Resumen
En esta versión de Industry Insights, entrevistamos Gordon W. Bartlett, Estructural, Ingeniero de petróleo y director ejecutivo de G.W.Bartlett and Associates LLC. Gordon tiene una amplia trayectoria con materiales, entonces es capaz de hablar bastante bien en la idea de "Technol de peso ligeroogy" (LWT) como lo relaciona a miembros estructurales y diseño. Esta Q&A mostrará su experiencia y se sumergirá en el qué y el por qué de la tecnología de peso ligero..
Gordon Bartlett
CEO de G.W.Bartlett and Associates
Gordon ejemplifica la dedicación a la educación: tiene una licenciatura en ingeniería química y un doctorado. en Ingeniería del Petróleo con especial atención a la Dinámica Estructural de la Producción de Petróleo Crudo. Es profesor jubilado de Ingeniería Química y del Petróleo y tiene más de 40 publicaciones internacionales sobre el tema. Profesionalmente, Gordon fue un ex ingeniero de producción de petróleo crudo, un consultor de investigación, así como Consultor Jefe de Energía del gobierno de Trinidad y Tobago.
Se ha centrado en el desarrollo de LWT para la construcción de almacenes y fabricación.. Esto le ha permitido diseñar y entregar viviendas asequibles para familias de bajos ingresos en el Caribe..
Conceptos básicos de la tecnología de peso ligero
Q: ¿Qué significa la tecnología de peso ligero??
A: Nuestro significado de "Tecnología de peso ligero" es una tecnología o rama dentro de la Ingeniería Estructural que utiliza cualquier sección o sistema de acero que pueda alcanzar la misma resistencia estructural que la de secciones de acero con su correspondiente disminución de peso de más de 50 por ciento. Cabe señalar que actualmente, cada sección tipo de sistemas tradicionales de acero (ej. H,I,Secciones L y T) Es mas que 500% más pesado que cada miembro de la sección LWT para cualquier superficie específica dada, lo que permite una logística de manejo significativamente mejorada durante las operaciones de campo.
Por ejemplo, utilizando una combinación de dos secciones C-Purlin, cada una con un peso de 3.93 libras / pie lineal, es posible para construir un sistema de sección que tenga la misma resistencia a la flexión que una sección en I tradicional de peso de 25.4 libras / pie lineal..
Q: ¿Cómo utiliza la industria actualmente LWT??
A: Una revisión de la literatura sobre materiales de ingeniería indica que estos materiales LW se están utilizando en la industria de la construcción como materiales de soporte estructural., para refuerzo de pared (montantes), soportes para techos (vigas) junto con el uso limitado entre las tradicionales secciones de acero pesado y / o el hormigón armado en estructuras ya existentes para reparaciones que requieran una integridad estructural baja o nula.
Más comúnmente, Las secciones LW se han utilizado como miembros individuales solo para el soporte de secciones de alta capacidad estructural y no se han combinado ni fabricado estructuralmente para actividades de construcción específicas que requieren una integridad estructural más alta que aquella para la que fueron diseñadas..
Por tanto, es importante tener en cuenta, que los miembros LW no se han utilizado para reemplazar secciones de ala ancha o vigas en S, sino más como miembros secundarios que soportan y / o distribuyen cargas a los miembros de carga primarios más estructuralmente dominantes.
Construcción de una casa en el árbol en la cima de una montaña usando completamente LWT. Diseño de viga / columna / cartela de techo que se muestra a la derecha
Reflexiones sobre el estado actual y futuro de la industria
Q: ¿A dónde cree que se dirige esta industria única en el próximo 5 años?
A: Durante los próximos cinco años, la industria estará impulsada por el mercado de viviendas residenciales de menor costo., construccion comercial e industrial. En consecuencia, donde C-purlins (la sección principal utilizada para la fabricación in situ de columnas de sección I y H, pilotes y vigas) ahora oscila entre 1.2 y 1,5 mm de espesor, la industria se moverá para aumentar el espesor hasta posiblemente 2,5 mm y más. Además de C y Z- correas, Los fabricantes de correas agregarán más formas geométricas a su línea para mejorar las propiedades de inercia del área..
A medida que se llevan a cabo estas mejoras, la capacidad de carga estructural de estos miembros debería aumentar, permitiendo así que la industria reemplace las secciones tradicionales más costosas con secciones LW de menor costo. El efecto general debería reducir el costo de la construcción y hacer que los proyectos de construcción que antes se consideraban antieconómicos se conviertan en económicamente viables..
Por ejemplo: Un yo emito fabricado en el sitio sin soldadura utilizando correas C de acero de 2,5 mm de espesor tendrá un segundo momento de inercia igual al de una sección de acero pesado comparable y tendrá un ahorros de peso de cerca de 200%.
El efecto de estos esfuerzos Es de esperar que dé lugar a la expansión de la industria durante los próximos cinco años..
Q: ¿Qué técnicas están usando los ingenieros para diseñar estas secciones LWT??
A: Inmediatamente, las capacidades de investigación de SkyCiv se enfocan, mediante el cual el ingeniero puede maniobrar la geometría y la orientación del eje de una sola correa con respecto a otra e investigar los efectos resultantes de estos cambios. Así, en el diseño de una sola sección en I a partir de la combinación de 2 C-purlins similares o diferentes, o una sección de celosía de la combinación de varias correas C, el ingeniero puede estudiar los efectos de cambiar las especificaciones de la sección LW y las condiciones ambientales (viento, lluvia, nieve, terremoto, etc.) en el momento del área, cargar los portes, deflexión y momento flector.
Los informes de la plataforma SkyCiv generados a partir de estos análisis eventualmente dirigirán la fabricación en el sitio para personalizar los miembros de la sección LW. El paso final de esta serie de cálculos de la plataforma SkyCiv es optimizar el peso frente a la integridad estructural de cada miembro de la sección, minimizando así el costo de construcción a través de la reducción en $ / lb. de acero utilizado en el proceso de construcción.
Q: ¿Los componentes de LW están hechos con materiales especiales?? ¿Están estos materiales fácilmente disponibles??
A: La buena noticia es que estos componentes LW no están fabricados con materiales especiales.. Láminas de acero de bajo carbono galvanizadas en caliente estándar que varían en espesor entre 1.2 a 1,5 mm se forman en componentes LW utilizando el proceso de conformado en frío en la mayoría de los casos . Estos procesos de conformado están bien establecidos y los códigos para conexiones de tornillos y tornillos estandarizados están bien documentados en la literatura de ingeniería estructural..
Actualmente, el acero con bajo contenido de carbono está disponible en todos los países que compran a los principales proveedores de acero del mundo. (US, Brasil, India y China).
Frente al mar de lujo de dos pisos en construcción utilizando 100% LWT; Conexiones únicas de pilotes / columnas / vigas de piso que se muestran a la derecha
¿Cuáles son los pros y los contras de LWT??
Q: Aparte de la reducción de peso, ¿Cuáles son algunos de los aspectos positivos de la innovación LWT??
La mayoría de los aspectos positivos de esta innovación están envueltos en el tema principal de la tecnología de peso ligero.. sin embargo, Algunas ventajas indirectas importantes incluyen:
- La logística de transporte y manipulación de estos materiales de construcción se reduce en gran medida y puede manejarse con mano de obra en lugar de maquinaria pesada..
- El aumento de los ahorros de costos resultante de la utilización de esta innovación ha dado lugar a que proyectos de construcción que antes no eran económicos se reinicien como generadores de empleo económicamente viables, especialmente en el nivel de mano de obra baja o no calificada..
- Una consecuencia notable de esto es que el potencial de empleo de mano de obra aumenta, especialmente en las economías deprimidas, donde hay una gran oferta de mano de obra poco calificada o no calificada.. Esto puede tener un impacto formidable en aliviar las crecientes estadísticas de desempleo en la industria de la construcción en un post.- Era COVID donde el FMI en su último informe sobre América Latina y el Caribe ha manifestado que para estas regiones del mundo el ingreso real y el empleo disminuirán hasta 2025, más que cualquier otra región. Enviar 2025, El empleo aumentará marginalmente a menos que los líderes mundiales realicen esfuerzos vigorosos para evitar esto.. La ingeniería estructural a través de LWT es, por lo tanto, un contribuyente obvio.
- Esta innovación de LWT ya ha comenzado a provocar un aumento en los proyectos de bricolaje doméstico y agrícola. Adiciones, Los reemplazos y reparaciones van en aumento con un aumento correspondiente en la demanda de miembros estructurales livianos..
- Donde la seguridad es siempre la principal preocupación en cualquier sitio de construcción, accidentes con tiempo perdido, Las lesiones e incluso las muertes disminuirán a medida que aumente el uso de materiales de construcción más livianos.. De hecho, Las estadísticas de OSHA indican que 20% de todas las muertes de trabajadores se producen en la industria de la construcción y de esa cifra 28% es causado por: i) ser golpeado o atrapado debajo de acero pesado y ii) ser apretado por o entre acero pesado. LWT puede contribuir a reducir estas cifras.
Q: ¿Hay algún inconveniente en estas secciones de peso ligero??
- La primera limitación es la capacidad actual de someterse a construcciones a gran escala que implican grandes cargas vivas y muertas.. Por ejemplo, estructuras de gran altura de más de 5 pisos, La construcción de embarcaciones industriales y los puentes de grandes luces son limitaciones obvias..
- Actualmente, los códigos para el uso de LWT son limitados o no están disponibles en la literatura de ingeniería estructural más amplia, ya que su uso no está bien o no está completamente establecido.. Con el tiempo y el uso continuo, la industria desarrollará tales.
- Los paquetes de software para su uso aún no se han desarrollado ya que la tecnología está impulsada por diseños personalizados para proyectos específicos.. El análisis de la integridad estructural de los miembros de la viga para geometrías personalizadas requiere primeros principios de ingeniería que ahora se logran mediante los muy tediosos modelos matemáticos para cada miembro de sección, que generalmente no es estándar.. Por lo tanto, los paquetes informáticos para ayudar en el diseño están rezagados en el uso de la tecnología..
Ladera Casa de campo que utiliza LWT; Diseño de armadura de techo a dos aguas a la izquierda
¿Cuál diría que es el impacto general de LWT en la industria de la ingeniería estructural??
Esta tecnología esencialmente utiliza secciones de acero livianas para lograr una capacidad de carga muy superior a la que fueron diseñadas.. Esto ha permitido a la industria extender el uso de estas secciones desde su función original de proporcionar soporte al concreto reforzado y las secciones tradicionales hasta crear secciones de combinación livianas capaces de proporcionar estructuras independientes a costos significativamente reducidos.. Este ha sido un gran impacto en la industria..
Investigando críticamente el parámetro intrínseco del área de superficie por unidad de peso de las secciones de acero, la industria SE puede expandir el uso de parámetros de diseño como Ixx, Iyy e Izz para lograr secciones de combinación LW con la capacidad estructural para soportar cargas mucho mayores con una estabilidad estructural correspondientemente mayor.
Por lo tanto, los fabricantes de correas están expandiendo sus herramientas para proporcionar al mercado de ingeniería estructural correas de mayor espesor y geometrías variables para reducir la cantidad de fabricación en el sitio requerida para diseños de sección personalizados..
