Le strutture in acciaio a grande campata svolgono un ruolo sempre più importante nell'architettura e nell'ingegneria moderne. Utilizzano acciaio ad alta resistenza come struttura portante e sono realizzate con metodi di collegamento e assemblaggio efficienti. L'obiettivo finale è semplificare la necessità di ampi spazi, realizzando volumi spaziali di grandi dimensioni con poche o nessuna colonna, tenendo conto al contempo di estetica, durata ed economicità.
Cos'è una struttura in acciaio a grande campata?
In genere, quando la campata di una struttura spaziale supera i 20-30 metri e l'acciaio viene utilizzato come sistema portante primario, indipendentemente dalla sua forma (travi in acciaio, archi in acciaio, capriate in acciaio o telai spaziali in acciaio), può essere classificata come una struttura in acciaio a grande campata.
Sebbene gli standard ingegneristici e le specifiche di progettazione possano variare, le loro caratteristiche principali rimangono costanti:
- Innanzitutto, l'acciaio è il materiale strutturale primario;
- In secondo luogo, queste strutture riducono al minimo i supporti intermedi per massimizzare la copertura spaziale.
- Inoltre, le strutture in acciaio a grande campata riducono efficacemente l'impatto del loro peso sullo spazio sottostante, mantenendo al contempo flessibilità nella disposizione e nelle modifiche.
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Perché scegliere edifici con struttura in acciaio di grandi dimensioni?
La scelta di strutture in acciaio a grande campata deriva principalmente dai vantaggi combinati dei materiali e della forma strutturale. Questi vantaggi si riflettono specificamente nei seguenti aspetti:
- Proprietà dei materiali superiori
L'acciaio offre un eccellente rapporto resistenza/peso. Ciò significa che, a parità di peso, la sua resistenza e capacità portante sono significativamente superiori rispetto a materiali tradizionali come il calcestruzzo. Questa caratteristica rende le strutture in acciaio leggere, consentendo ampie luci e riducendo efficacemente i requisiti per le fondazioni. Inoltre, l'acciaio possiede una buona plasticità e riciclabilità, facilitando la prefabbricazione in fabbrica e allineandosi ai principi di sviluppo ecologico e sostenibile.
- Costruzione veloce ed efficiente
La maggior parte dei componenti in acciaio viene prefabbricata in fabbrica e poi trasportata in cantiere per l'assemblaggio. Utilizzando metodi come la bullonatura o la saldatura, la costruzione procede rapidamente. Questo approccio riduce significativamente i tempi di progetto e le lavorazioni in loco.
- Progettazione dello spazio altamente flessibile
L'obiettivo principale delle strutture a grande campata è creare spazi aperti e privi di pilastri. L'elevata resistenza e flessibilità delle strutture in acciaio facilitano notevolmente la libera suddivisione degli spazi interni. Le strutture in acciaio rendono possibile tutto questo, consentendo al contempo facili modifiche future. Che si tratti di riorganizzare la disposizione degli interni, aggiungere tribune per gli spettatori o installare passerelle, le modifiche possono essere apportate in modo flessibile ed efficiente.
Tipi comuni di strutture in acciaio a lunga campata
Le strutture in acciaio a lunga campata consentono di realizzare ampi spazi senza pilastri principalmente attraverso diverse forme classiche. Ognuna ha le sue caratteristiche ed è adatta a diversi scenari.
- Strutture a capriate
In una struttura a traliccio, il termine "trave reticolare" si riferisce a una trave reticolare, un tipo di struttura a traliccio. Questa struttura è costituita da elementi rettilinei (elementi diagonali e correnti orizzontali) collegati ai nodi per formare unità triangolari. Le strutture a traliccio sono comunemente utilizzate in edifici pubblici come fabbriche di grandi dimensioni, padiglioni espositivi, stadi e ponti. Poiché vengono utilizzate principalmente nelle strutture di copertura, le capriate sono spesso chiamate anche capriate di copertura. I loro principali vantaggi includono un percorso di trasferimento del carico chiaro e un'elevata efficienza strutturale, che le rendono particolarmente adatte per strutture rettangolari regolari di grande campata. Grazie alla tecnologia di produzione avanzata, la costruzione e la manutenzione delle strutture a traliccio sono relativamente semplici.
- Struttura a telaio spaziale
Si tratta di una struttura spaziale tridimensionale composta da numerosi elementi disposti a griglia. La sua eccellente stabilità complessiva e rigidità spaziale le consentono di adattarsi a diversi piani irregolari e contorni complessi. Allo stesso tempo, possiede anche un'estetica architettonica unica.
- Arches
Attraverso forme curve continue, i carichi vengono trasformati in pressione assiale lungo l'asse dell'arco, ottenendo così campate estremamente ampie. Gli archi non solo creano interni spaziosi, ma le loro curve aggraziate diventano spesso il punto focale visivo di un edificio, contribuendo anche all'ottimizzazione dell'acustica e degli effetti visivi.
- Strutture a membrana e cavo
Attraverso forme curve continue, i carichi vengono trasformati in pressione assiale lungo l'asse dell'arco, ottenendo così campate estremamente ampie. Gli archi non solo creano interni spaziosi, ma le loro curve aggraziate diventano spesso il punto focale visivo di un edificio, contribuendo anche all'ottimizzazione dell'acustica e degli effetti visivi. Le applicazioni includono: architettura del paesaggio (tettoie per stadi), architettura ecologica (serre per giardini botanici) e strutture temporanee (grandi padiglioni espositivi).
- Struttura a portale in acciaio (una scelta conveniente per edifici di piccole e medie dimensioni)
A struttura a portale in acciaio è costituito da un telaio a portale (giunti rigidi trave-colonna in acciaio a forma di H), un sistema di arcarecci (acciaio a C/Z) e un sistema di controventi, che formano un sistema portante planare. Il suo principale vantaggio risiede nella progettazione a sezione trasversale variabile: le sezioni trasversali di travi e pilastri sono ottimizzate in base alle variazioni delle forze interne, consentendo un utilizzo efficiente dei materiali. Il tetto e le pareti sono realizzati in lamiere profilate leggere (peso proprio di soli 0.1-0.3 kN/m²). Il carico sulle fondazioni è ridotto del 40-60% rispetto alle strutture in calcestruzzo.
Strutture a capriate -
Arches -
Strutture a membrana e cavo -
Struttura a portale in acciaio
Considerazioni chiave sulla progettazione
Nella pratica, questi sistemi vengono spesso combinati per sviluppare una struttura spaziale ottimale, su misura per i requisiti specifici del progetto. Con l'aumentare della luce, la complessità della progettazione dei giunti aumenta significativamente. Pertanto, il raggiungimento di un equilibrio ottimale tra resistenza strutturale, rigidezza e producibilità rimane fondamentale per la progettazione di successo di strutture in acciaio di grandi luci.
La storia dello sviluppo degli edifici con struttura in acciaio a grande campata
L'antica Roma aveva edifici di grandi dimensioni (come gli antichi edifici romani). Edifici strutturali di grande portata nei tempi moderni aveva ottenuto grandi risultati. Ad esempio, il padiglione dei macchinari dell'Esposizione mondiale di Parigi del 1889 utilizzava una struttura in acciaio ad arco a tre cerniere con una luce di 115 metri.
All'inizio del XX secolo, il progresso dei materiali metallici e lo sviluppo della tecnologia del cemento armato hanno favorito la nascita di molte nuove forme strutturali di edifici di grandi dimensioni.
Ad esempio, la Sala del Centenario, costruita a Breslavia, in Polonia, dal 1912 al 1913, utilizza una cupola in cemento armato con un diametro di 65 metri e una superficie di copertura di 5,300 metri quadrati. Dopo la seconda guerra mondiale, gli edifici di grandi dimensioni videro nuovi sviluppi, con i paesi europei, gli Stati Uniti e il Messico che si svilupparono più velocemente.
. ampia campata edifici con struttura in acciaio di questo periodo furono ampiamente utilizzati vari materiali leggeri ad alta resistenza (come acciaio legato, vetro speciale) e materiali chimici sintetici, che ridussero il peso della struttura a grande campata e consentirono la continua comparsa di nuove strutture spaziali e la crescente copertura di l'area.
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- Crescente diversificazione e complessità delle forme strutturali.
- La campata strutturale diventa sempre più grande, la qualità dell'acciaio diventa sempre più alta, lo spessore della lamiera d'acciaio diventa sempre più spesso.
- Stili di modalità di connessione complessi e diversificati.
- Il numero di componenti e tipologie di sezioni trasversali sono in aumento, rendendo sempre più difficile approfondire la progettazione.
- Elevata richiesta di precisione di lavorazione.
Costo delle strutture in acciaio a grande campata
Il costo delle strutture in acciaio di grandi dimensioni non è fisso. Varia notevolmente a seconda di fattori quali le materie prime, la tipologia strutturale e le condizioni di costruzione. Ad esempio:
- Dimensioni: in genere, maggiore è la superficie dell'edificio, minore è il costo per unità di superficie; maggiore è l'altezza dell'edificio, maggiori sono i requisiti di capacità portante strutturale e stabilità, e maggiore è il costo.
- Qualità del materiale: anche l'acciaio è un fattore chiave che incide sui costi. L'acciaio strutturale al carbonio comune è relativamente economico, mentre l'acciaio ad alta resistenza di alta qualità è più costoso. Inoltre, l'utilizzo di rivestimenti protettivi di alta qualità nella struttura dell'involucro aumenta i costi.
- Complessità progettuale: per le strutture portali in acciaio generiche, entro un intervallo di campate ragionevole, la fattibilità economica può essere bilanciata attraverso la progettazione strutturale. Progetti complessi aumenteranno i costi.
- Posizione geografica: i costi variano nelle diverse regioni a causa delle differenze nei costi di manodopera, nei costi di trasporto e nelle condizioni di mercato. Nelle aree economicamente sviluppate, i costi possono essere superiori del 10%-30% rispetto alle aree meno sviluppate.
- Tecnologia di costruzione: la tecnologia di costruzione avanzata può aumentare i costi, ma migliora anche l'efficienza e la durata.
- Ubicazione e logistica: anche la logistica rappresenta un fattore di costo significativo. Se la sede del progetto è relativamente remota, il costo del trasporto marittimo aumenterà. Inoltre, i costi del trasporto marittimo variano anche in base ai cambiamenti del clima economico.
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Chi siamo K-HOME
-Cina produttore di edifici in acciaio
At k-home, offriamo due principali sistemi di strutture in acciaio: strutture a telaio e strutture a telaio a portale. K-HomeIl team di ingegneri di effettua valutazioni complete delle esigenze specifiche di ogni progetto, tenendo conto dei requisiti di carico, dei requisiti funzionali e del budget, per consigliare la soluzione con struttura in acciaio più adatta ai nostri clienti. I nostri sistemi di strutture in acciaio sono sottoposti a rigorosi calcoli e test fisici per garantire che ogni edificio raggiunga la durata di vita prevista.
Design
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Marchio e trasporti
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Produzione
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Installazione dettagliata
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Circa l'autore: K-HOME
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