Rasuk logam, terutamanya rasuk I canai panas, rasuk H (bahagian bebibir lebar), dan rasuk kotak yang dikimpal, kekal sebagai elemen galas beban standard untuk bangunan berbilang tingkat, bangsal industri dan jambatan keluli modular menjangkau kerana ia memberikan nisbah kekuatan kepada berat yang konkrit dan kayu tidak dapat dipadankan pada keratan rentas yang setanding. Rasuk bebibir lebar W12x26, dengan berat hanya 26 paun bagi setiap kaki linear, membawa beban lentur yang sama dengan bahagian konkrit yang beratnya empat hingga lima kali lebih banyak.
Untuk ruang lantai 20 kaki biasa dalam pembinaan komersial, pereka biasanya memilih rasuk W16x26 hingga W18x35 bergantung pada keperluan beban hidup, manakala galang jambatan keluli modular untuk lintasan pejalan kaki dan kenderaan ringan biasanya jatuh dalam julat W24 hingga W36 dengan kapasiti rentang antara 40 dan 120 kaki setiap modul. Baki artikel ini memecahkan jenis rasuk, pengiraan beban, sistem salutan, langkah fabrikasi, perbandingan kos dan peranan khusus rasuk logam dalam pemasangan jambatan pasang siap.
Bingkai bangunan menggabungkan beberapa bentuk bergulung dan fabrikasi, setiap satu sesuai dengan rentang tertentu, laluan muatan atau butiran sambungan. Memilih profil yang salah adalah salah satu punca paling biasa perubahan pesanan semasa pendirian keluli.
| Profil | Julat Kedalaman | Aplikasi Biasa | Kos Relatif setiap Tan |
|---|---|---|---|
| Bentuk W (bebibir lebar) | 4 in hingga 44 in | Rangka lantai dan bumbung utama, tiang | Garis dasar |
| S-shape (standard I-beam) | 3 in hingga 24 in | Landasan kren, projek pengubahsuaian yang lebih lama | 5 hingga 8 peratus |
| bentuk C (saluran) | 3 in hingga 15 in | Purlins, girts, rangka tepi | 3 hingga 6 peratus |
| Bahagian kotak HSS | 2 in hingga 20 in square/rect | Lajur, pembingkaian seni bina terdedah | 15 hingga 25 peratus |
| galang plat terbina | 18 in hingga 96 in | Bumbung bentang panjang, dek jambatan keluli modular | 30 hingga 45 peratus |
Girder plat terbina, dikimpal daripada plat bebibir dan web dan bukannya digulung dalam kilang, mendominasi kerja rentang panjang di mana kedalaman katalog standard habis. Ini adalah profil yang paling kerap dinyatakan untuk galang utama jambatan keluli modular, kerana fabrikasi boleh menala ketebalan bebibir bahagian demi bahagian untuk memadankan gambar rajah momen lentur dan bukannya menggunakan keratan rentas tetap untuk rentang penuh.
Rentang yang dibenarkan untuk rasuk tertentu bergantung pada tiga input: kekuatan hasil keluli, modulus bahagian profil dan gabungan beban yang dikenakan (beban mati ditambah beban hidup, dengan angin atau seismik ditambah jika berkaitan). Sebagai peraturan kerja, para jurutera bersaiz rasuk lantai ke kedalaman kira-kira rentang dibahagikan dengan 20 untuk beban langsung pejabat biasa sebanyak 50 paun setiap kaki persegi, kemudian sahkan pesongan kekal di bawah rentang dibahagikan dengan 360 untuk kemasan yang sensitif kepada pergerakan.
Carta di bawah menggambarkan hubungan untuk siri bentuk-W biasa di bawah beban lantai seragam, menunjukkan cara rentang dibenarkan tumbuh dengan kedalaman rasuk pada beban tetap 50 psf.
Angka-angka ini mengandaikan keluli A992 Gred 50 dengan selang pendakap standard dan merupakan ilustrasi dan bukannya pengganti untuk pengiraan struktur bercop. Bahagian yang lebih dalam tidak menskalakan span secara linear dengan berat : bergerak dari W10 ke W30 kira-kira tiga kali ganda rentang yang dibenarkan sementara hanya menggandakan berat setiap kaki, itulah sebabnya bumbung bentang panjang dan dek jambatan mengutamakan bahagian yang lebih dalam, lebih ringan-relatif-ke-span berbanding menyusun berbilang rasuk cetek.
Pemilihan gred mempengaruhi kedua-dua kos dan saiz bahagian. Empat gred meliputi sebahagian besar kerja fabrikasi bangunan dan jambatan keluli modular.
Penjimatan berat daripada kompaun pemilihan gred merentas projek. Pada rangka gudang seluas 30,000 kaki persegi, menukar rasuk utama daripada A36 kepada Gred 50 biasanya mengurangkan jumlah tan keluli sebanyak 12 hingga 18 peratus, yang mengurangkan kedua-dua kos bahan dan masa kren walaupun harga setiap tan Gred 50 berjalan lebih tinggi sedikit.
Jambatan keluli modular dipasang daripada rasuk pasang siap dan modul panel geladak yang mengikat atau menyemat bersama di tapak dan bukannya dikimpal sebagai satu struktur berterusan. Pendekatan itu kembali kepada penghubung panel tentera dan kini meliputi segala-galanya daripada lintasan pejalan kaki ke jambatan lencong lebuh raya dua lorong yang dinilai untuk muatan trak yang sah.
Jambatan keluli modular satu lorong sepanjang 60 hingga 80 kaki biasanya boleh didirikan dalam dua hingga empat hari setelah asas siap, berbanding beberapa minggu untuk rentang konkrit tuang di tempat.
Galang jambatan keluli berasaskan panel biasanya dinilai dalam kelas beban standard sehingga pemuatan lebuh raya HL-93, sepadan dengan kedalaman galang dan ketebalan bebibir dengan konfigurasi gandar yang diperlukan.
Komponen jambatan keluli modular berbolted boleh dibongkar dan ditempatkan semula, amalan biasa untuk jambatan lencong sementara dan lintasan tapak pembinaan yang diperlukan selama enam hingga lapan belas bulan.
Corak bolt standard membenarkan modul rasuk yang sama menampung sambungan rentang dengan menambahkan panel perantaraan, mengurangkan keperluan untuk galang yang direka khas pada setiap lintasan.
Girder utama dalam dek jambatan keluli modular hampir selalu berbentuk W dalam atau girder plat dikimpal bersaiz pada rentang terkadar panel, disambungkan hujung ke hujung melalui plat sambatan bolted berkekuatan tinggi dan bukannya kimpalan medan, memandangkan sambungan bolt boleh diperiksa dan disemak tork jauh lebih cepat daripada kimpalan semasa jadual pemasangan termampat.
Keluli struktur tidak bersalut kehilangan kira-kira 0.001 hingga 0.005 inci ketebalan bahagian setiap tahun dalam persekitaran perindustrian luar biasa, itulah sebabnya pemilihan salutan dianggap sebagai keputusan reka bentuk dan bukannya difikirkan semula, terutamanya pada rasuk terdedah dan galang jambatan keluli modular yang terletak berhampiran lintasan air.
| Sistem Salutan | Ketebalan Filem Kering Biasa | Jangkaan Selang Sebelum Penyelenggaraan |
|---|---|---|
| Galvanizing hot-dip | 3.4 hingga 4.5 juta | 25 hingga 40 tahun, pendedahan luar bandar/pinggir bandar |
| Lapisan atas poliuretana primer epoksi | 8 hingga 12 juta jumlah | 15 hingga 20 tahun sebelum ulangan |
| Primer yang kaya dengan zink sahaja | 2 hingga 3 juta | 8 hingga 12 tahun sebelum ulangan |
| Keluli luluhawa (tidak bersalut) | Tidak berkenaan | 50 tahun lebih, tiada kitaran mengecat semula |
Galvanizing hot-dip ialah pilihan lalai untuk rasuk di bawah 40 kaki yang sesuai dengan tangki celup, manakala sistem epoksi/poliuretana yang digunakan di lapangan meliputi galang plat yang lebih panjang dan bahagian jambatan keluli modular yang dipasang yang melebihi dimensi tangki.
Pembuatan rasuk logam di kedai mengikut urutan tetap, dan susunannya penting kerana penggerudian atau kimpalan di luar turutan menimbulkan herotan yang mahal untuk diperbetulkan selepas fakta itu.
Sambungan medan pada bingkai bangunan biasanya menggunakan bolt berkekuatan tinggi (gred A325 atau A490) berbanding kimpalan medan, kerana sambungan berbolted lebih pantas dipasang, lebih mudah untuk diperiksa untuk tork yang betul, dan berprestasi boleh diramal dalam kedua-dua bingkai bangunan dan sambungan sambungan jambatan keluli modular.
Kos bahan setiap tan hanya menceritakan sebahagian daripada cerita; kos pemasangan bagi setiap kaki persegi kawasan berbingkai ialah bilangan yang sebenarnya mendorong pemilihan rasuk pada kebanyakan projek.
| Sistem | Kos Pemasangan setiap Kaki Persegi | Kelajuan Ereksi Biasa | Kecekapan Span |
|---|---|---|---|
| Keluli struktur W-bentuk | $18 hingga $26 | Pembinaan yang cepat dan kering | Rentang jernih yang tinggi dan lebih panjang |
| Konkrit tuang di tempat | $16 hingga $24 | Perlahan, masa penyembuhan diperlukan | Sederhana |
| Rasuk konkrit pratuang | $20 hingga $28 | Sederhana, crane-dependent | Sederhana to high |
| Kayu berat/glulam | $22 hingga $32 | Pembinaan yang cepat dan kering | Sederhana, shorter spans |
Keluli menang paling ketara pada projek dengan rentang jelas yang panjang, jadual yang ketat, atau keperluan untuk fleksibiliti pengubahsuaian kemudian, kerana mengalihkan dinding galas beban atau menambah bukaan adalah mudah dengan rangka keluli berbolted dan jauh lebih mengganggu dengan konkrit tuang.
Masalah pendirian pada rangka keluli dan pemasangan jambatan keluli modular biasanya berpunca dari segelintir jurang perancangan yang boleh dielakkan dan bukannya kecacatan material.
Sahkan ketinggian jeti atau abutment terhadap lukisan kedai; ralat ketinggian setengah inci pada satu hujung galang boleh menghalang lubang bolt daripada menjajarkan pada sambatan.
Girder plat panjang untuk bentang jambatan boleh melebihi 15 tan setiap keping; sahkan jejari kren dan carta kapasiti sebelum lif, bukan pada pagi ereksi.
Rasuk keluli tanpa pendakap hampir tidak mempunyai rintangan terhadap lengkokan kilasan sisi; kabel lelaki sementara atau pendakap pepenjuru kekal di tempatnya sehingga pendakap atau dek kekal mengikat bingkai bersama-sama.
Sambungan bolt berkekuatan tinggi memerlukan sepana tork yang ditentukur atau pengesahan turn-of-nut; bolt bawah tork adalah punca utama slip sambungan dalam struktur modular berbolted.
Galang bersebelahan dalam dek jambatan berbilang modul harus ditinjau untuk padanan ketinggian sebelum plat sambatan diketatkan sepenuhnya, kerana memaksa anggota yang tidak sejajar menghasilkan tekanan sisa.
Selang pemeriksaan yang didokumenkan memanjangkan hayat perkhidmatan rasuk jauh melebihi andaian reka bentuk asalnya, terutamanya untuk rasuk terdedah dan struktur jambatan keluli modular tertakluk kepada beban trafik dan kitaran cuaca.
| Jenis Struktur | Pemeriksaan Visual | Pemeriksaan Terperinci/Salutan |
|---|---|---|
| Rangka bangunan dalaman | Setiap 5 tahun | Setiap 10 hingga 15 tahun |
| Bingkai terdedah luaran | Setiap 2 tahun | Setiap 5 hingga 7 tahun |
| Jambatan keluli modular, pejalan kaki | setiap tahun | Setiap 3 hingga 5 tahun |
| Jambatan keluli modular, berkadar kenderaan | setiap tahun | Setiap 2 tahun |
Item keutamaan semasa sebarang pemeriksaan termasuk tork bolt pada sambungan splice, ketebalan filem salutan pada hujung rasuk di mana air cenderung berkumpul, dan sebarang kehilangan bahagian yang boleh dilihat pada titik galas di mana rasuk menyentuh asas atau penyangga.
Rasuk-I (bentuk-S) mempunyai bebibir yang tebalnya tirus ke arah tepi dan lebar bebibir yang lebih sempit berbanding dengan kedalaman, manakala rasuk-H (bebibir lebar bentuk-W) mempunyai bebibir muka selari yang lebih lebar dan tebal, memberikan modulus bahagian yang lebih tinggi dan rintangan yang lebih baik terhadap lengkokan sisi untuk keseluruhan yang sama. Bangunan moden dan galang jambatan menggunakan bentuk-W hampir secara eksklusif.
Jambatan keluli modular bersalut dengan betul atau keluli luluhawa biasanya direka untuk hayat perkhidmatan 50 hingga 75 tahun, dengan komponen galas dan panel geladak kadangkala diganti atau dinaik taraf separuh tempoh itu tanpa menggantikan galang utama.
ya. Kaedah biasa termasuk menyelak plat penutup tambahan pada bebibir, menambah rasuk tambahan di samping yang sedia ada, atau memasang lajur sokongan perantaraan untuk memendekkan rentang berkesan, yang kesemuanya memerlukan semakan struktur sambungan dan mata galas sebelum kerja bermula.
Lintasan pejalan kaki dan kereta golf biasanya dinilai untuk beberapa ratus paun setiap kaki persegi beban hidup, manakala mana-mana jambatan yang terbuka kepada trak atau kenderaan kecemasan harus dinilaikan kepada kelas pemuatan lebuh raya yang diiktiraf dipadankan dengan kenderaan paling berat yang dijangka menyeberang, yang secara langsung menentukan kedalaman galang dan ketebalan bebibir yang diperlukan.
Galvanizing biasanya bertahan lebih lama dengan kurang penyelenggaraan untuk rasuk yang sesuai dalam dimensi tangki celup, manakala salutan epoksi dan poliuretana yang digunakan di lapangan adalah pilihan praktikal untuk galang plat bersaiz besar dan bahagian jambatan keluli modular yang dipasang yang tidak boleh dicelup sebagai satu bahagian.
Ia bergantung sepenuhnya pada kedalaman, gred dan rentang, tetapi sebagai rujukan kasar, rasuk W16x26 dalam keluli Gred 50 sepanjang 20 kaki lazimnya boleh menyokong beban seragam dalam julat 40 hingga 50 paun setiap kaki persegi luas lantai anak sungai sebelum pesongan atau had lenturan mengawal, yang meliputi kebanyakan penghunian pejabat.