Projeto de estruturas de treliça de tubos de aço de grandes vãos
Em estruturas metálicas de grandes vãos, quanto mais dispersos forem os pontos de apoio da estrutura de aço, maiores serão as restrições no layout plano e na combinação espacial; por outro lado, mais concentrados os pontos de apoio da estrutura de aço, quanto maior for a flexibilidade. Este artigo analisa vários tipos de estruturas de aço de grandes vãos e explora seus sistemas estruturais para fornecer insights e inspiração para colegas da área..
2. Principais Formas Estruturais de Estruturas Metálicas de Grandes Vãos
a. Estrutura do Shell da Grade
Uma estrutura de grade de superfície curva é conhecida como estrutura de grade de casca, que pode ser dividido em conchas de grade de camada única e camada dupla. Os materiais para os invólucros da grade incluem invólucros de grade de aço, conchas de grade de madeira, e cascas de grade de concreto armado. As principais formas estruturais incluem cascas de grade esférica, conchas de grade hiperbólica, conchas de grade cilíndrica, e conchas de grade parabolóide hiperbólica.
As estruturas de casca em grade combinam as principais características dos sistemas de hastes e das estruturas de casca fina. As hastes são relativamente simples, e a distribuição de força é razoável. Eles têm alta rigidez e capacidade de expansão, permitindo que pequenos componentes sejam montados em grandes espaços. Os pequenos componentes e nós de conexão podem ser pré-fabricados em fábricas. A instalação é conveniente e não requer máquinas grandes, tornar favoráveis os indicadores económicos abrangentes. As estruturas são versáteis em design, acomodando uma variedade de planos arquitetônicos e formas espaciais de acordo com as necessidades criativas.
b. Estrutura da Estrutura Espacial
Uma estrutura de moldura espacial é uma estrutura espacial composta por múltiplas hastes conectadas em nós de acordo com um determinado padrão geométrico.. Quando tais estruturas são formadas com camadas duplas ou múltiplas, eles são chamados de quadros espaciais. Normalmente feito de tubos de aço ou materiais de seção de aço, os principais formulários incluem:
- Estruturas espaciais compostas por sistemas de treliças planas.
- Molduras espaciais compostas por pirâmides quadrangulares.
- Molduras espaciais compostas por pirâmides triangulares.
- Molduras espaciais compostas por pirâmides hexagonais.
As principais características dos quadros espaciais são o trabalho espacial, caminhos simples de transmissão de força, peso leve, alta rigidez, bom desempenho sísmico, e fácil construção e instalação. As hastes e nós podem ser padronizados e comercializados, permitindo a produção em massa nas fábricas, o que melhora a eficiência da produção. O layout plano das estruturas espaciais é flexível, e o telhado plano é propício à instalação no teto e configuração do equipamento. Adicionalmente, molduras espaciais são esteticamente agradáveis, leve, e elegante, tornando-os adequados para aplicações arquitetônicas e decorativas.
c. Estrutura da Membrana
Estruturas de membrana, também conhecidas como estruturas de tecido, são uma nova forma de estrutura espacial de grande extensão desenvolvida em meados do século XX. Usando tecidos flexíveis de alto desempenho, a membrana é suportada pela pressão interna do ar, ou por cabos de aço flexíveis ou suportes rígidos, criando uma membrana pré-tensionada com certa rigidez capaz de cobrir grandes espaços. As principais formas estruturais incluem estruturas de membrana suportadas por ar, estruturas de membrana elástica, e estruturas de membrana suportadas por estrutura.
As principais características das estruturas de membrana são leves, grandes vãos, diversas formas arquitetônicas, construção conveniente, boa economia, alta segurança, boa transmissão de luz, e propriedades de autolimpeza. No entanto, sua durabilidade é relativamente baixa.
d. Estrutura Estaiada
Estruturas estaiadas usam cabos de tração como principais componentes de suporte de carga, organizados em padrões específicos. As estruturas de telhado estaiadas normalmente consistem em um sistema de cabos, sistema de telhado, e sistema de suporte. As principais formas estruturais incluem:
- Estruturas estaiadas unidirecionais de camada única.
- Estruturas estaiadas radiais de camada única.
- Estruturas estaiadas bidirecionais de camada única.
- Estruturas estaiadas protendidas unidirecionais de dupla camada.
- Estruturas estaiadas protendidas radiais.
- Estruturas estaiadas protendidas bidirecionais de dupla camada.
- Estruturas de redes de cabos protendidas.
As características de força das estruturas estaiadas envolvem resistir a cargas externas através da tensão axial dos cabos, sem produzir momentos fletores e forças cortantes. Isso utiliza totalmente a resistência do aço. Estruturas estaiadas são versáteis em forma, flexível no arranjo, e adaptável a vários layouts arquitetônicos. Devido ao peso leve dos cabos de aço, a estrutura do telhado é relativamente leve, e a instalação não requer grandes equipamentos de elevação. No entanto, a teoria de análise e projeto de estruturas estaiadas é mais complexa em comparação com estruturas convencionais, limitando sua aplicação generalizada.
e. Estrutura de casca fina
As estruturas de casca na engenharia arquitetônica são frequentemente estruturas de casca fina (tecnicamente definidos como cascas com t/R ≤ 1/20). Estruturas de casca fina podem ser categorizadas por sua formação superficial em cascas rotacionais e cascas translacionais, e por materiais de construção em cascas finas de concreto armado, cascas finas de tijolo, conchas finas de aço, e cascas finas de material compósito.
As estruturas de casca têm excelente desempenho de suporte de carga, capaz de suportar cargas substanciais com espessuras de casca muito finas. A resistência e a rigidez das estruturas em casca derivam principalmente da sua forma geométrica., que substitui as forças internas de flexão por compressão direta, utilizando assim totalmente o potencial do material. Como tal, estruturas de casca são uma forma estrutural altamente econômica e racional com alta resistência, alta rigidez, e eficiência de materiais.
O uso de estacas tubulares na construção de fundações tem sido uma escolha popular há muitos anos.. As estacas tubulares são usadas para transferir a carga de uma estrutura para uma área mais profunda., camada mais estável de solo ou rocha.
Benefícios das treliças de tubos O uso de treliças de tubos na construção oferece várias vantagens notáveis: Força e capacidade de carga: As treliças de tubos são conhecidas por sua alta relação resistência/peso. Os tubos interligados distribuem as cargas uniformemente, resultando em uma estrutura robusta e confiável. Isto permite a construção de grandes vãos sem a necessidade de colunas ou vigas de apoio excessivas.
O padrão para tubos sem costura para transporte de fluidos depende do país ou região em que você está, bem como a aplicação específica. No entanto, alguns padrões internacionais amplamente utilizados para tubos sem costura para transporte de fluidos são: ASTM A106: Esta é uma especificação padrão para tubos de aço carbono sem costura para serviços em altas temperaturas nos Estados Unidos. É comumente usado em usinas de energia, refinarias, e outras aplicações industriais onde estão presentes altas temperaturas e pressões. Abrange tubos em graus A, B, e C, com propriedades mecânicas variáveis dependendo do grau. API 5L: Esta é uma especificação padrão para tubos usados na indústria de petróleo e gás.. Abrange tubos de aço sem costura e soldados para sistemas de transporte por dutos, incluindo tubos para transporte de gás, água, e óleo. Os tubos API 5L estão disponíveis em vários graus, como X42, X52, X60, e X65, dependendo das propriedades do material e dos requisitos de aplicação. ASTM A53: Esta é uma especificação padrão para tubos de aço preto e galvanizado por imersão a quente, sem costura e soldados, usados em vários setores., incluindo aplicações de transporte de fluidos. Cobre tubos em dois graus, A e B, com diferentes propriedades mecânicas e usos pretendidos. DE 2448 / EM 10216: Estas são as normas europeias para tubos de aço sem costura utilizados em aplicações de transporte de fluidos, incluindo água, gás, e outros fluidos. Consulte Mais informação
Os tubos sem costura para transporte de fluidos são projetados para resistir a vários tipos de corrosão, dependendo do material utilizado e da aplicação específica. Alguns dos tipos mais comuns de corrosão aos quais esses tubos são projetados para resistir incluem: Corrosão uniforme: Este é o tipo mais comum de corrosão, onde toda a superfície do tubo corrói uniformemente. Para resistir a este tipo de corrosão, os tubos geralmente são feitos de materiais resistentes à corrosão, como aço inoxidável ou revestido com revestimentos protetores. Corrosão galvânica: Isso ocorre quando dois metais diferentes estão em contato um com o outro na presença de um eletrólito., levando à corrosão do metal mais ativo. Para evitar corrosão galvânica, tubos podem ser feitos de metais semelhantes, ou podem ser isolados uns dos outros usando materiais isolantes ou revestimentos. Corrosão localizada: Pitting é uma forma localizada de corrosão que ocorre quando pequenas áreas na superfície do tubo se tornam mais suscetíveis ao ataque, levando à formação de pequenas covas. Este tipo de corrosão pode ser evitado usando materiais com alta resistência à corrosão., como ligas de aço inoxidável com adição de molibdênio, ou aplicando revestimentos protetores. Corrosão intersticial: A corrosão em fendas ocorre em espaços estreitos ou lacunas entre duas superfícies, tal Consulte Mais informação
Telas de arame em cunha, também conhecidas como telas de arame de perfil, são comumente usados em vários setores por suas capacidades de triagem superiores. Eles são construídos com arame de formato triangular,
2 7/8no tubo de revestimento de poço perfurado J55 K55 é um dos principais produtos de aço inoxidável, eles podem ser usados para água, óleo, campos de perfuração de poços de gás. As espessuras podem ser fornecidas de 5,51 a 11,18 mm com base na profundidade do poço do cliente e nas propriedades mecânicas exigidas. Normalmente eles são fornecidos com conexão de rosca, como NUE ou EUE, que será mais fácil de instalar no local. O comprimento de tubos de revestimento perfurados de 3 a 12 m está disponível para diferentes alturas de plataformas de perfuração do cliente. O diâmetro do furo e a área aberta na superfície também são personalizados. Os diâmetros de furo populares são 9mm, 12milímetros, 15milímetros, 16milímetros, 19milímetros, etc..
