Peru acél tetőrácsos projekt anyaglista és szerkezeti terheléselemzés

Huachipa, Lima Acéltető rácsos projekt - Anyaglista és szerkezeti terheléselemzés

 

 

Ez a projekt a perui Huachipában, Limában található, és acél tetőrácsrendszer tervezésére és kivitelezésére összpontosít (kivéve acéloszlopokat és falelemeket). A tető napelemekkel van felszerelve, és a kialakítás szigorúan megfelel a perui helyi építési előírásoknak. A projekt legfontosabb paramétereit az alábbiakban foglaljuk össze:

Teljes épületterület: 8900 ㎡

Teljes hossz: 109 m

Teljes szélesség: 85 m (szabálytalan elrendezés több fesztávval)

Fesztávok (85 méteres irányban, egyenlőtlen fesztávok): 13 m, 17 m, 25 m, 28 m (maximális fesztáv: 28 m)

Rácstávolság (Bay Spacing): Körülbelül 22 m

Tető konfiguráció: Körülbelül 4400 ㎡ napkollektorral felszerelt (fotovoltaikus rendszer)

Szerkezeti hatály: Csak tetőrácsrendszerek (rácsok, merevítések, kötőrudak, szelemenek), az acéloszlopok és falkeretek kivételével

Alkalmazandó kódok: Perui helyi építési szabályzatok

 

 

A terheléselemzés a limai Huachipa tényleges környezeti körülményein alapul, és szigorúan követi a perui E.030 (szeizmikus kód), E.050 (szélterhelési kód) és E.070 (hóterhelési kód) kódokat. Minden terhelést az ipari épületek fontossági szintjének megfelelően számítanak ki (U=1.0 fontossági tényező).

 

 

A limai Huachipa Peru 4. szeizmikus zónájában található, amely nagy-intenzitású szeizmikus terület. A konkrét szeizmikus paraméterek a következők:

Szeizmikus zóna: 4. zóna, Z=0.45g (csúcs talajgyorsulás)

Területi talajtípus: S1 (kemény talaj), telephely együtthatója S=1.0

Szeizmikus hatás: A tetőrácsrendszernek elegendő szeizmikus merevségre van szüksége ahhoz, hogy ellenálljon a vízszintes szeizmikus erőknek. A rácsos csatlakozásokat és a merevítési rendszert konzervatív módon kell megtervezni, hogy biztosítsák a szerkezeti stabilitást szeizmikus hatások esetén.

 

 

Lima egy tengerparti város, Huachipa területét pedig a part menti szelek sújtják. A szélterhelési paraméterek meghatározása a következőképpen történik:

Alap szélnyomás: 0,55–0,65 kN/㎡

Szélhatás: A tetőn lévő napelemek növelik a szél szívását és a szél vibrációs hatását. A tető alaktényezőjét megfelelően felerősítik, hogy figyelembe vegyék a napelemek szélterhelés-eloszlásra gyakorolt ​​hatását.

Szélállósági követelmény: A tetőtartóknak, a szelemenek és a merevítőrendszernek ellenállnia kell a szélszívásnak és a pozitív szélnyomásnak, biztosítva a szerkezeti károsodást vagy a túlzott deformációt.

 

 

Huachipa, Lima trópusi tengerparti éghajlatú, egész évben nem esik havazás. Ezért az alapvető hóterhelést a következőképpen határozzák meg:

Alap hóterhelés S₀: ≈ 0 kN/㎡

Megjegyzés: A szerkezeti tervezésnél nem számolnak további hóterheléssel, de a tetővízelvezető rendszert úgy alakították ki, hogy megakadályozza a víz felhalmozódását (ez a részleges egyenletes terhelésnek felel meg).

 

 

A teljes tetőterhelés az önterhelés, a napelem terhelés és az élőterhelés összege, ami lényegesen magasabb, mint a hagyományos ipari műhelyeké. A konkrét számítás a következő:

Tető önterhelése (a tetőfedés saját-súlya + szelemenek): ≈ 0,30 kN/㎡

Napelem terhelés (napelemek + tartók): ≈ 0,18–0,22 kN/㎡

Karbantartási élőterhelés: 0,50 kN/㎡ (a perui ipari építési szabványoknak megfelelően)

Teljes tetőterhelés: ≈ 0,98–1,02 kN/㎡

Megjegyzés: A tetőtartók és szegélyek lehajlását L/200-on belül kell szabályozni (L a rácsos vagy szelemen fesztávja), hogy biztosítsuk a napelem rendszer stabilitását.

 

Az anyagválasztás a perui helyi acélszabványokon és a projektterhelési követelményeken alapul, a tartósságra, a szeizmikus teljesítményre és a költséghatékonyságra összpontosítva. A részletes anyaglista a következő:

 

 

Acélminőség: Q355B/Q235B kínai szabvány (az ASTM szabvány A36-tal egyenértékű), jó szilárdsággal és hajlékonysággal, alkalmas magas szeizmikus területekre.

Szakasz típusa:

Felső húr és alsó húr: H-szelvényacél - fesztáv és terhelés szerint kiválasztva, a metszet mérettartománya: H300×150×6×8 – H400×200×8×10 (különböző fesztávok alapján beállítva: 13m/17m/25m/28m).

Webtagok: szögacél vagy I{0}}profil acél - profilmérettartomány: L75×5–L100×8 (13 m/17 m fesztávhoz); L100×8 – L125×10 (25 m/28 m fesztávhoz).

Csatlakoztatási mód: Nagy{0}}szilárdságú csavarok (10,9 fokozat) a csatlakoztatáshoz, biztosítva a megbízható csatlakozást és a szeizmikus ellenállást.

Kezelés: Epoxi-cink{0}}dús alapozófestékkel 80 μm-ben

 

 

Acélminőség: Q235B kínai szabvány

Metszet típusa: Kerekacél (φ16–φ22) vagy sarokacél (L63×5–L80×6), amely a vízszintes erők (szeizmikus, szél) ellenállására és a rácsos rendszer stabilitásának megőrzésére szolgál.

Elrendezés: A merevítést 2–3 rácsos időközönként állítják be, kereszt-merevítéssel és átlós merevítéssel felváltva, hogy stabil oldalirányú erő-ellenállási rendszert alkossanak.

Kezelés: Epoxi-cink{0}}dús alapozófestékkel 80 μm-ben

 

 

Acélminőség: Q235B kínai szabvány

Metszet típusa: Kerekacél (φ20–φ25) vagy acélcső (φ89×4–φ114×4), a rácsos tartók közötti vízszintes feszültség átvitelére és a tető általános stabilitásának biztosítására szolgál.

Kezelés: Epoxi-cink{0}}dús alapozófestékkel 80 μm-ben

 

 

Acélminőség: Q235B kínai szabvány

Metszet típusa: C-profil acél vagy Z-profil acél (erősített típus, alkalmas napelem terhelésre), szelvényméret tartomány: C160×60×20×2,5 – C220×70×20×3,0 (a szelementávolság és a napelem terhelése szerint beállítva).

Távolság: Kb. 1,5-2,0 m, biztosítva, hogy a szelemenek túlzott deformáció nélkül elbírják a tetőburkolat és a napelem együttes terhelését.

Kezelés: Galvanizálás 275kg/m³

 

 

Nagy -szilárdságú csavarok: 10,9-es fokozat, a rácsok és merevítések profilméretéhez igazodva, korróziógátló-kezeléssel (tűzi-horganyzás).

Ön-csavarok és szegecsek: Korrózióálló-rozsdamentes acél (304-es fokozat), a szelemenek és a tetőburkolatok, valamint a napelem-tartók összekapcsolására szolgál.

Korróziógátló bevonat-: Tűzi-horganyzás (80 μm-nél nagyobb vagy annál nagyobb horganyréteg) minden acélelemhez, hogy alkalmazkodjanak Lima tengerparti nedves környezetéhez és biztosítsák az élettartamot.

 

A projekt paraméterei, terheléselemzése és anyagválasztása alapján a tetőrácsos rendszer (csak) acélfogyasztását a következőképpen becsüljük meg, figyelembe véve Huachipa, Lima magas szeizmikus követelményeit és a napelemek többletterhelését.

 

 

A 28 méteres maximális fesztávval, a 22 méteres rácsos távolsággal, a napelem nagy terhelésével és a limai nagy szeizmikus intenzitással kombinálva a tetőrácsrendszer acélfogyasztási indexe a következőképpen alakul:

Tetőtartók + merevítés + kötőrudak: 18–22 kg/㎡

Tetőszelemenek (erősített típus): 8-11 kg/㎡

Teljes acélfogyasztási index: 26–33 kg/㎡ (konzervatív középső-felső 30 kg/㎡ értéket fogadunk el a becsléshez, a perui kódkövetelményeknek megfelelően)

 

 

Teljes acélfogyasztás=Teljes épületterület × acélfogyasztási index ÷ 1000

Számítás: 8900 ㎡ × 30 kg/㎡ ÷ 1000=267 tonna

 

 

Gazdaságos, optimalizált kialakítás (könnyű terhelés, kifinomult optimalizálás): ≈ 230 tonna

Hagyományos konzervatív tervezés (megfelel a perui szabályoknak és a limai szeizmikus követelményeknek): ≈ 265-270 tonna

Nagy terhelés / magas szeizmikus / szigorú, nagy{0}} fesztávolság: ≈ 290 tonna

 

 

A fenti acélfelhasználás csak a tetőrácsrendszert (rácsok, merevítések, kötőrudak, szelemenek) tartalmazza, az acéloszlopok, falkeretek és napelemtartók kivételével.

Acéloszlopok hozzáadásával a teljes acélfelhasználás 10-13 kg/㎡-val nő, a teljes acélfogyasztás pedig körülbelül 340-400 tonna lesz.

A tényleges acélfelhasználás a részlettervezés elkészülte után ±10%-os ingadozást mutathat, amit elsősorban a szelvényméretek és csatlakozási módok részletes beállítása befolyásol.

Szeizmikus tervezés: A tetőtartó rendszert az E.030 perui kóddal (4. szeizmikus zóna) megfelelően kell megtervezni, és a szeizmikus biztonság biztosítása érdekében nem megengedett a túlzott optimalizálás.

Napelem terhelés: A szolár panel területén a rácsok szelemeneit és felső húrjait meg kell erősíteni, és az elhajlásszabályozást szigorúbbnak kell lennie (L/200-on belül), hogy elkerülje a napelem rendszer károsodását.

Korróziógátló-követelmény: Minden acélelemet jobb, ha tűzi-horganyzott, hogy alkalmazkodjanak Lima tengerparti nedves környezetéhez, és meghosszabbítsák a szerkezet élettartamát.

Kódexnek való megfelelés: Minden tervezési és kivitelezési munkának meg kell felelnie a perui helyi RNE / E.030, E.050, E.070 kódoknak és a vonatkozó ipari szabványoknak.

 

 

A részletes acélfelhasználás a négy egyenlőtlen fesztáv (13m, 17m, 25m, 28m) szerint van felosztva, kombinálva a 22m-es rácstávolsággal és a napelem-terheléssel, az acélfogyasztási index pedig a fesztávhoz igazodik (minél nagyobb a fesztáv, annál nagyobb az index). A konkrét bontás a következő:

Feszítő méret	Feszítési hossz (m)	Megfelelő terület (kb. ㎡)	Acélfogyasztási index (kg/㎡)	Becsült acélfogyasztás (tonna)	Megjegyzések
1. Span	13	2400	25	60	Legkisebb fesztáv, legkönnyebb terhelés; részleges napelemes lefedettség
2. fesz	17	2450	28	68.6	Közepes fesztáv, közepes terhelés; részleges napelemes lefedettség
3. fesztáv	25	2250	32	72	Nagy fesztáv, nagy teher; fő napelemes lefedettségi terület
4. fesztáv	28	1800	35	63	Maximális fesztáv, legnehezebb terhelés; fő napelemes lefedettségi terület
Teljes	83 (a távolságok összege)	8900 (teljes épületterület)	30 (átlagos index)	263.6	Enyhe eltérés a teljes becsléstől (±2%) a kerekítés miatt

Megjegyzés: Az egyes fesztávok megfelelő területét a 8900 ㎡ teljes terület és az egyes fesztávok aránya a teljes szélességben (85 m) becsülték meg, ami csak tájékoztató jellegű. A tényleges területet és acélfelhasználást a részletes tervrajzok alapján kell meghatározni.

 

Fő elsődleges tetőgerendák (H-szelvények)

- Sz200×750×12×6 mm

- Sz250×750×25×6 mm

- Sz350×750×25×9 mm

- Sz200×400×16×6 mm

 

Másodlagos tagok

- Szelemen: Z305×76×19×3,0 mm

- Vízszintes/oldalsó merevítés: 2"×2"×3/16" acélszög

 

 

2.1 Fő tetőszerkezet

- Rácsos rendszer:

18–22 kg/m² → **160,2–195,8 tonna**

- H-gerenda rendszer (mély szakaszok, 22 m távolság, PV terhelés):

24–30 kg/m² → **213,6–267,0 tonna**

 

2.2 Merevítő rendszer

- Rácstartó:

2,5–4,0 kg/m² → **22,3–35,6 tonna**

- H-sugár:

3,5–5,0 kg/m² → **31,2–44,5 tonna**

*Ok: A H-gerendák kevésbé természetes torziós merevséggel rendelkeznek; több merevítés szükséges.*

 

2.3 Szelemenek

- Mindkét rendszer:

Z305 szelemenek, azonos terhelés és távolság

8–11 kg/m² → **71,2–97,9 tonna**

*Majdnem azonos a rácsos és a H-gerendás tetőkhöz.*

 

2.4 Teljes acéltömeg összehasonlítása

- Rácsos tető összesen:

254 – 329 tonna

-H-gerendás tető összesen:

316 – 409 tonna

 

 

3.1 Rácsos rendszer

- Viselkedés: Háromszögletű tengelyirányú erők (csak feszítés/nyomás).

- Merevség: Nagy geometriai merevség, jó hosszú fesztávhoz és az elhajlás szabályozásához (kritikus PV esetén).

- Stabilitás: Kevésbé függ a merevítéstől; a háromszög alakú mintából eredő stabilitás.

- Szeizmikus teljesítmény: Jó energiaeloszlás, könnyű, kisebb tehetetlenség.

- Fesztávolság: rendkívül hatékony **25–28 m-es fesztávhoz**.

 

3.2 H-beam rendszer

- Viselkedés: Hajlítás + nyíró + tengelyirányú erők.

- Merevség: Alacsonyabb hajlítási hatékonyság kg-onként; mélyebb/nehezebb szakaszok szükségesek a rácsos elhajláshoz.

- Stabilitás: Hajlamos az oldalirányú-torziós kihajlásra; gyakoribb rögzítést igényel.

- Szeizmikus teljesítmény: A nagyobb önsúly növeli a szeizmikus igényt.

- Konstruálhatóság: Egyszerűbb gyártás és összeszerelés, de nehezebb alkatrészek.

 

 

 

Hasonlóságok

- Mindkettő ugyanazt a tetőterhelést támogatja (halott + PV + élő + szél).

- A szelemen mérete, távolsága és súlya megegyezik.

- Mindkettőnek meg kell felelnie a perui elhajlási határértékeknek (L/200 PV esetén).

- Mindkettő az E.030, E.050, E.070 követi a limai Huachipa esetében.

 

Különbségek

1. Erő mechanizmus:

- Rácstartó: Csak axiális erők → rendkívül hatékony.

- H-gerenda: Hajlítás szabályozott → kevésbé anyagtakarékos.

2. Acélfogyasztás:

- Fő szerkezet: A H-gerenda +25%-tól +40%-ig acélt használ.

- Merevítés: A H-gerenda +30%-tól +40%-ig több merevítést igényel.

- Purlins: Majdnem ugyanaz.

3. Terjedelmi teljesítmény:

- Rácstartó: Kiváló 25–28 m fesztávhoz.

- H-gerenda: Nehéz szakaszokra van szükség az elhajlás szabályozásához.

4. Szeizmikus viselkedés:

- Rácstartó: Könnyebb, kisebb tehetetlenség, jobb teljesítmény a 4-es zónában.

- H-sugár: Nehezebb, nagyobb szeizmikus terhelés.

5. Költség és kivitelezés:

- Rácstartó: Több munka, kevesebb anyag.

- H-gerenda: Kevesebb munka, több anyag.

 

 

- Rácsos rendszer:

Hatékonyabb, könnyebb acélfelhasználás, jobb hosszú fesztávokhoz és magas szeizmikus zónákhoz.

Összes acél: 254 – 329 tonna.

 

-H-sugár rendszer:

Könnyebb felépítés, de lényegesen nehezebb.

Összes acél: 316 – 409 tonna.