Peru logistikos surenkamojo sandėlio projektas: struktūrinė analizė ir projektavimo schema

Peru logistikos sandėlio projektas: struktūrinės analizės ir projektavimo schema

 

 

Šis projektas yra logistikos sandėlis Peru, su trapecijos formos pagrindine plokštuma. Pagrindiniai matmenų parametrai yra: plotis 80,59–114,1 m (dvi lygiagrečios trapecijos kraštinės), ilgis 190 m ir pastato aukštis 15,2 m; konstrukcinis tarpatramis yra 23–24 m, o atstumas tarp kolonų (atstumas tarp kiekvieno tarpatramio) yra 22 m. Originaliame kliento projekte buvo panaudota santvaros konstrukcija. Remdamasis tarpatramio dydžiu, apkrovos charakteristikomis ir logistikos sandėlio naudojimo reikalavimais, CBC klientui siūlo tinklelio struktūrą. kuris gali puikiai patenkinti klientų poreikius ir sumažinti bendrą plieno naudojimą.

 

 

Santvaros konstrukcija yra plokštuminė jėgos{0}}guolio sistema, daugiausia sudaryta iš viršutinių stygų, apatinių stygų ir juostos elementų. Jo jėgos -atraminės charakteristikos sutelktos plokštumoje: viršutinės stygos atlaiko slėgį, apatinės stygos – įtempimą, o juostos elementai (įstrižinės ir vertikalios dalys) perduoda šlyties jėgą. Bendra apkrova yra subalansuota ašine elementų jėga. Kartu su projekto parametrais, jo jėgos{5}}guolis turi akivaizdžių apribojimų:

1. Nepakankamas tarpatramio pritaikymas: šio projekto tarpatramis siekia 23–24 m, o tai priklauso vidutinio-tarpatramio kategorijai (pagal Techninę kosmoso tinklelio konstrukcijų specifikaciją JGJ 7-2010 m. vidutinis tarpatramis yra 30–60 m, o apatinė riba yra artima 23–24 m). Kad santvaros konstrukcija būtų po šiuo tarpatramiu, būtina labai padidinti stygų ir juostos elementų pjūvio dydį, kad jis atitiktų stiprumo ir stabilumo reikalavimus, todėl gali atsirasti perteklinių elementų, padidėti savaiminis svoris ir prastas ekonomiškumas.

2. Nesubalansuota erdvinė jėga: Sandėlio plokštuma yra trapecijos formos. Kaip plokštuminė konstrukcija, santvara sunkiai pritaikoma prie trapecijos plokštumos erdvinio jėgų pasiskirstymo, tikėtina, kad susidarys vietinė įtempių koncentracija (ypač trapecijos pločio perėjimo srityje); tuo pačiu metu logistikos sandėlyje galinčios egzistuoti asimetrinės apkrovos, pvz., stogo krovimo ir įrangos apkrovos, dar labiau apsunkins santvaros -ne-plokštuminę jėgą, todėl reikės papildomų atraminių sistemų, o projektavimas bus sudėtingesnis.

3. Nepakankamas bendras standumas: santvaros konstrukcijos standumas daugiausia priklauso nuo elementų bendradarbiavimo plokštumoje, o išorinis-iš-plokštumos standumas yra silpnas. Esant vėjo apkrovai ir seisminiam poveikiui (Peru yra seisminėje zonoje, todėl reikia atsižvelgti į seisminius reikalavimus), lengva sukurti didelį įlinkį ir horizontalų poslinkį, turintį įtakos sandėlio saugumui. Reikalingos papildomos šoniniam poslinkiui atsparios atramos, todėl statybos sudėtingumas ir kaina didėja.

 

 

Tinklelio struktūra yra erdvinės strypų sistemos struktūra, suformuota sujungiant kelis strypus per mazgus pagal tam tikrą įstatymą, laikantis atitinkamų Erdvės tinklelio konstrukcijų techninės specifikacijos JGJ 7-2010 reikalavimų. Jo jėgą laikanti charakteristika yra erdvinė kooperacinė jėga, kuri yra tinkamesnė šiam projektui nei santvaros konstrukcija. Konkrečios jėgos analizė yra tokia:

1. Tinkamesnė jėgos-laikymo forma: tinklelio struktūra yra aukšto-laipsnio statiškai neapibrėžta sistema, o mazgai laikomi šarnyriniais. Strypai daugiausia patiria ašinį įtempimą arba slėgį, be akivaizdaus lenkimo momento ir šlyties jėgos. Jėga yra vienoda, o jėgos perdavimo kelias yra aiškus, o tai gali visiškai pagerinti plieno tempimo ir gniuždymo savybes, veiksmingai sumažinti vieno strypo jėgos apkrovą ir prisitaikyti prie 23–24 m tarpatramio reikalavimo.

2. Stiprus erdvinis pritaikomumas: Trapecijos plokštumai tinklelio išdėstymas gali būti optimizuotas (pritaikant trikampę piramidės sistemą arba keturkampę piramidės sistemą), kad būtų galima prisitaikyti prie laipsniško pločio kaitos nuo 80,59 m iki 114,1 m, išvengiant vietinės įtampos koncentracijos; tuo pačiu metu jo erdvinės jėgos-atraminės charakteristikos leidžia efektyviai išsklaidyti asimetrines apkrovas (pvz., stogo krovimo apkrovas ir įrangos apkrovas), nereikia pridėti daug -iš-plokštuminių atramų, o konstrukcijos vientisumas yra stipresnis.

3. Puikus standumas ir stabilumas: tinklelio konstrukcijos strypai yra susipynę, kad sudarytų trijų-erdvinių jėgų-guolio sistemą, o bendras standumas yra daug didesnis nei santvaros konstrukcijos. Esant vėjo apkrovai ir seisminiam poveikiui, įlinkis ir horizontalus poslinkis gali būti reguliuojamas specifikacijoje leistinoje ribose (pagal specifikaciją įlinkis esant stogo gyvajai apkrovai neturi viršyti 1/250 tarpatramio); tuo pačiu metu trikampė piramidė, kaip mažiausias geometriškai nekintamas erdvinę struktūrą sudarantis vienetas, gali pagerinti bendrą konstrukcijos stabilumą, nereikia sukurti sudėtingos šoniniam poslinkiui atsparios sistemos.

4. Pritaikomumas apkrovai: kartu su logistikos sandėlio apkrovos charakteristikomis (stogo tuščioji apkrova, gyvoji apkrova, dulkių apkrova ir galima įrangos apkrova), tinklelio konstrukcija gali tolygiai perduoti apkrovą į atramas, pagrįstai padalijus tinklelio dydį, išvengiant konstrukcijos pažeidimų, kuriuos sukelia per didelė vietinė apkrova; tuo pačiu metu jis gali atitikti seisminio įtvirtinimo reikalavimus, o seisminis veiksmas apskaičiuojamas režimo superpozicijos atsako spektro metodu, siekiant užtikrinti konstrukcijos saugumą seisminėmis sąlygomis.

 

 

Kartu su šio projekto trapecijos dydžio, tarpatramio ir apkrovos reikalavimais, tinklelio struktūroje yra dvigubo{0}}sluoksnio keturkampės piramidės tinklelis (tinka trapecijos formos plokštumai, paprasta struktūra, vienoda jėga ir patogu gaminti gamykloje bei montuoti vietoje). Plieninio rėmo konstrukcija vadovaujasi „saugumo ir pritaikomumo, ekonomiškumo ir racionalumo“ principu. Konkreti schema yra tokia (visos medžiagos parenkamos pagal vietinius Peru standartus ir nacionalinius standartus, o norint subalansuoti stiprumą ir ekonomiškumą, pirmenybė teikiama Q355B plienui):

 

1. Tinklelio išdėstymas: pritaikytas dvigubo-sluoksnio keturkampės piramidės tinklelis, kurio tinklelio dydis yra 2,5 m × 2,5 m (tinka 22 m atstumui tarp stulpelių, kad būtų užtikrinta vienoda strypų jėga); tinklelių skaičius siaurajame trapecijos gale (80,59 m pločio) yra 32×76 (pločio kryptis × ilgio kryptis), o plačiajame gale (114,1 m pločio) – 46×76. Perėjimo sritis realizuoja pločio gradientą reguliuodama tinklelio kampą, kad būtų išvengta įtempių koncentracijos.

2. Tinklelio aukštis: kartu su 23–24 m tarpatramiais, tinklelio aukštis yra 2,2 m (aukščio -tarpatramio santykis yra apie 1/11, o tai atitinka specifikacijos reikalavimą „tinklelio aukščio -tarpatramio santykis gali būti 1/18–1/10“), užtikrinant konstrukcijos stabilumą, 2.1 aukščio ir 5 standumo ribą.

3. Atramos konstrukcija. Priimama mišri periferinės ir taško atramos forma. Atramos nustatomos siaurame gale, plačiame gale ir abiejose ilgio krypties pusėse. Atramos yra PTFE stumdomos atramos (atitinka naujus specifikacijos konstrukcinius reikalavimus), kurios gali efektyviai atleisti temperatūros įtampą ir vienu metu perduoti vertikalias ir horizontalias jėgas; atraminiai mazgai turi suvirintus tuščiavidurius sferinius mazgus, kad būtų užtikrintas ryšio patikimumas.

 

Remiantis jėgos analize, strypo dalis yra apvalus plieninis vamzdis (simetriškos pjūvio charakteristikos, vienoda jėga, lengvas apdorojimas ir prijungimas). Skirtingų dalių strypų sekcijų dydžiai yra tokie (su vidinės jėgos skaičiavimo rezultatais, atitinkančiais stiprumo, standumo ir stabilumo reikalavimus):

Viršutinė styga: Atlaiko spaudimą. Pagal vidinę jėgą parenkami φ168×6 (siauras galas ir pereinamasis plotas) ir φ180×8 (plotas su didele jėga plačiajame gale) apskriti plieniniai vamzdžiai; lieknumo koeficientas reguliuojamas 150 ribose, kad atitiktų suspaudimo elementų stabilumo reikalavimus.

Apatinė styga: Meškos įtampa. Parenkami φ159×6 (siauras galas) ir φ168×6 (platus galas) apvalūs plieniniai vamzdžiai; lieknumo koeficientas kontroliuojamas 200 ribose, kad atitiktų įtempimo elementų standumo reikalavimus, o stabilumo tikrinimas nereikalingas (reikia patikrinti tik stiprumą).

Tinklo elementai (įstrižainės ir vertikalios dalys): ašinę jėgą perduoda santykinai maža jėga. Parenkami φ114×4 (bendras plotas) ir φ127×5 (pereinamasis plotas su didele jėga) apskriti plieniniai vamzdžiai; kampas tarp įstrižainės elemento ir stygos yra reguliuojamas tarp 40 laipsnių ~ 60 laipsnių, kad būtų užtikrintas jėgos perdavimo efektyvumas.

Mazgai: Priimami suvirinti tuščiaviduriai sferiniai mazgai. Rutulio skersmuo nustatomas pagal strypų skaičių ir pjūvio dydį bei parenkami φ200×8 (bendrieji mazgai) ir φ250×10 (atraminiai mazgai su didele jėga); mazgų plieno suvartojimas kontroliuojamas maždaug 18% viso tinklo plieno suvartojimo, o tai atitinka įprastą pramonės lygį.

 

Kartu su trapecijos plotu, tinklelio išdėstymu ir pjūvio dydžiu, atsižvelgiant į mazgų ir jungiamųjų priedų (varžtų, suvirinimo siūlių) plieno sąnaudas (skaičiuojant 10% viso plieno suvartojimo), bendras šio projekto tinklelio konstrukcijos plieno suvartojimas apskaičiuojamas taip (neįskaitant pamatų ir kolonų konstrukcijos, tik tinklelio daliai):

Viršutinė styga: bendras ilgis apie 3860 m. Vieno metro φ168 × 6 plieninio vamzdžio svoris yra 24,7 kg, o φ180 × 8 plieno vamzdžio metras yra 35,8 kg, iš viso apie 102,3 t;

Apatinė styga: bendras ilgis apie 3720 m. Vieno metro φ159 × 6 plieninio vamzdžio svoris yra 22,6 kg, o φ168 × 6 plieno vamzdžio metras yra 24,7 kg, iš viso apie 85,7 t;

Interneto nariai: Bendras ilgis yra apie 7980 m. Vieno metro φ114 × 4 plieninio vamzdžio svoris yra 10,8 kg, o φ127 × 5 plieno vamzdžio metras yra 15,1 kg, iš viso apie 96,2 t;

Mazgai ir jungiamieji priedai: Bendras plieno suvartojimas yra apie 28,4 t (skaičiuojant 10% viso aukščiau nurodytų strypų svorio);

Bendras tinklo plieno suvartojimas: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6t. Vieneto plieno sąnaudos yra apie 18,2 kg/㎡ (apskaičiuota pagal vidutinį trapecijos plokštumos plotą), o tai atitinka įprasto vieneto plieno suvartojimo dvisluoksnių tinklelio konstrukcijų diapazoną (15–20 kg/㎡) ir pasižymi geru ekonomiškumu.

 

 

1. Geresnis tarpatramio pritaikymas: esant vidutiniam-23–24 m ilgiui, tinklelio konstrukcija gali visiškai išnaudoti ašinę strypų jėgą, išvengti per didelio strypų skerspjūvio dydžio, sumažinti savaiminį-svorį ir sutaupyti plieno, o tai yra ekonomiškiau nei santvaros konstrukcija.

2. Didesnis erdvinis vientisumas: tinklelio struktūra yra trijų-dimensijų erdvinė sistema, kuri gali geriau prisitaikyti prie sandėlio trapecijos plokštumos, efektyviai išsklaidyti vietinę įtempių koncentraciją ir geriau prisitaikyti prie asimetrinių apkrovų (pvz., stogo krovimo apkrovų), nereikia pridėti daug mažinančių atraminių konstrukcijų ir supaprastinančių konstrukcijų{- sunkumas.

3. Didesnis standumas ir stabilumas: dėl erdvinio strypų susipynimo tinklelio struktūra pasižymi puikiu bendru standumu ir stabilumu. Esant vėjo apkrovai ir seisminiam poveikiui, deformacija yra nedidelė, o tai gali geriau atitikti logistikos sandėlių saugos reikalavimus (ypač atsižvelgiant į Peru seismines charakteristikas), o eksploatavimo sauga yra didesnė.

4. Patogi statyba ir trumpas statybos laikotarpis: tinklelio konstrukcija gali būti surenkama gamykloje, naudojant didelį apdorojimo tikslumą ir paprastą montavimą vietoje; mazgai yra standartizuoti, o tai patogu montuoti ir statyti bei gali efektyviai sutrumpinti statybos laikotarpį, o tai tinka didelių- logistikos sandėlių statybos poreikiams.

5. Patvarumas ir lengva priežiūra: apvalioje plieninio vamzdžio dalyje nėra lengva kaupti dulkes ir vandenį, o po antikorozinio apdorojimo jis yra gerai atsparus korozijai; struktūra paprasta, pažeidžiamų dalių skaičius nedidelis, o vėlesnės priežiūros išlaidos nedidelės, o tai atitinka ilgalaikį logistikos sandėlių veiklos poreikį.

 

 

1. Didesnės pradinės projektavimo ir apdorojimo išlaidos: tinklelio struktūra yra erdvinė sistema, dizainas yra sudėtingesnis, o mazgo apdorojimo tikslumo reikalavimas yra didesnis; suvirintų tuščiavidurių sferinių mazgų apdorojimo sąnaudos yra didesnės nei santvarų mazgų, todėl pradinės projektavimo ir apdorojimo išlaidos yra didesnės.

2. Aukštesni reikalavimai statybos technologijoms: tinklelio konstrukcijai montuoti vietoje-reikalinga profesionali kėlimo įranga ir statybos komandos, o mazgų ir strypų montavimo tikslumas yra griežtai reikalaujamas. Palyginti su santvaros konstrukcija, statybos technologijos riba yra didesnė, o statybos kaina gali šiek tiek padidėti.

3. Didesnis strypų ir mazgų skaičius: palyginti su santvaros konstrukcija, tinklelio konstrukcijoje yra daugiau strypų ir mazgų, o tai tam tikru mastu padidina medžiagų transportavimo ir surinkimo vietoje- darbo krūvį, tačiau šį trūkumą galima kompensuoti gamykloje ir standartizuota konstrukcija.

 

 

Kartu su projekto charakteristikomis (trapecijos plokštuma, 23–24 m tarpatramis, logistikos sandėlio apkrovos reikalavimais ir seisminiais reikalavimais Peru), tinklelio struktūra yra tinkamesnė šiam projektui nei santvaros konstrukcija. Nors pradinės tinklelio struktūros projektavimo ir apdorojimo sąnaudos yra šiek tiek didesnės, ji turi akivaizdžių pranašumų, susijusių su pritaikomumu, erdviniu vientisumu, standumu ir stabilumu, taip pat gali veiksmingai sumažinti vėlesnes priežiūros išlaidas ir užtikrinti ilgalaikį saugų sandėlio veikimą. Išsamios ekonomikos ir saugos požiūriu optimizavimo pasiūlymas pakeisti santvaros konstrukciją prie tinklelio struktūros yra pagrįstas ir įgyvendinamas.