Вести - Челична конструкција: Кључни структурни систем у модерном инжењерству

У савременој архитектури, транспорту, индустрији и енергетици,челична конструкција, са својим двоструким предностима, како у материјалу тако и у структури, постао је кључна снага која покреће иновације у инжењерској технологији. Користећи челик као основни носиви материјал, превазилази ограничења традиционалних структура кроз индустријализовану производњу и модуларну инсталацију, пружајући ефикасна решења за широк спектар сложених пројеката.

Предности и мане челичне конструкције - CHINA ROYAL STEEL

Дефиниција и природа челичне конструкције
Челична конструкција се односи на носећи структурни систем састављен одчеличне плоче, челични профили (Х-греде, U канали, угаони челик, итд.), и челичне цеви, причвршћене заваривањем, вијцима високе чврстоће или заковицама. Његова суштина је да се искористи висока чврстоћа и жилавост челика како би се равномерно пренела вертикална оптерећења (тежина опреме и снаге) и хоризонтална оптерећења (ветар и земљотреси) са зграде или пројекта на његов темељ, обезбеђујући структурну стабилност. У поређењу са бетонским конструкцијама, основна предност челичних конструкција лежи у њиховим механичким својствима: њихова затезна чврстоћа може достићи преко 345 MPa, више од 10 пута већа од обичног бетона; а њихова одлична пластичност им омогућава да се деформишу под оптерећењем без ломљења, пружајући двоструку гаранцију структурне сигурности. Ова карактеристика их чини незаменљивим у сценаријима великих распона, високих зграда и великих оптерећења.

Главне врсте челичних конструкција

(I) Класификација по структурном облику
Структура оквира капије: Ова структура, састављена од стубова и греда, формира оквир у облику „капије“, повезан са носећим системом. Погодна је за индустријска постројења, логистичка складишта, супермаркете и друге објекте. Уобичајени распони се крећу од 15 до 30 метара, а неки прелазе 40 метара. Компоненте се могу префабриковати у фабрикама, што омогућава монтажу на лицу места за само 15 до 30 дана. На пример, складишта JD.com-овог логистичког парка број 1 у Азији првенствено користе ову врсту конструкције.
Решеткаста конструкција: Ова структура се састоји од правих штапова повезаних чворовима како би се формирала троугласта или трапезоидна геометрија. Штапови су изложени само аксијалним силама, у потпуности користећи чврстоћу челика. Решеткасте конструкције се често користе у крововима стадиона и главним распонима мостова. На пример, приликом реновирања Радничког стадиона у Пекингу коришћена је решеткаста конструкција како би се постигао распон без стубова од 120 метара.
Оквирне конструкције: Просторни систем формиран круто повезаним гредама и стубовима нуди флексибилне распореде простора и представља главни избор за високе пословне зграде и хотеле.
Мрежасте структуре: Просторна мрежа састављена од више чланова, често са правилним троугластим и квадратним чворовима, нуди јак интегритет и одличну отпорност на земљотрес. Широко се користе у аеродромским терминалима и конгресним центрима.

(II) Класификација према карактеристикама оптерећења
Флексибилни елементи: Представљени гредама, ови елементи издржавају моменте савијања, са компресијом на врху и затезањем на дну. Често користе Х-профиле или заварене кутијасте профиле, као што су греде кранова у индустријским постројењима, и морају да испуњавају захтеве чврстоће и отпорности на замор.
Аксијално оптерећени елементи: Ови елементи су изложени само аксијалном затезању/компресији, као што су решеткасте затезне шипке и решеткасти елементи. Затезне шипке су пројектоване за чврстоћу, док компресионе шипке захтевају стабилност. Обично се користе кружне цеви или угаони челични профили. Ексцентрично оптерећене компоненте: Оне су изложене и аксијалним силама и моментима савијања, као што су стубови оквира. Због ексцентричности оптерећења на крајевима греде, потребни су симетрични попречни пресеци (као што су кутијасти стубови) да би се уравнотежиле силе и деформације.

Главне предности челичних конструкција
(I) Одлична механичка својства
Висока чврстоћа и мала тежина су најзначајније предности челичних конструкција. За дати распон, сопствена тежина челичне греде је само 1/3-1/5 тежине бетонске греде. На пример, челична решетка распона 30 метара тежи приближно 50 кг/м, док бетонска греда тежи преко 200 кг/м. Ово не само да смањује трошкове темеља (за 20%-30%) већ и ублажава сеизмичке ефекте, побољшавајући сеизмичку безбедност конструкције.
(II) Висока ефикасност градње
Преко 90% компоненти челичне конструкције је префабриковано у фабрикама са милиметарском прецизношћу. Инсталација на лицу места захтева само подизање и повезивање. На пример, изградња десетоспратне челичне пословне зграде траје само 6-8 месеци од производње компоненти до завршетка, што је смањење времена изградње за 40% у поређењу са бетонском конструкцијом. На пример, пројекат префабриковане челичне стамбене зграде у Шенжену постигао је брзину изградње од „један спрат сваких седам дана“, значајно смањујући трошкове рада на лицу места.
(III) Јака отпорност на земљотресе и издржљивост
Чврстоћа челика омогућава челичним конструкцијама да расипају енергију кроз деформације током земљотреса. На пример, током земљотреса у Венчуану 2008. године, фабрика челичних конструкција у Ченгдуу претрпела је само мање деформације и није постојао ризик од урушавања. Штавише, након антикорозивне обраде (цинковање и премазивање), челик може имати век трајања од 50-100 година, са трошковима одржавања далеко нижим него код бетонских конструкција.
(IV) Заштита животне средине и одрживост
Стопа рециклаже челика прелази 90%, што омогућава његово поновно топљење и обраду након рушења, елиминишући загађење грађевинским отпадом. Штавише, челична конструкција не захтева оплату или одржавање, захтева минималне мокре радове на лицу места и смањује емисију прашине за преко 60% у поређењу са бетонским конструкцијама, што је у складу са принципима зелене градње. На пример, након демонтаже објекта Ледени куб за Зимске олимпијске игре у Пекингу 2022. године, неке компоненте су поново коришћене у другим пројектима, чиме је постигнута рециклажа ресурса.

Широко распрострањена примена челичних конструкција
(I) Изградња
Јавне зграде: Стадиони, аеродроми, конгресни и изложбени центри итд., ослањају се на челичне конструкције како би постигли велике распоне и простране дизајне.
Стамбене зграде: Монтажне куће са челичном конструкцијом постају све популарније и могу задовољити персонализоване захтеве за становање.
Комерцијалне зграде: Супер високе пословне зграде и тржни центри, који користе челичне конструкције за постизање сложених дизајна и ефикасне градње.
(II) Превоз
Мостови: Прекоморски мостови и железнички мостови. Челични мостови нуде велике распоне и јаку отпорност на ветар и земљотрес.
Железнички превоз: Надстрешнице станица метроа и греде колосека лаке железнице.
(III) Индустријски
Индустријски погони: Погони тешке машинерије и металуршки погони. Челичне конструкције могу да издрже оптерећења велике опреме и олакшају накнадне модификације опреме.
Складишни објекти: Складишта хладног ланца и логистички центри. Порталне рамске конструкције испуњавају захтеве складиштења великих распона и брзо се граде и пуштају у рад.
(IV) Енергија
Енергетични објекти: Главне зграде термоелектрана и далеководни торњеви. Челичне конструкције су погодне за велика оптерећења и тешке спољашње услове. Нова енергија: Торњеви ветротурбина и системи за монтажу фотонапонских система имају лагане челичне конструкције за лак транспорт и инсталацију, подржавајући развој чисте енергије.