Lajme - Struktura e çelikut: Një sistem strukturor kyç në inxhinierinë moderne

Në arkitekturën bashkëkohore, transportin, industrinë dhe inxhinierinë energjetike,strukturë çeliku, me avantazhet e tij të dyfishta si në material ashtu edhe në strukturë, është bërë një forcë kryesore që nxit inovacionin në teknologjinë inxhinierike. Duke përdorur çelikun si materialin e tij kryesor që mban ngarkesën, ai tejkalon kufizimet e strukturave tradicionale përmes prodhimit të industrializuar dhe instalimit modular, duke ofruar zgjidhje efikase për një gamë të gjerë projektesh komplekse.

Avantazhet dhe Disavantazhet e Strukturës së Çelikut - CHINA ROYAL STEEL

Përkufizimi dhe Natyra e Strukturës së Çelikut
Struktura e çelikut i referohet një sistemi strukturor mbajtës ngarkese të përbërë ngapllaka çeliku, seksione çeliku (Trarët H, Kanalet U, çeliku këndor, etj.), dhe tuba çeliku, të siguruara me anë të saldimit, bulonave me rezistencë të lartë ose thumbave. Thelbi i tij është të shfrytëzojë rezistencën dhe qëndrueshmërinë e lartë të çelikut për të transferuar në mënyrë të barabartë ngarkesat vertikale (pesha e vdekur dhe pesha e pajisjeve) dhe ngarkesat horizontale (era dhe tërmetet) nga një ndërtesë ose projekt në themelin e tij, duke siguruar stabilitet strukturor. Krahasuar me strukturat e betonit, avantazhi kryesor i strukturave të çelikut qëndron në vetitë e tyre mekanike: rezistenca e tyre në tërheqje mund të arrijë mbi 345 MPa, më shumë se 10 herë më e lartë se ajo e betonit të zakonshëm; dhe plasticiteti i tyre i shkëlqyer i lejon ato të deformohen nën ngarkesë pa u thyer, duke ofruar një garanci të dyfishtë të sigurisë strukturore. Kjo karakteristikë i bën ato të pazëvendësueshme në skenarë me hapësirë të madhe, të lartë dhe me ngarkesë të rëndë.

Llojet kryesore të strukturave të çelikut

(I) Klasifikimi sipas Formës Strukturore
Struktura e Kornizës së Portës: Kjo strukturë, e përbërë nga kolona dhe trarë, formon një kornizë në formë "porte", të shoqëruar me një sistem mbështetës. Është e përshtatshme për impiantet industriale, depot e logjistikës, supermarketet dhe struktura të tjera. Hapësirat e zakonshme variojnë nga 15 deri në 30 metra, me disa që tejkalojnë 40 metra. Komponentët mund të parafabrikohen në fabrika, duke lejuar instalimin në vend në vetëm 15 deri në 30 ditë. Për shembull, depot e Parkut Logistik Nr. 1 të Azisë të JD.com përdorin kryesisht këtë lloj strukture.
Struktura e traut: Kjo strukturë përbëhet nga shufra të drejta të lidhura me nyje për të formuar një gjeometri trekëndëshe ose trapezoidale. Shufrat i nënshtrohen vetëm forcave aksiale, duke shfrytëzuar plotësisht forcën e çelikut. Strukturat e traut përdoren zakonisht në çatitë e stadiumeve dhe hapësirat kryesore të urave. Për shembull, rinovimi i Stadiumit të Punëtorëve të Pekinit përdori një strukturë trau për të arritur një hapësirë pa kolona prej 120 metrash.
Strukturat e kornizave: Një sistem hapësinor i formuar nga trarët dhe kolonat që lidhin në mënyrë të ngurtë ofron plane dyshemeje fleksibël dhe është zgjedhja kryesore për ndërtesat e larta të zyrave dhe hotelet.
Strukturat e rrjetit: Një rrjet hapësinor i përbërë nga shumë anëtarë, shpesh me nyje të rregullta trekëndëshe dhe katrore, ofron integritet të fortë dhe rezistencë të shkëlqyer ndaj tërmeteve. Ato përdoren gjerësisht në terminalet e aeroporteve dhe qendrat e konventave.

(II) Klasifikimi sipas Karakteristikave të Ngarkesës
Elementët përkulës: Të përfaqësuar nga trarët, këta elementë i rezistojnë momenteve të lakimit, me ngjeshje në pjesën e sipërme dhe tension në pjesën e poshtme. Ato shpesh përdorin seksione H ose seksione kuti të salduara, siç janë trarët e vinçave në impiantet industriale, dhe duhet të plotësojnë kërkesat si të rezistencës ndaj forcës ashtu edhe të rezistencës ndaj lodhjes.
Elementë të ngarkuar në mënyrë aksiale: Këta elementë i nënshtrohen vetëm tensionit/kompresimit aksial, siç janë shufrat lidhëse të traversës dhe elementët e rrjetës. Shufrat lidhëse janë të projektuara për forcë, ndërsa shufrat e kompresimit kërkojnë stabilitet. Zakonisht përdoren tuba rrethorë ose seksione çeliku këndore. Komponentë të ngarkuar në mënyrë ekscentrike: Këta i nënshtrohen si forcave aksiale ashtu edhe momenteve të lakimit, siç janë kolonat e kornizës. Për shkak të ekscentricitetit të ngarkesës në skajet e trarëve, kërkohen prerje tërthore simetrike (siç janë kolonat në formë kutie) për të balancuar forcat dhe deformimet.

Avantazhet kryesore të strukturave të çelikut
(I) Veti të Shkëlqyera Mekanike
Rezistenca e lartë dhe pesha e ulët janë avantazhet më të rëndësishme të strukturave të çelikut. Për një hapësirë të caktuar, pesha e vdekur e një trau çeliku është vetëm 1/3-1/5 e asaj të një trau betoni. Për shembull, një tra çeliku me hapësirë 30 metra peshon afërsisht 50 kg/m, ndërsa një tra betoni peshon mbi 200 kg/m. Kjo jo vetëm që zvogëlon kostot e themeleve (me 20%-30%), por edhe zbut efektet sizmike, duke përmirësuar sigurinë sizmike të strukturës.
(II) Efikasitet i Lartë Ndërtimi
Mbi 90% e komponentëve të strukturës së çelikut janë të parafabrikuar në fabrika me saktësi milimetrike. Instalimi në vend kërkon vetëm ngritje dhe lidhje. Për shembull, një ndërtesë zyrash çeliku 10-katëshe zgjat vetëm 6-8 muaj nga prodhimi i komponentëve deri në përfundim, një reduktim prej 40% në kohën e ndërtimit krahasuar me një strukturë betoni. Për shembull, një projekt banimi çeliku i parafabrikuar në Shenzhen arriti një shpejtësi ndërtimi prej "një kati çdo shtatë ditë", duke ulur ndjeshëm kostot e punës në vend.
(III) Rezistencë dhe qëndrueshmëri e fortë ndaj tërmeteve
Fortësia e çelikut i mundëson strukturave të çelikut të shpërndajnë energjinë përmes deformimit gjatë tërmeteve. Për shembull, gjatë tërmetit Wenchuan të vitit 2008, një fabrikë strukturash çeliku në Chengdu pësoi vetëm deformime të vogla dhe asnjë rrezik shembjeje. Për më tepër, pas trajtimit anti-korrozion (galvanizim dhe veshje), çeliku mund të ketë një jetëgjatësi shërbimi prej 50-100 vjetësh, me kosto mirëmbajtjeje shumë më të ulëta se strukturat e betonit.
(IV) Mbrojtja e Mjedisit dhe Qëndrueshmëria
Shkallët e riciklimit të çelikut tejkalojnë 90%, duke lejuar që ai të rishkrihet dhe përpunohet pas prishjes, duke eliminuar ndotjen nga mbetjet e ndërtimit. Për më tepër, ndërtimi i çelikut nuk kërkon kallëpe ose mirëmbajtje, duke kërkuar punë minimale me lagështirë në vend dhe duke zvogëluar emetimet e pluhurit me mbi 60% krahasuar me strukturat e betonit, në përputhje me parimet e ndërtimit të gjelbër. Për shembull, pas çmontimit të vendit të Ice Cube për Lojërat Olimpike Dimërore të Pekinit 2022, disa komponentë u ripërdorën në projekte të tjera, duke arritur riciklimin e burimeve.

Zbatimi i gjerë i strukturave të çelikut
(I) Ndërtim
Ndërtesat publike: Stadiumet, aeroportet, qendrat e konventave dhe ekspozitave, etj., mbështeten në strukturat e çelikut për të arritur hapësira të mëdha dhe dizajne të bollshme.
Ndërtesa banimi: Rezidencat e parafabrikuara me strukturë çeliku po bëhen gjithnjë e më popullore dhe mund të përmbushin kërkesat e personalizuara të strehimit.
Ndërtesa tregtare: Ndërtesa zyrash dhe qendra tregtare super të larta, të cilat përdorin struktura çeliku për të arritur dizajne komplekse dhe ndërtim efikas.
(II) Transporti
Inxhinieria e urave: Ura ndër-det dhe ura hekurudhore. Urat e çelikut ofrojnë hapësira të mëdha dhe rezistencë ndaj erërave të forta dhe tërmeteve.
Tranziti hekurudhor: Tendat e stacioneve të metrosë dhe trarët e shinave të lehta hekurudhore.
(III) Industriale
Impiante industriale: Impiante të makinerive të rënda dhe impiante metalurgjike. Strukturat e çelikut mund t'i përballojnë ngarkesat e pajisjeve të mëdha dhe të lehtësojnë modifikimet pasuese të pajisjeve.
Ambientet e magazinimit: Magazina me zinxhir të ftohtë dhe qendra logjistike. Strukturat me kornizë portal plotësojnë kërkesat e magazinimit me hapësirë të madhe dhe janë të shpejta për t'u ndërtuar dhe vënë në punë shpejt.
(IV) Energjia
Impiantet e energjisë: Ndërtesat kryesore të termocentraleve dhe kullat e transmetimit. Strukturat e çelikut janë të përshtatshme për ngarkesa të larta dhe mjedise të ashpra të jashtme. Energji e Re: Kullat e turbinave me erë dhe sistemet e montimit fotovoltaik kanë struktura çeliku të lehta për transport dhe instalim të lehtë, duke mbështetur zhvillimin e energjisë së pastër.