אל תדלגו על הפופולריות של הידע אודות מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית
באופן כללי, מבנה תעשייתי בעל מסגרת פלדה פורטלית הוא בניין תעשייתי עם מבנה פלדה כמערכת נשיאת העומס העיקרית שלו. ליבת התכנון שלו טמונה בשימוש במסגרת פלדה פורטלית כתמיכה נושאת העומס העיקרית - בצורת דלתות יומיומיות, היא פשוטה אך יציבה מספיק כדי לשאת את משקל המבנה העיקרי של הבניין. זהו גם סוג קל משקל נפוץ, עם רכיבים נושאי עומס עיקריים הכוללים קורות פלדה ועמודי פלדה, המציגים פריסה כוללת בצורת "דלת" המאפיינת מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית.
ניתן להתאים את הצורה המבנית של מבני תעשייה מפלדת פורטל בצורה גמישה לצרכים בפועל. באופן ספציפי, מבני תעשייה מפלדת פורטל קלים אידיאליים עבור... מבני סדנאות פלדהללא עגורני ייצור, בעוד שעגורנים כבדים הם חובה עבור אלו הזקוקים לעגורנים להובלת חומרים/ציוד כבדים. מבחינת הפריסה, הם מציעים אפשרויות של מוטת יחיד, מוטת כפולה ורב-מטת, וניתן לצייד אותם במרזבים, נספחים או אפילו לשדרג אותם ל-בנייני פלדה רב קומותבהתאם לדרישות הפרויקט. ניתן גם להתאים עבורם התאמות מותאמות אישית (למשל, מרזבים אטומים לגשם, נספחים קטנים).
יתרונות אלה הופכים מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית למתאימים היטב לצורכי תעשיית הבנייה. ללא עמודי תמיכה מוגזמים, הם נמנעים ממכשולים בעת הצבת ציוד מפעל, אחסון סחורות במחסן או הקלת פעולות העובדים. יתר על כן, ניתן לבצע בנייה מוקדמת של הרכיבים המרכזיים שלהם במפעלים ולהרכיב אותם באתר - זה לא רק מקצר את מחזור הבנייה של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית, אלא גם מבטיח איכות עקבית. יש להם גם עמידות חזקה בפני רוחות, שלג ורעידות אדמה, מה שמבטיח יציבות לטווח ארוך.
כיום, מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית הם לא רק הבחירה הראשונה עבור סדנאות מפעל ואתרי אחסון גדולים, אלא גם אמינים עבור מקומות מסחריים ומתקני תרבות ובידור. למעשה, כל הפרויקטים הזקוקים לחלל פנימי פתוח נותנים עדיפות למבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית טרומית, שכן הם מאזנים פונקציונליות, יעילות ועמידות - סיבות מרכזיות לפופולריות שלהם בבנייה מודרנית.
להבין בקלות את הרכיבים והפרטים המבניים של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית
ברכיבים המבניים העיקריים של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית, ניתן לתכנן עמודים וקורות גג כאלמנטים בצורת H או כסריגים בעלי רשת מוצקה. כדי להפחית את צריכת הפלדה, אלמנטים אלה עשויים גם לאמץ חתך רוחב משתנה המבוסס על התפלגות דיאגרמת מומנט הכיפוף. בעוד שאלמנטים בעלי רשת מוצקה משתמשים במעט יותר פלדה, הם קלים לייצור ומיושמים באופן נרחב בפרויקטים מעשיים של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית.
עבור המבנה המשני של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית, פלדה דקה-דופן בעיצוב קר עדיפה עבור קורות גג וחופות קירות; אם מרווח העמודים של המפעל עולה על 12 מטר, קורות מסוג מסבך הן חסכוניות יותר. כחלקים כיפוף, המבנה המשני מתחבר למסגרת הנוקשה הראשית באמצעות ברגים - הוא נושא עומסים ממערכת הסגירה, מעביר אותם למבנה הראשי ומספק תמיכה רוחבית כדי לשפר את היציבות הכוללת של המבנה הראשי במבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית.
ליבת מערכת הסגירה של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית היא לוחות חיפוי, העשויים בדרך כלל מגיליונות מתכת דקים מגולגלים או מחומרים מרוכבים קלים אחרים. לוחות אלה מחוברים למבנה המשני באמצעות שיטות ספציפיות כדי לשאת עומסים חיצוניים כגון רוח, שלג ועומסי בנייה. ראוי לציין כי לוחות חיפוי לא רק נתמכים על ידי המבנה המשני אלא גם יכולים לספק תמיכה רוחבית למבנה המשני, ובכך לשפר את יציבותו במידה מסוימת.
יתר על כן, לאחר חיבור לוחות החיפוי למבנה המשני, הם יוצרים קשיחות גזירה חזקה במישור שלהם - תופעה המכונה בדרך כלל "אפקט הסרעפת". אפקט זה מאפשר למבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה עמוסה במישור להיות בעלי ביצועים מבניים מרחביים מסוימים.
בנוסף, תומכי גג ותמיכות בין-עמודים של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית מתוכננים בדרך כלל כחלקי מתיחה, כאשר תומכי פלדה עגולים מהודקים הם הבחירה המועדפת. אם המבנה כולל עגורנים בעלי קיבולת של מעל 5 טון, יש להחליף את תומכי העמודים בפלדת זווית או תומכי פלדה חתכים אחרים. עבור תומכי העמודים בחלק מבנה הביניים של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית, יש לבחור גם תומכי פלדה זווית או תומכי פלדה חתכים אחרים.
בהתאם לדרישות האדריכליות בפועל, ניתן לארגן ולשלב אלמנטים של מסגרת פלדה פורטלית בגדלים שונים כדי ליצור מגוון צורות מבניות, העונות על צרכי השימוש של מבנים חד-קומתיים שונים. צורות נפוצות כוללות כאלה עם קומות ביניים חלקיות, עם פתחי אוורור או מעקות, עם סוככים ועם מרזבים. ניתן גם לעצב אותן כבעלות שיפוע יחיד, רב-מפתח עם רכס יחיד ושיפועים כפולים, רב-מפתח עם רכסים מרובים ושיפועים מרובים, ומפתחים משולבים גבוהים ונמוכים. בנוסף, מסגרות פלדה פורטלית מסוג מסגרת משמשות גם בתרחישים מסוימים.
▪ צורות בסיסיות של מבני מסגרת פלדה פורטלים
▪ חיבורים מקומיים בקומה השנייה מתייחסים למערכות שלדה מרובות קומות.
בצורות המבניות הנגזרות של מסגרות פלדה פורטליות, ניתן גם לסדר את ציוד העגורן באופן גמיש בהתאם לצרכים בפועל, וניתן להוסיף בו זמנית חללים חלקיים בקומה השנייה.
בעיקרו של דבר, מסגרות פורטל גמלוניות שייכות גם לקטגוריה של מסגרות פורטל רב-מפתחיות; ההבדל העיקרי טמון בעמודים הביניים שלהן, שכיוון החתך שלהן מסובב ב-90 מעלות בהשוואה לזה של עמודי מסגרות פורטל קונבנציונליים.
בחירת פלדה עבור מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית בהתבסס על תקנים ודירוגים נפוצים
בחירת הפלדה עבור מבני תעשייה בעלי מסגרת פורטל תתבסס על התקנים הלאומיים הסיניים קוד לתכנון מבני פלדה (GB 50017) ו- מפרט טכני למבני פלדה של מבני מסגרת פורטל קלים (GB 51022). סוגי הפלדה הנפוצים ותרחישי היישום שלהם הם כדלקמן:
פלדת Q235, כבחירה הנפוצה והחסכונית ביותר, בעלת חוזק כניעה של 235 ניוטון/מ"מ² וחוזק, גמישות ויכולת ריתוך טובים. היא עומדת בדרישות של רוב מבני מסגרות פורטל ללא מנופים או עם מנופים במשקל קטן; היא לא רק החומר המועדף למסגרות ראשיות (קורות, עמודים) אלא גם הפלדה המשמשת בדרך כלל למבנים משניים (משקופים, קורות קירות);
פלדת Q355 (שנקראת בעבר Q345) מתאימה לרכיבים קריטיים יותר, עם חוזק כניעה של 355 ניוטון/מ"מ². חוזקה גבוה בכ-36% מזה של פלדת Q235. כאשר למבנה יש מוטת בנייה גדולה, עומס כבד (כגון עם עגורנים בעלי טונות גדולות), או מרווח גדול בין עמודים, השימוש בפלדת Q355 יכול להפחית ביעילות את גודל החתך של הרכיבים ולחסוך בצריכת פלדה. למרות שמחיר היחידה שלה גבוה מעט, היא מציעה כלכלה כוללת טובה יותר, ולעתים קרובות משמשת עבור מסגרות עיקריות (קורות, עמודים) הנתונים לעומסים גדולים.
פלדות בעלות חוזק גבוה יותר כגון Q390, Q420 ו-Q460 משמשות לעיתים רחוקות במסגרות פורטל ונחשבות רק בפרויקטים גדולים במיוחד עם מנופים כבדים במיוחד או תנאי עומס קיצוניים. באופן כללי, פלדת Q235B או Q355B משמשות בדרך כלל למסגרות ראשיות (קורות, עמודים), בעוד שפלדת Q235 מאומצת בדרך כלל עבור מבנים משניים (רוחות, קורות קיר).
עקרונות תכנון מעשיים עבור מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית
המתווה של מבני תעשייה מסוג פורטל פלדה עוקבת אחר היגיון תכנון שיטתי, תוך התמקדות במסגרות קשיחות רוחביות, חיזוק אורכי, מערכות סגירה ומבנים משניים. הפרטים הם כדלקמן:
- פריסת מסגרת קשיחה לרוחב (מערכת התנגדות כוח לרוחב ראשית): בתור "שלד" של מבני תעשייה בעלי שלד פלדה פורטלי, מסגרות קשיחות רוחביות נושאות את כל העומסים האנכיים והעומסים הרוחביים. עבור מרווחים, יש לקבוע אותם על סמך דרישות התהליך כגון רוחב קו הייצור, סידור הציוד ומעברים לוגיסטיים. המרווח הכלכלי הנפוץ נע בין 18 מטר ל-36 מטר; מרווחים גדולים יותר (למשל, מעל 45 מטר) הם ברי ביצוע טכנית אך דורשים השוואה כלכלית - לפעמים שימוש במסבכים או בסוגריים הוא חסכוני יותר. מסגרות קשיחות רוחביות יכולות להיות מסודרות כבעלות מרווח יחיד, מרווח כפול או מרווח מרוב. בתכניות מרובות מרווחים, עמודים ביניים בדרך כלל מאמצים את צורתם של עמודים בעלי קצה פינים, המחוברים לקורות כדי לפשט את הבנייה ולחסוך בחומרים. מרווח בין עמודים (כלומר, המרחק בין מסגרות קשיחות) הוא גורם מפתח המשפיע על צריכת הפלדה והחסכון; מרווח העמודים הכלכלי הנפוץ הוא 6 מטר עד 9 מטר, ו-7.5 מטר או 8 מטר נמצאים בשימוש נרחב בתרחישים ללא מנופים או עם מנופים במשקל קטן. הגדלת המרווח בין העמודים (למשל, ל-12 מטר) תגדיל משמעותית את צריכת הפלדה עבור קורות שלדה קשיחות וקורות עגורן, אך היא מפחיתה את מספר המסגרות והיסודות הקשיחים - יש צורך בפשרות מקיפות, וצריכת הפלדה עבור גגוני קיר וחופות קירות גם היא תגדל בהתאם. גובה הגג נקבע על ידי מרווח שירות, גובה מסילת העגורן וגובה מבנה הגג; שיפוע הגג הוא בדרך כלל 5% עד 10% (בערך 1/20 עד 1/10) - שיפוע קטן מדי אינו שלילי לניקוז, בעוד ששיפוע גדול מדי מגדיל את נפח הבניין ואת צריכת הפלדה.
- פריסת מערכת חיזוק אורכית (להבטחת יציבות כוללת): מערכת התומכות האורכית פועלת כ"רצועות" של מבני תעשייה בעלי שלד פלדה פורטלי, ומחברת מסגרות נוקשות רוחביות בודדות לשלם מרחבי יציב כדי לעמוד בעומסים אורכיים (כגון עומסי רוח אורכיים, כוחות סייסמיים וכוחות בלימה אורכיים של עגורן) ולהבטיח יציבות במהלך ההתקנה. בנוגע למיקומי הפריסה, התומכות האופקיות של הגג מסודרות בדרך כלל במפרצים הסופיים (הראשון או השני) ובמפרצים האמצעיים של מקטעי הטמפרטורה במרווחים מסוימים (למשל, ≤60 מטר); עבור סדנאות ארוכות, יש להתקין מפרקי התפשטות טמפרטורה, כאשר התומכות מותקנות משני צידי החיבורים. יש לסדר את התומכות הבין-עמודיות באותם מפרצים כמו התומכות האופקיות של הגג כדי ליצור מערכת מסבך חזקה ועמידה בפני כוח רוחבית, המעבירה עומסים ליסודות. עבור תבניות פריסה, בדרך כלל משתמשים בתבניות פלדה עגולות צולבות (מהודקות עם אבזמים) או תבניות פלדה זוויתיות צולבות - התומכות פלדה עגולות הן קלות משקל וחסכוניות, נושאות רק מתח (תוכננו כחלקי מתח), מה שהופך אותן לצורה הנפוצה ביותר. כאשר לא ניתן להתקין התומכות צולבות במקומות עם פתחי דלתות או מעברים גדולים, ניתן להשתמש במקום זאת בתומכות פורטל. תפקידיו העיקריים כוללים אספקת נקודות תמיכה מחוץ למישור עבור עמודי שלדה קשיחים כדי להפחית את אורכם האפקטיבי, העברת והתנגדות לכוחות אופקיים אורכיים, והבטחת היציבות הכוללת של המבנה במהלך ההתקנה.
- מערכת מתחם ומבנה משני: מרווח הפריסה של קורות הגג וחוגות הקירות בבנייני מסגרת פלדה פורטלית נקבע בעיקר על ידי חוזק וקשיחות לוחות הגג ולוחות הקירות, עם מרווח נפוץ של 1.5 מטר. כדי להפחית את האורך האפקטיבי מחוץ למישור של קורות הגג וחוגות הקירות ולשפר את כושר נשיאת העומס, יש להתקין מערכת מוטות קשירה ותמוכות (בדרך כלל עשויה מפלדה עגולה) ליצירת מערכת נשיאת כוח יציבה. עמודי רוח מסודרים בגמלונים כדי לשאת עומסי רוח המועברים על ידי לוחות קיר גמלון; קצותיהם העליונים מחוברים לקורות מסגרת קשיחות באמצעות לוחות קצה, מה שמאפשר העברת כוחות אופקיים ואנכיים כאחד.
- סיכום תהליך פריסת הליבה: תהליך התכנון המרכזי של מבני מסגרת פלדה פורטלית עוקב אחר ההיגיון של "מוכוון דרישה → תכנון ראשוני → תכנון שיטתי → חישוב ואופטימיזציה". ראשית, יש לקבוע את המפתח, הגובה, נפח העגורן ומיקומי הדלתות בהתבסס על דרישות התהליך; לאחר מכן יש לאשר תחילה את המרווח הסביר מבחינה כלכלית בין העמודים (למשל, 7.5 מטר) ואת שיפוע הגג (למשל, 1/10); לאחר מכן, יש לסדר מסגרות קשיחות רוחביות ליצירת מערכת נשיאת העומס העיקרית; לאחר מכן יש להתקין חיזוק אורכי, להציב חיזוק גג וחיזוק בין עמודים במפרצי הקצה ובאמצע מקטעי הטמפרטורה כדי לבנות מבנה מרחבי יציב; לאחר מכן, יש לארגן באופן סביר מבנים משניים כגון קורות, קורות קירות ומערכות מוטות הקישור שלהם; לבסוף, יש להקים את מערכת הגמלון ולסדר את עמודי הרוח. בסופו של דבר, יש לדמות, לחשב ולמטב את כל הפריסות באמצעות תוכנת חישוב מבנית (כגון PKPM, YJK) כדי להבטיח שכל עקרונות הפריסה מתקיימים.
נקודות תכנון עבור מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית: עמידות בפני סייסמים והגנה מפני אש
בעת תכנון מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית לעמידות בפני פגיעות סייסמיות, הדבר הראשון שיש להתמקד בו הוא הרציונליות של המבנה הכללי: המסה והנוקשות של מבנה הסדנה חייבות להיות מפוזרות באופן שווה. זה מבטיח שהסדנה תישא כוח באופן אחיד ותתעוות בצורה קואורדינטלית תחת פעולה סייסמית, ובכך ממזער את הסיכון לעומס יתר מקומי ולנזק מבני הנגרם כתוצאה מקשיחות לא אחידה. עבור תכנון מבני רוחבי, מסגרות קשיחות מתאימות יותר, או מסגרות שבהן קורת הגג והעמודים יוצרים מידה מסוימת של דחיסה - תכנון זה ממנף באופן מלא את ביצועי נשיאת העומס של מבנה הפלדה, מפחית עיוות מבני רוחבי ומשפר עוד יותר את הקיבולת הסייסמית.
חשוב במיוחד לציין שרוב הנזקים לסדנאות תעשייתיות המורכבות ממסגרת פלדה פורטלית נגרמים עקב חוסר יציבות של האלמנטים ולא עקב חוזק לא מספק של האלמנטים. לכן, סידור סביר של מערכת החיזוק הוא קריטי: מיקום מדעי של רכיבים כגון חיזוק בין עמודים וחיזוק אופקי של מסבכי גג יכול להבטיח ביעילות את היציבות הכוללת של מבנה הסדנה ולמנוע חוסר יציבות של האלמנטים תחת פעילות סייסמית. בנוסף, יש לשלוט בקפדנות בתכנון של צמתים המבניים - חיוני להבטיח שהצמתים לא ייכשלו לפני חתך הרוחב המלא של האלמנטים המבניים, מה שיאפשר לחברים להיכנס למצב עבודה פלסטי ולספוג אנרגיה סייסמית במלואה, ובכך למקסם את עמידות המבנה הסייסמית.
יתרונות מרכזיים של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית: יעילות, משקל עצמי ויכולת הסתגלות לחלל
הפופולריות של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית במגזר התעשייתי נובעת מיתרונותיהם המעשיים במספר היבטים. החל ביעילות הבנייה, ניתן לייצר את רכיבי המבנה מפלדה במבנים אלה באופן המוני במפעלים, מה שמבטל את הצורך בעבודות יציקה מורכבות באתר; לאחר הובלת הבניין לאתר הבנייה, ניתן להשלים אותו פשוט על ידי הרכבת הרכיבים. התהליך כולו פשוט ויעיל, מקצר משמעותית את מחזור הבנייה של הפרויקט ועוזר לארגונים להתחיל בייצור מהר יותר.
מבחינת משקל עצמי של המבנה, היתרון של מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית בולט אף יותר: הם יכולים להפחית את המסה המבנית של המבנה בכ-30%. תכונה זו קריטית במיוחד בשני תרחישים - האחד הוא אזורים עם כושר נשיאה נמוך של היסודות, שבהם המשקל העצמי הקל יותר מפחית את הלחץ על היסודות ומוריד את עלות חיזוק היסודות; השני הוא אזורים עם עוצמת ביצור סייסמית גבוהה, שבהם המבנה הקל יותר מפחית את הכוח האינרציאלי תחת פעולה סייסמית, וכתוצאה מכך כלכלה מקיפה טובה בהרבה בהשוואה למערכות מבניות מבטון מזוין מסורתיות.
בכל הנוגע לניצול חלל ויכולת הסתגלות פונקציונלית, מבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית גם הם מתפקדים היטב. אורך המבנה הכלכלי שלהם נע בדרך כלל בין 24 ל-30 מטרים, ומספק מרחב פעיל רב ועומד בצרכים הגדולים של פעילויות תעשייתיות שונות כגון עיבוד מכני ואחסון לוגיסטי; יחד עם זאת, התכנון המבני מציע גמישות גבוהה. ארגונים יכולים להתאים את המבנה לתצורות מרובות קומות או מרובות טווחים בהתבסס על צרכי הייצור בפועל שלהם, ואף להתקין ציוד תעשייתי מיוחד כמו מנופים, תוך התאמה מלאה לתרחישי הייצור של תעשיות שונות.
תכנון כיבוי אש: טיפול בחסרונות עמידות החום של פלדה ומניעת סיכון קריסה
למבני תעשייה בעלי מסגרת פלדה פורטלית יש חולשה בולטת: עמידות ירודה באש של מבני הפלדה שלהם. ברגע שטמפרטורת הפלדה עולה על 100 מעלות צלזיוס, ביצועיה משתנים בהדרגה ככל שהטמפרטורה עולה: חוזק המתיחה יורד בהתמדה, בעוד שהפלסטיות עולה; כאשר הטמפרטורה מגיעה ל-500 מעלות צלזיוס, חוזק הפלדה יורד לרמה נמוכה ביותר, ואינה מסוגלת לתמוך במשקל הבניין, מה שעלול בסופו של דבר להוביל לקריסת מבנה הפלדה.
לכן, תקנות התכנון קובעות בבירור שאם טמפרטורת פני השטח של מבנה הפלדה עשויה להיות בסביבה מעל 150 מעלות צלזיוס, יש לנקוט באמצעי בידוד תרמי והגנה מפני אש. כיום, הפתרון הנפוץ ביותר בתעשייה הוא מריחת ציפויים עמידים בחום על פני השטח של מבנה הפלדה - ציפויים אלה יוצרים שכבת בידוד תרמי בסביבות טמפרטורה גבוהה, מאטים את קצב עליית טמפרטורת הפלדה, מקנים זמן לחילוץ משריפות ומגנים על ביצועי הפלדה מפני התדרדרות מהירה, ובכך מונעים ביעילות את הסיכון לקריסת מבנים.
אודות המחבר: K-HOME
K-home Steel Structure Co., Ltd משתרע על שטח של 120,000 מ"ר. אנו עוסקים בתכנון, תקציב הפרויקט, ייצור ו התקנה של מבני פלדה PEB ולוחות סנדוויץ' עם כישורי קבלנות כלליים לכיתה ב'. המוצרים שלנו מכסים מבני פלדה קלים, מבני PEB, בתים טרומיים בעלות נמוכה, בתי מכולות, פלדה C/Z, דגמים שונים של לוחות פלדה צבעוניים, לוחות סנדוויץ' PU, לוחות סנדוויץ' eps, לוחות סנדוויץ' מצמר סלעים, לוחות לחדר קירור, לוחות טיהור וחומרי בנייה אחרים.