Grinzi metalice pentru construcții și Ghid de construcție a podurilor din oțel modular

Tipuri de grinzi metalice utilizate în proiecte de construcții

Cadrele de construcție combină mai multe forme laminate și fabricate, fiecare potrivită pentru o anumită deschidere, cale de încărcare sau detaliu de conectare. Selectarea profilului greșit este una dintre cele mai frecvente cauze ale comenzilor de modificare în timpul ridicării oțelului.

Grinzile din plăci încorporate, sudate din flanșă și plăci de inimă, mai degrabă decât laminate într-o moară, domină lucrările de lungă durată unde se epuizează adâncimile standard de catalog. Acesta este profilul cel mai adesea specificat pentru grinzile principale ale podurilor din oțel modulare, deoarece producătorii pot regla grosimea flanșei secțiune cu secțiune pentru a se potrivi cu diagrama momentului de încovoiere în loc să utilizeze o secțiune transversală constantă pentru întreaga deschidere.

Capacitate portantă și calcule de deschidere

Intervalul admisibil pentru o grindă dată depinde de trei intrări: limita de curgere a oțelului, modulul de secțiune al profilului și combinația de sarcină aplicată (sarcină moartă plus sarcină activă, cu adăugarea vântului sau seismică, acolo unde este cazul). Ca regulă de lucru, inginerii dimensionează grinzile pardoselii la o adâncime de aproximativ amplitudine împărțită la 20 pentru încărcături active tipice de birou de 50 de lire sterline pe picior pătrat, apoi verifică că deviația rămâne sub deschidere împărțită la 360 pentru finisajele care sunt sensibile la mișcare.

Graficul de mai jos ilustrează relația pentru o serie comună în formă de W sub încărcare uniformă a podelei, arătând modul în care deschiderea admisă crește cu adâncimea fasciculului la o sarcină fixă ​​de 50 psf.

Aceste cifre presupun oțel A992 de grad 50 cu intervale standard de contravântuire și sunt mai degrabă ilustrative decât un substitut pentru un calcul structural ștanțat. Secțiunile mai adânci nu se întinde liniar cu greutatea : trecerea de la W10 la W30 triplează aproximativ deschiderea permisă, în timp ce dublează doar greutatea pe picior, motiv pentru care acoperișurile cu deschidere lungă și podelele de poduri preferă secțiuni mai adânci, mai ușoare în raport cu deschiderea în detrimentul stivuirii mai multor grinzi de mică adâncime.

Clasele de oțel și selecția materialelor pentru grinzi

Selectarea notei afectează atât costul, cât și dimensiunea secțiunii. Patru clase acoperă marea majoritate a lucrărilor de fabricare a podurilor din oțel modulare și de construcții.

• Oțel carbon A36: randament de 36.000 psi, cea mai comună calitate pentru unghiuri, plăci și elemente secundare în care economia de greutate contează mai puțin decât costul.
• A992 Gradul 50: randament de 50.000 psi, gradul implicit pentru formele W laminate în Statele Unite de la începutul anilor 2000, oferind cu aproximativ 39% mai multă rezistență decât A36 la un preț unitar similar.
• A572 Clasa 50/60/65: oțel de înaltă rezistență, slab aliat, utilizat pentru grinzile din plăci și elementele de pod puternic încărcate, disponibil până la 65.000 psi.
• Oțel rezistent la intemperii (tip A588): formează un strat de oxid stabil care elimină ciclurile repetate de vopsire, specificate pe scară largă pentru grinzile de pod din oțel modulare expuse în medii rurale și de autostradă.

Economii de greutate din compusul de selecție a calității într-un proiect. Pe un cadru de depozit de 30.000 de metri pătrați, trecerea grinzilor primare de la A36 la Grad 50 reduce de obicei tonaj total de oțel cu 12 până la 18%, ceea ce reduce atât costurile materialelor, cât și ale macaralei, chiar dacă prețul pe tonă al gradului 50 este puțin mai mare.

Protecție împotriva coroziunii și sisteme de acoperire

Oțelul structural neacoperit pierde aproximativ 0,001 până la 0,005 inci din grosimea secțiunii pe an într-un mediu industrial tipic în aer liber, motiv pentru care selecția acoperirii este tratată ca o decizie de proiectare mai degrabă decât o gândire ulterioară, în special pe grinzile expuse și grinzile de pod din oțel modulare care se află lângă trecerile de apă.

Galvanizarea la cald este alegerea implicită pentru grinzile sub 40 de picioare care se potrivesc unui rezervor de scufundare, în timp ce sistemele epoxidice/poliuretanice aplicate pe teren acoperă grinzi mai lungi din plăci și secțiuni modulare de pod din oțel asamblate care depășesc dimensiunile rezervorului.

Fabricare, sudare și metode de conectare

Fabricarea în atelier a unei grinzi metalice urmează o secvență fixă, iar ordinea contează deoarece găurirea sau sudarea în afara secvenței introduce o distorsiune care este costisitoare de corectat după fapt.

1. Tăierea flanșei și a plăcilor de bandă la lungime folosind tăierea cu plasmă CNC sau oxi-combustibil, cu toleranțe de tăiere menținute de obicei la plus sau minus 1/16 inch.
2. Montarea și sudarea prin prindere a benzii pe flanșe, verificată pentru pătrare înainte de a începe sudarea completă.
3. Sudare completă, de obicei sudare cu arc scufundat pentru curse lungi drepte pe grinzi din plăci, care depune metalul sudat mai rapid și cu mai puține defecte decât sudarea manuală cu arc metalic ecranat.
4. Găurirea sau perforarea găurilor pentru șuruburi pentru plăcile de îmbinare pe teren și unghiurile de conectare, poziționate dintr-un șablon de magazin pentru a garanta montarea pe teren.
5. Verificarea și îndreptarea curbei, deoarece grinzile lungi sunt pre-cambrate în sus pentru a contracara deformarea sarcinii moarte odată încărcate.
6. Pregătirea suprafeței și aplicarea acoperirii înainte de expediere.

Conexiunile pe teren pe cadrele clădirii folosesc în mod obișnuit șuruburi de înaltă rezistență (clasa A325 sau A490) mai degrabă decât sudarea pe teren, deoarece conexiunile cu șuruburi sunt mai rapide de instalat, mai ușor de inspectat pentru un cuplu adecvat și funcționează previzibil atât în ​​cadrele clădirii, cât și în îmbinările modulare de îmbinare a podurilor din oțel.

Comparație de costuri: grinzi de oțel vs beton și cherestea

Costul materialului pe tonă spune doar o parte a poveștii; costul instalat pe metru pătrat de suprafață încadrată este numărul care determină de fapt selecția grinzilor pentru majoritatea proiectelor.

Oțelul câștigă cel mai decisiv în proiectele cu deschideri libere lungi, programe strânse sau nevoia de flexibilitate ulterioară a renovării, deoarece îndepărtarea unui perete portant sau adăugarea unei deschideri este simplă cu cadre din oțel cu șuruburi și mult mai perturbatoare cu betonul turnat.

Instrucțiuni de întreținere și inspecție

Un interval de inspecție documentat prelungește durata de viață a grinzii cu mult peste ipotezele sale originale de proiectare, în special pentru grinzile expuse și structurile de poduri modulare din oțel supuse încărcării traficului și ciclicului meteorologic.

Elementele prioritare în timpul oricărei inspecții includ cuplul șuruburilor la conexiunile de îmbinare, grosimea peliculei de acoperire la capetele grinzii unde apa tinde să se acumuleze și orice pierdere vizibilă a secțiunii în punctele de rezemare în care grinda intră în contact cu o fundație sau o cutie.

Întrebări frecvente