Квадрат хоолойг барилгын төслүүдийн аль салбарт хамгийн ихэвчлэн ашигладаг вэ?

Квадрат хоолойн бүтцийн хүрээлэг ба ачаа даах хэрэглээ

Бүтцийн дэмжлэгт квадрат хоолойг тохиромжтой болгож буй механик шинж чанарууд

Дөрвөлжин хоолойн тэгш хэмт форм нь бүх чиглэлд тогтвортой хүч чадал өгдөг тул бүтцийн үзүүлэлт илүү сайн байдаг. Энэ тэнцвэртэй бүтэц нь олон чиглэлээс дэмжих шаардлагатай үед уламжит I-багана эсвэл бөглөр хоолойноос илүү их нарийслын болон шахалтын хүчийг тэсвэрлэх чадвартай байдаг. Өнгөрсөн жил гаргасан сүүлийн үеийн судалгаагаар ийм хоолойн хоосон огтлол нээлттэй профильтой материалтай харьцуулахад хатуу байдлаараа 18%-22% илүү байдаг. Мөн тэд жинтэй харьцуулахад сайн хүч чадал хадгалж чаддаг тул суурь тэдгээрийг дээш татах ачаалал багатай байна. Иймд олон иргэний инженерүүд газар хөдлөлтийн бүс эсвэл ачаалал бүтцэд тэгш тархаж, нэг цэгт төвлөрөхгүй байх шаардлагатай том фабрикуудад дөрвөлжин шингэн хоолойг зааж өгдөг.

Тохиолдол: Вертикаль багананд 3x3 дюймийн дөрвөлжин шингэн хоолой ашигласан өндөр барилга

Чикаго хотын төвд баригдсан шинэ 42 давхар барилга нь энгийн Н хэлбэртэй баганы оронд босоо дэмжээсийн бүх чиглэлд нь 3x3 инч квадрат хэлбэртэй тусгай ган хоолойг ашигласан. Энэ нь квадрат инч бүрт 8500 паундаас дээш ачаа тэвчих шаардлагатай давхаруудыг даах ёстой ч материал зарцуулалтыг 14%-иар бууруулсан. Стандартаар тогтоосон хэмжээсүүд нь барилгын бригадад ажлыг илүү хялбар болгож, бүх суурийг ердийнхөөсөө ойролцоогоор дөрөвний нэгээр хурдан суурилуулахад тусалсан. Бүх барилга барьж дууссаны дараа барилга бүрэн ачаалалтай үед хичнээн хэмжээгээр хазайхыг шалгаж үзэхэд зөвхөн наймны нэг инчээс бага хазайсан байв. Ингэснээр чухал стрессийн түвшинд байгаа барилгуудад ч энэ систем яагаад ийм сайн ажиллаж байгааг харуулж байна.

Ачаа даах чадалд тохируулах хэмжээ ба ханын зузаан (1 инч, 2x2, 3x3)

Ханын зузаан ба хэмжээс нь шууд ачаа даах чадалд нөлөөлж, инженерүүдийг тодорхой бүтцийн шаардлагад нийцүүлэн шийдэл гаргах боломжийг олгоно:

• 1 инч-ийн хоолой (11-гэжз, 0.125” ханатай): Бага давхар байшин дээр 12 фут хүртэлх тулгуур хооронд тохиромжтой
• 2x2 хоолой (0.25” ханатай): Тракийн хэрэглээнд тэгш өнцөгт хоёргоос 30–40% илүү ачааллыг зөөх чадвартай
• 3x3 хоолой (0.375” ханатай): Гаднаас суурилуулах шаардлагагүйгээр колонны эзлэх чадал 150 мянган фунт хүртэл хүрч болно

Загварчлагчид материал ашиглалтыг үр дүнтэй болгохын тулд ASTM A500 стандартыг Хязгаарын Элементийн Шинжилгээ (FEA) -тай хамт ашигладаг бөгөөд байнгын суурилуулалтанд аюулгүй байдлын коэффициентийг 1.67–2.0 хооронд байлгадаг.

Трак, дээврийн систем, урт дахин бүтээцэд зориулсан квадрат хоолой

Үйлдвэрийн тракийн хүрээнд хатуулаг болон нугалахад эсэргүүцэх чадвар

Квадрат хоолойнууд нь хаалттай огтлолтой ба энгийн хэлбэртэй байдаг тул тэдгээрийг 60 футаас илүү зайг хамрах шаардлагатай үйлдвэрийн балка, шахууны системд маш сайн ашигладаг. Эдгээр хоолойд материал жигд тархсан байдлаас болоод муруйх хүчийг тэсвэртэй чаддаг тул цасны хүндийн эсвэл салхины дарагч хүчний үед чиргэвчийн бүтэц муруйх магадлал бага байдаг. Урт зайг хамарсан бүтэц барьж байгаа үед ихэнх инженерчид квадрат хоолойг I-хэлбэртэй балка, өнцгийн төмөр зэрэг уламжлалт хувилбараас илүү нугалах хүчийг илүү сайн эсэргүүцдэг учраас илүү дуртай байдаг. Энэ нь цаг хугацааны турш бүтцийн бүрэн бүтнэлийг хадгалахад ихээхэн ялгаатай бөгөөд тогтмол засвар, баталгаажуулалт шаардлагагүй болгодог.

Туршлагын судалгаа: Стандартжуулсан Квадрат Хоолой ашигласан Урьдчилан Бэлтгэсэн Агуулахын Чиргэвч

2023 онд Техас штатад байрлах шинэ нийлүүлэлтийн төвийн урдчилан бэлтгэсэн 150 футын далан бүтэц нь 6x6 инч хэмжээтэй гуравалжин ган хоолойг ашигласан. Эдгээр хоолой болон холболтуудын стандарт хэмжээг баримжаалсанаар барилгын талбайд янз бүрийн хэмжээтэй деталиудыг угсрахад зарцуулах цагийг ойролцоогоор 40% хэмнэсэн. Гуравалжин хэлбэр нь үйлдвэрт зангилуудыг илүү хялбархан үйлдвэрлэх боломжийг олгосон бөгөөд бүх зүйл хоёрдогч пурлин системтэй сайн таарч байв. Нэмэлт давуу тал нь энэ арга зам нийт гангийн хэрэглээг 28% хүртэл бууруулсан ч гэсэн барилгын хүрээний шаардлагатай хүчийг хадгалж чадсан.

Загварчлалын стратеги: Хөнгөн барилга болон бүтцийн хүчийг тэнцвэржүүлэх

Гуравалжин хоолойг үр дүнтэй ашиглахын тулд дараах гурван гол зүйлийг анхаарах шаардлагатай:

1. Дурын өргөн буцаалтын тохиргоо : Анхдагч ачааллын гишүүдэд 0.25-инчийн ханатай; хоёрдогч дэмжлэгт 0.12-инч
2. Хоорондын зайны харьцаа : Хазайлтыг хянаж байхын тулд даланы системд 1:20 харьцааг хадгална уу
3. Холболтын инженерчлэл : Моментын тасралтгүй байдлыг хангахын тулд шийлэгдсэн бэхэлгээний хавтангуудыг чухал зангилаанууд дээр ашиглана

Энэхүү стратегийн дагуу ASCE/SEI 7-22 стандартад нийцэж, саяхны BIM-д суурилсан зөөлөн загварчлалаар үзүүлснээр материал ашиглалтын үр ашгийг 92%-иор хүртэл сайжруулдаг.

Архитектур ба Аюулгүй Байдал: Хамгаалалтын ханы, Саатуулагчид, Дизайн Интеграци

Хотын дэд бүтцийн дөрвөлжин хоолойгоор хийсэн хамгаалалтын ханын бат бөх чанар болон цэвэр дизайн

Квадрат хоолой нь их хүч чадал шаарддаггүй, жин хөнгөн бөгөөд хэлбэрээ тогтвортой хадгалдаг тул барилгын олон чухал хэсэгт ашиглагддаг. Эдгээр шулуун өнцгийн ирмэгүүд нь эргэх хүчний эсрэг тэсвэртэй холболтуудыг үүсгэж, өдөр тутам хүмүүс их дайран өнгөрдөг газруудад, жишээ нь хөндийн зам, спортын талбай, ачаалалтай хотын талбайд барьж буй хамгаалалтын хананд маш сайн ажилладаг. Материалыг сонгохдоо ердийн чулуун чулуугаас илүү ихэвчлэн цахилгаан хучилттай ган илүү найдвартай байдаг. Material Performance Index 2024-ийн саяхны судалгаагаар ил тодорхой болсон байдлаар, эдгээр хучилттай хувилбарууд нь цаг агаарын нөхцөлд арван жилийн турш энгийн хувилбараасаа ойролцоогоор 85 хувиар бага зэвэрдэг. Харин хэрэв хэн нэгэн цайрыг илүүд үздэг бол? Тэгвэл далайн эргийн бүс нутагт жилдээ ойролцоогоор 30 ам.долларын засвар үйлчилгээний зардлыг хэмнэх боломжтой, учир нь цайр нь хугацаа өнгөрөх тутамдаа идэвхжих явцад байгалийнхаа дарангуйлалд тэсвэртэй байдаг.

Туршлага: Шат, замын хэсэгт хэрэглэсэн цагаан тугалда, ган квадрат хоолой

Зорчих төвийн төслөд гадаа байрлах шатны барилга 2 на 2 дюйм, 0.125 дюйм зузаан ханатай 6063-T6 цагаан тугалдны квадрат хоолойг ашигласан бөгөөд дотоод замд нь ASTM A500 стандартын 1.5 на 1.5 дюйм, 0.134 дюйм зузаан ханатай ган хоолойг хослуулсан. Эдгээр материалуудыг хольж ашигласнаар нийт жин ойролцоогоор 40 хувиар буурсан боловч бат бөх чанарын шаардлага (фут тутамд дор хаяж 350 фунт эсвэл метр тутамд 515 кг) хангасан. Хийцийн элементүүдийг суурилуулахад эвхэгдэх хэсгүүдийг байрлуулахад хялбар байсантай холбоотойгоор бөмбөлөг хоолойн системийг суурилуулахтай харьцуулахад 22% бага хугацаа зарцуулсан. Барилгын багийн үнэлгээгээр ийм арга нь объект дээр ажлын цаг болон байрлалын алдааг багасгахад ихээхэн нөлөөлсөн.

Чиг хандлага: Квадрат хоолойн загварыг уян хатан, орчин үеийн барилгын дизайнд нэвтрүүлэх

Архитекторууд одоогоор LEED-т гэрчилгээ олгосон барилганд квадрат хоолимсыг илүү ихээр тусгаж, тэдгээрийн 100% дахин боловсруулшгуй болон нарны самбар суурилуулах системтэй нийцэх чадварыг ашиглаж байна. Үйлдвэрт хэмжээс зөв таслагдсан нь хаягдал багасгадаг—стандартжуулсан 3x3 инчийн модуль ашигладаг төслүүд харьцуулахад 18% бага хаягдал үүсгэдэг. Хөгжиж буй загварчлалын чиг хандлага дараах байдлаар байна:

Эдгээр шинэчлэлүүд нь биофилик болон тэгш хандлагатай загварчлалын зорилгоор ажлын байрын аюулгүй байдлын OSHA-ийн стандартыг дэмждэг.

Дөрвөлжин хоолойн хүрээний ашиглан модуль ба урьдчилан бэлтгэсэн барилга

Дөрвөлжин хоолойгоор алсын байрлал дээрх цуглуулгын хурд болон нарийвчлал

Дөрвөлжин хоолой нь барилгын талбайнаас гадуур нарийвчлалтай үйлдвэрлэлд маш тохиромжтой, тогтвортой хэлбэтэй байдаг. Жишээ нь 2x2 болон 3x3 гэсэн стандарт хэмжээтэй цув төмрийн цэвэр 90 градусын ирмэг нь автомжуулсан боодлын машинуудын хувьд маш сайн ажилладаг бөгөөд тэдгээр нь ойролцоогоор дээшээ доошоо 1.5 миллиметр нарийвчлалд хүрэх боломжийг олгодог. Энэ нь барилгын газарт модуль барилгыг угсрах үед маш чухал ач холбогдолтой. Мөн эдгээр хоолойнуудын хоосон дотор талаар утас, хоолой татах боломжтой тул ажилчид энэ арга замыг ихэд дурладаг. Өнгөрсөн жилийн зарим салбарын судалгаагаар үзэхэд энэ арга нь хуучин арга замуудтай харьцуулахад суурилуулалтын үе шатанд гарах алдааг ойролцоогоор гуравны нэгээр бууруулдаг байна. Ийм учраас одоо өдгөө илүү их барилгын компаниуд энэ систем рүү шилжих нь мэдээж логиктой.

Туршлага: Хүйтэн хэлбэржүүлсэн ган хүрээтэй хурдан суурилуулах байшин барилгын төслүүд

Луизианы эрэгт, онцгой байдлын үед амьдрах орон сууцны төслийн хүрээнд 3x3 см-ийн 14-р хэмжээний хүйтэн хэлбэржүүлсэн квадрат ган хоолойг ашиглан цаг агаарын хүчтэй үзэгдлийг тэсвэрлэх чадвартай 150 нэгжийг зөвхөн 9 хоногт барьсан. Эдгээр хүрээнүүд ASTM E2126 стандартад нийцсэн 82 кН/м² таталтын ачааллын багтаамжийг хангасан бөгөөд болттой холболтууд нь модон хүрээнийхээс харьцуулахад хөдөлмөрийн цагийг 40%-иар бууруулсан.

Хөгжлийн чиг хандлага: Модуль барилгын системд квадрат хоолойн хэмжээсийн стандартчлал

Бүтээгдэхүүнчилсэн системийг барьж байгуулахад гол сонголтоор нь ойролцоогоор 1.5x1.5 дюймгаас 4x4 дюйм хүртэлх квадрат хоолойг ашиглаж эхэлсэн үйлдвэрлэгчид бүтэн бүрэлхэх болсон. Энэ өөрчлөлт нь тэдний сайтууд дээр аль хэзээ ч байгаа краны тоног төхөөрөмж, мөн холболтын бүх төхөөрөмжтэй илүү сайн ажиллах боломжийг олгоно. 2024 оны Модультай Барилгын Хийх Сангийн саяхны мэдээллээр, энэ арга нь хаягдал материал-ыг ойролцоогоор 18 хувиар бууруулдаг. Түүнчлэн, бүтцийн ханандаа цагаан тугалган ган, гадна талдаа поршийн будагтай хөнгөн цагаан самбар ашиглах зэрэг сонирхолтой хослолыг боломжжуулдаг. Эдгээр хольсон материалын шийдэл нь зөвхөн илүү их үргэлжлэх чадвартай байх эсгүй, мөн цаг агаарын нөхцөлд тэсвэртэй байж, иж бүрэн харагдах ёстой барилгыг загварчлах үед архитекторуудад илүү их чөлөөг олгоно.

Материалын сонголт: Янз бүрийн орчинд хэрэглэх ган ба хөнгөн цагаан квадрат хоолой

Харьцуулах хүч, исэлдэлтийн эсэргүүцэл, орчны тохиромж

Сталь ба хөнгөн цагаан квадрат хоолойнууд бүтэц, орчны шаардлагын дагуу ялгаатай үүрэг гүйцэтгэдэг. Сталийн суналтын хүч (50–100 ksi) илүү өндөр байдаг тул хүнд ачаалалтай үйлдвэрийн бүтэцд тохиромжтой. Хөнгөн цагаан нь суналтын хүч бага боловч жингээрээ ойролцоогоор 30% хөнгөн байдаг тул өндөрлөсөн эсвэл зөөврийн бүтэцтэй бүтэнд давуу талтай. Гол ялгаанууд нь:

Бусад хийцгүй болсон сталь далайн усанд хөнгөн цагаантай харьцуулахад гурван дахин хурдан задардаг (Материалын үргэлжлэх чадварын тайлан 2023). Энэ нь далайн хэрэглээнд хөнгөн цагааны эрэлтийг нэмэгдүүлдэг.

Тохиолдол судалгаа: Сталийн ба хөнгөн цагаан хувилбараар хийсэн элс хээрийн ба газрын доторх бүтцүүд

2022 онд Флоридагийн хөндийн огт тогтоогчийн суурийг суурилуулах ажил нь цагаан тугалган болон 6063 аллюминийн дөрвөлжин хоолойг харьцуулах сонирхолтой жишээ өгсөн. Зөвхөн 18 сарын дотор хамгаалалтын давхаргатай ч гэсэн тэр цагаан тугалган огт тогтоогчууд иж бүрэн элэгдэж эхэлсэн. Цагийн хувьд нэмэгдэж буй нийт засвар үйлчилгээний зардал шугаман фут бүрт $180 орчим болсон. Одоо анхаарах зүйл: аллюминийн материал анхны үнээрөө цагаан тугалгаас ойролцоогоор 40 хувиар илүү үнэтэй байсан ч бүх насан туршийн зардалд үнэлэхэд засвар үйлчилгээний зардал нь цагаан тугалгаас 70 хувиар бага байсан. Харьцуулахад Небраскагийн нуурт цахилгаан хучилттай цагаан тугалган огт тогтоогч ашигласан бөгөөд таван жилийн турш ямар ч исэлдэлт үзэгдэлгүй байсан. Энэ нь цагаан тугалга Небраска шиг хуурай цаг агаартай газруудад суурилуулбал үнэ хямдхан болох боломжтойг харуулж байна.

Зардал vs. Насанд удаан үйлчлэх чадвар: Урт хугацааны үйл ажиллагаанд хамгийн тохиромжтой материалыг үнэлэх

Ган нь алюминийн ойролцоогоор фунт бүрд 1.50 долларын эсрэг фунт бүрд 80 центийн орчим үнэтэй тул анхны харагдацад илүү хямд байдаг бөгөөд 100 мянган долларын доорх жижиг дотны ажлуудад ихэвчлэн сонгогддог шалтгаан болдог. Гэсэн хэдий ч энэ түүхийн нөгөө тал бас бий. Алюминийг бараг ямар нэгэн засвар үйлчилгээ шаарддаггүй бөгөөд коррозийн асуудал бодитой байдаг газруудад хамгийн багадаа 15 жилийн турш үзэхэд гангуудтай харьцуулахад ерөнхийд нь 25%-60% хүртэл бага зардал гаргадаг. Жишээ нь тэнгисийн эргийн бүс нутаг, химийн үйлдвэрийн ойролцоох үйлдвэрүүдийг авч үзье. Өнгөрсөн жилийн зарим суурин байгууламжийн тайлангийн мэдээллээр үзэхэд ган суурилуулалт нь хугацаанаасаа хамаагүй өмнө солих шаардлагатай болсон, зардал нь зарим тохиолдолд долоон зуун дөчин мянгаас дээш доллар хүрсэн байна. Тиймээс анхны үнэ их өндөр мэт санагдаж болох ч эдгээр хатуу нөхцөлд алюминийн бүтэц нь өөрийгөө олон дахин нөхөн төлдөг.

Түгээмэл асуулт

Дөрвөлжин хоолой нь бусад бүтцийн материалуудаас юугаараа илүү вэ?

Квадрат хоолойнууд нь ердийн I-багана эсвэл бөглөөт гангуутай харьцуулахад унах, шахигдах хүчний эсрэг илүү тэсвэртэй байдаг. Тэдгээрийн тэгш хэмт хэлбэр нь бүх чиглэлд тогтвортой хүч чадал өгдөг тул олон өнцгөөс дэмжлэг шаарддаг барилга байгууламжид тохиромжтой.

Өндөр барилгын багананд яагаад квадрат хоолойг илүүд үздэг вэ?

Квадрат хоолой нь материал хэмнэж, сайн ачааллын чадал өгдөг. Жишээ нь, өндөр барилганд 3x3 инчийн квадрат хоолой ашиглах нь материал зарцуулалтыг 14% хүртэл хэмнэх боломжийг олгох бөгөөд хүчтэй ачааллыг үр дүнтэй дааж чаддаг.

Модуль ба урьдчилан бэлтгэсэн барилгын ажилд квадрат хоолой хэрхэн хувь нэмрээ оруулах вэ?

Тэдгээрийн тогтмол хэлбэр болон стандарт хэмжээс нь нарийвчлалтай үйлдвэрлэл, газраас гадуур цуглуулах ажилд квадрат хоолойг тохиромжтой болгодог бөгөөд модуль барилгын барилга угсралтын хурдыг нэмэгдүүлж, алдааг багасгадаг.

Цагаан тахиан бүсийн барилга байгууламжид хөнгөн цагаан квадрат хоолой ашиглах ямар давуу талтай вэ?

Алюминийн квадрат хоолойнууд нь хэрэглээндээ цэвдэгт тэсвэртэй байдаг тул цэвдэгтэлтээс илүү ихээр зассан залгадаг болохыг шаарддаг газрын нөхцөлд гангаас илүү тохиромжтой байдаг.

Квадрат хоолойнууд орчин үеийн архитектурт тэгш хэмжигдэхүйц байж чадах уу?

Тийм ээ, архитекторууд квадрат хоолойг 100%-иар дахин боловсруулж болдог, нарны системтэй нийцдэг, нарийвчлалтай үйлдвэрийн хайх үед хаягдал багасдаг гэсэн шалтгаанаар тэгш хэмжигдэхүйц архитектурт бүх л өсөн нэмэгдэж ашиглаж байна.