Fémgerendák épületekhez és moduláris acélhídépítési útmutató

Építési projektekben használt fémgerendák típusai

Az épületkeretek több hengerelt és gyártott formát kombinálnak, amelyek mindegyike egy adott fesztávhoz, terhelési útvonalhoz vagy csatlakozási részlethez igazodik. A rossz profil kiválasztása az egyik leggyakoribb oka a változtatási sorrendnek az acélszerelés során.

A beépített lemeztartók, amelyeket nem malomban hengereltek, hanem perem- és szalaglemezekből hegesztettek, uralják a hosszú fesztávolságú munkákat, ahol a szabványos katalógusmélységek kimerülnek. Ezt a profilt leggyakrabban a moduláris acélhíd főtartókhoz írják elő, mivel a gyártók a peremvastagságot szakaszonként beállíthatják a hajlítónyomaték diagramhoz, ahelyett, hogy állandó keresztmetszetet használnának a teljes fesztávra.

Teherbírás- és fesztávszámítások

Egy adott gerenda megengedett fesztávja három bemenettől függ: az acél folyáshatárától, a profil szelvénymodulusától és az alkalmazott terheléskombinációtól (holt terhelés plusz élő terhelés, adott esetben szél vagy szeizmikus hozzáadásával). Működési szabályként a mérnökök a padlógerendákat nagyjából 20-as fesztávra méretezik a tipikus irodai 50 font/négyzetláb élőterhelés esetén, majd ellenőrzik, hogy az elhajlás a fesztáv alatt marad-e osztva 360-nal a mozgásra érzékeny felületeknél.

Az alábbi táblázat szemlélteti a közös W-alakú sorozatok kapcsolatát egyenletes padlóterhelés mellett, bemutatva, hogy a megengedett fesztáv hogyan nő a gerenda mélységével 50 psf rögzített terhelés mellett.

Ezek az ábrák A992 Grade 50 acélt feltételeznek szabványos merevítési időközökkel, és inkább szemléltető jellegűek, mintsem helyettesítik a bélyegzett szerkezeti számításokat. A mélyebb szakaszok nem terjednek lineárisan a súllyal : a W10-ről a W30-ra való áttérés nagyjából megháromszorozza a megengedett fesztávot, miközben csak megduplázza a lábonkénti súlyt, ezért a nagy fesztávú tetők és hídfedélzetek a mélyebb, fesztávhoz képest könnyebb szakaszokat részesítik előnyben több sekély gerenda egymásra rakásával szemben.

Acélminőségek és gerendák anyagválasztása

Az osztályzat kiválasztása a költségeket és a szakasz méretét egyaránt érinti. Négy fokozat fedi le az építőipari és moduláris acélhídgyártási munkák túlnyomó részét.

• A36 szénacél: 36 000 psi hozam, a legelterjedtebb minőség szögekhez, lemezekhez és másodlagos elemekhez, ahol a súlymegtakarítás kevésbé számít, mint a költség.
• A992 Grade 50: 50 000 psi hozam, az Egyesült Államokban a 2000-es évek eleje óta a hengerelt W-alakzatok alapértelmezett minősége, amely nagyjából 39 százalékkal erősebb, mint az A36 hasonló egységáron.
• A572 Grade 50/60/65: nagy szilárdságú, gyengén ötvözött acél lemeztartókhoz és nagy terhelésű hídelemekhez, 65 000 psi hozamig elérhető.
• Időjárásálló acél (A588 típus): stabil oxidréteget képez, amely kiküszöböli az ismétlődő festési ciklusokat, széles körben elterjedt moduláris acél hídtartókhoz vidéki és országúti környezetben.

Súlymegtakarítás a minőségi keverékből a projekt során. Egy 30 000 négyzetláb alapterületű raktárvázon az elsődleges gerendák A36-ról Grade 50-re történő átállítása általában 12-18 százalékkal csökkenti a teljes acél űrtartalmát, ami csökkenti mind az anyagköltséget, mind a daruzási időt, bár a Grade 50 tonnánkénti ára valamivel magasabb.

Korrózióvédelmi és bevonatrendszerek

A bevonat nélküli szerkezeti acél évente nagyjából 0,001-0,005 hüvelyket veszít szelvényvastagságából egy tipikus kültéri ipari környezetben, ezért a bevonat kiválasztását tervezési döntésként kezelik, nem pedig utólagos elgondolásként, különösen a szabadon álló gerendák és a vízátkelőhelyek közelében elhelyezkedő moduláris acél hídtartók esetében.

A tűzihorganyzás az alapértelmezett választás a 40 láb alatti gerendákhoz, amelyek beleférnek egy merülőtartályba, míg a helyszínen alkalmazott epoxi/poliuretán rendszerek hosszabb lemeztartókat és összeszerelt, moduláris acél hídszakaszokat takarnak, amelyek meghaladja a tartály méreteit.

Gyártási, hegesztési és csatlakozási módszerek

A fémgerendák üzemi gyártása rögzített sorrendet követ, és a sorrend számít, mert a sorozaton kívüli fúrás vagy hegesztés olyan torzulást okoz, amelyet utólag költséges korrigálni.

1. Karima és szalaglemezek hosszra vágása CNC plazma- vagy oxi-üzemanyag-vágással, a vágási tűrések jellemzően plusz-mínusz 1/16 hüvelyk.
2. Szövedék fel- és tapadóhegesztése a karimákhoz, négyszögletesség ellenőrzése a teljes hegesztés megkezdése előtt.
3. Teljes hegesztés, általában merülőíves hegesztés hosszú egyenes futásokhoz lemeztartókon, amely gyorsabban és kevesebb hibával rakja le a varratfémet, mint a kézi árnyékolt fémívhegesztés.
4. Csavarlyukak fúrása vagy lyukasztása a terepi toldólemezekhez és csatlakozási szögekhez, egy boltsablonból pozícionálva, hogy garantálja a helyszíni illeszkedést.
5. A dőlésszög ellenőrzése és kiegyenesítése, mivel a hosszú tartók előre felfelé vannak bütykölve, hogy ellensúlyozzák az önterhelés elhajlását a terhelés után.
6. Felület előkészítés és bevonat felhordása szállítás előtt.

Az épületvázak terepi csatlakozásainál jellemzően nagy szilárdságú csavarokat használnak (A325 vagy A490 fokozat), nem pedig terepi hegesztést, mivel a csavarkötések gyorsabban telepíthetők, könnyebben ellenőrizhetőek a megfelelő nyomaték, és kiszámíthatóan teljesítenek mind az épületvázak, mind a moduláris acél híd illesztései esetében.

Költség-összehasonlítás: acélgerendák vs beton és fa

A tonnánkénti anyagköltség csak egy részét árulja el a történetnek; A keretezett terület négyzetméterenkénti beépített költsége az a szám, amely a legtöbb projektben ténylegesen befolyásolja a gerenda kiválasztását.

Az acél a leghatározottabban nyer a hosszú, átlátszó fesztávolságú, szoros ütemezésű vagy a későbbi felújítási rugalmasságot igénylő projekteknél, mivel a teherhordó fal eltávolítása vagy a nyílások beépítése egyszerű csavarozott acélvázzal, és sokkal zavaróbb az öntött betonnál.

Karbantartási és ellenőrzési irányelvek

A dokumentált ellenőrzési intervallum meghosszabbítja a gerenda élettartamát az eredeti tervezési feltételezéseken túl, különösen a szabadon álló gerendák és moduláris acélhídszerkezetek esetében, amelyek forgalmi terhelésnek és időjárási ciklusoknak vannak kitéve.

Az ellenőrzés során kiemelt szempontok közé tartozik a csavarok forgatónyomatéka a toldási csatlakozásoknál, a bevonatréteg vastagsága a gerenda végein, ahol a víz hajlamos felgyűlni, és minden látható szakaszveszteség azokon a csapágypontokon, ahol a gerenda érintkezik az alappal vagy támasztékkal.

Gyakran Ismételt Kérdések