Κτίρια με Χαλύβδινη Δομή: Τύποι

Τι ορίζει ένα κτίριο με χαλύβδινη κατασκευή

Ένα κτίριο με χαλύβδινη κατασκευή ξεκινά με ένα πρωτεύον πλαίσιο από κολόνες και δοκούς, στη συνέχεια με ένα δευτερεύον σύστημα από προστατευτικές δοκούς (purlins), εγκάρσιες ράβδους στα περιθώρια (eaves braces) και μέλη σχήματος C & Z, τα οποία περιβάλλονται από μονωτικό περίβλημα από σαντουιτσοπάνελ και επένδυση. Η κατασκευή πραγματοποιείται εκτός τοποθεσίας, υπό ελεγχόμενες συνθήκες, γι’ αυτό τα εργαστήρια εξαρτώνται από CNC κοπή και ρομποτική συγκόλληση για να διατηρούν αυστηρές ανοχές. Το αποτέλεσμα είναι ένα προκατασκευασμένο πακέτο που φτάνει στην τοποθεσία αριθμημένο και έτοιμο για γρήγορη συναρμολόγηση επιτόπου.

Διατάξεις μονού και πολλαπλών θαλάμων

Τα κτίρια με χαλύβδινη κατασκευή ενός μόνο θαλάμου είναι κατάλληλα για στενές οικόπεδα, όπου μία ανεμπόδιστη έκταση καλύπτει το πλήρες πλάτος, ενώ οι πολυθάλαμοι διαμορφώσεις διαιρούν το δάπεδο σε επαναλαμβανόμενες μονάδες που μειώνουν το κόστος. Ένα πολυθάλαμο σχέδιο επιτρέπει επίσης σε μία εγκατάσταση να αναπτυχθεί προσθέτοντας αργότερα έναν επιπλέον θάλαμο, αντί να ανακατασκευαστεί η κατασκευή. Οι σχεδιαστές συνήθως καθορίζουν την απόσταση μεταξύ των θαλάμων σε πρώιμο στάδιο, επειδή αυτή καθορίζει τον αριθμό των κολόνων, τις εργασίες των θεμελίων και τα μεγέθη των δοκών στην οροφή· επιπλέον, ένα συνεπές πλέγμα διευκολύνει και μειώνει το κόστος μελλοντικών επεκτάσεων.

Πλαίσια Ανεμπόδιστης Έκτασης για Ευρείς Επιφάνειες Δαπέδου

Ένα πλαίσιο με ελεύθερο άνοιγμα απαλλάσσει το εσωτερικό από εσωτερικές κολόνες, επιτρέποντας σε μηχανήματα, ράφια και φορτηγά να κινούνται χωρίς εμπόδια· γι’ αυτόν τον λόγο τα αποθηκευτικά κέντρα και οι αίθουσες αθλητισμού το προτιμούν. Τα μεγάλα ανοίγματα βασίζονται σε πιο βαθιές δοκούς και σε ισχυρότερους τύπους χάλυβα, όπως οι Q355B ή Q420B, για να μεταφέρουν το φορτίο με ασφάλεια. Η ανταλλαγή είναι μεγαλύτερο βάρος των στοιχείων και μεγαλύτερη επιφάνεια επίστρωσης, επομένως το άνοιγμα πρέπει να αντιστοιχεί στον απαιτούμενο ελεύθερο χώρο της λειτουργίας. Πολλά κτίρια με χαλύβδινη κατασκευή υιοθετούν πλαίσια με ελεύθερο άνοιγμα γι’ αυτόν τον λόγο, θυσιάζοντας ελάχιστη ποσότητα χάλυβα για να επιτύχουν ελεύθερο από κολόνες δάπεδο.

Βιομηχανικές εφαρμογές σε τομείς

Διαφορετικές βιομηχανίες επιβάλλουν διαφορετικές απαιτήσεις στο πλαίσιο, στο περίβλημα και στη θεμελίωση. Η επιλογή του κατάλληλου τύπου κτιρίου σύμφωνα με τον κύκλο λειτουργίας αποφεύγει την υπερδαπάνηση για υπερβολική ισχύ που παραμένει αχρησιμοποίητη ή, χειρότερα, την υποδιαστασιολόγηση και την ανάγκη δαπανηρών μετατροπών. Μια σύντομη εξέταση τριών συνηθισμένων τομέων δείχνει πώς το ίδιο σύστημα χαλύβδινης κατασκευής προσαρμόζεται σε πολύ διαφορετικές λειτουργίες.

Εργοστάσια Κατασκευής και Μηχανημάτων

Τα εργοστάσια μηχανημάτων χρειάζονται συστήματα γερανών, θεμελιώσεις ανθεκτικές στην ταλάντωση και ευρείες πόρτες για την παράδοση εξοπλισμού. Ένα πραγματικό παράδειγμα προέρχεται από ένα εργοστάσιο μηχανημάτων στο Shenyang, όπου γερανοί οροφής μέχρι 20 τόνων λειτουργούσαν σε δοκό υποστηριζόμενη από προεξοχές· το πακέτο κτιριακών σιδηροκατασκευών χρησιμοποίησε βίδες υψηλής αντοχής κατηγορίας 10.9S για κάθε σύνδεση, ώστε η κατασκευή να παραμένει στιβαρή κατά την επαναλαμβανόμενη ανύψωση φορτίων. Η παραγωγή ξεκίνησε τρεις εβδομάδες νωρίτερα από ό,τι θα επέτρεπε μια εναλλακτική λύση με σκυρόδεμα, και αργότερα ο πελάτης πρόσθεσε δεύτερη εγκάρσια ενότητα.

Κέντρα Λογιστικής και Διανομής

Τα κέντρα διανομής εκτιμούν την πυκνότητα των προσαρμογών (docking density) και τη ροή του cross-docking, γι’ αυτό η κατασκευή συχνά συνδυάζει ελεύθερο άνοιγμα (clear span) με μακρύ πρόσοψη από ρολό πόρτες. Τα φορτία των ραφιών μεταφέρονται μέσω της πλάκας, γεγονός που σημαίνει ότι ο δομικός μηχανικός συντονίζει τη διάταξη των ραφιών με τις γραμμές των κολόνων πριν από την κατασκευή. Πολλοί φορείς λογιστικής ζητούν επίσης επίπεδα μεζονέτας (mezzanine levels) για να διαχωρίσουν τις επιφάνειες επιλογής (pick faces) από την αποθήκευση όγκου χωρίς να επεκτείνουν την επιφάνεια του κτιρίου.

Παράγοντες Σχεδιασμού που Διαμορφώνουν την Κατασκευή

Πολλές αποφάσεις που λαμβάνονται νωρίς στη φάση σχεδιασμού καθορίζουν το μεγαλύτερο μέρος του συνολικού κόστους και της απόδοσης του κτιρίου καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του. Η ορθή λήψη αυτών των αποφάσεων μειώνει τον κίνδυνο στο οικόπεδο, συντομεύει το αρχείο προμηθειών και διατηρεί την κατασκευή σε συμφωνία με τις προδιαγραφές των AISC, MBMA και IBC πριν από την αναχώρηση των πρώτων δοχείων.

Συστήματα Γερανών και Ενδιάμεσα Επίπεδα

Η επιλογή του γερανού καθορίζει τη δυσκαμψία των δοκών και των στύλων, διότι οι φορτίσεις από τους τροχούς και οι δυνάμεις φρεναρίσματος πρέπει να απορροφώνται χωρίς υπερβολική παραμόρφωση. Ένα ενδιάμεσο επίπεδο προσθέτει επίσης εντοπισμένα φορτία που πρέπει να αντέξει η κύρια κατασκευή, γι’ αυτό το λόγο οι δύο αυτές αποφάσεις είναι καλύτερο να ληφθούν από κοινού. Η συντονισμένη διάταξη του ενδιάμεσου επιπέδου με τις γραμμές ραφιών διασφαλίζει ελεύθερη κυκλοφορία και ακριβή μοντέλα της κατασκευής. Τα καλά λεπτομερώς σχεδιασμένα κτίρια από χαλύβδινη κατασκευή ενσωματώνουν αυτά τα επιπλέον φορτία στο μοντέλο από την πρώτη μέρα, ώστε η κατασκευή και ο γερανός να λειτουργούν ως ένα αξιόπιστο σύστημα.

Επικάλυψη, Βαθμός Χάλυβα και Συμμόρφωση με Κώδικες

Η ποιότητα του χάλυβα, η επίστρωση και οι πιστοποιήσεις είναι τα σημεία όπου κερδίζεται ή χάνεται η μακροπρόθεσμη αξία. Η πλάκα Q355B-Z35 αντιστέκεται στο στρωματώδες σχισμό σε παχιά σημεία σύνδεσης, ενώ η θερμή εμβάπτιση σε γαλβανισμό και η επίστρωση με φύλλα γυαλιού προστατεύουν από διάβρωση σε απαιτητικούς χώρους. Η συμμόρφωση με τα πρότυπα EN 1090, ISO 3834 και ISO 9001 δείχνει ότι ο κατασκευαστής ελέγχει τη διαδικασία συγκόλλησης και την επακόλουθη επαλήθευση, ενώ η σήμανση CE διασφαλίζει ότι το εξαγωγικό αρχείο είναι συμβατό με τις απαιτήσεις των ευρωπαϊκών αγοραστών. Για τους αγοραστές, η καθορισμένη προδιαγραφή κτιρίων από χαλυβδοκατασκευές με πιστοποιημένες επιστρώσεις και χάλυβα καθορισμένης ποιότητας μετατρέπει μια γραμμή τιμής σε μετρήσιμη αξία διάρκειας ζωής, αντί για μια βραχυπρόθεσμη οικονομία.

Πώς να επιλέξετε την κατάλληλη διαμόρφωση

Η επιλογή πρέπει να ακολουθεί τη διαδικασία, όχι τον κατάλογο. Ένα σύντομο έλεγχος διασφαλίζει την ακρίβεια και τη συγκρισιμότητα των προδιαγραφών μεταξύ των προμηθευτών και αποτρέπει μια χαμηλή προσφορά από το να κρύβει αδύναμες λεπτομέρειες που εμφανίζονται μόνο κατά την ανέγερση.

Διαστάσεις, Διαστολή και Έλεγχοι Προμηθευτών
Ξεκινήστε από το αποτύπωμα της διαδικασίας, στη συνέχεια προσθέστε τον διάδρομο και τον χώρο για μελλοντική επέκταση προτού καθορίσετε τον αριθμό των θέσεων. Ζητήστε από τους προμηθευτές πιστοποιητικά εργοστασίου, πιστοποιητικά εγκυρότητας διαδικασίας συγκόλλησης και λίστα αναφοράς παρόμοιων προϊόντων κτίρια με κατασκευή από χάλκαλο που έχουν αποστείλει. Επαληθεύστε ότι το εργοστάσιο διαθέτει τα πιστοποιητικά EN 1090 και ISO 9001, επιβεβαιώστε ότι το σύστημα επίστρωσης αντιστοιχεί στο τοπικό κλίμα και εξετάστε τη σειρά συναρμολόγησης ώστε η ομάδα εργασίας στον χώρο να γνωρίζει τη των βιδών επιτόπου για ένα βιομηχανικό Μεταλλικό Κτίριο , αυτός ο πρώιμος έλεγχος αποτρέπει χάλυβα αποθήκης από το να ανακαλύπτεται ασύμφωνος κατά τη διάρκεια της συναρμολόγησης, και διασφαλίζει ότι η αντοχή σε χαμηλές θερμοκρασίες που απαιτείται για χάλυβα ψυχόμενων αποθηκών ενσωματώνεται από την αρχή στην επιλογή του βαθμού. Αν είναι πιθανή μελλοντική ανάπτυξη, σχεδιάστε το πολυκόψιμα διάταξη στο στάδιο του σχεδιασμού ώστε η κτίρια με κατασκευή από χάλκαλο να παραμένει κλιμακώσιμη για μία δεκαετία αλλαγών στην παραγωγή χωρίς σημαντικές δομικές επεμβάσεις.

Κτίρια με κατασκευή από χάλκαλο ανταμείβουν τις ομάδες που σχεδιάζουν τον τύπο, το εύρος και το περίβλημα βάσει της πραγματικής λειτουργίας, αντί για ένα γενικό πρότυπο. Από μονοκόψιμα εργαστήρια μέχρι πολυκόψιμα  χάλυβα ψυχόμενων αποθηκών , το κατάλληλο πλαίσιο μειώνει το κόστος, επιταχύνει την παράδοση και απλοποιεί τη μελλοντική επέκταση. Η προκαθορισμένη επιλογή της σωστής βαθμίδας χάλυβα, της επίστρωσης και της πιστοποίησης προστατεύει το περιουσιακό στοιχείο για δεκαετίες, ενώ μια προσεκτική ελέγχου των προμηθευτών μετατρέπει την αγορά σε ένα προβλέψιμο, σύμφωνο με τους κανονισμούς έργο που λειτουργεί από την πρώτη ημέρα λειτουργίας.

Συχνές Ερωτήσεις

Ερώτηση
Ποιοι τύποι κτιρίων είναι κατάλληλοι για ένα αναπτυσσόμενο εργοστάσιο;

Απάντηση: Ένα αναπτυσσόμενο εργοστάσιο συνήθως ξεκινά με ένα μονοκόψιμο πλαίσιο ελεύθερου άνοιγμα και προσθέτει κόψιμα καθώς επεκτείνεται η παραγωγή, επειδή το τροποποιήσιμο πλέγμα διατηρεί τις γραμμές των κολόνων επαναλαμβανόμενες. Πολυκόψιμα σχήματα μειώνουν το κόστος ανά τετραγωνικό μέτρο και επιτρέπουν στις διαδρομές των γερανών να παραμένουν σταθερές ενώ η επιφάνεια του δαπέδου αυξάνεται. Η προγραμματισμένη καθορισμός της μελλοντικής απόστασης μεταξύ των κόψιμων στο στάδιο του σχεδιασμού αποτρέπει την ανακατασκευή των θεμελίων αργότερα και διατηρεί τη κτίρια με κατασκευή από χάλκαλο επένδυση κλιμακώσιμη για μία δεκαετία αλλαγών στην παραγωγή χωρίς σημαντικές δομικές εργασίες.

Ερώτηση
Γιατί έχει σημασία η ποιότητα του χάλυβα για ένα βιομηχανικό Μεταλλικό Κτίριο ?

Απάντηση: Η ποιότητα του χάλυβα καθορίζει την οριακή αντοχή και την ταμπερότητα που εξαρτάται η κατασκευή υπό ενεργά φορτία και φορτία γερανών. Η ποιότητα Q355B καλύπτει την πλειονότητα των εγκαταστάσεων, ενώ η Q355D λειτουργεί σε χαμηλούς θερμοκρασιακούς χώρους και η Q420B κατάλληλη για μεγάλα ανοίγματα χωρίς υπερβολικά βαριά στοιχεία. Οι πλάκες κατεύθυνσης Z, όπως η Q355B-Z35, αποτρέπουν την επιμήκη ρηγμάτωση σε παχιές συγκολλητές ενώσεις. Η ορθή επιλογή της ποιότητας με πιστοποιητικά εργοστασίου διασφαλίζει την ασφάλεια της κατασκευής και τη συνέπεια του αρχείου επιθεώρησης από κατασκευή χάλυβα την κατασκευή Χάλυβα επιτόπου.

Ερώτηση
Πώς επιλέγεται η προστασία από διάβρωση για απαιτητικούς χώρους;

Απάντηση: Η προστασία από διάβρωση ακολουθεί το τοπικό περιβάλλον και τη λειτουργία του κτιρίου. Η θερμή εμβάπτιση σε ψευδάργυρο είναι κατάλληλη για εξωτερικούς χώρους και χώρους πλύσιμου, επειδή το στρώμα ψευδαργύρου αυτοϊάμαται μικρές γρατζουνιές, ενώ η επίστρωση με φύλλα γυαλιού αντιστέκεται στα χημικά και στην τριβή σε επιθετικά εργοστάσια. Οι συνδυασμένες μέθοδοι επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής όπου υπάρχουν αλάτι, υγρασία ή οξέα. Οι προδιαγραφείς θα πρέπει να επιλέξουν το πάχος της επίστρωσης σύμφωνα με την κλάση διάβρωσης και να επιβεβαιώσουν τη διαδικασία με τον κατασκευαστή κατά τη σχέδιο κατασκευής φάση αναθεώρησης.

Ερώτηση
Πότε θα πρέπει να προστεθεί ένα μεζανίν στο πλαίσιο;

Απάντηση: Aμεζανίν έχει νόημα όταν η λειτουργία απαιτεί επιπλέον επιφάνεια δαπέδου, αλλά το διαθέσιμο έδαφος στον χώρο είναι σταθερό, όπως σε γραφεία πάνω από εργαστήριο ή σε πρόσοψη επιλογής προϊόντων πάνω από αποθήκευση χύδην. Η απόφαση θα πρέπει να ληφθεί κατά τη φάση σχεδιασμού, επειδή οι μεζανίν σημειακά φορτία αλλάζουν τις διαστάσεις των κολόνων και των δοκών. Η μεταγενέστερη προσθήκη ενός είναι δυνατή, αλλά είναι πιο δαπανηρή και ενδέχεται να απαιτήσει τοπική ενίσχυση του πλαισίου. Η συντονισμένη διαχείριση του μεζανίν με τη διάταξη των ραφιών διασφαλίζει ελεύθερη κυκλοφορία και ακριβή δομικό μοντέλο για τον μηχανικό.

Ερώτηση
Ποια πιστοποιητικά αποδεικνύουν ότι ένας κατασκευαστής είναι έτοιμος για εξαγωγές;

Απάντηση: Οι κατασκευαστές που είναι έτοιμοι για εξαγωγές συνήθως κατέχουν το πρότυπο EN 1090 για δομική CE σήμανση, το ISO 3834 για ποιότητα συγκόλλησης και το ISO 9001 για συστήματα διαχείρισης, με υποστήριξη από πιστοποιητικά δοκιμών εργοστασίου και πιστοποιητικά εγκυρότητας διαδικασιών συγκόλλησης. Αυτά τα έγγραφα επιτρέπουν στους αγοραστές να επιβεβαιώσουν την εντοπισιμότητα και τη συμμόρφωση με τους κώδικες πριν από την αποστολή. Η CE σήμανση υποστηρίζει ευρωπαϊκά έργα, ενώ η συμμόρφωση με τα ASTM, AISC και IBC βοηθά σε αρχεία Βορείου Αμερικής. Η ζήτηση ενός αναφορά Έργου από παρόμοια κτίρια που έχουν ήδη αποσταλεί κλείνει τον βρόχο επαλήθευσης για τον αγοραστή.