estable i altament eficient en l'ús del material.
Quina diferència hi ha entre un marc i un marc espacial?El bastidor resisteix les càrregues principalment en pla, a través de columnes i bigues en dissenys bi-dimensionals. Un marc espacial és una quadrícula tridimensional entrellaçada que distribueix les càrregues en totes direccions, que s'adapta a sostres oberts molt grans i geometries complexes.
Les estructures d'acer estan prefabricades?Sí. La majoria dels components es fabriquen i es recobreixen a la fàbrica, després es transporten i es cargolen al lloc, la qual cosa redueix el període de construcció i millora el control de qualitat.
Per què s'utilitzen estructures de marc per a edificis-de gran alçada?Els marcs d'acer ofereixen una relació de resistència-a-elevada, de manera que l'estructura suporta el seu propi pes de manera eficient alhora que resisteix el vent i les forces sísmiques; connexions rígides distribueixen les càrregues laterals per tot el sistema.
Com les estructures d'encavallada estalvien el cost del material?Com que els membres treballen en tensió o compressió pura, la secció completa s'utilitza de manera eficient, reduint el tonatge total d'acer necessari per suportar grans obertures en comparació amb les alternatives de-web sòlid.