Thiết kế kết cấu giàn ống thép nhịp lớn
Trong kết cấu thép nhịp lớn, các điểm đỡ của kết cấu thép càng phân tán, những hạn chế về bố cục phẳng và kết hợp không gian càng lớn; ngược lại, các điểm đỡ của kết cấu thép càng tập trung, tính linh hoạt càng lớn. Bài viết này phân tích các loại kết cấu thép nhịp lớn khác nhau và khám phá hệ thống kết cấu của chúng để cung cấp những hiểu biết sâu sắc và nguồn cảm hứng cho các đồng nghiệp trong lĩnh vực này..
2. Các dạng kết cấu chính của kết cấu thép nhịp lớn
Một. Cấu trúc vỏ lưới
Cấu trúc lưới bề mặt cong được gọi là cấu trúc vỏ lưới, có thể được chia thành vỏ lưới một lớp và hai lớp. Vật liệu làm vỏ lưới bao gồm vỏ lưới thép, vỏ lưới gỗ, và vỏ lưới bê tông cốt thép. Các dạng cấu trúc chính bao gồm vỏ lưới hình cầu, vỏ lưới hyperbol, vỏ lưới hình trụ, và vỏ lưới paraboloid hyperbol.
Kết cấu vỏ dạng lưới kết hợp các đặc điểm chính của hệ thanh và kết cấu vỏ mỏng. Các thanh tương đối đơn giản, và sự phân bố lực lượng hợp lý. Chúng có độ cứng cao và khả năng kéo dài, cho phép các thành phần nhỏ được lắp ráp thành không gian lớn. Các thành phần nhỏ và nút kết nối có thể được chế tạo sẵn tại nhà máy. Lắp đặt thuận tiện và không cần máy móc lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho các chỉ số kinh tế toàn diện. Các cấu trúc có tính linh hoạt trong thiết kế, đáp ứng nhiều phương án kiến trúc và hình dạng không gian theo nhu cầu sáng tạo.
b. Cấu trúc khung không gian
Cấu trúc khung không gian là cấu trúc không gian gồm nhiều thanh nối với nhau tại các nút theo một mô hình hình học nhất định. Khi các cấu trúc như vậy được hình thành với hai hoặc nhiều lớp, chúng được gọi là khung không gian. Thường được làm bằng ống thép hoặc vật liệu thép tiết diện, các hình thức chính bao gồm:
- Khung không gian bao gồm các hệ thống giàn phẳng.
- Khung không gian bao gồm các kim tự tháp tứ giác.
- Khung không gian bao gồm các kim tự tháp hình tam giác.
- Khung không gian bao gồm các kim tự tháp lục giác.
Đặc điểm chính của khung không gian là không gian làm việc, đường truyền lực đơn giản, trọng lượng nhẹ, độ cứng cao, hiệu suất địa chấn tốt, và dễ dàng xây dựng và lắp đặt. Các thanh và nút có thể được tiêu chuẩn hóa và thương mại hóa, cho phép sản xuất hàng loạt tại các nhà máy, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất. Bố cục phẳng của khung không gian linh hoạt, và mái bằng thuận lợi cho việc lắp đặt trần và thiết lập thiết bị. Ngoài ra, khung không gian có tính thẩm mỹ, nhẹ, và thanh lịch, làm cho chúng phù hợp cho các ứng dụng kiến trúc và trang trí.
c. Cấu trúc màng
Cấu trúc màng, còn được gọi là cấu trúc vải, là một dạng cấu trúc không gian nhịp lớn mới được phát triển vào giữa thế kỷ 20. Sử dụng vải linh hoạt hiệu suất cao, màng được hỗ trợ bởi áp suất không khí bên trong, hoặc bằng cáp thép mềm hoặc các giá đỡ cứng, tạo ra một lớp màng dự ứng lực có độ cứng nhất định có khả năng bao phủ những không gian rộng lớn. Các dạng cấu trúc chính bao gồm các cấu trúc màng được hỗ trợ bằng không khí, cấu trúc màng kéo, và cấu trúc màng được hỗ trợ bằng khung.
Đặc điểm chính của cấu trúc màng là trọng lượng nhẹ, nhịp lớn, hình khối kiến trúc đa dạng, xây dựng thuận tiện, nền kinh tế tốt, độ an toàn cao, truyền ánh sáng tốt, và đặc tính tự làm sạch. Tuy nhiên, độ bền của chúng tương đối kém.
d. Cấu trúc dây văng
Kết cấu dây văng sử dụng cáp kéo làm thành phần chịu lực chính, sắp xếp theo mẫu cụ thể. Kết cấu mái dây văng thường bao gồm hệ thống cáp, hệ thống mái nhà, và hệ thống hỗ trợ. Các dạng cấu trúc chính bao gồm:
- Kết cấu dây văng một lớp một chiều.
- Kết cấu dây văng một lớp hướng tâm.
- Kết cấu dây văng một lớp hai chiều.
- Kết cấu dây văng dự ứng lực hai lớp một chiều.
- Kết cấu dây văng dự ứng lực hướng tâm.
- Kết cấu dây văng dự ứng lực hai lớp hai chiều.
- Kết cấu lưới cáp dự ứng lực.
Đặc tính lực của kết cấu dây văng liên quan đến việc chống lại tải trọng bên ngoài thông qua lực căng dọc trục của cáp, không tạo ra mômen uốn và lực cắt. Điều này tận dụng tối đa sức mạnh của thép. Kết cấu dây văng có hình dạng linh hoạt, linh hoạt trong sắp xếp, và thích ứng với các bố cục kiến trúc khác nhau. Do trọng lượng nhẹ của cáp thép, kết cấu mái nhà tương đối nhẹ, và lắp đặt không cần thiết bị nâng lớn. Tuy nhiên, lý thuyết phân tích và thiết kế kết cấu dây văng phức tạp hơn so với kết cấu thông thường, hạn chế ứng dụng rộng rãi của họ.
e. Cấu trúc vỏ mỏng
Cấu trúc vỏ trong kỹ thuật kiến trúc thường là cấu trúc vỏ mỏng (về mặt kỹ thuật được định nghĩa là vỏ có t/R ≤ 1/20). Cấu trúc vỏ mỏng có thể được phân loại theo sự hình thành bề mặt của chúng thành vỏ quay và vỏ tịnh tiến, và bằng vật liệu xây dựng thành lớp vỏ mỏng bê tông cốt thép, vỏ gạch mỏng, vỏ thép mỏng, và vỏ mỏng bằng vật liệu composite.
Cấu trúc vỏ có hiệu suất chịu tải tuyệt vời, có khả năng chịu tải trọng đáng kể với độ dày vỏ rất mỏng. Độ bền và độ cứng của kết cấu vỏ chủ yếu xuất phát từ hình dạng hình học của chúng, thay thế nội lực uốn cong bằng lực nén trực tiếp, từ đó tận dụng tối đa tiềm năng của vật liệu. Như vậy, kết cấu vỏ là dạng kết cấu có tính kinh tế cao và hợp lý với cường độ cao, độ cứng cao, và hiệu quả vật chất.
Việc sử dụng cọc ống trong thi công nền móng là lựa chọn phổ biến trong nhiều năm qua. Cọc ống được sử dụng để chuyển tải trọng của công trình xuống phần sâu hơn, lớp đất hoặc đá ổn định hơn.
Lợi ích của giàn ống Việc sử dụng giàn ống trong xây dựng mang lại một số lợi ích đáng chú ý: Sức mạnh và khả năng chịu tải: Giàn ống nổi tiếng với tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao. Các đường ống kết nối với nhau phân bổ tải trọng đồng đều, dẫn đến một cấu trúc vững chắc và đáng tin cậy. Điều này cho phép xây dựng các nhịp lớn mà không cần cột hoặc dầm đỡ quá mức..
Tiêu chuẩn cho đường ống liền mạch truyền chất lỏng tùy thuộc vào quốc gia hoặc khu vực bạn đang ở, cũng như ứng dụng cụ thể. Tuy nhiên, Một số tiêu chuẩn quốc tế được sử dụng rộng rãi cho các ống liền mạch truyền chất lỏng là: ASTM A106: Đây là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho ống thép carbon liền mạch dùng cho dịch vụ nhiệt độ cao tại Hoa Kỳ. Nó thường được sử dụng trong các nhà máy điện, nhà máy lọc dầu, và các ứng dụng công nghiệp khác nơi có nhiệt độ và áp suất cao. Nó bao gồm các đường ống ở cấp A, B, và C, với các tính chất cơ học khác nhau tùy thuộc vào cấp. API 5L: Đây là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho đường ống dùng trong ngành dầu khí. Nó bao gồm các ống thép liền mạch và hàn cho hệ thống vận chuyển đường ống, bao gồm cả ống dẫn khí, Nước, và dầu. Ống API 5L có nhiều loại khác nhau, chẳng hạn như X42, X52, X60, và X65, tùy thuộc vào đặc tính vật liệu và yêu cầu ứng dụng. ASTM A53: Đây là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho ống thép mạ kẽm nhúng nóng và đen liền mạch và hàn được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm các ứng dụng truyền tải chất lỏng. Nó bao gồm các đường ống ở hai cấp, A và B, với các tính chất cơ học khác nhau và mục đích sử dụng khác nhau. TỪ 2448 / TRONG 10216: Đây là những tiêu chuẩn Châu Âu dành cho ống thép liền mạch được sử dụng trong các ứng dụng truyền tải chất lỏng, bao gồm cả nước, khí ga, và các chất lỏng khác. Đọc thêm
Ống liền mạch truyền chất lỏng được thiết kế để chống lại các loại ăn mòn khác nhau tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng và ứng dụng cụ thể. Một số loại ăn mòn phổ biến nhất mà các đường ống này được thiết kế để chống lại bao gồm: Ăn mòn đồng đều: Đây là loại ăn mòn phổ biến nhất, nơi toàn bộ bề mặt của ống bị ăn mòn đồng đều. Để chống lại loại ăn mòn này, ống thường được làm bằng vật liệu chống ăn mòn, chẳng hạn như thép không gỉ hoặc được lót bằng lớp phủ bảo vệ. Sự ăn mòn điện: Điều này xảy ra khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc với nhau với sự có mặt của chất điện phân, dẫn đến sự ăn mòn kim loại hoạt động mạnh hơn. Để ngăn chặn sự ăn mòn điện, ống có thể được làm bằng kim loại tương tự, hoặc chúng có thể được cách ly với nhau bằng vật liệu cách điện hoặc lớp phủ. Ăn mòn rỗ: Rỗ là một dạng ăn mòn cục bộ xảy ra khi các khu vực nhỏ trên bề mặt đường ống trở nên dễ bị tấn công hơn, dẫn đến sự hình thành các hố nhỏ. Loại ăn mòn này có thể được ngăn chặn bằng cách sử dụng vật liệu có khả năng chống rỗ cao, chẳng hạn như hợp kim thép không gỉ có thêm molypden, hoặc bằng cách áp dụng lớp phủ bảo vệ. Đường nứt ăn mòn: Ăn mòn kẽ hở xảy ra ở những không gian hẹp hoặc khoảng trống giữa hai bề mặt, như là Đọc thêm
Màn hình dây nêm, còn được gọi là màn hình dây hồ sơ, thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau nhờ khả năng sàng lọc vượt trội. Chúng được làm từ dây hình tam giác,
2 7/8trong ống vỏ giếng đục lỗ J55 K55 là một trong những sản phẩm chủ yếu của chúng tôi bằng thép, chúng có thể được sử dụng cho nước, dầu, mỏ khoan giếng khí. Độ dày có thể được cung cấp từ 5,51-11,18mm dựa trên độ sâu giếng của khách hàng và các đặc tính cơ học cần thiết. Thông thường chúng được cung cấp kết nối luồng, như NUE hoặc EUE, sẽ dễ dàng hơn để cài đặt tại trang web. Chiều dài của ống vỏ đục lỗ 3-12m có sẵn cho các chiều cao giàn khoan khác nhau của khách hàng. Đường kính lỗ và diện tích mở trên bề mặt cũng được tùy chỉnh. Đường kính lỗ phổ biến là 9mm, 12mm, 15mm, 16mm, 19mm, vân vân.
