Projekt montažnog skladišta Peru Logistics: Strukturna analiza i shema dizajna

Projekt logističkog skladišta u Peruu: Strukturna analiza i shema dizajna

 

 

Ovaj projekt je logističko skladište u Peruu, s trapezoidnom glavnom ravninom. Osnovni dimenzionalni parametri su: širina 80,59~114,1 m (dvije paralelne stranice trapeza), duljina 190 m i visina zgrade 15,2 m; konstrukcijski raspon je 23~24m, a razmak stupova (udaljenost između svakog raspona) je 22m. Izvorni dizajn klijenta usvojio je rešetkastu strukturu. Na temelju veličine raspona, karakteristika opterećenja i zahtjeva korištenja logističkog skladišta, CBC klijentu predlaže mrežnu strukturu. koji može savršeno zadovoljiti zahtjeve klijenata i smanjiti ukupnu potrošnju čelika.

 

 

Rešetkasta konstrukcija planarni je sustav-nošenja sile, koji se uglavnom sastoji od gornjih pojaseva, donjih pojaseva i mrežnih elemenata. Njegove karakteristike-nošenja sile koncentrirane su u ravnini: gornje tetive podnose pritisak, donje tetive podnose napetost, a rebrasti elementi (dijagonalni i okomiti elementi) prenose posmične sile. Ukupno opterećenje je uravnoteženo aksijalnom silom članova. U kombinaciji s parametrima projekta, njegov-nosač sile ima očita ograničenja:

1. Nedovoljna prilagodljivost raspona: Raspon ovog projekta doseže 23~24m, što pripada kategoriji srednjeg-raspona (prema Tehničkoj specifikaciji za rešetkaste prostorne konstrukcije JGJ 7-2010, srednji raspon je 30m~60m, a 23~24m je blizu donje granice srednjeg raspona). Za rešetkastu konstrukciju ispod ovog raspona, potrebno je znatno povećati veličinu presjeka pojaseva i mrežnih elemenata kako bi se zadovoljili zahtjevi čvrstoće i stabilnosti, što će vjerojatno dovesti do suvišnih elemenata, povećane vlastite težine i slabe ekonomije.

2. Neuravnotežena prostorna sila: ravnina skladišta je trapezoidna. Kao planarna konstrukcija, rešetku je teško prilagoditi prostornoj raspodjeli sile trapezoidne ravnine i vjerojatno će doći do lokalne koncentracije naprezanja (posebice u prijelaznom području trapezoidne širine); u isto vrijeme, asimetrična opterećenja koja mogu postojati u logističkom skladištu, kao što su opterećenja od slaganja na krovu i opterećenja opreme, dodatno će pogoršati silu nosača izvan--ravnine, zahtijevajući dodatne sustave potpore i povećavajući složenost dizajna.

3. Nedovoljna ukupna krutost: krutost rešetkaste konstrukcije uglavnom ovisi o kooperativnom djelovanju članova u ravnini, a krutost izvan--ravnine je slaba. Pod opterećenjem vjetra i seizmičkim djelovanjem (Peru se nalazi u seizmičkoj zoni, pa je potrebno razmotriti seizmičke zahtjeve), lako je proizvesti veliki otklon i horizontalni pomak, što utječe na sigurnost skladišta. Potrebni su dodatni nosači otporni na bočno pomicanje, što povećava poteškoće i troškove konstrukcije.

 

 

Rešetkasta konstrukcija je prostorna šipkasta sustavna konstrukcija, nastala povezivanjem više šipki kroz čvorove prema određenom zakonu, slijedeći relevantne zahtjeve Tehničke specifikacije za prostorne rešetkaste konstrukcije JGJ 7-2010. Njegova nosivost je prostorna kooperativna sila, koja je za ovaj projekt prikladnija od rešetkaste konstrukcije. Specifična analiza sile je sljedeća:

1. Razumniji oblik-nosivosti sile: Struktura rešetke je statički neodređen sustav visokog{2}}reda, a čvorovi se pretpostavlja da su zglobni. Šipke uglavnom podnose aksijalni napon ili pritisak, bez očitog momenta savijanja i posmične sile. Sila je ujednačena, a put prijenosa sile jasan, što može dati punu prednost vlačnim i tlačnim svojstvima čelika, učinkovito smanjiti opterećenje sile jedne šipke i prilagoditi se zahtjevima raspona od 23 ~ 24 m.

2. Jaka prostorna prilagodljivost: Za trapezoidnu ravninu, raspored mreže može se optimizirati (usvajanje trokutastog piramidalnog sustava ili četverokutnog piramidalnog sustava) za prilagodbu postupnoj promjeni širine od 80,59 m do 114,1 m, izbjegavajući lokalnu koncentraciju naprezanja; u isto vrijeme, karakteristike nosivosti-prostorne sile omogućuju mu učinkovito raspršivanje asimetričnih opterećenja (kao što su opterećenja od slaganja krova i opterećenja opreme), bez potrebe za dodavanjem velikog broja--oslonaca izvan ravnine, a strukturni integritet je jači.

3. Izvrsna krutost i stabilnost: Šipke rešetkaste strukture isprepletene su kako bi oblikovale tro-noseći sustav-prostorne sile, a ukupna krutost mnogo je veća od one rešetkaste strukture. Pod opterećenjem vjetra i seizmičkim djelovanjem, progib i horizontalni pomak mogu se kontrolirati unutar raspona dopuštenog specifikacijom (prema specifikaciji, progib pod živim opterećenjem krova ne smije prelaziti 1/250 raspona); Istovremeno, trokutasta piramida, kao najmanja geometrijski nepromjenjiva cjelina koja sačinjava prostornu strukturu, može poboljšati ukupnu stabilnost konstrukcije, bez potrebe postavljanja složenog sustava otpornog na bočne pomake.

4. Prilagodljivost opterećenja: u kombinaciji s karakteristikama opterećenja logističkog skladišta (krovno mrtvo opterećenje, živo opterećenje, opterećenje prašinom i moguće opterećenje opreme), rešetkasta struktura može ravnomjerno prenijeti opterećenje na nosače razumnom podjelom veličine mreže, izbjegavajući strukturna oštećenja uzrokovana prekomjernim lokalnim opterećenjem; u isto vrijeme, može zadovoljiti zahtjeve seizmičke utvrde, a seizmičko djelovanje izračunava se metodom spektra odziva superpozicije načina kako bi se osigurala sigurnost strukture u seizmičkim uvjetima.

 

 

U kombinaciji s trapezoidnom veličinom, rasponom i zahtjevima za opterećenje ovog projekta, rešetkasta struktura usvaja dvo-slojnu četverokutnu piramidalnu rešetku (pogodnu za trapezoidnu ravninu, s jednostavnom strukturom, ravnomjernom silom i pogodnom za tvorničku proizvodnju i-instalaciju na licu mjesta). Dizajn čeličnog okvira slijedi načelo "sigurnosti i primjenjivosti, ekonomičnosti i racionalnosti". Specifična shema je sljedeća (svi materijali su odabrani u skladu s lokalnim peruanskim standardima i nacionalnim standardima, a čelik Q355B preferira se radi uravnoteženja snage i ekonomičnosti):

 

1. Izgled rešetke: Usvojena je dvo-slojna četverokutna piramidalna mreža, s veličinom rešetke od 2,5 m × 2,5 m (prikladno za razmak stupaca od 22 m kako bi se osigurala jednolika sila šipki); broj rešetki na uskom kraju trapeza (širine 80,59 m) je 32×76 (smjer širine × smjer dužine), a broj mreža na širem kraju (širine 114,1 m) je 46×76. Prijelazno područje ostvaruje gradijent širine podešavanjem kuta mreže kako bi se izbjegla koncentracija naprezanja.

2. Visina rešetke: U kombinaciji s rasponom od 23~24m, visina rešetke je 2,2m (omjer visine-raspona je oko 1/11, što ispunjava zahtjev "omjer visine-raspona rešetke može biti 1/18~1/10" u specifikaciji), osiguravajući strukturnu krutost i stabilnost i zadovoljavajući ograničenje visine zgrade od 15,2 m.

3. Dizajn potpore: Usvojen je mješoviti oblik periferne potpore i točkaste potpore. Nosači se postavljaju na uskom kraju, širem kraju i obje strane smjera duljine. Nosači su PTFE klizni nosači (u skladu s novim strukturnim zahtjevima specifikacije), koji mogu učinkovito osloboditi temperaturni stres i prenijeti vertikalne i horizontalne sile u isto vrijeme; potporni čvorovi imaju zavarene šuplje sferne čvorove kako bi se osigurala pouzdanost veze.

 

Prema analizi sile, dio šipke ima kružnu čeličnu cijev (karakteristike simetričnog presjeka, jednolika sila, jednostavna obrada i spajanje). Veličine presjeka šipki u različitim dijelovima su sljedeće (u kombinaciji s rezultatima izračuna unutarnje sile, ispunjavajući zahtjeve čvrstoće, krutosti i stabilnosti):

Gornji akord: Nosivi pritisak. Prema unutarnjoj sili, odabrane su okrugle čelične cijevi φ168×6 (uzak kraj i prijelazno područje) i φ180×8 (područje s velikom silom na širokom kraju); omjer vitkosti se kontrolira unutar 150 kako bi se zadovoljili zahtjevi stabilnosti kompresijskih članova.

Donji akord: Bear tension. odabrane su kružne čelične cijevi φ159×6 (uski kraj) i φ168×6 (široki kraj); omjer vitkosti se kontrolira unutar 200 kako bi se zadovoljili zahtjevi krutosti zateznih članova, a provjera stabilnosti nije potrebna (potrebna je samo provjera čvrstoće).

Mrežni elementi (dijagonalni i okomiti elementi): prenose aksijalnu silu, s relativno malom silom. odabrane su kružne čelične cijevi φ114×4 (opće područje) i φ127×5 (prijelazno područje s velikom silom); kut između dijagonalnog elementa i tetive kontrolira se između 40 stupnjeva ~ 60 stupnjeva kako bi se osigurala učinkovitost prijenosa sile.

Čvorovi: Usvojeni su zavareni čvorovi šuplje kugle. Promjer kugle se određuje prema broju šipki i veličini presjeka, a odabrani su φ200×8 (opći čvorovi) i φ250×10 (potporni čvorovi s velikom silom); potrošnja čelika u čvorovima je kontrolirana na oko 18% ukupne potrošnje čelika u mreži, što je u skladu s konvencionalnom razinom industrije.

 

U kombinaciji s trapezoidnim područjem, rasporedom mreže i veličinom presjeka, uzimajući u obzir potrošnju čelika čvorova i spojnih dodataka (vijci, zavari) (izračunato kao 10% ukupne potrošnje čelika), ukupna potrošnja čelika rešetkaste konstrukcije ovog projekta izračunava se kako slijedi (isključujući temelje i konstrukciju stupova, samo za rešetkasti dio):

Gornja struna: Ukupna dužina je oko 3860m. Težina po metru čelične cijevi φ168×6 je 24,7 kg, a težina po metru čelične cijevi φ180×8 je 35,8 kg, ukupno oko 102,3 t;

Donja struna: Ukupna dužina je oko 3720m. Težina po metru čelične cijevi φ159×6 je 22,6 kg, a težina po metru čelične cijevi φ168×6 je 24,7 kg, ukupno oko 85,7 t;

Web članovi: Ukupna dužina je oko 7980m. Težina po metru čelične cijevi φ114×4 je 10,8 kg, a težina po metru čelične cijevi φ127×5 je 15,1 kg, ukupno oko 96,2 t;

Čvorovi i spojni pribor: ukupna potrošnja čelika je oko 28,4 t (izračunato kao 10% ukupne težine gore navedenih šipki);

Ukupna potrošnja čelika za mrežu: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6t. Jedinična potrošnja čelika je oko 18,2 kg/㎡ (izračunato na temelju prosječne površine trapezoidne ravnine), što je u skladu s konvencionalnim rasponom jedinične potrošnje čelika za dvo-slojne rešetkaste strukture (15~20 kg/㎡) i ima dobru ekonomičnost.

 

 

1. Bolja prilagodljivost raspona: za srednji-raspon od 23~24 m, rešetkasta struktura može u potpunosti iskoristiti aksijalnu silu šipki, izbjeći pretjeranu veličinu presjeka šipki, smanjiti vlastitu-težinu i uštedjeti potrošnju čelika, što je ekonomičnije od rešetkaste strukture.

2. Snažniji prostorni integritet: rešetkasta struktura je tro-dimenzionalni prostorni sustav, koji se može bolje prilagoditi trapezoidnoj ravnini skladišta, učinkovito raspršiti lokalnu koncentraciju naprezanja i ima bolju prilagodljivost asimetričnim opterećenjima (kao što su opterećenja slaganja na krov), bez potrebe za dodavanjem velikog broja van--ravninskih nosača, što pojednostavljuje strukturu i smanjenje poteškoća u izgradnji.

3. Veća krutost i stabilnost: prostorno ispreplitanje šipki čini rešetkastu strukturu izvrsnom ukupnom krutošću i stabilnošću. Pod opterećenjem vjetra i seizmičkim djelovanjem, deformacija je mala, što može bolje zadovoljiti sigurnosne zahtjeve logističkih skladišta (posebno s obzirom na seizmičke karakteristike Perua), a sigurnost rada je veća.

4. Pogodna konstrukcija i kratko razdoblje izgradnje: Struktura rešetke može se unaprijed izraditi u tvornici, s visokom preciznošću obrade i jednostavnom ugradnjom na-licu mjesta; čvorovi su standardizirani, što je prikladno za montažu i izgradnju, i može učinkovito skratiti razdoblje izgradnje, što je prikladno za zahtjeve izgradnje velikih-logističkih skladišta.

5. Dobra izdržljivost i jednostavno održavanje: kružni dio čelične cijevi ne skuplja prašinu i vodu i ima dobru otpornost na koroziju nakon obrade protiv -korozije; struktura je jednostavna, broj ranjivih dijelova je mali, a kasniji troškovi održavanja su niski, što je u skladu s-dugoročnim radnim zahtjevima logističkih skladišta.

 

 

1. Veći početni trošak dizajna i obrade: Mrežna struktura je prostorni sustav, dizajn je složeniji, a zahtjev za preciznošću obrade čvora je veći; čvorovi zavarene šuplje sfere imaju veću cijenu obrade od čvorova rešetke, što dovodi do viših početnih troškova dizajna i obrade.

2. Viši zahtjevi za tehnologiju građenja: -ugradnja rešetkaste konstrukcije na licu mjesta zahtijeva profesionalnu opremu za dizanje i građevinske timove, a strogo je potrebna preciznost ugradnje čvorova i šipki. U usporedbi s rešetkastom strukturom, prag tehnologije gradnje je viši, a trošak izgradnje može se malo povećati.

3. Veći broj šipki i čvorova: U usporedbi s rešetkastom konstrukcijom, rešetkasta struktura ima više šipki i čvorova, što u određenoj mjeri povećava radno opterećenje transporta materijala i-montaže na licu mjesta, ali ovaj se nedostatak može nadoknaditi tvorničkom prefabrikacijom i standardiziranom konstrukcijom.

 

 

U kombinaciji s karakteristikama projekta (trapezoidna ravnina, raspon od 23~24 m, zahtjevi za opterećenjem logističkog skladišta i seizmički zahtjevi u Peruu), rešetkasta struktura je prikladnija za ovaj projekt od rešetkaste strukture. Iako je početni trošak dizajna i obrade rešetkaste strukture malo viši, ona ima očite prednosti u prilagodljivosti raspona, prostornom integritetu, krutosti i stabilnosti, te može učinkovito smanjiti kasnije troškove održavanja i osigurati dugoročno-sigurno funkcioniranje skladišta. Iz perspektive sveobuhvatne ekonomije i sigurnosti, prijedlog optimizacije promjene s rešetkaste strukture na rešetkastu strukturu je razuman i izvediv.