Kokie yra plieninių santvarų tipai?

Ką daro plieninė santvara ir kodėl ji veikia

A želvinis trūsas yra tarpusavyje sujungtų elementų rėmas, išdėstytas trikampiais, kuris lenkimo apkrovas paverčia grynomis ašinėmis tempimo ir spaudimo jėgomis kiekviename elemente. Kietoji sija atlaiko lenkimą netolygiai paskirstydama įtempimą per savo skerspjūvį – medžiaga arti neutraliosios ašies prisideda mažai. Santvara kiekvieną kilogramą plieno panaudoja tempimui arba spaudimui veikti palei elemento ašį. Rezultatas – konstrukcija, kuri gali būti ištempta toliau nei kietoji sija tos pačios masės.

Trišakumas, tempimas ir spaudimas

Trikampis yra vienintelis daugiakampis, kurio forma negali pasikeisti be kraštinių ilgių pakeitimo. A želvinis trūsas naudojasi šiuo principu, stačiakampį rėmą padalydamas į trikampius. Viršutinė diržinė elementų eilė (viršutinis diržas) sugeba priimti spaudimo jėgas — stogo apkrovos, sniego ir paties konstrukcijos svorio sukeltą žemyn nukreiptą spaudimą. Apatinė diržinė elementų eilė (apatinis diržas) sugeba priimti tempimo jėgas — traukos jėgą, kuri neleidžia santvarai išsiskleisti atramose. Tarpiniai elementai — vertikalūs ir įstrižaininiai — perduoda apkrovas tarp diržų. Tai, kurie elementai patiria tempimą ar spaudimą, priklauso nuo santvaros konfigūracijos ir apkrovos, o būtent tai ir skiria vieną santvaros tipą nuo kito.

Realus pavyzdys — sandėlio stogas, užimanantis 40 metrų plotį

Logistikos sandėlis Rytų Kinijoje reikalavo 40 metrų ilgio beperkamų stogo konstrukcijų — bet koks vidinis stulpas sutrukdytų vilkikų važiavimui. Kietoji sija reikalautų apytiksliai 2 metrų aukščio skerspjūvio, kas sumažintų vertikalią laisvą erdvę ir padidintų pastato savojo svorio apkrovą. A želvinis trūsas — Pratt tipo konfigūracija su 3,2 m gyliu — pasiekė tarpuvį naudojant standartines karšto valcavimo H-sijas. Įstrižainės buvo orientuotos taip, kad ilgesni elementai veikiamų tempimo jėgų (kas efektyvu plienui), o trumpesni vertikalūs elementai — spaudimo jėgų. Bendras plieno kiekis buvo maždaug 40 % mažesnis nei atitinkamo kietosios sijos sprendimo, o atviroji grotelė leido vamzdžiams, priešgaisrinio laistymo sistemoms ir apšvietimui eiti per grotelinę siją, o ne kabėti po ja.

Keturi pagrindiniai plieniniai groteliniai sijų tipai

Warren, Pratt, Howe ir Fink grotelinės sijos palyginus

Warren tipo grotelinė sija želvinis trūsas naudoja lygiakraščius arba lygiašonius trikampius su kaitomis įstrižainėmis ir be vertikaliųjų elementų. apkrovos kaitomis veikia tempimo ir spaudimo jėgomis kaimyniniuose įstrižainių elementuose. Tai paprasčiausias gaminti tipas, nes elementų ilgiai ir jungčių kampai kartojasi. Warren tipo grotelinės sijos tinka tarpuviams nuo 15 iki 60 metrų, kai priimtinas vienodas gylis ir apkrova yra simetrinė.

Pratt tipo grotelinė sija želvinis trūsas nukreipia įstrižaines iš centro į išorę ir žemyn link atramų, dėl to ilgesnės įstrižainės patenka į tempimą, o trumpesni vertikalūs elementai – į spaudimą veikiant gravitacinėms apkrovoms. Tai efektyvu, nes plienas geriau atlaiko tempimą nei spaudimą – ilgiems tempimo elementams būdingas mažesnis išlinkimo pavojus. Pratt tipo santvaros tinka 20–80 m ilgiui ir dažniausiai pasirenkamos pramoninių pastatų stogams.

Howe želvinis trūsas priešingai nei Pratt tipo santvaros: įstrižainės nuo atramų kyla į vidų ir aukštyn, todėl įstrižainės patenka į spaudimą, o vertikalūs elementai – į tempimą. Plieninėms santvaroms tai mažiau efektyvu (ilgiems spaudimo elementams būdingas didesnis išlinkimo pavojus), todėl Howe tipo santvaros dažniau naudojamos medinėse konstrukcijose. Plieninėse konstrukcijose jos taikomos tuomet, kai vėjo pakėlimo jėgos pakeičia įprastinį apkrovos pasiskirstymą.

Fink želvinis trūsas padalija pagrindinį trikampį į mažesnius trikampius, kurie išsiskleidžia nuo centro ir sukuria ventiliatoriaus pavidalo tinklą, sumažinant nepalaikomų stygų ilgius. Finko santvaros yra standartinės gyvenamųjų ir lengvųjų komercinių nuolydžių stogų (10–25 m) konstrukcijoms – jų naudojama mažiau plieno kvadratiniame metre nei Voreno ar Prato santvarose trumpiems ir vidutiniams nuolydžiams su stačiais nuolydžiais.

Tinkamos santvaros parinkimas konkrečiai taikymo sričiai

Spanas, apkrova, vertikalusis laisvasis aukštis ir architektūriniai reikalavimai

Parinkimas želvinis trūsas projektui prasideda keturiomis klausimais. Pirma, koks yra aiškusis spanas? Tai nulemia santvaros gylį – dažniausiai stogams – spanas/10 iki spanas/15, tiltams – spanas/8 iki spanas/12. Antra, kokios yra apkrovos – nuolatinės, kintamosios, sniego ir vėjo – nes asimetrinė apkrova gali palankiau veikti Prato santvaras nei Voreno. Trečia, koks vertikalusis laisvasis aukštis yra turimas? Švelnioji santvara reikalauja storesnių stygų; gilesnė santvara gali sukelti konfliktų su inžinerinėmis sistemomis. Ketvirta, ar santvara yra architektūriškai matoma? želvinis trūsas viešojoje erdvėje gali būti pateisinamas vizualiai įtikinamas Warreno raštas, net jei Prattas yra šiek tiek efektyvesnis.

Projektavimo apsvarstymai, išeinantys už santvaros tipo ribų

Sujungimų projektavimas, papildoma atraminė konstrukcija ir korozijos apsauga

A želvinis trūsas yra tokia pat stipri, kokia yra jos sujungimų stiprybė. Varžtų sujungimai su petnešomis yra standartiniai statybvietėje montuojamoms santvaroms – jie leidžia reguliuoti ir juos galima tikrinti. Suvirinti sujungimai užtikrina didesnį standumą gamykloje gaminamoms, visiškai paruoštomis pristatomoms santvaroms. Šoninė atraminė konstrukcija – kaimyninių santvarų sujungimas su pamatinėmis sijomis ir įstrižainėmis – neleidžia atskirų santvarų išlinkti iš plokštumos. Korozijos apsauga – karštojo cinkavimo dengimas lauko sąlygoms pagal ISO 1461 standartą, pūtimosi dažai ugniai atspariems vidiniams paviršiams – turi būti nurodyta dar projektavimo etape.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kokie yra pagrindiniai plieninių santvarų tipai?

Keturios pagrindinės želvinis trūsas tipai yra Vorenas (kintamos įstrižainės, be vertikaliųjų elementų), Pratas (ilgos įstrižainės tempiamos gravitacinės apkrovos metu), Houas (įstrižainės spaudžiamos gravitacinės apkrovos metu) ir Finkas (ventiliatoriško tipo gardelis nuolydžiui turinčioms stogų konstrukcijoms). Kiekvienas iš jų skirtingai optimizuoja elementų jėgas.

Kodėl Prato gardelė dažniausiai naudojama pramonės pastatuose?

Pratt tipo grotelinė sija želvinis trūsas gravitacinės apkrovos metu ilgesni gardelės įstrižainių elementai patenka į tempimą, o trumpesni vertikalūs elementai – į spaudimą. Plienas geriau veikia tempimo, o ne spaudimo sąlygomis – ilgi tempiami elementai išvengia išlinkimo, todėl Prato gardelė yra struktūriškai efektyviausias numatytasis sprendimas pramonės pastatų stogams.

Kokį tarpsnį gali apimti plieninė gardelė?

A želvinis trūsas tarpsniai svyruoja nuo 10 m Finko tipo gyvenamųjų pastatų stogams iki daugiau kaip 100 m gilioms Voreno arba Prato gardelėms lėktuvų stovams ir stadionams. Gardelės aukštis didėja kartu su tarpsniu – paprastai tarpsnis/10 iki tarpsnis/15 stogams.

Kuris jungtis geriau – varžytinė ar suvirinta?

Varžytinės jungtys yra standartinės statybvietėje surinktoms želvinis trūsas konstrukcijos – jos leidžia reguliuoti ir jas galima tikrinti. Suvirintos jungtys užtikrina didesnį standumą ir tinka gamykloje gaminamiems, visiškai paruoštiems perdavimui santvaroms. Pasirinkimas priklauso nuo gamybos ir montavimo logistikos.

Kuo Vorenso santvara skiriasi nuo Prato santvaros?

Vorenso želvinis trūsas naudoja kaitomis įstrižainėmis sudarytus lygiakraščius trikampius be vertikaliųjų elementų – ją lengva gaminti. Prato santvara prideda vertikaliuosius elementus ir įstrižaines veikia tempimo jėga esant gravitaciniam apkrovimui – ji efektyvesnė naudojant plieną, tačiau šiek tiek sudėtingesnė.

Kokios korozijos apsaugos reikalauja plieninė santvara?

A želvinis trūsas lauko sąlygomis reikalauja karštojo cinkavimo pagal ISO 1461 standartą arba daugiapluoštinės dažų sistemos. Vidinių patalpų santvaros sausose vietose gali reikšti tik grunto sluoksnio. Ugniai atsparioms taikymams reikalingas intumescentinis dažas nustatyta džiovinto sluoksnio storio.