El detalle de la estructura de acero muestra la especificación de la estructura del marco del pórtico, que la mayoría de la estructura del edificio del uso común para el almacén, el taller, el garaje, y el hangar de los aviones.

La estructura de acero es una estructura hecha principalmente de acero, y es uno de los principales tipos de estructuras de construcción. Las características del acero son la alta resistencia, la ligereza, la excelente rigidez general y la fuerte deformabilidad. Por lo tanto, es especialmente adecuado para edificios de gran envergadura, superaltos y superpesados. La estructura de acero es una viga de acero, una columna de acero, una celosía de acero y otros componentes hechos de acero de sección y placa de acero, y las soldaduras, los pernos o los remaches conectan cada componente o parte.

Detalle de la estructura de acero para la estructura del marco del puerto:

El pórtico ligero es un edificio de acero de una sola planta, cuyas vigas y pilares están conectados rígidamente. Tiene las ventajas de una estructura sencilla, un peso ligero, y todos los componentes se fabrican en la fábrica, lo que facilita el montaje in situ.
La estructura de acero de pórtico se utiliza ampliamente para los edificios industriales, comerciales y agrícolas, como el almacén de acero, el edificio del taller, el almacenamiento, el edificio de las aves de corral y el hangar de aviones.

El pórtico puede dividirse en un solo tramo (figura a), de dos tramos (figura b), de varios tramos (figura c) marco de acero en voladizo (figura d) ) y el marco de acero con el marco adyacente (Figura e).
En la estructura rígida de varios tramos, la conexión entre el pilar y la viga de la cubierta generalmente es abatible, y la cubierta de una sola vertiente de la estructura rígida de varios tramos (Figura f).
También se puede utilizar la estructura rígida de varios tramos formada por techos de doble pendiente (Figura g). La sección transversal viga-columna puede ser igual o variable, y la base de las columnas articulada o rígida.

Longitud y anchura del edificio de acero :

En general, según el principio de que el lado largo es mayor que el ancho, se puede reducir la cantidad de acero utilizado en el marco rígido y el apoyo entre las columnas, reduciendo así la cantidad de metal utilizado en el sistema de apoyo.
Ejemplo 1: El tamaño del edificio es de 60x50m, se debe utilizar 60m como longitud y 50m como anchura, es decir 60 (L) x50 (W), no 50 (L) x60 (W).

Distancia de la columna

La distancia de la columna más económica bajo carga estándar es de 7,5-9m. Cuando supera los 9 m, el consumo de acero de las correas del tejado y de los faldones de los muros aumenta demasiado, y el coste global no es económico. La carga estándar aquí se refiere a 0,3KN / m2 para la carga viva del techo y 0,5KN / m2 para la presión esencial del viento. Cuando la carga es más importante, la distancia económica de la columna debe reducirse en consecuencia. Como o edificio de taller con más de 10 toneladas de grúa, el espacio de la columna financiera debe ser de 6-7m.

Cuando se disponga la separación de los pilares, si se requiere una separación desigual de los mismos, se debe intentar que la separación de los pilares de los extremos sea menor que la del centro. Esto se debe a que la carga de viento en el tramo final es mayor que en el tramo central. Además, cuando se utiliza el diseño de correas continuas, la deflexión del vano final y la curva del vano medio son siempre más significativos que otros vanos. El uso de vanos finales más pequeños puede hacer que el diseño de las correas del tejado sea más conveniente y económico.
Ejemplo 1: Longitud del edificio = 70m
La distancia de la columna económica está disponible: 1 @ 7 + 7 @ 8 + 1 @ 7 o 1 @ 8 + 6 @ 9 + 1 @ 8
Ejemplo 2: Longitud del edificio = 130 m, con una grúa de 10 toneladas
Es preferible una distancia de columna económica: 1 @ 5,5 + 17 @ 7 + 1 @ 5,5 o 20 @ 6,5

Determinación de un lapso razonable

Los diferentes procesos de producción y las funciones de uso determinan en gran medida la duración del edificio metálico. Algunos propietarios incluso exigen a los fabricantes de edificios de acero que determinen un tramo más económico en función de sus características útiles. Un vano razonable debe decidirse en función de la altura del edificio de acero. En general, cuando la altura del pilar y la carga son constantes, la luz se incrementa adecuadamente. El aumento del consumo de acero del bastidor rígido no es evidente, pero ahorra espacio, el coste de la cimentación es bajo y las ventajas globales son considerables.

A través de un gran número de cálculos, se encuentra que cuando la altura del alero es de 6m, la distancia de la columna es de 7,5m, y las condiciones de carga son totalmente consistentes, el consumo de acero del marco rígido (Para el acero Q345B) de ancho entre 18-30m es de 10-15kg / m2. La cantidad de metal utilizada para las unidades de marco rígido entre 21-48m es de 12-24kg / m2. Cuando la altura del alero es de 12m, y la anchura supera los 48m, se debe utilizar un marco rígido de varios tramos (columna oscilante colocada en el centro). El marco ahorra más del 40%, por lo que al diseñar la estructura de pórtico rígido, se debe elegir una luz más económica según los requisitos específicos, y no se debe perseguir una gran luz.

Detalle de la estructura de acero-pendiente del tejado

La pendiente del tejado se decide en función de amplios factores como la estructura del tejado, la longitud de la pendiente de drenaje y la altura de las columnas. Generalmente, es 1/10 ~ 1/30. Los estudios han demostrado que las diferentes inclinaciones de los tejados tienen un impacto significativo en la cantidad de acero utilizada en las estructuras rígidas de acero. A continuación se presenta el resultado del cálculo y el análisis del consumo de acero bajo diferentes pendientes de cubierta con una sola luz de 42m y una altura de alero de 6m.

Cuando la pendiente del tejado es de 0,5: 10, el peso de un marco es de 3682 Kg Cuando la pendiente del tejado es de 1: 10, la cantidad de una estructura de marco es de 3466 Kg Cuando la pendiente del tejado es de 1,5: 10, el peso de un marco es: 3328 Kg Cuando la pendiente del techo es de 2: 10, la cantidad de una estructura de marco es: 3240 Kg.

Por lo tanto, para una estructura rígida de un solo tramo, una mejor manera de reducir el peso de la estructura rígida es aumentar la pendiente del tejado. Cuanto más grande es la colina, menos acero se utiliza. Sin embargo, la situación es diferente en el caso de una estructura de varios tramos. Una gran inclinación aumentará la cantidad de metal utilizado en el marco. Esto se debe a que una gran colina aumentará la longitud de la columna interior.

Cuando la envergadura del edificio es grande, el aumento de la inclinación puede reducir la desviación de la viga de acero de la cubierta. Mediante la investigación y el cálculo, la pendiente más económica es: edificios de varios vanos: 1:20 vano simple, vano inferior a 45 m: 0,5: 10 vano simple, vano inferior a 60 m: 1,5: 10 vano simple, vano superior a 60 m : 2: 10
La inclinación del tejado también está relacionada con el hecho de que el edificio tenga un parapeto, y la gran colina supondrá un aumento del coste del parapeto.

Detalle de la estructura de acero: altura del alero

La altura del alero tiene un impacto significativo en el coste, que se manifiesta principalmente en los siguientes aspectos:

1. El aumento de la altura del edificio de acero prefabricado hará que el revestimiento de la pared crezca, que el faldón de la pared crezca y que la cantidad de acero utilizada para las columnas sea mayor.
2. Si el pilar de acero no tiene un arriostramiento lateral (como el pilar central o el pilar lateral sin arriostramiento), la influencia de la altura del alero en el peso del armazón será más prominente; un aumento en la altura del alero resultará en un aumento de la carga de viento en el armazón. Si la altura/anchura del edificio es> 0,8, para controlar el desplazamiento lateral, a veces incluso es necesario cambiar el pie del pilar de articulado a rígido.
   Los siguientes factores determinan la altura:
3. Los requisitos de altura en el alero;
4. Cuando hay una estructura de entrepiso, la altura neta del entrepiso y la altura de la viga de entrepiso;
5. Altura de la viga de la grúa y del gancho de la grúa cuando la grúa está disponible.

Sección de temperatura
De acuerdo con el código de construcción de estructuras de acero, la longitud máxima no es superior a 300 m, y la anchura no es superior a 150 m. La junta de dilatación segmentada de primera temperatura puede establecerse con una disposición de doble columna (figura 2a) o una junta de dilatación de una sola columna con orificios ranurados conectados a la correa (figura 2b).

Detalle de la estructura de acero – Arriostramiento

(A) el uso de la Ortesis
En la estructura longitudinal del pórtico, un sistema de arriostramiento completo debe organizarse para formar un sistema estructural espacial completo. La estabilidad lateral del pórtico ligero en la dirección de la anchura está garantizada por la rigidez del pórtico para resistir la carga lateral.

Debido a la escasa rigidez de la estructura longitudinal en la dirección de la longitud, es necesario establecer un arriostramiento en la dirección longitudinal para garantizar su estabilidad longitudinal. Las fuerzas del arriostramiento son principalmente la carga longitudinal del viento, la fuerza de frenado de la grúa, la acción del terremoto y la acción de la temperatura. Al calcular la resistencia interna de las riostras, se suele suponer que las juntas son articuladas y se ignora el efecto de la excentricidad. El apoyo general considerado según el frijol de la corbata. Por lo tanto, es conveniente una disposición bidireccional.

(B) Tipos comunes de arriostramiento
La figura 3-3 muestra la disposición general del arriostramiento de la cubierta y la trayectoria de transmisión de fuerzas de las cargas de viento que actúan sobre el hastial. La figura 3-4 muestra los tipos de apoyo habituales entre los pilares para los pórticos. Debido a los requisitos de función y apariencia del edificio, o a la disposición de los equipos de proceso, cuando no se permita el uso de los soportes anteriores, considere el uso de una estructura longitudinal. En este momento, es necesario utilizar la rigidez a la flexión del eje débil de la columna.

Detalle de la estructura de acero-Principios básicos de la configuración de los arriostramientos

1. El arriostramiento de los pilares debe situarse en el mismo vano que el arriostramiento de la cubierta. Cuando no pueda instalarse debido a la apertura de la puerta en la pared, el arriostramiento de la columna puede colocarse en el vano adyacente;
2. La distancia entre los arriostramientos no debe ser superior a 5 vanos; se debe tomar 30 ~ 45m cuando no hay grúa, y la distancia no debe ser superior a 60m cuando hay grúa;
3. El arriostramiento del techo debe dividirse en la cresta. (Véase la figura 3-3)

En las siguientes situaciones hay que tener en cuenta la instalación de arriostramientos verticales-horizontales en el tejado

(1) Cuando hay una columna removible (En la red de columnas, una o más columnas son removidas), como una columna local removible, sólo se requiere el arriostramiento longitudinal, como se muestra en la Figura 3-5a;
(2) Cuando la distancia del pilar es grande, y el pilar lateral adopta el esquema de pilar de falso muro, véase la figura 3-5b;
(3) El tonelaje de la grúa es superior a 15 toneladas.

Cuando la anchura del edificio es superior a 60 m, conviene aumentar el arriostramiento de los pilares. Cuando no se puede disponer el arriostramiento transversal, se pueden utilizar las formas de arriostramiento que se muestran en las figuras 3-4b y 3-4c. También es posible aumentar el tamaño de la sección del refuerzo del techo o del refuerzo de la columna sin aumentar el apoyo interno entre pilares. En este momento, es necesario realizar estrictamente el cálculo de la fuerza interna para garantizar la seguridad del arriostramiento.

En un mismo pilar no se deben mezclar diferentes tipos de arriostramiento, ya que de lo contrario, el arriostramiento con poca rigidez tendrá menos fuerza y no funcionará como debería, y el arriostramiento con alta rigidez se dañará debido al trabajo de sobrecarga. El columnBracing debe elegir preferentemente el uso de tirantes cruzados.

En los siguientes casos, el arriostramiento del pilar debe ser estratificado.

(1) Cuando hay un vano alto-bajo (o con una gran marquesina), el arriostramiento superior e inferior entre los pilares debe ser estratificado en el vano alto-bajo (o en la gran marquesina) (ver 3-6a);

(2) Cuando la altura del alero es superior a 9m, el arriostramiento de la columna de doble capa puede establecerse de acuerdo con el ángulo incluido del arriostramiento. El ángulo entre el refuerzo transversal y el plano horizontal es preferiblemente de 45 °, y no debe ser mayor de 55 °. Los arriostramientos superior e inferior se colocan entre los pilares. La sala de apertura del extremo puede no estar provista de un arriostramiento inferior para reducir la tensión por temperatura de la viga de la grúa (véase 3-6b).

Para el arriostramiento transversal de los pilares se puede utilizar acero redondo, acero angular o tubo redondo (cuadrado).

Cuando la fuerza interna del refuerzo de la columna es grande o el tonelaje de elevación de la grúa es superior a 5 toneladas, el soporte de acero redondo no es adecuado. En este momento, debe utilizar acero angular o tubo redondo (cuadrado) como refuerzo de la columna.

Detalle de la estructura de acero – uso y ajuste del arriostramiento de la brida

La función del arriostramiento del ala es principalmente evitar la inestabilidad del ala inferior de la viga y del ala interior del pilar. La riostra está conectada al ala inferior de la viga por un lado y a la correa por el otro. Consulte la figura 3-7 para conocer la práctica del arriostramiento.

Las características de la estructura de acero:

1. El acero es resistente, buena plasticidad, material uniforme.

El acero tiene una gran fiabilidad estructural, es adecuado para soportar cargas dinámicas y de impacto, y tiene un excelente comportamiento sísmico.

La estructura interna del acero es uniforme, cercana a un cuerpo homogéneo isotrópico. El rendimiento real de la estructura de acero se ajusta más a la teoría de cálculo. Por lo tanto, la estructura de acero tiene una alta fiabilidad. En comparación con el hormigón y la madera, la relación entre la densidad y el límite elástico es relativamente baja. Así, en las mismas condiciones de tensión, la estructura de acero tiene una sección pequeña, es ligera, se transporta y se instala cómodamente, y es adecuada para grandes vanos y grandes alturas.

2. La estructura de acero es resistente al calor y no al fuego.

Cuando la temperatura es inferior a 150°C, las propiedades del acero cambian poco. Por lo tanto, la estructura de acero es adecuada para talleres calientes, pero cuando la superficie de la estructura está expuesta al calor de unos 150°C, debe protegerse con paneles de aislamiento térmico.

Cuando la temperatura está entre 300℃ y 400℃, la resistencia y el módulo elástico del acero disminuirán significativamente, y la resistencia del acero tenderá a cero cuando la temperatura esté alrededor de 600℃. En los edificios con requisitos especiales de protección contra incendios, la estructura de acero debe estar protegida por materiales refractarios para mejorar el nivel de resistencia al fuego.

3. La estructura de acero tiene una débil resistencia a la corrosión.

Especialmente en el entorno del medio húmedo y corrosivo, es fácil que se oxide. Por lo general, las estructuras de acero deben ser desoxidadas, galvanizadas o pintadas, y recibir un mantenimiento regular. En el caso de las estructuras de las plataformas marinas en agua de mar, se requieren medidas especiales como la «protección con ánodos de bloque de zinc» para evitar la corrosión.

4. El alto grado de mecanización de la fabricación e instalación de estructuras de acero.

Los componentes estructurales de acero se fabrican de forma natural en las fábricas y se montan in situ. La fabricación mecanizada en fábrica de los componentes estructurales de acero tiene una alta precisión, una gran eficiencia de producción, un rápido montaje en obra y un corto periodo de construcción. La estructura de acero es la más industrializada.

5. Alta resistencia y resistencia sísmica

En comparación con las estructuras ordinarias de hormigón armado, las estructuras de acero son superiores en cuanto a inhomogeneidad, alta resistencia, construcción rápida, buena resistencia sísmica y alta tasa de reciclaje. El acero tiene una resistencia y un módulo de elasticidad mucho mayores que la mampostería y el hormigón, por lo que la masa de los elementos de acero es ligera en las mismas condiciones de carga. Desde el punto de vista de la destrucción, la estructura de acero es una estructura de daño flexible con una gran deformación prevista de antemano, que puede detectar el peligro con antelación y así evitarlo.