Peru Logisztikai Raktárprojekt: Rácsszerkezeti elemzés és tervezési rendszer

Peru Logisztikai Raktárprojekt: Rácsszerkezeti elemzés és tervezési rendszer

 

Ez a projekt egy logisztikai raktár Peruban, trapéz alakú fősíkkal. A mag méretei: szélesség 80,59-114,1 m (a trapéz két párhuzamos oldala), hossza 190 m, épületmagasság 15,2 m; a szerkezeti fesztáv 23-24 m, az oszloptávolság (az egyes fesztávok közötti távolság) 22 m. Az ügyfél eredeti terve rácsos szerkezetet fogadott el. A fesztáv, terhelési jellemzők és a logisztikai raktár használati követelményei alapján a CBC a szerkezeti forma rácsszerkezetre optimalizálását javasolja. Az alábbiakban részletes elemzést adunk négy szempontból: szerkezeti erő, acélváz kialakítás, anyagmetszet és adagolás, valamint e szerkezeti forma előnyei és hátrányai.

 

 

 

A rácsos szerkezet síkbeli erő{0}}csapágyrendszer, amely főként felső húrokból, alsó húrokból és hálóelemekből áll. Erő-hordási jellemzői a síkban összpontosulnak: a felső húrok nyomást, az alsó húrok a feszültséget, a szalagtagok (átlós és függőleges tagok) pedig nyíróerőt közvetítenek. A teljes terhelést a tagok tengelyirányú ereje egyensúlyozza ki. A projektparaméterekkel kombinálva az erő{5}}csapágyának nyilvánvaló korlátai vannak:

 

1. Nem megfelelő fesztávolság: Ennek a projektnek a fesztávja eléri a 23-24 métert, ami a közepes -fesztávú kategóriába tartozik (a JGJ 7-2010 Space Grid Structures Technical Specification of Space Grid Structures szerint a közepes fesztáv 30m-60m, a fesztáv pedig közel 23~24m). Az e fesztáv alatti rácsos szerkezet esetében a szilárdsági és stabilitási követelmények teljesítése érdekében nagymértékben meg kell növelni a húrok és a hevederelemek keresztmetszeti méretét, ami valószínűleg redundáns elemekhez, megnövekedett önsúlyhoz és rossz gazdaságossághoz vezet.

 

2. Kiegyensúlyozatlan térerő: A raktársík trapéz alakú. Síkszerkezetként a rácsos tartó nehezen alkalmazkodik a trapézsík térbeli erőeloszlásához, helyi feszültségkoncentráció valószínűsíthető (különösen a trapézszélességű átmeneti területen); ugyanakkor a logisztikai raktárban esetlegesen előforduló aszimmetrikus terhelések, például a tetőre rakható terhelések és a berendezések terhelései tovább súlyosbítják a rácsos -ki-síkbeli erőt, ami további támasztórendszereket igényel, és növeli a tervezés bonyolultságát.

 

3. Nem megfelelő általános merevség: A rácsos szerkezet merevsége főként a tagok síkban lévő kooperatív működésétől függ, és a síkon kívüli -sík-merevség gyenge. Szélterhelés és szeizmikus hatás (Peru szeizmikus zónában található, ezért figyelembe kell venni a szeizmikus követelményeket) könnyen előállítható nagy elhajlás és vízszintes elmozdulás, ami befolyásolja a raktár biztonságát. További oldalirányú elmozdulásálló támasztékokra van szükség, ami növeli az építési nehézségeket és a költségeket.

 

A rácsszerkezet egy térbeli rúdrendszer, amelyet több rúd csomópontokon keresztül történő összekapcsolásával alakítanak ki egy bizonyos törvény szerint, a JGJ 7-2010. Erőhordó jellemzője a térbeli együttműködési erő, amely alkalmasabb erre a projektre, mint a rácsos szerkezet. A fajlagos erő elemzése a következő:

 

1. Ésszerűbb erő-csapágyforma: A rácsszerkezet egy magas-rendű statikusan határozatlan rendszer, és a csomópontokat csuklósnak kell tekinteni. A rudak főleg axiális feszültséget vagy nyomást viselnek, nyilvánvaló hajlítónyomaték és nyíróerő nélkül. Az erő egyenletes és az erőátviteli út tiszta, ami teljes játékot biztosít az acél húzó- és nyomó tulajdonságainak, hatékonyan csökkenti egyetlen rúd erőterhelését, és alkalmazkodik a 23-24 m fesztávhoz.

 

2. Erős térbeli alkalmazkodóképesség: A trapéz sík esetében a rács elrendezése optimalizálható (háromszög gúlarendszer vagy négyszög gúlarendszer alkalmazása), hogy alkalmazkodjon a szélesség fokozatos változásához 80,59 m-ről 114,1 m-re, elkerülve a helyi feszültségkoncentrációt; ugyanakkor térbeli erő-hordási jellemzői lehetővé teszik az aszimmetrikus terhelések hatékony eloszlását (például a tetőra rakás terheit és a berendezések terheit), anélkül, hogy nagyszámú sík-ból-támasztékot kellene hozzáadni, és a szerkezeti integritás erősebb.

 

3. Kiváló merevség és stabilitás: A rácsszerkezet rúdjai egy háromdimenziós térbeli erő-csapágyrendszert alkotnak, és az általános merevség sokkal nagyobb, mint a rácsos szerkezeté. Szélterhelés és szeizmikus hatás esetén az elhajlás és a vízszintes elmozdulás a specifikáció által megengedett tartományon belül szabályozható (az előírás szerint a tető éles terhelése alatti elhajlás nem haladhatja meg a fesztáv 1/250-ét); ugyanakkor a háromszög alakú gúla, mint a térszerkezetet alkotó legkisebb geometriailag invariáns egység, javíthatja a szerkezet általános stabilitását, anélkül, hogy komplex oldalirányú elmozdulásálló rendszert kellene felállítani.

 

4. Terhelési alkalmazkodóképesség: A logisztikai raktár terhelési jellemzőivel (tető holtterhelés, élőterhelés, porterhelés és esetleges berendezésterhelés) kombinálva a rácsszerkezet a rácsméret ésszerű elosztásával egyenletesen tudja továbbítani a terhelést a támasztékokra, elkerülve a túlzott helyi terhelés okozta szerkezeti károsodást; ugyanakkor megfelel a szeizmikus erődítési követelményeknek, és a szeizmikus hatást az üzemmód-szuperpozíciós válaszspektrum módszerrel számítják ki, hogy biztosítsák a szerkezet biztonságát szeizmikus körülmények között.

 

 

A projekt trapézméretével, fesztávolságával és terhelési követelményeivel kombinálva a rácsszerkezet egy kétrétegű-négyszögletű piramisrácsot alkalmaz (trapézsíkra alkalmas, egyszerű szerkezettel, egyenletes erővel, és kényelmes a gyári gyártáshoz és a helyszíni telepítéshez). Az acélváz kialakítása a „biztonság és alkalmazhatóság, gazdaságosság és ésszerűség” elvét követi. A konkrét séma a következő (minden anyagot a helyi perui szabványoknak és a nemzeti szabványoknak megfelelően választanak ki, és a Q355B acélt részesítik előnyben az erő és a gazdaságosság egyensúlyában):

 

1. Rács elrendezése: Kétrétegű, négyszögletű piramishálót alkalmazunk, 2,5 m × 2,5 méteres rácsmérettel (22 m-es oszloptávolságra alkalmas, hogy biztosítsa a rudak egyenletes erejét); a trapéz keskeny végén (80,59 m széles) lévő rácsok száma 32×76 (szélességi irány × hosszirány), a széles végén (114,1 m széles) pedig 46×76. Az átmeneti terület a szélességi gradienst valósítja meg a rács szögének beállításával a feszültségkoncentráció elkerülése érdekében.

 

2. Rácsmagasság: A 23-24 m fesztávval kombinálva a rácsmagasság 2,2 m (a magasság-fesztávolság kb. 1/11, ami megfelel a specifikációban szereplő "a rács magassági-fesztávolság aránya 1/18~1/10" követelménynek), biztosítva a szerkezeti magasság és az épület merevségének 2.1 stabilitási határát, 2.1.

 

3. Támogatás kialakítása: A perifériás támogatás és a ponttámogatás vegyes formáját alkalmazzák. A támasztékok a keskeny, a széles végén és a hosszirány mindkét oldalán helyezkednek el. A támasztékok PTFE csúszótámaszok (a specifikáció új szerkezeti követelményeinek megfelelően), amelyek egyszerre képesek hatékonyan oldani a hőmérsékleti feszültséget és továbbítani a függőleges és vízszintes erőket; a támasztó csomópontok hegesztett üreges gömbcsomópontokat alkalmaznak a csatlakozás megbízhatóságának biztosítása érdekében.

 

 

Az erőelemzés szerint a rúd szakasza kör alakú acélcsövet használ (szimmetrikus keresztmetszeti jellemzők, egyenletes erő, könnyű megmunkálás és csatlakoztatás). A rudak szelvényméretei a különböző részeken a következők (a belső erő számítási eredményekkel kombinálva, megfelelve a szilárdsági, merevségi és stabilitási követelményeknek):

Felső akkord: Nyomás viselése. A belső erő szerint φ168×6 (keskeny vége és átmeneti terület) és φ180×8 (nagy erővel rendelkező terület a széles végén) kör alakú acélcsöveket választanak ki; a karcsúsági arányt 150-en belül szabályozzák, hogy megfeleljen a nyomóelemek stabilitási követelményeinek.

Alsó akkord: Medvefeszültség. φ159 × 6 (keskeny vég) és φ168 × 6 (széles vég) kör alakú acélcsövek vannak kiválasztva; a karcsúsági arányt 200-on belül szabályozzák, hogy megfeleljen a feszítőelemek merevségi követelményeinek, és nincs szükség stabilitás-ellenőrzésre (csak szilárdsági ellenőrzés szükséges).

Szövedékek (átlós és függőleges tagok): Axiális erőt adnak át, viszonylag kis erővel. φ114×4 (általános terület) és φ127×5 (átmeneti terület nagy erővel) kör alakú acélcsöveket választanak; az átlós tag és a húr közötti szög 40° ~ 60° között van szabályozva az erőátvitel hatékonyságának biztosítása érdekében.

Csomópontok: Hegesztett üreges gömbcsomópontokat alkalmaznak. A gömb átmérőjét a rudak száma és a metszet mérete alapján határozzuk meg, és a φ200×8 (általános csomópontok) és φ250×10 (nagy erővel támasztó csomópontok) kerül kiválasztásra; a csomópontok acélfogyasztását a rács teljes acélfelhasználásának mintegy 18%-án szabályozzák, ami megfelel az iparág hagyományos szintjének.

 

A trapézfelülettel, a rács elrendezéssel és a szelvénymérettel kombinálva, figyelembe véve a csomópontok és a csatlakozó tartozékok (csavarok, hegesztések) acélfogyasztását (a teljes acélfelhasználás 10%-aként számoljuk), jelen projekt rácsszerkezetének teljes acélfelhasználása a következőképpen kerül kiszámításra (alap és oszlopszerkezet nélkül, csak a rácsrészre):

 

Felső akkord: A teljes hossza körülbelül 3860 m. A φ168 × 6 acélcső méterenkénti súlya 24,7 kg, a φ180 × 8 acélcső méterenkénti súlya 35,8 kg, összesen körülbelül 102,3 tonna;

 

Alsó akkord: A teljes hossza körülbelül 3720 m. A φ159 × 6 acélcső méterenkénti súlya 22,6 kg, a φ168 × 6 acélcső méterenkénti súlya 24,7 kg, összesen körülbelül 85,7 tonna;

 

Webtagok: A teljes hossza körülbelül 7980 m. A φ114 × 4 acélcső méterenkénti súlya 10,8 kg, a φ127 × 5 acélcső méterenkénti súlya 15,1 kg, összesen körülbelül 96,2 tonna;

 

Csomópontok és csatlakozó tartozékok: A teljes acélfogyasztás körülbelül 28,4 t (a fenti rudak össztömegének 10%-a);

 

A rács teljes acélfogyasztása: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6t. Az egységnyi acélfelhasználás körülbelül 18,2 kg/㎡ (a trapézsík átlagos területe alapján számítva), ami összhangban van a kétrétegű rácsszerkezetek hagyományos egységacél felhasználási tartományával (15–20 kg/㎡), és jó gazdaságos.

 

 

1. Jobb fesztáv alkalmazkodóképesség: A 23–24 m-es közepes-fesztávnál a rácsszerkezet teljes mértékben kihasználja a rudak tengelyirányú erejét, elkerüli a rudak túlzott metszeti méretét, csökkenti az önsúlyt, és csökkenti az acélfogyasztást, ami gazdaságosabb, mint a rácsos szerkezet.

 

2. Erősebb térbeli integritás: A rácsszerkezet egy három-dimenziós térbeli rendszer, amely jobban alkalmazkodik a raktár trapéz síkjához, hatékonyan oszlatja el a helyi feszültségkoncentrációt, és jobban alkalmazkodik az aszimmetrikus terhelésekhez (például a tetőrakás terheihez), anélkül, hogy nagyszámú tartószerkezetet kellene csökkenteni, és egyszerűsíteni kell a tartószerkezetet és a tervezést. nehézséget.

 

3. Nagyobb merevség és stabilitás: A rudak térbeli összefonódása kiváló általános merevséget és stabilitást biztosít a rácsszerkezetnek. Szélterhelés és szeizmikus hatás hatására a deformáció kicsi, ami jobban megfelel a logisztikai raktárak biztonsági követelményeinek (különös tekintettel Peru szeizmikus jellemzőire), és magasabb az üzembiztonság.

 

4. Kényelmes építés és rövid építési idő: A rácsszerkezet előregyártható a gyárban, nagy feldolgozási pontossággal és egyszerű helyszíni telepítéssel; a csomópontok szabványosítottak, ami kényelmes az összeszereléshez és az építkezéshez, és hatékonyan lerövidítheti az építési időt, ami alkalmas a nagyméretű logisztikai raktárak építési igényeire.

 

5. Jó tartósság és könnyű karbantartás: A kör alakú acélcsőszakaszban nem könnyű felhalmozódni a por és a víz, és jó korrózióállósággal rendelkezik a korróziógátló kezelést követően; a szerkezet egyszerű, a sérülékeny részek száma csekély, a későbbi karbantartási költségek alacsonyak, ami összhangban van a logisztikai raktárak hosszú távú működési igényével-.

 

 

1. Magasabb kezdeti tervezési és feldolgozási költség: A rácsszerkezet egy térbeli rendszer, a tervezés összetettebb, és magasabb a csomóponti feldolgozási pontosság követelménye; a hegesztett üreges gömbcsomópontok feldolgozási költsége magasabb, mint a rácsos csomópontoké, ami magasabb kezdeti tervezési és feldolgozási költséghez vezet.

 

2. Magasabb követelmények az építéstechnológiával szemben: A rácsszerkezet helyszíni felszereléséhez-professzionális emelőberendezések és építőcsapatok szükségesek, a csomópontok és rudak beépítési pontossága pedig szigorúan megköveteli. A rácsos szerkezethez képest magasabb az építési technológiai küszöb, és az építési költség kis mértékben megemelkedhet.

 

3. Nagyobb számú rúd és csomópont: A rácsos szerkezethez képest a rácsszerkezetben több rúd és csomópont található, ami bizonyos mértékig megnöveli az anyagszállítás és a helyszíni összeszerelés munkaterhelését, de ezt a hátrányt gyári előregyártással és szabványos kivitelezéssel ellensúlyozni lehet.

 

A projekt jellemzőivel (trapézsík, 23-24 m fesztáv, logisztikai raktárterhelési követelmények és Peru szeizmikus követelményei) együtt a rácsszerkezet alkalmasabb erre a projektre, mint a rácsos szerkezet. Bár a rácsszerkezet kezdeti tervezési és feldolgozási költsége valamivel magasabb, nyilvánvaló előnyei vannak a fesztávhoz való alkalmazkodóképesség, a térbeli integritás, a merevség és a stabilitás terén, valamint hatékonyan csökkentheti a későbbi karbantartási költségeket, és biztosítja a raktár hosszú távú biztonságos működését. Az átfogó gazdaságosság és biztonság szempontjából a rácsos szerkezetről a rácsszerkezetre való átállás optimalizálási javaslata ésszerű és megvalósítható.