Блог

May 28, 2023

Система стального сердечника может изменить строительство офисных башен

Образцы для испытаний из соединенных стальных пластин, показанные до заливки бетоном, имеют различное расстояние и количество поперечных связей и срезных шпилек. Фото любезно предоставлено AISC. Радикально другая стена сдвига.

Образцы для испытаний из соединенных стальных пластин, показанные до заливки бетоном, имеют различное расстояние и количество поперечных связей и срезных шпилек.

Фото предоставлено AISC

Скоро дебютирует радикально иная система несущих стен для более простого и быстрого строительства высотных офисных зданий со стальным каркасом. Система составных стен из соединенных стальных пластин — сэндвич из пластин, заполненных бетоном, освобожденным от арматурной стали, — обеспечивает прочность, жесткость, безопасность и удобство эксплуатации железобетонного ядра, но не обременена скоплением арматуры и сложной опалубкой, говорят инженеры-строители, проводящие испытания. система.

Сэндвич-стена, подходящая там, где преобладают сейсмические или ветровые нагрузки, «фундаментально меняет игру», — говорит Рон Клеменчич, председатель и генеральный директор Magnusson Klemencic Associates (MKA) и инженер-строитель, пионер ее использования. MKA прогнозирует, что система может сократить время строительства надстройки вдвое.

На установку арматуры нельзя терять времени — эту функцию выполняют пластины. Опалубки нет — эту функцию выполняют и плиты. По словам Клеменчича, при отсутствии опалубки, арматуры и времени затвердевания бетона сердечник и сталь по периметру могут подниматься одновременно, вместо того, чтобы более медленный стержень опережал – и задерживал – более быструю сталь.

Еще одним плюсом является то, что секции основных стен собираются в модули, укомплектованные стержнями, разделяющими пластины, и срезными шпильками. А модульные стены выполняют тройную функцию в качестве опоры для строительных нагрузок до заливки бетоном.

Традиционная гибридная система — железобетонное ядро ​​со стальными колоннами по периметру и системой перекрытий из стальных балок, поддерживающих композитный металлический настил — также приводит к проблемам с допусками в местах соединения балок с ядром. Допуски на сталь, установленные Американским институтом стальных конструкций (AISC), более жесткие, чем допуски на бетон, установленные Американским институтом бетона. В рамках системы стальных пластин сталь соединяется со сталью, устраняя проблемы толерантности и дублирующие торговые вопросы.

В целом строительство происходит быстрее, проще и безопаснее, чем при использовании гибридной системы», — говорит Клеменчич. «В случае успеха новый подход изменит рынок», — прогнозирует он.

В настоящее время проводится исследование стоимостью 600 000 долларов, спонсируемое совместно Фондом Чарльза Панкоу и AISC, по адаптации композитных стальных стен, впервые использованных в США на атомных электростанциях, поскольку они практически непроницаемы, для высотных зданий.

Испытания были необходимы для коммерческого применения, потому что ядерные конструкции имеют длинные приземистые стены, в которых преобладает сдвиг, а высотные здания имеют высокие тонкие стены, в которых преобладает изгиб, - говорит Амит Х. Варма, директор Лаборатории Роберта Л. и Терри Л. Боуэнов в США. Университет Пердью, который проводит трехлетнюю исследовательскую программу совместно с Университетом Буффало. Варма, который начал испытания системы на атомных электростанциях в 2005 году, является главным исследователем текущего исследования и работает с Мишелем Брюно из UB.

В ходе исследования шесть образцов подвергаются воздействию осевой силы и циклической боковой нагрузки, а также оценивается поведение конструкции, включая жесткость, прочность и способность к смещению. Образцы имеют различные переменные, такие как расстояние и количество поперечных стержней и срезных шпилек.

Предварительные результаты первого из шести физических испытаний соединенных образцов из композитных стальных пластин со стенкой на сдвиг указывают на превосходное поведение и циклические характеристики. Фото предоставлено AISC

Цель состоит в том, чтобы получить экспериментальные данные и численные модели, которые дадут представление о поведении системы и позволят разработать положения по сейсмическому и ветровому проектированию. «Мы пытаемся оптимизировать конструкцию, чтобы она стала более рентабельной», — говорит Варма.

Команда завершила первое физическое испытание в конце прошлого месяца. Предварительные результаты указывают на «отличное поведение и циклическую производительность образца», — говорит Варма.

«Предельные состояния такие же, как и ожидалось, но прочность образца даже выше, чем рассчитанная с использованием простых методов, кодовых уравнений или даже моделей конечных элементов», — добавляет он.