EN
Bare de oțel plate ca elemente principale de rezistență la încărcări și de contravântuire\n\n\nEl are dovezi solide\n\n\nRezistența excepțională a barelor de oțel plate rezultă din controlul riguros al conținutului de carbon și din precizia operației de laminare la cald. Rezistența la curgere a barelor de oțel este apropiată sau superioară valorii de 345 MPa, iar alungirea la rupere depășește 20%. Această combinație este esențială pentru a rezista forțelor seismice El fără a se produce o rupere casantă. Capacitatea acestui material de a se îndoi și de a ceda permite proiectarea unor elemente de susținere suficient de rezistente pentru a prelua greutatea clădirii și încărcările laterale generate de vânt. În aceste condiții, inginerii preferă în mod cert utilizarea barelor plate pentru susținerile laterale ale clădirilor înalte. Pentru aceste scopuri, arhitecții au nevoie de materiale capabile să suporte deformații plastice controlate și să absoarbă o energie ridicată în condiții extreme.
Compararea performanței secțiunilor în unghi și a secțiunilor în formă de canal în solicitări de întindere și compresiune
Datorită structurii lor aproape uniforme, barele plate oferă o performanță superioară față de secțiunile în unghi în aplicațiile de întindere, cu aproximativ 15–20%. Se așteaptă mai puține probleme legate de cedarea îmbinărilor pe termen lung, datorită distribuției uniforme a încărcărilor, cauzate de secțiunile transversale constante. Secțiunile în formă de canal, însă, depășesc performanța barelor plate în ceea ce privește fenomenele de flambaj în compresiune. Barele plate sunt mai potrivite pentru elementele structurii în care întinderea este solicitarea dominantă. O eficiență superioară a întregii structuri se obține prin utilizarea unor metode hibride; de exemplu, folosirea barelor plate supuse la întindere axială împreună cu secțiuni tubulare supuse la compresiune. În plus, barele plate pot fi utilizate pentru a simplifica construcția modulară, datorită toleranțelor lor de fabricație, care sunt de obicei în limitele de ±0,5 mm.
Importanța barelor plate din oțel în construcția podurilor
Fiabilitatea execuției plăcilor de legătură (gusset plates) și a îmbinărilor
Barele de oțel plate au înlocuit alte tipuri de oțel în construcția plăcilor de legătură (gusset plates) din grinzile cu zăbrele ale podurilor și ale conectoarelor. Acest lucru se datorează grosimii lor constante, ușurinței de prelucrare în timpul fabricației și proprietăților mecanice uniforme în toate direcțiile. Sudarea, forajul și tăierea cu laser, de exemplu, pentru realizarea sudurilor cu pătrundere completă sunt mult mai ușoare. Aceste suduri trebuie neapărat să fie rezistente, deoarece eficiența conexiunilor în plăcile de legătură poate depăși 95 % într-un test simulat de cutremur. Standardele AASHTO precizează că rezistența la forfecare a unei suduri bine executate este superioară valorii de 200 ksi, ceea ce este esențial pentru funcționarea reală a unui pod. Proiectarea modernă integrată a justificat dimensiunile barelor de oțel plate și a creat mai multe trasee de încărcare, precum și conexiuni detaliate de proiectare, cum ar fi cele prevăzute în AASHTO LRFD 6.13. Este un fapt dovedit că proiectarea inginerească contemporană integrează dimensiunile barelor de oțel plate și creează mai multe trasee de încărcare.
Conformitate cu AASHTO LRFD privind durata de serviciu și rezistența la oboseală
Componentele podurilor vor fi supuse în mod constant încărcărilor generate de trafic, iar aceste componente vor suporta peste 100 de milioane de cicluri de solicitare pe durata perioadei de proiectare a podului, care este de 75 de ani. AASHTO LRFD impune o rezistență minimă la oboseală pentru componentele podurilor. Barele plate din oțel respectă, de asemenea, standardele AASHTO LRFD privind oboseala, datorită microstructurii orientate optim în direcția barei, controlului incluziunilor nemetalice și caracteristicilor de oprire a fisurilor. Testele de laborator au demonstrat că aceste bare au o rezistență la oboseală de aproximativ 24 ksi după 2 milioane de cicluri, ceea ce reprezintă aproximativ 35 % mai mult decât rezistența la oboseală a secțiunilor comparabile în formă de unghi, iar la temperaturi de minus 40 de grade Fahrenheit nu-și pierd tenacitatea. Capacitatea suplimentară oferită permite inginerilor să proiecteze utilizând factorul de rezistență necesar de aproximativ 0,95 și să reducă grosimea inimelor până la 20 %. Pe un pod cu grinda metalică în formă de triunghi (truss), se economisește în medie 15 tone. În cadrul Secțiunii 6.6 din normele AASHTO LRFD, referitoare la detaliile de oboseală din Categoria B, toate locațiile importante de sudură sunt supuse în mod continuu unui control ultrasonic ca parte integrantă a procesului de fabricație.
Barele din oțel plate oferă posibilități solide ca elemente de contravântuire pentru cadrele de construcții și bare seismice
Sudabilitate, stabilitate dimensională și asamblare modulară a cadrelor
Barele de oțel plate au o secțiune transversală constantă și uniformă, ceea ce le face considerabil mai ușor de sudat comparativ cu alte bare care au secțiuni transversale neregulate sau neuniforme. Distorsionarea este mai puțin vizibilă la sudarea barelor de oțel plate, iar acestea prezintă o stabilitate dimensională superioară față de alte bare atunci când sunt supuse unor cicluri termice repetate. Acest lucru reprezintă un avantaj semnificativ în lucrul cu elemente structurale prefabricate, deoarece barele trebuie să-și păstreze forma. În tăierea cu laser, barele plate sunt, în general, considerate că au o toleranță de ±1,5 mm, ceea ce facilitează montajul pe șantier. Această valoare este, în general, recunoscută și acceptată. Montajul pe șantier al cadrelor din oțel plat este mai ușor și mai rapid, deoarece necesitatea efectuării de ajustări pe șantier este semnificativ redusă, facilitând astfel adaptarea cadrelor la elementele structurale prefabricate. Fără a mai menționa faptul că cadrele modulare sunt structurally solide și oferă suport atât ca conexiuni între grinzi și stâlpi, cât și pentru cadrele contravântuite, care sunt frecvent utilizate în construcția modernă de clădiri.
Rolul aplicațiilor în pereții de forță seismică și în nodurile de încovoiere
Utilizarea barelor plate din oțel este importantă în proiectarea seismică la forfecare, paralel cu pereții structurali absorbți de energie și conexiunile grinda-stâlp care necesită o flexibilitate suplimentară. Ductilitatea acestor bare este de cel puțin 20 % conform standardelor ASTM, pentru a permite formarea articulațiilor plastice intenționate în timpul activității seismice și pentru a absorbi în siguranță energia seismică, fără a permite cedarea clădirii. În cadrele speciale rezistente la moment, aceste bare plate sunt proiectate să distribuie forțele la conexiunile sudate, în loc să concentreze forțele într-o singură conexiune. Se consideră că această soluție reduce eșecurile localizate cu aproximativ 66 %, deși condițiile variază în funcție de caz. Barele sunt proiectate să aibă un raport favorabil între rezistența la curgere și rezistența la rupere, astfel încât să se îndoaie înainte de a atinge nivelul ultim de cedare. Acest comportament este considerat o caracteristică de proiectare benefică pentru consolidarea siguranței publice, asigurându-se că o clădire suportă un zgârie-nori de intensitate moderată până la severă, fără a se prăbuși.
Importanța barelor specializate din oțel plan în infrastructura energetică
Protecția împotriva coroziunii este esențială pentru oțelul utilizat în infrastructura energetică care este expusă unor medii severe. Pentru construcția platformelor offshore, se folosesc frecvent oțeluri inoxidabile de calitate marină, cum ar fi 316L și aliajele duplex 2205. Aceste aliaje duplex sunt doar puțin mai scumpe decât omologii lor din oțel inoxidabil, iar valorile lor PREN sunt superioare lui 40, ceea ce indică o bună rezistență la coroziunea cu cloruri și menținerea unei rezistențe la tractiune superioare lui 70 ksi. Pentru stațiile electrice de transformare, materialul principal de construcție pentru structura de susținere a transformatoarelor și a echipamentelor de comutație este reprezentat de bare plate zincate prin imersie la cald. Aceste bare respectă standardul ASTM A123 și sunt utilizate în medii cu aer umed și chimic coroziv. Calitățile speciale de oțel combină rezistența la fisurarea sub tensiune cauzată de coroziune, rezistența la curgere superioară lui 65 ksi la -40 °F, integritate structurală și conținut de aliaj Cr-Ni-Mo. În plus, aceste calități de oțel au un conținut de carbon inferior lui 0,03 %, ceea ce facilitează sudarea și minimizează apariția fisurilor în timpul fabricării secțiunilor mai groase. Barele sunt, de asemenea, proiectate și fabricate pentru a oferi cea mai mare fiabilitate în timpul transferului de sarcini dinamice și al protecției în caz de cutremur, caracteristici care sunt standard în sectorul energetic.
Întrebări frecvente
Ce avantaje oferă barele plate din oțel pentru utilizarea în structuri concepute să reziste cutremurelor?
Datorită proprietăților lor unice, cum ar fi rezistența și ductilitatea, barele plate din oțel pot rezista activității seismice și au o probabilitate mai mică de a ceda sau de a se rupe comparativ cu alte materiale de construcție.
Care este comportamentul barelor plate din oțel în ceea ce privește rezistența la întindere și rezistența la compresiune?
Datorită capacității lor de deformare, barele plate din oțel pot prelua eficient încărcările de întindere și sunt potrivite, deoarece încărcările pot fi distribuite uniform pe întreaga bară, facilitând astfel ridicarea încărcării. Pe de altă parte, profilele în formă de U sunt considerate superioare barelor în ceea ce privește deformarea.
Care sunt motivele utilizării barelor plate din oțel ca plăci de consolidare (gusset plates) în construcția podurilor?
Barele plate din oțel sunt fiabile și prezintă proprietăți mecanice și dimensiuni constante, ceea ce le face materiale de construcție superioare pentru realizarea unor plăci de consolidare și conexiuni mai rezistente în construcția podurilor.
Care sunt avantajele barelor plate din oțel în construcția de cadre prefabricate?
Utilizarea barelor plate din oțel în construcția cadrelor prefabricate va permite o reducere a timpului de asamblare pe șantier și va contribui la menținerea integrității structurale a cadrului în cadrul cadrelor modulare din oțel.
În ce categorii de bare plate din oțel este prevăzută rezistența la coroziune în construcția din sectorul energetic?
Aliajele 316L și 2205 duplex sunt specificate ca fiind de calitate bună, deoarece prezintă rezistență mecanică și rezistență la coroziune în materialele de construcție utilizate în sectorul energetic.