Обзор
В этой версии Industry Insights, мы взяли интервью Гордон В. Бартлетт, структурная, Инженер-нефтяник и генеральный директор G.W.Bartlett and Associates LLC. Гордон имеет обширный послужной список с материалами., так что может говорить довольно хорошо на идее "Легкий вес Technology" (LWT) как это относится конструктивным элементам и конструкции. Это Q&А продемонстрирует свой опыт и расскажет о том, что и почему используются в технологии легкого веса..
Гордон Бартлетт
Генеральный директор G.W.Bartlett and Associates
Гордон олицетворяет преданность образованию: он имеет степень бакалавра химической инженерии и доктора философии.. в нефтяной инженерии с упором на структурную динамику добычи сырой нефти. Он является профессором химической и нефтяной инженерии на пенсии и имеет более 40 международные публикации по теме. Профессионально, Гордон был бывшим инженером по добыче сырой нефти., консультант по исследованиям, а также главным консультантом по энергетике правительства Тринидада и Тобаго.
Его внимание было сосредоточено на разработке LWT для складского и производственного строительства.. Это позволило ему спроектировать и предоставить доступное жилье для семей с низким доходом в Карибском бассейне..
Основы технологии легкого веса
Q: Что означает технология облегчения?
А: Наше значение "Легкая технология" является технологией или отраслью структурной инженерии, использует любой стальной профиль или система, которые могут достичь такой же структурной прочности, что и традиционные стальные профили с соответствующими снижение веса более чем на 50 процент. Следует отметить, что в настоящее время, каждый тип секции традиционных стальных систем (например. ЧАС,я,L и T секции) больше чем 500% тяжелее, чем каждый элемент секции LWT для любой заданной поверхности, что позволяет значительно улучшить логистику погрузочно-разгрузочных работ во время полевых операций.
Например, используя комбинацию двух секций C-Purlin, каждая из которых имеет вес 3.93 фунт / погонный фут, это возможный построить систему секций, имеющую такую же прочность на изгиб, что и у традиционной двутавровой секции массой 25.4 фунт / погонный фут..
Q: Как промышленность в настоящее время использует LWT?
А: Обзор литературы по инженерным материалам показывает, что эти LW-материалы используются в строительной отрасли в качестве конструкционных поддерживающих материалов., для крепления стен (шпильки), кровельные опоры (стропила) вместе с ограниченным использованием между традиционными тяжелыми стальными профилями и / или железобетоном в уже существующих конструкциях для ремонта, требующего низкой или нулевой структурной целостности.
Чаще всего, Секции LW использовались в качестве отдельных элементов только для поддержки секций с высокой структурной нагрузкой и не были конструктивно объединены или изготовлены для конкретных строительных работ, которые требуют более высокой структурной целостности, чем та, для которой они были спроектированы.
Поэтому важно отметить, что элементы LW не использовались для замены широких фланцевых секций или S-образных балок, а скорее как второстепенные элементы, поддерживающие и / или распределяющие нагрузки на более структурно доминирующие основные несущие элементы.
Строительство дома на дереве на вершине горы с использованием полностью LWT. Дизайн балки / колонны / косынки показан справа
Мысли о текущем и будущем состоянии отрасли
Q: Каким вы видите развитие этой уникальной индустрии в ближайшем будущем? 5 лет?
А: В ближайшие пять лет движущей силой отрасли будет рынок недорогого жилья., торгово-промышленное строительство. Соответственно, где C-прогоны (основная секция, используемая для изготовления на месте колонн с двутавровым и двутавровым сечениями, сваи и балки) сейчас колеблется между 1.2 и толщиной 1,5 мм, промышленность будет двигаться к увеличению толщины, возможно, до 2,5 мм и более. В дополнение к C и Z- прогоны, Производители прогонов добавят больше геометрических форм в свою линию, чтобы улучшить свойства инерции площади..
Как эти улучшения происходят, несущая способность конструкции этих элементов должна увеличиться, тем самым позволяя отрасли заменить более дорогие традиционные секции более дешевыми секциями LW.. Общий эффект должен снизить стоимость строительства и привести к тому, что строительные проекты, ранее считавшиеся нерентабельными, стали экономически жизнеспособными..
Например: An Я луч изготовленные на месте без сварки с использованием стальных С-образных прогонов толщиной 2,5 мм, будут иметь второй момент инерции, равный моменту инерции сопоставимого тяжелого стального профиля, и будут иметь экономия веса около 200%.
Эффект от этих усилия будем надеяться, что приведет к расширению отрасли в течение следующих пяти лет.
Q: Какие методы используют инженеры для проектирования этих секций LWT?
А: Немедленно, в центре внимания исследовательские возможности SkyCiv, посредством чего инженер может маневрировать геометрией и ориентацией оси одного прогона относительно другого и исследовать результирующие эффекты этих изменений.. таким образом, при проектировании единого двутавра из комбинации 2 похожие или несходные С-образные изголовья, или секция фермы из комбинации ряда С-образных прогонов, инженер может изучить влияние изменения технических характеристик секции LW и условий окружающей среды (ветер, дождь, снег, землетрясение и т. д.) на момент площади, несущая способность, прогиб и изгибающий момент.
Отчеты платформы SkyCiv, созданные на основе этих анализов, в конечном итоге будут направлены на изготовление на месте для настройки членов секции LW.. Последним шагом этой серии расчетов на платформе SkyCiv является оптимизация веса по сравнению со структурной целостностью каждого элемента секции., тем самым сводя к минимуму затраты на строительство за счет снижения затрат на 1 фунт.. стали, используемой в процессе строительства.
Q: Изготовлены ли компоненты LW из каких-либо специальных материалов?? Доступны ли эти материалы??
А: Хорошая новость заключается в том, что эти компоненты LW не производятся из каких-либо специальных материалов.. Стандартные горячеоцинкованные листы из низкоуглеродистой стали различной толщины от 1.2 до 1,5 мм формуются в детали LW с использованием в большинстве случаев процесса холодной штамповки . Эти процессы формования хорошо отработаны, а нормы для стандартизованных болтовых и винтовых соединений хорошо задокументированы в литературе по проектированию конструкций..
В настоящее время низкоуглеродистая сталь легко доступна во всех странах, которые сами закупают сталь у основных мировых поставщиков стали. (НАС, Бразилия, Индия и Китай).
Строящийся двухэтажный люкс на берегу океана с использованием 100% LWT; Уникальные соединения сваи / колонны / перекрытия, показанные справа
Какие плюсы и минусы LWT?
Q: Помимо снижения веса, каковы некоторые из положительных сторон инновации LWT?
Большинство положительных моментов этого нововведения заключено в основной теме Light Weight Technology.. тем не мение, некоторые основные косвенные преимущества включают:
- Логистика транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ с этими строительными материалами значительно сокращена и может выполняться ручным трудом вместо тяжелой техники..
- Повышенная экономия средств в результате использования этого нововведения привела к перезапуску ранее нерентабельных строительных проектов в качестве экономически жизнеспособных источников занятости, особенно при низком или неквалифицированном уровне рабочей силы..
- Заметным побочным эффектом этого является то, что потенциал для трудоустройства увеличивается, особенно в странах с депрессивной экономикой, где имеется большое количество низкоквалифицированной или неквалифицированной рабочей силы.. Это может иметь огромное влияние на смягчение растущей статистики безработицы в строительной отрасли в сообщении.- Эпоха COVID, когда МВФ в своем последнем отчете по Латинской Америке и Карибскому бассейну заявил, что в этих регионах мира реальные доходы и занятость будут снижаться до тех пор, пока 2025, больше, чем в любом другом регионе. Почта 2025, занятость вырастет незначительно, если мировые лидеры не предпримут энергичных усилий по предотвращению этого. Структурная инженерия посредством LWT, таким образом, является очевидным участником.
- Это нововведение LWT уже привело к увеличению количества домашних и сельскохозяйственных проектов DIY.. Дополнения, количество замен и ремонтов увеличивается с соответствующим увеличением спроса на легкие конструктивные элементы.
- Где безопасность всегда является главной заботой на любой строительной площадке, несчастные случаи с потерей времени, травмы и даже летальные исходы уменьшатся по мере увеличения использования более легких строительных материалов. по факту, Статистика OSHA показывает, что 20% всех смертей рабочих приходится на строительную отрасль, и от этой цифры 28% вызвано: я) быть ударившим или зажатым тяжелой сталью и ii) зажат тяжелой сталью или между ними. LWT может сыграть свою роль в снижении этих показателей..
Q: Есть ли недостатки у этих легких секций??
- Первое ограничение - это текущая способность выдерживать крупномасштабное строительство с большими временными и статическими нагрузками.. Например, высотные конструкции более 5 этажей., строительство промышленных судов и мосты с большими пролетами - очевидные ограничения.
- В настоящее время коды для использования LWT либо ограничены, либо недоступны в более широкой литературе по проектированию конструкций, поскольку его использование не было хорошо или полностью установлено.. Со временем и при постоянном использовании в отрасли появятся такие.
- Пакеты программного обеспечения для его использования еще не разработаны, поскольку технология основана на индивидуальном дизайне для конкретных проектов.. Анализ структурной целостности элементов балки для нестандартной геометрии требует инженерных первых принципов, которые теперь достигаются с помощью очень утомительных математических моделей для каждого элемента сечения, что обычно нестандартно.. Компьютерные пакеты, помогающие в проектировании, отстают от использования технологии..
Склон холма Коттедж с использованием LWT; Конструкция фермы двускатной крыши слева
Что бы вы сказали, так это общее влияние LWT на отрасль строительного проектирования.?
В этой технологии в основном используются легкие стальные профили для достижения несущей способности, намного превышающей ту, для которой они были разработаны.. Это позволило отрасли расширить использование этих секций с их первоначальной роли поддержки железобетонных и традиционных секций до создания легких комбинированных секций, способных создавать автономные конструкции при значительно сниженных затратах.. Это оказало серьезное влияние на отрасль..
Путем критического исследования внутреннего параметра площади поверхности на единицу веса стальных профилей, SE Industry может расширить использование таких проектных параметров, как Ixx, Iyy и Izz для получения комбинированных секций LW с конструкционной способностью выдерживать гораздо большие нагрузки с, соответственно, большей структурной стабильностью..
Поэтому производители прогонов расширяют свой инструментарий, чтобы предоставить рынку строительных конструкций прогоны увеличенной толщины и различной геометрии, чтобы уменьшить объем производства на месте, необходимый для проектирования нестандартных секций..
