الزامات طراحی، استانداردهای سازه و ملاحظات مهندسی

ساختمان های اسکلت پورتال فولادی سبک به دلیل ساختار سبک وزن، نصب سریع، کارایی هزینه و عملکرد عالی لرزه ای، به طور گسترده در کارگاه های صنعتی، انبارها، مراکز لجستیک، ساختمان های کشاورزی و تاسیسات تجاری استفاده می شوند.

یک ساختمان فولادی اسکلت پورتال معمولی از اجزای ساختاری اصلی شامل ستون‌های فولادی مخروطی، تیرهای مخروطی، تیرهای فولادی، سیستم‌های مهاربندی، پرلین‌ها، حلقه‌های دیوار و سیستم‌های روکش فلزی تشکیل شده است. طراحی ساختاری مناسب برای اطمینان از ایمنی، دوام و عملکرد طولانی مدت ضروری است.

1. اشکال ساختاری و الزامات ابعادی

ساختمان های اسکلت پورتال فولادی سبک معمولاً موارد زیر را اتخاذ می کنند:

• سازه های یک طبقه

• طرح بندی های تک دهانه یا چند دهانه

• طرح های سقف دو شیب، تک شیب یا چند شیب

شیب معمول سقف کمتر از 10 درجه است و سیستم های سقف معمولاً از ورق های فولادی پروفیلی یا پانل های فلزی عایق استفاده می کنند.

پارامترهای طراحی معمولی

دهانه ساختمان:

• محدوده دهانه مشترک: 9 تا 36 متر

• سازه های با دهانه بزرگ بسته به نیاز پروژه می توانند به حدود 72 متر برسد

ارتفاع ساختمان:

• به طور معمول ≤12 متر

• حداکثر ارتفاع توصیه شده: 18 متر

فاصله ستون ها:
فاصله ستون های رایج:

• 6 متر

• 7.5 متر

• 9 متر

ابعاد قاب پورتال معمولی

قاب های پورتال تک دهانه

• عمق شکم نزدیک ستون: تقریباً L/30

• طول بند: 15% تا 25% طول دهانه

• عمق رافت دهانه میانی: تقریباً L/50–L/60

• نسبت عمق به عرض وب معمولاً در محدوده های معقول کنترل می شود

قاب های پورتال چند دهانه

• عمق هچ ستون میانی: تقریباً L/25

• طول بند: تقریباً L/45–L/55

برای بهره وری حمل و نقل، حداکثر طول تک تک اعضای فولادی معمولاً در 12 متر کنترل می شود.

2. محدوده قابل اجرا سازه های قاب پورتال فولادی سبک

ساختمان های قاب پورتال فولادی سبک عمدتاً برای موارد زیر مناسب هستند:

برنامه های کاربردی جرثقیل

قابل اجرا برای:

• جرثقیل سقفی سبک و متوسط ​​(کلاس A1-A5)

• جرثقیل های پل با ظرفیت بالابری ≤20 تن

• جرثقیل های معلق ≤3 تن

با تدابیر مهندسی خاص، جرثقیل های تا 5 تن نیز ممکن است در نظر گرفته شود.

محدودیت های زیست محیطی

ساختارهای قاب پورتال معمولاً برای محیط هایی با موارد زیر توصیه نمی شوند:

• رسانه های شیمیایی خورنده قوی

• شرایط خوردگی صنعتی شدید

برای ساختمان‌های فولادی چند طبقه که در طبقه آخر از سازه‌های قاب پورتال استفاده می‌شود، تحلیل کلی سازه و طراحی لرزه‌ای باید طبق استانداردهای مربوطه انجام شود.

3. الزامات طراحی لرزه ای

به دلیل ویژگی های سبک وزن و پیکربندی کم ارتفاع، ساختمان های فولادی قاب پورتال معمولاً عملکرد لرزه ای خوبی از خود نشان می دهند.

با این حال، طراحی لرزه ای باید در نظر گرفته شود:

• نسبت دهانه به ارتفاع ساختمان

• بارهای جرثقیل

• شدت لرزه ای منطقه ای

• الزامات سختی سازه

اصول کلیدی طراحی لرزه ای

• قاب های عرضی و طولی باید جداگانه تحلیل شوند.

• روش نیروی برشی پایین معمولاً برای محاسبه لرزه ای توصیه می شود.

• نسبت میرایی سازه به طور کلی 0.05 در نظر گرفته می شود.

• سازه های با دهانه بزرگ باید اثرات لرزه ای عمودی را در نظر بگیرند.

هنگامی که اقدامات لرزه ای طراحی را کنترل می کند، اقدامات اضافی باید اتخاذ شود:

• افزایش قابلیت اطمینان اتصال

• در صورت امکان از اتصالات پیچ استفاده کنید

• نواحی بند در نزدیکی اتصالات تیر-ستون را تقویت کنید

• بهبود اتصالات مهاربندی ستون

• اطمینان حاصل کنید که پیچ های لنگر الزامات کشش و برش را برآورده می کنند

4. الزامات مواد فولادی

اجزای اصلی باربر معمولاً باید از موارد زیر استفاده کنند:

• فولاد Q235B یا فولاد درجه بالاتر

• فولاد Q345B یا فولاد درجه بالاتر

اعضای ثانویه تحت بارهای استاتیکی ممکن است در صورت مجاز از فولاد Q345A استفاده کنند.

برای اتصالات سازه ای:

• پیچ‌های با استحکام بالا عمدتاً باید از اتصالات اصطکاکی استفاده کنند.

• پیچ و مهره های با مقاومت بالا از نوع بلبرینگ به ندرت برای سازه های قاب پورتال توصیه می شود.

5. الزامات بار زنده سقف

مقدار بار زنده استاندارد سقف تنظیم شده است:

• بار زنده استاندارد سقف: 0.5 kN/m²

• برای مناطق بار بیش از 60 m⊃2؛: 0.3 kN/m² ممکن است اتخاذ شود

مقادیر مختلف بار با توجه به مساحت سقف و الزامات سازه ای در نظر گرفته می شود.

6. ملاحظات بار باد

بار باد یک عامل حیاتی برای ساختمان های فولادی سبک است.

طراحی باید در نظر گرفته شود:

• ارتفاع ساختمان

• وضعیت محوطه ساختمان

• توزیع فشار باد

• اثرات مکش سقف و دیوار

محاسبات بار باد باید بین:

• ساختمان های کاملا محصور

• ساختمان های نیمه محصور

• ساختمان های باز

برای پرلین ها و سیستم های روکش، اثرات مکش باد موضعی، به ویژه در گوشه ها و لبه ها، باید مورد توجه ویژه قرار گیرد.

7. الزامات سختی سازه

الزامات کنترل تغییر شکل عبارتند از:

جابجایی بالای ستون

محدودیت های معمولی:

• ساختمان های بدون جرثقیل با استفاده از پانل های دیواری سبک:

• تقریبا H/60

• ساختمان های دارای جرثقیل پل:

• کنترل جابجایی دقیق تری مورد نیاز است

انحراف رافتر

برای قاب های پورتال تک دهانه:

• انحراف تیرچه باید الزامات قابلیت سرویس دهی سازه را برآورده کند.

• ساختمان هایی که دهانه آنها بیش از 30 متر است باید ساختاری را در نظر بگیرند.

تغییرات شیب سقف ناشی از تغییر شکل نباید از یک سوم شیب سقف طراحی شده تجاوز کند.

8. الزامات سیستم مهاربندی

سیستم مهاربندی پایداری کلی و سفتی طولی را تضمین می کند.

الزامات مشترک

مهاربندی فولادی گرد

فقط برای ساختمان های بدون جرثقیل قابل استفاده است.

الزامات:

• قطر باید با محاسبه تعیین شود.

• حداقل قطر نباید کمتر از 10 میلی متر باشد.

• تقویت اتصال مناسب مورد نیاز است.

ساختمان های دارای جرثقیل

• جرثقیل ≥5 تن:

• از سیستم های مهاربندی فولادی مقطعی استفاده کنید.

• جرثقیل > 15 تن:

• مهاربندی طولی سقف را فراهم کنید.

• سفتی جانبی تیر جرثقیل را بهبود بخشید.

فاصله مهاربندی ستون معمولاً در موارد زیر کنترل می شود:

30-45 متر

و باید با موقعیت های مهاربندی عرضی سقف هماهنگ باشد.

9. طراحی اعضای فریم پورتال

اصول اصلی طراحی:

• روش طراحی الاستیک اتخاذ شده است.

• طراحی پلاستیک به طور کلی در نظر گرفته نمی شود.

• باریکی وب و نسبت عرض به ضخامت فلنج باید با محدودیت های طراحی مطابقت داشته باشد.

• اعضای با مقطع متغیر معمولا برای بهینه سازی وزن استفاده می شوند.

ملاحظات مهم طراحی:

• پایداری صفحه ستون ها

• پایداری خارج از هواپیما

• عرض موثر تارها

• مقاومت برشی پس کمانش

• نفوذ پایه های ستون لولایی یا صلب

برای ساختمان های بدون جرثقیل:

• پایه های ستون معمولاً لولایی هستند.

برای ساختمان های دارای جرثقیل سقفی:

• پایه های ستون سفت و سخت معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند.

10. الزامات طراحی پارچه گرد

انواع پرلین متداول:

• پرلین های C شکل سرد

• پرلین های Z شکل سرد

• پرلین های با مقطع H جوش داده شده

برلین ها باید در نظر بگیرند:

• بارهای گرانشی

• نیروهای مکش باد

• تعامل پانل سقف

• شرایط مهار جانبی

سیستم های پیوسته Z-purlin می توانند کارایی سازه را از طریق اتصالات همپوشانی بهبود بخشند.

11. طراحی ساگ میله و زانوبند

زانوبندها اجزای مهم ثباتی هستند که برای موارد زیر استفاده می شوند:

• طول کمانش جانبی فلنج های فشاری را کاهش دهید

• بهبود ثبات قاب پورتال

الزامات نصب:

• به طور عمده در مناطق فلنج فشاری مرتب شده است

• اتصالات نزدیک تیر-ستون مورد نیاز است

• فاصله باید الزامات پایداری را برآورده کند

اگر نمی توان زانوبندها را نصب کرد، باید اقدامات تقویتی جایگزین ارائه شود.

12. انکربولت و طراحی پایه ستون

طراحی پایه ستون باید در نظر گرفته شود:

• نیروهای بالابرنده

• نیروهای برشی افقی

• نیروهای مهار کننده

الزامات رایج:

• انکر بولت ها نباید تنها جزء مقاوم در برابر برش افقی باشند.

• ممکن است برای نیروهای افقی زیاد به کلیدهای برشی نیاز باشد.

• صفحات پایه باید انتقال بار قابل اعتماد را فراهم کنند.

13. طراحی اتصال پیچ و مهره انتهای صفحه

اتصالات صفحه انتهایی پیچ و مهره ای با استحکام بالا به طور گسترده استفاده می شود زیرا:

• نصب سریع

• عملکرد قابل اعتماد

• حمل و نقل آسان

ملاحظات طراحی:

• باید از پیچ های با استحکام بالا استفاده کرد.

• ضخامت صفحه انتهایی باید محاسبه شود و به طور کلی کمتر از 16 میلی متر نباشد.

• الزامات کیفیت جوش باید به شدت کنترل شود.

14. الزامات نصب

در طول ساخت و ساز:

نصب اسکلت فلزی

• سیستم های مهاربندی را به موقع نصب کنید.

• دنباله صحیح نعوظ را دنبال کنید.

• در صورت لزوم پشتیبانی های موقت ارائه دهید.

• برای پایداری موقت از کابل های باد استفاده کنید.

نصب پایه ستون

• مهره های تنظیم را زیر پیچ های لنگر نصب کنید.

• تنظیم تراز را قبل از تزریق ثانویه انجام دهید.

• سوراخ های تزریق را در صفحات پایه ایجاد کنید.

نصب روکش فلزی

الزامات:

• از مواد آب بندی قابل اعتماد استفاده کنید.

• درزگیر توصیه شده: نوار لاستیکی بوتیل.

• حداکثر فاصله اتصال دهنده ها بین پانل ها و سازه های ثانویه معمولاً نباید از 300 میلی متر تجاوز کند.

• به دلیل مکش باد بیشتر، اتصالات در لبه ها و گوشه های سقف را تقویت کنید.

نتیجه گیری

ساختمان های اسکلت پورتال فولادی سبک راه حلی کارآمد برای ساخت و سازهای صنعتی مدرن ارائه می دهند. از طریق طراحی ساختاری بهینه، سیستم های اتصال قابل اعتماد، انتخاب مواد مناسب و کنترل دقیق نصب، سازه های فولادی قاب پورتال می توانند عملکرد عالی از نظر ایمنی، دوام، سرعت ساخت و ساز و کارایی هزینه را به دست آورند.

گروه فولاد ZSJH راه حل های سفارشی سازه های فولادی قاب پورتال را شامل طراحی سازه، ساخت فولاد، بازرسی کیفیت و خدمات تحویل جهانی برای انبارهای صنعتی، کارگاه ها، مراکز لجستیک و ساختمان های تجاری فولادی ارائه می دهد.