Sustav čeličnih okvira: Zašto visoke zgrade stoje čvrsto?

Potaknuta nedostatkom modernih zemljišnih resursa i pritiscima rasta stanovništva, vertikalna gradnja postala je neizbježan trend u suvremenoj arhitekturi. Moderni neboderi uzdižu se visoko u nebo i stoje visoko. Što ih održava relativno stabilnima protiv jakog pritiska vjetra u troposferi i što im omogućuje da sigurno izdrže potrese? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, pogledajmo pobliže ogradesustav čeličnog okvira.

Tradicionalne strukture čistih okvira imaju fleksibilne rasporede poda i visoku iskoristivost prostora. Međutim, kada visina zgrade prijeđe određenu granicu, pojavit će se njihov nedostatak nedovoljne bočne krutosti konstrukcije. Postoje dva primarna rješenja za rješavanje ovog problema: povećanje poprečnih presjeka greda i stupova ili ugradnja sustava ukrućenja. Prvo će dovesti do naglog porasta potrošnje čelika, dok se drugo može pohvaliti vrhunskom isplativošću. Stoga su sustavi čeličnih okvira s podupiračima optimalan izbor za visoke zgrade.

Temeljna logika sustava ukrućenog čeličnog okvira leži u racionalnom rasporedu upornih članova kako bi se formirao zajednički nosivi mehanizam: čelični okvir nosi vertikalna opterećenja dok se upornici odupiru horizontalnim silama. Poslovna zgrada u Xiamenu usvaja strukturalni sustav čeličnog okvira i koncentričnih nosača. Nosivi podupirači sa ograničenjem izvijanja (BRB) ugrađeni su u podnožje zgrade, što u potpunosti iskorištava prednosti duktilnosti čeličnih konstrukcija i uvelike poboljšava seizmičku izvedbu strukture.

Postoje tri glavne glavne vrste naramenicasustavi čeličnih okvira. Koncentrično ukrućeni okvir (CBF) je najklasičnija konfiguracija ukrućenja, čija je temeljna karakteristika da se središnje osi ukrutnih članova sijeku u središtu spojeva grede i stupa. Posjeduje visoku krutost i može učinkovito kontrolirati horizontalni pomak. Razlika između ekscentrično ukrućenih okvira (EBF) i CBF leži u pomaku njegovih osi ukrućenja, što mu omogućuje kombiniranje visoke krutosti koncentričnih ukrućenja i duktilnosti čistih okvira. Okviri s podupiračima koji rasipaju energiju oslanjaju se na uređaje za rasipanje energije i prigušivanje kako bi formirali idealan sustav otpora bočne sile.

U praktičnom inženjerstvu prevladavajuće rješenje je Buckling-Restrained Brace (BRB) i nadograđena varijanta koncentrično ukrućenih okvira. Uklanja problem kvara kod tradicionalnih koncentričnih nosača pod pritiskom i savijanjem. Sastavljeni od čelične ploče jezgre, vanjske zadržne cijevi i nepovezanog materijala za punjenje, BRB-ovi popuštaju pod opterećenjem bez izvijanja kako bi raspršili energiju, postižući jednaku vlačnu i tlačnu nosivost, kao i punu histereznu izvedbu.

Osim toga, CBF uglavnom uključuje dijagonalno ukrućenje, ševronsko ukrućenje (obrnuto V-ukručenje), V-ukručenje, X-ukručenje (križno ukrućenje) i K-ukručenje. EBF se prvenstveno sastoji od D-tipa (gate-type), K-tipa, V-tipa i Y-tipa ukrućenja.

Specifični oblik bracedsustavi čeličnih okviraodabiru se na temelju seizmičkih zahtjeva i visine zgrade. Općenito govoreći, tradicionalne koncentrične spone imaju nisku cijenu i visoku krutost, ekscentrične spone nude povoljnu duktilnost i snažan kapacitet disipacije energije, a spone sa suzdržanim izvijanjem pružaju vrhunsku seizmičku izvedbu. Sustavi učvršćenih čeličnih okvira omogućuju visokim i super visokim zgradama otpornost na jake vjetrove i potrese, a također pružaju pouzdana strukturalna rješenja za vertikalni urbani razvoj. S 21 godinom opsežnog iskustva, EHSS je profesionalni proizvođač specijaliziran za izradu i ugradnju čeličnih konstrukcijskih komponenti. Pratite EHSS za više stručnih tehničkih informacija o čeličnim konstrukcijama.