Metalne grede za gradnju i Vodič za konstrukciju modularnih čeličnih mostova

Vrste metalnih greda koje se koriste u građevinskim projektima

Građevinski okviri kombiniraju nekoliko valjanih i izrađenih oblika, od kojih svaki odgovara određenom rasponu, putanji opterećenja ili detaljima povezivanja. Odabir pogrešnog profila jedan je od najčešćih uzroka narudžbi za promjenu tijekom montaže čelika.

Ugrađeni pločasti nosači, zavareni od prirubnica i lamelnih ploča, a ne valjani u mlinu, dominiraju radovima velikog raspona gdje standardne kataloške dubine ponestaje. Ovo je profil koji se najčešće specificira za modularne čelične glavne nosače mostova, budući da proizvođači mogu podesiti debljinu prirubnice odjeljak po odjeljak kako bi odgovarao dijagramu momenta savijanja umjesto korištenja konstantnog poprečnog presjeka za cijeli raspon.

Proračuni nosivosti i raspona

Dopušteni raspon za određenu gredu ovisi o tri ulazna podatka: granici razvlačenja čelika, modulu presjeka profila i primijenjenoj kombinaciji opterećenja (mrtvo opterećenje plus aktivno opterećenje, s dodatkom vjetra ili seizmike gdje je relevantno). Kao radno pravilo, inženjeri dimenzioniraju podne grede na dubinu otprilike raspona podijeljenu s 20 za tipična uredska živa opterećenja od 50 funti po kvadratnoj stopi, zatim provjeravaju da defleksija ostaje ispod raspona podijeljena s 360 za završne slojeve koji su osjetljivi na pomicanje.

Grafikon u nastavku ilustrira odnos za uobičajenu seriju W-oblika pod ravnomjernim opterećenjem poda, pokazujući kako dopušteni raspon raste s dubinom grede pri fiksnom opterećenju od 50 psf.

Ove brojke pretpostavljaju čelik A992 Grade 50 sa standardnim intervalima ukrućenja i ilustrativne su, a ne zamjena za otisnuti konstrukcijski proračun. Dublje sekcije ne skaliraju linearno s težinom : prelazak s W10 na W30 otprilike utrostručuje dopušteni raspon dok samo udvostručuje težinu po stopi, zbog čega krovovi s dugim rasponom i plohe mostova daju prednost dubljim, lakšim dijelovima u odnosu na raspon u odnosu na slaganje više plitkih greda.

Vrste čelika i izbor materijala za grede

Odabir ocjene utječe i na cijenu i na veličinu odjeljka. Četiri stupnja pokrivaju veliku većinu građevinskih radova i radova na izradi modularnih čeličnih mostova.

• Ugljični čelik A36: iskorištenje od 36 000 psi, najčešći stupanj za kutove, ploče i sekundarne elemente gdje su uštede na težini manje važne od cijene.
• A992 Grade 50: 50.000 psi prinosa, zadani stupanj za valjane W-oblike u Sjedinjenim Državama od ranih 2000-ih, daje otprilike 39 posto više čvrstoće od A36 po sličnoj jediničnoj cijeni.
• A572 Gradacija 50/60/65: niskolegirani čelik visoke čvrstoće koji se koristi za pločaste nosače i jako opterećene članove mostova, dostupan do 65 000 psi.
• Čelik otporan na atmosferilije (tip A588): stvara stabilan oksidni sloj koji eliminira ponovljene cikluse bojanja, široko specificirane za izložene modularne čelične nosače mostova u ruralnim sredinama i na autocestama.

Uštede na težini od kombinacije odabira razreda u cijelom projektu. Na okviru skladišta od 30.000 četvornih stopa, prebacivanje primarnih greda s A36 na Grade 50 obično smanjuje ukupnu tonažu čelika za 12 do 18 posto, što smanjuje troškove materijala i vremena dizalice, iako je cijena po toni Grade 50 malo viša.

Sustavi zaštite od korozije i premaza

Konstrukcijski čelik bez premaza gubi otprilike 0,001 do 0,005 inča debljine presjeka godišnje u tipičnom vanjskom industrijskom okruženju, zbog čega se odabir premaza tretira kao odluka o dizajnu, a ne naknadna misao, posebno na izloženim gredama i modularnim čeličnim nosačima mostova koji se nalaze u blizini vodenih prijelaza.

Vruće pocinčavanje je zadani izbor za grede ispod 40 stopa koje odgovaraju spremniku za potapanje, dok epoksidni/poliuretanski sustavi koji se primjenjuju na terenu pokrivaju duže pločaste nosače i sklopljene modularne čelične dijelove mostova koji premašuju dimenzije spremnika.

Metode izrade, zavarivanja i spajanja

Radnička izrada metalne grede slijedi fiksni slijed, a redoslijed je bitan jer bušenje ili zavarivanje izvan slijeda dovodi do izobličenja koje je skupo naknadno ispraviti.

1. Rezanje prirubnice i rebrastih ploča na duljinu korištenjem CNC plazma ili rezanja kisikom, s tolerancijama rezanja obično na plus ili minus 1/16 inča.
2. Postavljanje i pričvršćivanje zavarivanja rebra na prirubnice, provjerava se pravokutnost prije početka potpunog zavarivanja.
3. Potpuno zavarivanje, obično zavarivanje pod praškom za duge ravne staze na pločastim nosačima, koje nanosi zavareni metal brže i s manje nedostataka od ručnog zaštićenog metalnog zavarivanja.
4. Bušenje ili probijanje rupa za vijke za spojne ploče na terenu i spojne kutove, pozicionirane prema predlošku u trgovini kako bi se jamčilo postavljanje na terenu.
5. Provjera nagiba i ravnanje, budući da su dugi nosači unaprijed nagnuti prema gore kako bi se suprotstavili progibu mrtvog opterećenja nakon opterećenja.
6. Priprema površine i nanošenje premaza prije otpreme.

Terenski spojevi na okvirima zgrada obično koriste vijke visoke čvrstoće (razred A325 ili A490) umjesto zavarivanja na terenu, budući da se vijčani spojevi brže postavljaju, lakše ih je provjeriti radi pravilnog zakretnog momenta i imaju predvidljivu učinkovitost u okvirima zgrada i modularnim spojevima čeličnih mostova.

Usporedba troškova: čelične grede u odnosu na beton i drvo

Trošak materijala po toni govori samo dio priče; instalirani trošak po kvadratnom metru uokvirene površine je broj koji zapravo pokreće odabir greda na većini projekata.

Čelik najodlučnije pobjeđuje na projektima s velikim čistim rasponima, tijesnim rasporedima ili potrebom za kasnijom fleksibilnošću renoviranja, budući da je uklanjanje nosivog zida ili dodavanje otvora jednostavno s čeličnim okvirom pričvršćenim vijcima i daleko više ometa s lijevanim betonom.

Smjernice za održavanje i pregled

Dokumentirani interval inspekcije produljuje radni vijek grede znatno iznad izvornih projektnih pretpostavki, posebno za izložene grede i modularne čelične mostovne konstrukcije koje su izložene prometnom opterećenju i vremenskim promjenama.

Prioritetne stavke tijekom bilo koje inspekcije uključuju zakretni moment vijaka na spojnim spojevima, debljinu sloja premaza na krajevima grede gdje se voda skuplja i svaki vidljivi gubitak presjeka na točkama ležaja gdje greda dodiruje temelj ili upornjak.

Često postavljana pitanja