Aperçu
Dans cette version d'Industry Insights, nous avons interviewé Gordon W. Bartlett, De construction, Ingénieur pétrolier et PDG de G.W.Bartlett and Associates LLC. Gordon a une vaste expérience avec des matériaux, est donc capable de parler assez bien sur l'idée de "Technologie légèreogie" (LWT) Tel quel se rapporte aux éléments structuraux et à la conception. Ce Q&A présentera son expérience et plongera dans le quoi et le pourquoi de la technologie Light Weight.
Gordon Bartlett
PDG de G.W.Bartlett and Associates
Gordon illustre le dévouement à l'éducation: il a un B.Sc en génie chimique et un doctorat. en génie pétrolier axé sur la dynamique structurelle de la production de pétrole brut. Il est professeur à la retraite de génie chimique et pétrolier et a plus de 40 publications internationales sur le sujet. Professionnellement, Gordon était un ancien ingénieur de production de pétrole brut, un consultant en recherche, ainsi que consultant en chef en énergie auprès du gouvernement de Trinité-et-Tobago.
Il s'est concentré sur le développement de LWT pour la construction d'entrepôts et de fabrication. Cela lui a permis de concevoir et de fournir des logements abordables pour les familles à faible revenu dans les Caraïbes.
Bases de la technologie légère
Q: Que signifie la technologie légère?
A: Notre sens de "Technologie légère" est une technologie ou une branche de l'ingénierie structurelle qui utilise toute section ou système en acier qui peut atteindre une résistance structurelle égale à celle du traditionnel profilés en acier avec un correspondant perte de poids de plus de 50 pour cent. Il faut noter qu'actuellement, chaque type de section des systèmes en acier traditionnels (par exemple. H,I,Sections L et T) est plus que 500% plus lourd que chaque membre de la section LWT pour une surface spécifique donnée, permettant ainsi une logistique de manutention considérablement améliorée pendant les opérations sur le terrain.
Par exemple en utilisant une combinaison de deux sections C-Purlin ayant chacune un poids de 3.93 lb / pied linéaire, c'est possible pour construire un système de section ayant une résistance à la flexion égale à celle d'une section traditionnelle en I de poids de 25.4 lb / pied linéaire..
Q: Comment l'industrie utilise-t-elle actuellement LWT?
A: Un examen de la littérature sur les matériaux d'ingénierie indique que ces matériaux LW sont utilisés dans l'industrie de la construction comme matériaux de support structurel, pour contreventement mural (montants), supports de toiture (chevrons) avec une utilisation limitée entre les sections traditionnelles en acier lourd et/ou le béton armé dans les structures déjà existantes pour les réparations nécessitant une intégrité structurelle faible ou nulle.
Le plus souvent, Les sections LW ont été utilisées comme éléments simples uniquement pour le support de sections à haute capacité structurelle et n'ont pas été structurellement combinées ou fabriquées pour des activités de construction spécifiques qui nécessitent une intégrité structurelle plus élevée que celle pour laquelle elles ont été conçues..
Il est donc important de noter, que les éléments LW n'ont pas été utilisés pour remplacer des sections à semelle large ou des poutres en S, mais plutôt comme éléments secondaires supportant et/ou répartissant les charges sur les éléments porteurs principaux plus structurellement dominants.
Construction d'une cabane dans les arbres au sommet d'une montagne entièrement en LWT. Conception de poutre de toit/colonne/gousset illustrée à droite
Réflexions sur l'état actuel et futur de l'industrie
Q: Où voyez-vous cette industrie unique aller dans le prochain 5 années?
A: Au cours des cinq prochaines années, l'industrie sera tirée par le marché des logements résidentiels à moindre coût., construction commerciale et industrielle. En conséquence, où les pannes en C (la section primaire utilisée pour la fabrication sur site des colonnes en I et en H, pieux et poutres) se situe désormais entre 1.2 et 1,5 mm d'épaisseur, l'industrie se déplacera pour augmenter l'épaisseur jusqu'à éventuellement 2,5 mm et plus. En plus de C et Z- pannes, les fabricants de pannes ajouteront plus de formes géométriques à leur ligne afin d'améliorer les propriétés d'inertie de surface.
Au fur et à mesure de ces améliorations, la capacité de charge structurelle de ces éléments devrait augmenter, permettant ainsi à l'industrie de remplacer des sections traditionnelles plus coûteuses par des sections LW moins coûteuses. L'effet global devrait faire baisser le coût de la construction et faire en sorte que des projets de construction jugés auparavant non rentables soient considérés comme économiquement viables..
Par exemple: Un je rayonne fabriqués sur site sans soudure à l'aide de pannes en C en acier de 2,5 mm d'épaisseur auront alors un deuxième moment d'inertie égal à celui d'une section en acier lourde comparable et auront un gain de poids de près de 200%.
L'effet de ces efforts permettra, espérons-le, à l'expansion de l'industrie au cours des cinq prochaines années.
Q: Quelles techniques les ingénieurs utilisent-ils pour concevoir ces sections LWT?
A: Immédiatement, les capacités de recherche de SkyCiv se concentrent, grâce à quoi l'ingénieur peut manœuvrer la géométrie et l'orientation de l'axe d'une seule panne par rapport à une autre et étudier les effets résultants de ces changements. C'est à dire, dans la conception d'une seule section en I à partir de la combinaison de 2 Pannes C similaires ou différentes, ou une section de treillis à partir de la combinaison d'un certain nombre de pannes en C, l'ingénieur peut étudier les effets de la modification des spécifications de la section LW et des conditions environnementales (vent, pluie, la neige, tremblement de terre, etc.) au moment de l'aire, porteur, fléchissement et moment fléchissant.
Les rapports de la plate-forme SkyCiv générés à partir de ces analyses dirigeront éventuellement la fabrication sur site pour personnaliser les membres de la section LW. La dernière étape de cette série de calculs de la plate-forme SkyCiv consiste à optimiser le poids par rapport à l'intégrité structurelle de chaque élément de section, minimisant ainsi le coût de construction grâce à la réduction de $/lb. d'acier utilisé dans le processus de construction.
Q: Les composants LW sont-ils fabriqués avec des matériaux spéciaux? Ces matériaux sont-ils facilement disponibles?
A: La bonne nouvelle est que ces composants LW ne sont pas fabriqués avec des matériaux spéciaux. Tôles d'acier à faible teneur en carbone galvanisées à chaud standard variant en épaisseur entre 1.2 à 1,5 mm sont formés en composants LW en utilisant le processus de formage à froid dans la plupart des cas . Ces processus de formage sont bien établis et les codes pour les assemblages boulonnés et vissés standardisés sont bien documentés dans la littérature technique structurelle..
L'acier à faible teneur en carbone est actuellement facilement disponible dans tous les pays qui achètent eux-mêmes auprès des principaux fournisseurs d'acier du monde. (américaines, Brésil, Inde et Chine).
Bord de mer de luxe à deux étages en construction utilisant 100% LWT; Connexions uniques pieux/colonne/poutre de plancher illustrées à droite
Quels sont les avantages et les inconvénients de LWT?
Q: Autre que la réduction de poids, quels sont les points positifs de l'innovation LWT?
La plupart des points positifs de cette innovation sont enveloppés dans le thème principal de la technologie légère. Par contre, certains avantages indirects majeurs comprennent:
- La logistique de transport et de manutention de ces matériaux de construction est considérablement réduite et peut être gérée par du travail manuel au lieu de machines lourdes.
- Les économies de coûts accrues résultant de l'utilisation de cette innovation ont entraîné le redémarrage de projets de construction auparavant non rentables en tant que générateurs d'emplois économiquement viables, en particulier au niveau de la main-d'œuvre faible à non qualifiée..
- Une retombée notable de ceci est que le potentiel d'emploi de la main-d'œuvre est accru, en particulier dans les économies en dépression où il existe une grande offre de main-d'œuvre peu ou non qualifiée.. Cela peut avoir un impact formidable sur l'assouplissement des statistiques de chômage croissantes dans l'industrie de la construction dans un poste- L'ère COVID où le FMI dans son dernier rapport sur l'Amérique latine et les Caraïbes a déclaré que pour ces régions du monde, le revenu réel et l'emploi diminueront jusqu'à ce que 2025, plus que toute autre région. Publier 2025, l'emploi augmentera marginalement à moins que les dirigeants mondiaux ne déploient des efforts vigoureux pour empêcher cette. L'ingénierie structurelle via LWT est donc un contributeur évident.
- Cette innovation LWT a déjà commencé à provoquer une augmentation des projets de bricolage domestique et agricole. Ajouts, les remplacements et les réparations sont en augmentation avec une augmentation correspondante de la demande pour les éléments structurels légers.
- Où la sécurité est toujours la préoccupation majeure sur tout chantier de construction, accidents avec arrêt de travail, les blessures et même les décès diminueront à mesure que l'utilisation de matériaux de construction plus légers augmentera. En réalité, Les statistiques de l'OSHA indiquent que 20% de tous les décès de travailleurs sont dans l'industrie de la construction et de ce chiffre 28% est causé par: je) être heurté ou coincé sous de l'acier lourd et ii) être coincé par ou entre de l'acier lourd. LWT peut contribuer à réduire ces chiffres.
Q: Y a-t-il des inconvénients à ces sections légères?
- La première limitation est la capacité actuelle de subir une construction à grande échelle impliquant de grandes charges vives et mortes. Par exemple, les structures de grande hauteur de plus de 5 étages, la construction de navires industriels et les ponts à longue portée sont des limitations évidentes.
- Actuellement, les codes d'utilisation du LWT sont soit limités, soit indisponibles dans la littérature d'ingénierie structurelle plus large, car son utilisation n'a pas été bien ou entièrement établie.. Avec le temps et une utilisation continue, l'industrie développera de telles.
- Les progiciels pour son utilisation n'ont pas encore été développés car la technologie est pilotée par des conceptions personnalisées pour des projets spécifiques. L'analyse de l'intégrité structurelle des éléments de poutre pour des géométries personnalisées nécessite les premiers principes d'ingénierie qui sont maintenant accomplis par les modèles mathématiques très fastidieux pour chaque élément de section qui sont généralement non standard.. Les progiciels informatiques d'aide à la conception sont donc en retard sur l'utilisation de la technologie.
Flanc de coteau Cottage Utilisant LWT; Conception de ferme de toit à pignon à gauche
Que diriez-vous est l'impact global de LWT sur l'industrie de l'ingénierie structurelle?
Cette technologie utilise essentiellement des profilés en acier léger pour atteindre une capacité de charge bien supérieure à celle pour laquelle ils ont été conçus. Cela a permis à l'industrie d'étendre l'utilisation de ces sections de son rôle initial de soutien au béton armé et aux sections traditionnelles à la création de sections combinées légères capables de fournir des structures autonomes à des coûts considérablement réduits.. Cela a eu un impact majeur sur l'industrie.
En étudiant de manière critique le paramètre intrinsèque de la surface par unité de poids des profilés en acier, l'industrie SE peut étendre l'utilisation de paramètres de conception tels que Ixx, Iyy et Izz pour obtenir des sections combinées LW avec la capacité structurelle de résister à des charges beaucoup plus importantes avec une stabilité structurelle proportionnellement plus grande.
Les fabricants de pannes élargissent donc leur outillage pour fournir au marché de l'ingénierie structurelle des pannes d'épaisseur accrue et de géométries variables afin de réduire la quantité de fabrication sur site requise pour les conceptions de sections personnalisées..