Vão único vs. vão múltiplo: um guia completo
Na arquitetura moderna, estruturas de aço são cada vez mais utilizados devido às suas excelentes propriedades — alta resistência, peso leve, boa resistência a terremotos, curto período de construção e forte flexibilidade de projeto — e se tornaram a forma estrutural preferida para muitas grandes fábricas, armazéns e outros edifícios.
Entre os vários tipos de edifícios com estrutura de aço, as estruturas de aço de vão único e múltiplo são duas formas muito comuns, devido às suas características e cenários de aplicação distintos. Em projetos práticos, a escolha entre formas de vão único e múltiplo é uma preocupação fundamental para muitos clientes. Essa escolha não afeta apenas diretamente a estrutura do edifício, mas também o sistema de guindastes e os custos operacionais a longo prazo.
O que é um “span”?
In edifícios de estrutura de aço, um "vão" refere-se à distância entre os centros de estruturas de suporte (como colunas) em ambas as extremidades de um componente estrutural de aço, geralmente medida em metros. O vão é um indicador fundamental para medir a amplitude de distribuição espacial de estruturas de aço. Ele determina o desempenho de suporte de carga e a estabilidade estrutural dos componentes. Por exemplo, 7 vãos correspondem a 8 estruturas de suporte de carga e 5 vãos correspondem a 6 estruturas de suporte de carga.
Em aplicações práticas, os vãos são divididos em duas categorias: vãos comuns e grandes vãos. A faixa comum de vãos comuns é de 6 a 30 metros, adequada para plantas industriais comuns. Vãos superiores a 30 metros são classificados como estruturas de grande vão, comumente utilizadas em projetos especiais ou grandes instalações públicas.
O que são vão único e vão múltiplo?
Estrutura de vão único: Uma estrutura espacial simples
Um edifício de aço de vão único é um tipo simples e eficiente de estrutura de aço. Sua estrutura básica é relativamente simples, consistindo principalmente de duas colunas e uma viga. Essas duas colunas suportam as cargas verticais da viga superior e de toda a estrutura. A viga se estende entre as duas colunas, suportando diversas cargas do telhado e transferindo-as para as colunas.
A estrutura de vão único pode proporcionar um espaço aberto e sem colunas, sem nenhuma coluna interna bloqueando-o. Este layout espaçoso oferece grande flexibilidade para o uso funcional do edifício. Em alguns edifícios da igrejaEstruturas rígidas de vão único podem criar espaços internos altos e sagrados, permitindo que os fiéis participem de atividades religiosas em um ambiente amplo e sintam uma atmosfera solene. Em projetos de edifícios de escritórios, esses espaços sem colunas podem ser divididos de forma flexível de acordo com as diferentes necessidades do escritório, facilitando a configuração de áreas de trabalho abertas, salas de reunião, etc., para atender aos requisitos de flexibilidade espacial e abertura dos escritórios modernos.
Além disso, a construção de vãos simples é relativamente simples. Com menos componentes, o processo de instalação é relativamente rápido, o que pode efetivamente encurtar o período de construção e reduzir os custos. Isso os torna amplamente utilizados em projetos que exigem construção rápida, como edifícios temporários e instalações comerciais de rápida construção.
Estrutura de múltiplos vãos: Expansão espacial combinada
A edifício de aço com vários vãos É formado pela conexão e combinação de múltiplas estruturas rígidas de vão único, expandindo-se conjuntamente em um espaço de construção mais amplo. Sua característica estrutural reside na conexão de vigas de múltiplos vãos por meio de colunas de suporte internas, formando um sistema estrutural contínuo. Essas colunas de suporte não apenas sustentam as vigas, mas também aumentam a estabilidade e a capacidade de carga de toda a estrutura, permitindo que estruturas rígidas de múltiplos vãos atendam às necessidades de edifícios de maior porte.
As colunas internas de sustentação de pórticos rígidos de múltiplos vãos aumentam a resistência estrutural, permitindo-lhes suportar cargas maiores. Em alguns casos de grande porte edifícios industriais, equipamentos mecânicos pesados frequentemente precisam ser instalados, o que gera cargas verticais e de vibração significativas. Contando com seu sistema estrutural robusto, a estrutura rígida de múltiplos vãos pode transferir essas cargas para a fundação de forma eficaz, garantindo a segurança do uso da fábrica. Ao mesmo tempo, ao dispor corretamente as colunas de suporte, as estruturas rígidas de múltiplos vãos podem expandir a área útil efetiva do edifício e melhorar a utilização do espaço. No projeto de grandes armazéns, as estruturas rígidas de múltiplos vãos podem ser divididas de forma flexível em diferentes áreas funcionais (como áreas de armazenamento, áreas de triagem e passagens) de acordo com as necessidades de armazenamento e transporte de mercadorias, proporcionando um uso eficiente do espaço.
Além disso, as estruturas rígidas multi-vão também apresentam certas vantagens na modelagem arquitetônica. Por meio do projeto de diferentes combinações de vãos e formatos de telhado, elas podem criar uma variedade de aparências arquitetônicas para atender aos requisitos de diferentes estilos arquitetônicos.
Diferenças e conexões entre estruturas de vão único e de vãos múltiplos
Vão único e vão múltiplo apresentam diferenças óbvias em vários aspectos. Em termos de forma estrutural, um vão único possui uma estrutura simples, com apenas um vão e sem pilares de sustentação internos. Um vão múltiplo, por outro lado, consiste em múltiplos vãos com pilares de sustentação internos, tornando sua estrutura relativamente complexa. Em relação ao sistema de suporte, o vão único depende principalmente de pilares em ambas as extremidades para suportar as vigas e as cargas do telhado, resultando em um sistema de suporte relativamente simples. No caso de vão múltiplo, além dos pilares em ambas as extremidades, os pilares de sustentação intermediários também desempenham um papel importante, formando um sistema de suporte mais complexo e estável.
O layout do espaço interno é outra grande diferença entre os dois. Como os vãos simples não possuem colunas internas, seu espaço interno é aberto e contínuo, tornando-os adequados para edifícios que exigem grandes espaços e alta flexibilidade na divisão de espaços. Embora os vãos múltiplos possuam colunas internas de suporte, por meio de um arranjo razoável da grade de colunas e planejamento de espaço, eles podem formar múltiplos espaços relativamente independentes, mas interconectados. Isso os torna adequados para edifícios que precisam dividir diferentes áreas funcionais, como grandes fábricas e armazéns.
No entanto, vãos simples e múltiplos também compartilham muitas conexões. Em termos de seleção de materiais, ambos utilizam o aço como principal material estrutural. O aço apresenta vantagens como alta resistência, leveza e boa plasticidade e tenacidade, o que pode atender aos requisitos de estruturas de pórticos rígidos para capacidade de carga e capacidade de deformação. Em termos de especificações de projeto, ambos precisam estar em conformidade com os princípios básicos e as normas relevantes de projeto de estruturas de aço, como Código para Projeto de Estruturas de Aço (GB 50017-2017). Essas especificações e normas estipulam claramente os requisitos de projeto, cálculo e estrutura da estrutura, garantindo a segurança e a confiabilidade de ambas as formas estruturais.
Além disso, eles apresentam semelhanças no método de construção. Os componentes são primeiramente processados e fabricados na fábrica e, em seguida, transportados para o canteiro de obras para montagem. Esse método não apenas melhora a eficiência da construção, como também garante a precisão do processamento e a qualidade dos componentes. Em termos de manutenção, ambos exigem inspeção e manutenção regulares para evitar a ferrugem e a corrosão do aço, garantindo assim a vida útil da estrutura.
Como escolher vão único ou vão múltiplo?
Requisitos funcionais
Quando um edifício requer um amplo espaço aberto e desobstruído, estruturas de aço de vão único tornam-se a primeira escolha. Estádios são cenários típicos de aplicação para estruturas de aço de vão único. Grandes eventos esportivos precisam de um espaço aberto que possa acomodar um grande número de espectadores e atletas, e estruturas de aço de vão único podem facilmente atender a essa demanda. Por exemplo, um grande estádio adota um projeto de estrutura de aço de vão único, com um espaço interno aberto e assentos para espectadores ao redor do campo de competição. Seja sediando jogos de bola, como basquete e futebol, ou eventos como ginástica e atletismo, ele pode proporcionar uma boa experiência para atletas e espectadores.
Quando um edifício precisa ser dividido em várias áreas para atender a diferentes necessidades funcionais, as estruturas de aço com múltiplos vãos demonstram suas vantagens. Fábricas abrangentes geralmente incluem múltiplas zonas funcionais, como áreas de produção, áreas de armazenamento e áreas de escritórios. Estruturas de aço com múltiplos vãos podem separar essas zonas funcionais por meio do arranjo adequado das colunas de suporte internas, mantendo a conectividade entre as zonas para garantir processos de produção tranquilos.
Restrições de condições do local
Condições do local, como formato, área e ambiente ao redor, afetam a adequação dos dois tipos de estrutura.
Quando o formato do terreno é irregular ou a área é estreita, estruturas de aço de vão único podem ser projetadas de forma flexível, adaptando-se ao formato real do terreno. Aproveitando sua estrutura simples, elas podem ser construídas em espaços limitados para atender aos requisitos funcionais.
Se o terreno for amplo e regular, estruturas de aço com múltiplos vãos podem exercer melhor sua vantagem de alta utilização do espaço. Em grandes parques industriais, os terrenos geralmente são amplos e com formato regular. Estruturas de aço com múltiplos vãos podem aproveitar ao máximo o espaço do terreno por meio de um arranjo razoável de colunas para construir fábricas ou armazéns de grande porte.
O ambiente circundante também influencia a escolha dos tipos de estruturas de aço. Edifícios altos ou outros obstáculos ao redor do local podem afetar negativamente a iluminação e a ventilação de estruturas de aço de vão único. Nesses casos, estruturas de aço com múltiplos vãos podem solucionar melhor os problemas de iluminação e ventilação, com o arranjo adequado das colunas de suporte internas e dos sistemas de iluminação/ventilação.
Custo-benefício
A relação custo-benefício desempenha um papel fundamental na escolha entre estruturas de aço de vão único ou múltiplo. Cada elo — desde os custos de material e construção até os custos de manutenção — exige análise e ponderação detalhadas para maximizar os benefícios econômicos do projeto.
Custos de material
Em termos de custos de material, estruturas de aço de vão único geralmente exigem especificações de aço e resistência mais elevadas para suportar cargas de vão maiores, o que pode aumentar os custos de material. Especialmente para vãos grandes, estruturas de aço de vão único precisam usar vigas de aço com seções transversais maiores e colunas mais resistentes para garantir a estabilidade estrutural. Em contraste, estruturas de aço de vãos múltiplos compartilham cargas por meio de colunas de suporte internas, de modo que os requisitos de suporte de carga para componentes individuais são relativamente menores. Elas podem usar aço de especificações menores, reduzindo os custos de material até certo ponto. Em uma fábrica de estruturas de aço de vãos múltiplos, cada vão é relativamente pequeno e as cargas em colunas e vigas são correspondentemente reduzidas. Portanto, especificações de aço mais econômicas podem ser selecionadas, reduzindo o custo total de aquisição de material.
Custos de construção
Os custos de construção também são um fator importante que influencia a escolha. A construção de estruturas de aço de vão único é relativamente simples, com menos componentes e instalação mais rápida. Isso pode efetivamente encurtar o período de construção e reduzir os custos de mão de obra e maquinário durante a construção. Em projetos que exigem construção rápida — como edifícios temporários ou instalações de emergência para atendimento a desastres — as vantagens construtivas das estruturas de aço de vão único são particularmente evidentes.
No entanto, estruturas de aço com múltiplos vãos são relativamente complexas. Sua construção exige mais trabalho de medição, posicionamento e conexão, resultando em maior dificuldade de construção e prazos de construção potencialmente mais longos, o que aumenta os custos de construção. Na construção de um grande armazém com estrutura de aço com múltiplos vãos, é necessário instalar com precisão vigas e colunas de aço de múltiplos vãos e garantir conexões firmes e confiáveis entre elas. Isso exige mais tempo de construção e técnicos profissionais, resultando em custos de construção mais elevados.
Custos de manutenção
Os custos de manutenção também precisam ser considerados. Estruturas de aço de vão único possuem estruturas simples, tornando o trabalho de manutenção relativamente fácil. A carga de trabalho de inspeção e reparo é pequena, e os custos de manutenção são relativamente baixos. Em contraste, estruturas de aço de vãos múltiplos possuem mais colunas de suporte internas e estruturas complexas, tornando o trabalho de manutenção relativamente trabalhoso. Elas exigem mais recursos humanos e materiais, portanto, os custos de manutenção podem ser maiores.
Por fim, entre em contato com a KHOME na fase inicial do projeto. Recomendaremos uma solução adequada com base nas suas necessidades reais de uso (como requisitos de produção, peso do equipamento e taxa de utilização do espaço) e agendaremos cálculos e verificações detalhadas com nossos engenheiros estruturais profissionais.
Escolha para armazéns de grandes vãos: vão único ou vãos múltiplos?
Características e Requisitos de Armazéns de Grandes Vãos
Um armazém de grande vão geralmente se refere a um edifício de armazém com vão de 30 metros ou mais. Sua característica mais notável é o amplo espaço interno, que permite o armazenamento de cargas em grande escala e o manuseio eficiente.
Em termos de armazenagem de carga, armazéns de grande porte precisam atender às necessidades de empilhamento de diferentes tipos de mercadorias. Itens volumosos, como grandes equipamentos mecânicos e materiais de construção, exigem espaço aberto para empilhamento, a fim de facilitar o armazenamento e a retirada. Para itens pequenos que precisam de armazenamento classificado, os armazéns também precisam oferecer divisão de espaço flexível para configurar diferentes áreas de armazenamento.
A movimentação de cargas é outra atividade essencial em armazéns de grande porte. Para melhorar a eficiência da movimentação, geralmente são utilizados equipamentos de movimentação de grandes dimensões, como empilhadeiras e empilhadeiras. Esses equipamentos exigem espaço operacional suficiente para movimentar, girar, carregar e descarregar mercadorias livremente. Ao mesmo tempo, os armazéns precisam projetar passagens razoáveis para garantir a movimentação suave da carga e evitar congestionamentos ou colisões.
Vantagens e limitações de estruturas de vão único em armazéns de grande vão
Em armazéns de grande vão, a maior vantagem das estruturas de aço de vão único reside no seu espaço aberto sem colunas. Isso permite o empilhamento centralizado de mercadorias em larga escala e melhora a utilização do espaço do armazém. Para equipamentos de movimentação de grande porte, o espaço sem colunas dos armazéns de vão único proporciona uma ampla área operacional, permitindo uma movimentação de cargas mais eficiente. As empilhadeiras podem se movimentar livremente dentro do armazém para transportar mercadorias rapidamente para os locais designados, melhorando significativamente a eficiência da movimentação.
No entanto, estruturas de aço de vão único também apresentam limitações em aplicações de armazéns com vãos grandes. Quando o vão é muito grande, a estrutura de vão único exige requisitos extremamente elevados de materiais e projeto estrutural. Para suportar cargas de vão maiores, é necessário aço de alta resistência e especificações especiais. Isso não só aumenta os custos dos materiais, como também aumenta a demanda por fornecimento e processamento de aço.
Considerações sobre a aplicação de estruturas de múltiplos vãos em armazéns de grande vão
Em aplicações de armazéns com grandes vãos, estruturas de aço com múltiplos vãos podem distribuir cargas de forma eficaz, organizando as colunas de suporte internas corretamente. Isso reduz a pressão de carga sobre os componentes individuais, permitindo o uso de aço de especificação menor e reduzindo os custos de material.
Estruturas com múltiplos vãos também aumentam a flexibilidade do espaço do armazém. Através da combinação de diferentes vãos e do layout de grades de colunas, o armazém pode ser dividido em diferentes áreas funcionais, como áreas de armazenamento, áreas de triagem e passagens, atendendo às necessidades de armazenamento e manuseio de diferentes tipos de mercadorias.
No entanto, estruturas de aço com múltiplos vãos apresentam algumas deficiências em armazéns de grande porte. A presença de colunas de suporte internas pode afetar a fluidez do manuseio da carga. Ao utilizar equipamentos de movimentação de grande porte, deve-se tomar cuidado especial para evitar colisões entre os equipamentos e as colunas, o que pode reduzir a eficiência do manuseio e aumentar a dificuldade operacional.
Além disso, o projeto e a construção de estruturas de aço com múltiplos vãos são relativamente complexos. Durante a fase de projeto, análises e cálculos mecânicos detalhados são necessários para garantir a segurança e a racionalidade estrutural. Durante a construção, pilares e vigas precisam ser instalados com alta precisão para garantir a qualidade e a exatidão estrutural. Isso aumenta o custo e o tempo de projeto e construção.
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