Čtyři hlavní systémy ocelových konstrukcí
Ocelové konstrukce jsou klasifikovány podle konstrukčního systému a chování-zatížení do čtyř hlavních typů: portálové rámové konstrukce, rámové konstrukce, příhradové konstrukce a prostorové rámové konstrukce. Každý systém má odlišné vlastnosti, pokud jde o schopnost rozpětí, chování při zatížení, náklady a rychlost výstavby. Tato příručka popisuje každý typ a poskytuje projektová-kritéria výběru pro inženýrské dodavatele, projekční firmy a vlastníky projektů.
Rámová struktura portálu
Portálový rám je nízký-systém svislých sloupů a šikmých střešních krokví spojených pevnými-momentovými spoji, které eliminují vnitřní sloupy a vytvářejí široké-rozpětí. Klíčovými komponenty jsou sloupy, krokve, okapové konzoly, vaznice a pasce a podélné ztužení. Trasy zatížení jsou jednoduché a přímé a systém je obvykle nakonfigurován jako jedno{5}}rozpětí nebo více-rozpětí s kolíkovými nebo pevnými sloupovými základnami. Hodí se pro jednopodlažní-sklady, továrny, garáže a výstavní haly a vyznačuje se rychlou výstavbou a nízkou cenou.
Rámová (moment frame) struktura
Ocelová rámová konstrukce je skeletový systém svislých sloupů a vodorovných nosníků ve tvaru I{0}} spojených pevnými nebo kolíkovými spoji, které tvoří prostorový zátěžový-systém pro svislé zatížení (vlastní-váha, zatížení podlahy) a boční zatížení (vítr, seismické zatížení). Nabízí flexibilní uspořádání, vysoké využití prostoru a silnou celkovou integritu a je hlavním konstrukčním systémem pro více-patrové a výškové{5}}průmyslové budovy, kanceláře, nákupní centra, hotely a nosné rámy zařízení.
Příhradová konstrukce
Příhradová konstrukce je kostra z přímých prvků uspořádaných do trojúhelníkových jednotek, které odolávají zatížením prostřednictvím axiálního tahu a tlaku. Vyznačuje se nízkou vlastní hmotností, schopností velkého rozpětí a vysokou tuhostí, takže je ideální pro-střechy sportovních arén, výstavních center a letištních terminálů, stejně jako mosty a jeřábová ramena.
Konstrukce vesmírného rámu
Prostorový rám je trojrozměrný pevný příhradový systém propojených lineárních prvků a uzlových spojů, jako jsou svařované duté kulové spoje, šroubové kulové spoje a spoje z ocelových plechů. Rozkládá zatížení do všech směrů napříč geometrickou maticí, čímž dosahuje enormních{2}}rozpětí bez sloupců se silnou seismickou odolností a odolností vůči větru. Používá se pro divadla, natatoria, kupole, přístřešky mýtných-nádražních a čekárny.
Jak vybrat správný systém ocelové konstrukce
Podle výšky budovy a počtu podlaží
U jednopodlažních průmyslových budov, skladů a jednoduchých dílen nabízí portálové rámové konstrukce flexibilní uspořádání a nižší celkové náklady. U více-podlažních budov zajišťují pevné-spojené ocelové rámy celkovou stabilitu a splňují vertikální a seismické požadavky středně-výstavby.
Podle rozpětí střechy a prostorových požadavků
Portálové rámy jsou ekonomické pro konvenční střední rozpony v jedn{0}}patrových budovách. Příhradové konstrukce slouží velkým veřejným budovám, které potřebují-bezsloupové prostory většího rozpětí, a prostorové rámy jsou vybírány pro ultra-velké rozpětí, nepravidelné zakřivené geometrie a trojrozměrné rozložení zatížení.
Podle druhu zátěže a pracovních podmínek
Obyčejné statické -zátěžové budovy dobře poslouží portálové nebo ocelové rámy. Budovy pro těžké-valárny s mostovými jeřáby potřebují zesílené rámy se zvýšenou tuhostí prvků a spojů. Prostorové rámy pro vysokou seizmicitu, vysoký tlak větru nebo nízké-teploty nabízejí rovnoměrnější rozložení zatížení a vyšší celkovou bezpečnost.
Podle rozpočtu a harmonogramu projektu
Portálové rámy mají méně prvků a vysoký stupeň prefabrikace, což umožňuje nejkratší dobu výstavby a nejhospodárnější náklady. Ocelové vazníky a více-podlažní rámy vyvažují kvalitu a efektivitu pro většinu veřejných a komerčních projektů. Prostorové rámy vyžadují zakázkovou výrobu a specializovanou instalaci a jsou obvykle vyhrazeny pro významné budovy.
Budoucí údržbou a rozšiřováním
Více{0}}patrové ocelové rámy s flexibilním uspořádáním se nejlépe přizpůsobí budoucím vertikálním přístavbám a prostorovým úpravám. Příhradové a prostorové rámové konstrukce se svou vysokou celkovou stabilitou vyhovují veřejným budovám vyžadujícím dlouhou životnost a nenáročnou údržbu.
Tabulka doporučení výběru
| Scénář projektu | Doporučený systém | Hlavní důvod |
|---|---|---|
| Jednopodlažní továrna a sklad | Rámová struktura portálu | Jednoduchá konstrukce, málo komponentů, nízká cena, rychlá prefabrikace a instalace |
| Více-patrová kancelářská a komerční budova | Více-podlažní rámová konstrukce | Pevné spoje, silná seismická odolnost, pohodlné dělení podlaží |
| Velká-střecha a veřejné prostory | Příhradová konstrukce | Nízká hmotnost, vysoká tuhost, vynikající rozpětí pro otevřené střechy |
| Mimořádně-rozsáhlá a významná budova | Prostorový rám / prostorová mřížka | Trojrozměrný systém napětí, rovnoměrné rozložení zátěže, přizpůsobitelný složitým tvarům |
| Těžká-továrna s jeřábem | Zesílený portálový rám / rám | Zvýšená tuhost prvků a kloubů pro těžké jeřábové a dynamické zatížení |
Tato doporučení platí pro konvenční inženýrské scénáře. Extrémní počasí, super{1}}vysoké rozpětí, speciální zatížení nebo personalizované architektonické formy vyžadují přizpůsobený konstrukční návrh a optimalizaci.
Často kladené otázky
Proč se v ocelových vaznících používají trojúhelníky?Trojúhelníkové uspořádání nemění tvar pod zatížením: každý člen nese pouze axiální tah nebo tlak, díky čemuž je příhradový nosník ze své podstaty stabilní a vysoce účinný při využití materiálu.
Jaký je rozdíl mezi rámem a prostorovým rámem?rám odolává zatížení hlavně v rovině, přes sloupy a nosníky ve dvou{0}}rozměrech. Prostorový rám je trojrozměrná propojená mřížka, která rozkládá zatížení do všech směrů, což vyhovuje velmi velkým otevřeným střechám a složitým geometriím.
Jsou ocelové konstrukce prefabrikované?Ano. Většina komponentů je vyrobena a potažena v továrně, poté přepravena a sešroubována na místě, což zkracuje dobu výstavby a zlepšuje kontrolu kvality.
Proč se rámové konstrukce používají pro-výškové budovy?Ocelové rámy nabízejí vysoký poměr pevnosti-k{1}}hmotnosti, takže konstrukce účinně podporuje vlastní hmotnost a zároveň odolává větru a seismickým silám; tuhé spoje roznášejí boční zatížení v celém systému.
Jak příhradové konstrukce šetří náklady na materiál?Vzhledem k tomu, že prvky pracují v čistém tahu nebo tlaku, celá sekce je využívána efektivně, což snižuje celkovou tonáž oceli potřebnou k podpoře velkých otevřených rozpětí ve srovnání s alternativami pevných{0}}stojin.