Visão geral
Nesta versão do Industry Insights, nós entrevistamos Gordon W. Bartlett, Estrutural, Engenheiro de petróleo e CEO da G.W.Bartlett and Associates LLC. Gordon tem um extenso histórico com materiais, então é capaz de falar bastante bem na ideia de "Tecnologia de peso leveogy" (LWT) como isso relaciona para membros estruturais e design. Este Q&A apresentará sua experiência e mergulhará no quê e por quê da Tecnologia de Peso Leve.
Gordon Bartlett
CEO da G.W.Bartlett and Associates
Gordon exemplifica dedicação à educação: ele tem um B.Sc em Engenharia Química e Ph.D. em Engenharia de Petróleo com foco em Dinâmica Estrutural da Produção de Petróleo Bruto. Ele é professor aposentado de Engenharia Química e de Petróleo e já passou 40 publicações internacionais sobre o assunto. Profissionalmente, Gordon foi um ex-engenheiro de produção de petróleo bruto, um consultor de pesquisa, bem como Consultor Chefe de Energia do governo de Trinidad e Tobago.
Seu foco tem sido o desenvolvimento de LWT para depósitos e construção de manufatura. Isso lhe permitiu projetar e fornecer moradias populares para famílias de baixa renda no Caribe.
Noções básicas de tecnologia de peso leve
Q: O que significa tecnologia de peso leve?
A: Nosso significado de "Tecnologia de peso leve" é uma tecnologia ou ramo da Engenharia Estrutural que utiliza qualquer seção de aço ou sistema que pode atingir resistência estrutural igual àquela do tradicional seções de aço com um correspondente diminuição no peso de mais de 50 por cento. Deve-se notar que atualmente, cada tipo de seção de sistemas de aço tradicionais (por exemplo. H,I,Seções L e T) é mais que 500% mais pesado do que cada membro da seção LWT para qualquer superfície específica, permitindo, assim, uma logística de manuseio significativamente melhorada durante as operações de campo.
Por exemplo, usando uma combinação de duas seções C-Purlin, cada uma com um peso de 3.93 lbs / pé linear, isso é possível para construir um sistema de seção com resistência à flexão igual àquela de uma seção I tradicional de peso de 25.4 lbs / pé linear..
Q: Como a indústria está usando atualmente o LWT?
A: Uma revisão da literatura de materiais de engenharia indica que esses materiais LW estão sendo usados na indústria de construção como materiais de suporte estrutural, para suporte de parede (montantes), suportes para telhados (caibros) juntamente com o uso limitado entre seções de aço pesadas tradicionais e / ou concreto armado em estruturas já existentes para reparos que requerem integridade estrutural baixa ou zero.
Mais comumente, As seções LW têm sido usadas como membros únicos apenas para suporte de seções de alta capacidade estrutural e não foram estruturalmente combinadas ou fabricadas para atividades de construção específicas que requerem integridade estrutural mais alta do que aquela para a qual foram projetadas.
É importante notar, portanto,, que os membros LW não foram usados para substituir as seções de flange largas ou vigas S, mas mais como membros secundários de suporte e / ou distribuição de cargas para os membros de suporte de carga primários mais estruturalmente dominantes.
Construção de casa na árvore no topo da montanha usando inteiramente LWT. Projeto de viga / coluna / reforço do telhado mostrado à direita
Reflexões sobre o estado atual e futuro da indústria
Q: Onde você vê essa indústria única indo na próxima 5 anos?
A: Nos próximos cinco anos o setor será impulsionado pelo mercado de residências de baixo custo, construção comercial e industrial. De acordo, onde C-purlins (a seção primária usada para a fabricação no local de colunas de seção I e H, pilhas e vigas) agora varia entre 1.2 e 1,5 mm de espessura, a indústria mudará para aumentar a espessura para, possivelmente, 2,5 mm e mais. Além de C e Z- telhas, fabricantes de terças irão adicionar mais formas geométricas à sua linha, a fim de melhorar as propriedades de inércia de área.
À medida que essas melhorias acontecem, a capacidade de carga estrutural desses membros deve aumentar, permitindo assim que a indústria substitua seções tradicionais mais caras por seções LW de custo mais baixo. O efeito geral deve reduzir o custo de construção e fazer com que projetos de construção anteriormente considerados não econômicos sejam considerados economicamente viáveis.
Por exemplo: A Eu sorrio fabricados no local sem soldagem usando terças C de aço com 2,5 mm de espessura terão então um segundo momento de inércia igual ao de uma seção de aço pesado comparável e terão um redução de peso de perto de 200%.
O efeito desses esforços esperamos dar origem à expansão da indústria nos próximos cinco anos.
Q: Quais técnicas os engenheiros estão usando para projetar essas seções LWT?
A: Imediatamente, as capacidades de pesquisa do SkyCiv entram em foco, em que o engenheiro pode manobrar a geometria e a orientação do eixo de uma única madre em relação a outra e investigar os efeitos resultantes dessas mudanças. Por isso, no projeto de uma única seção I a partir da combinação de 2 C-purlins semelhantes ou diferentes, ou uma seção de treliça da combinação de uma série de C-purlins, o engenheiro pode estudar os efeitos da alteração das especificações da seção LW e das condições ambientais (vento, chuva, neve, terremoto etc.) no momento da área, suporte de carga, momento de deflexão e flexão.
Os relatórios da plataforma SkyCiv gerados a partir dessas análises irão, eventualmente, direcionar a fabricação no local para personalizar os membros da seção LW. A etapa final desta série de cálculos da plataforma SkyCiv é otimizar o peso versus a integridade estrutural de cada membro da seção, minimizando assim o custo de construção por meio da redução em $ / lb. de aço utilizado no processo de construção.
Q: Os componentes LW são feitos com algum material especial? Esses materiais estão prontamente disponíveis??
A: A boa notícia é que esses componentes LW não são feitos com nenhum material especial. Chapas de aço de baixo carbono galvanizadas por imersão a quente padrão variando em espessura entre 1.2 a 1,5 mm são formados em componentes LW utilizando o processo de conformação a frio na maioria dos casos . Esses processos de formação estão bem estabelecidos e os códigos para parafusos padronizados e conexões aparafusadas estão bem documentados na literatura de engenharia estrutural.
O aço de baixo carbono está atualmente disponível em todos os países que compram dos principais fornecedores de aço do mundo (nós, Brasil, Índia e China).
Luxo de dois andares à beira-mar em construção usando 100% LWT; Conexões exclusivas de estaca / coluna / viga de piso mostradas à direita
Quais são os prós e contras do LWT?
Q: Além da redução de peso, quais são alguns dos pontos positivos da inovação LWT?
A maioria dos pontos positivos dessa inovação está envolvida no tema principal da Tecnologia de Peso Leve. Contudo, algumas das principais vantagens indiretas incluem:
- A logística de transporte e manuseio desses materiais de construção é bastante reduzida e pode ser tratada por trabalho manual em vez de maquinário pesado.
- O aumento da economia de custos resultante da utilização desta inovação resultou em projetos de construção anteriormente não econômicos sendo reiniciados como geradores de empregos economicamente viáveis, especialmente no nível de mão de obra de baixo a não qualificado.
- Um resultado notável disso é que o potencial de emprego de mão-de-obra é aumentado, especialmente em economias deprimidas, onde há uma grande oferta de mão de obra baixa a não qualificada. Isso pode ter um impacto formidável na redução das estatísticas crescentes de desemprego na indústria da construção em um post- Era COVID em que o FMI em seu último relatório sobre a América Latina e o Caribe afirmou que, para essas regiões do mundo, a renda real e o emprego diminuirão até 2025, mais do que qualquer outra região. Publicar 2025, o emprego aumentará marginalmente, a menos que haja esforços vigorosos por parte dos líderes mundiais para evitar isso. A Engenharia Estrutural por meio de LWT é, portanto, um contribuidor óbvio.
- Esta inovação LWT já começou a causar um aumento nos projetos de bricolagem domésticos e agrícolas. Aditivos, substituições e reparos estão aumentando com um aumento correspondente na demanda por membros estruturais leves.
- Onde a segurança é sempre a maior preocupação em qualquer canteiro de obras, acidentes envolvendo tempo perdido, lesões e até mesmo fatalidades diminuirão à medida que o uso de materiais de construção mais leves aumentar. Na verdade, As estatísticas da OSHA indicam que 20% de todas as mortes de trabalhadores são na indústria da construção e dessa figura 28% é causado por: I) sendo atingido por ou preso sob aço pesado e ii) sendo espremido por ou entre aço pesado. LWT pode desempenhar seu papel na redução desses números.
Q: Existem desvantagens para essas seções de peso leve?
- A primeira limitação é a capacidade atual de passar por uma construção em grande escala envolvendo grandes cargas vivas e mortas. Por exemplo, estruturas de arranha-céus com mais de 5 andares, construção de embarcações industriais e pontes de longo vão são limitações óbvias.
- Atualmente, os códigos para o uso de LWT são limitados ou indisponíveis na literatura de engenharia estrutural mais ampla, pois seu uso não foi bem ou totalmente estabelecido. Com o tempo e o uso contínuo, a indústria desenvolverá tais.
- Os pacotes de software para seu uso ainda não foram desenvolvidos, pois a tecnologia é orientada por designs personalizados para projetos específicos. A análise da integridade estrutural de membros de viga para geometrias personalizadas requer primeiros princípios de engenharia que agora são realizados pelos modelos matemáticos muito tediosos para cada membro de seção, que geralmente não é padrão. Pacotes de computador para auxiliar no design estão, portanto, atrasados em relação ao uso da tecnologia.
Hillside Casa de campo utilizando LWT; Projeto de treliça de telhado de frontão à esquerda
O que você diria é o impacto geral do LWT na indústria de engenharia estrutural?
Esta tecnologia utiliza essencialmente seções de aço leve para atingir a capacidade de suporte de carga muito superior àquela para a qual foram projetadas. Isso permitiu que a indústria estendesse o uso dessas seções de sua função original de fornecer suporte para concreto armado e seções tradicionais para a criação de seções combinadas leves, capazes de fornecer estruturas autônomas com custos significativamente reduzidos. Este foi um grande impacto na indústria.
Investigando criticamente o parâmetro intrínseco da área de superfície por unidade de peso das seções de aço, a SE Industry pode expandir o uso de parâmetros de design como Ixx, Iyy e Izz para alcançar seções de combinação LW com a capacidade estrutural de suportar cargas muito maiores com estabilidade estrutural correspondentemente maior.
Fabricantes de perfis estão, portanto, expandindo suas ferramentas para fornecer ao mercado de engenharia estrutural terças de espessura aumentada e geometrias variadas para diminuir a quantidade de fabricação no local necessária para projetos de seção personalizados.
