Σε αυτήν την έκδοση του Industry Insights, πήραμε συνέντευξη Γκόρντον W.. Μπάρλετ, Κατασκευαστικός, Petroleum Engineer και Διευθύνων Σύμβουλος της G.W.Bartlett and Associates LLC. Ο Γκόρντον έχει ένα εκτεταμένο ιστορικό με υλικά, έτσι είναι σε θέση να μιλήσει αρκετά καλά για την ιδέα του "Ελαφρύ Technology" (LWT) όπως σχετίζεται σε δομικά μέλη και σχεδιασμό. Αυτό το Q&Ο Α θα δείξει την εμπειρία του και θα εμβαθύνει στο τι και γιατί η τεχνολογία ελαφρού βάρους.

Γκόρντον Μπάρλετ

Διευθύνων Σύμβουλος της G.W.Bartlett and Associates

Ο Γκόρντον αποτελεί παράδειγμα αφοσίωσης στην εκπαίδευση: Έχει πτυχίο Χημικής Μηχανικής και Διδακτορικό. στην Πετρελαϊκή Μηχανική με επίκεντρο τη Δομική Δυναμική της Παραγωγής αργού πετρελαίου. Είναι συνταξιούχος Καθηγητής Χημικών και Πετρελαϊκών Μηχανικών και έχει τελειώσει 40 διεθνείς δημοσιεύσεις επί του θέματος. Επαγγελματικώς, Ο Γκόρντον ήταν πρώην μηχανικός παραγωγής αργού πετρελαίου, Σύμβουλος Ερευνών, καθώς και επικεφαλής σύμβουλος ενέργειας στην κυβέρνηση του Τρινιντάντ και Τομπάγκο.

Η εστίασή του ήταν στην ανάπτυξη LWT για αποθήκες και κατασκευές. Αυτό του επέτρεψε να σχεδιάσει και να προσφέρει προσιτή στέγαση για οικογένειες χαμηλού εισοδήματος στην Καραϊβική.

Βασικά στοιχεία τεχνολογίας ελαφρού βάρους

Ερ: Τι σημαίνει η τεχνολογία ελαφρού βάρους?

ΕΝΑ: Η σημασία μας για "Τεχνολογία ελαφρού βάρους" είναι μια τεχνολογία ή κλάδος στη δομική μηχανική που χρησιμοποιεί οποιοδήποτε χάλυβα τμήμα ή σύστημα που μπορεί να επιτύχει ίση δομική αντοχή με εκείνη του παραδοσιακού τμήματα χάλυβα με αντίστοιχο μείωση του βάρους περισσότερο από 50 τοις εκατό. Πρέπει να σημειωθεί ότι επί του παρόντος, κάθε είδος τμήματος παραδοσιακών συστημάτων χάλυβα (π.χ. Η,Εγώ,Τμήματα L και T) είναι περισσότερο από 500% βαρύτερο από κάθε μέλος της ενότητας LWT για οποιαδήποτε συγκεκριμένη επιφάνεια επιτρέποντας έτσι σημαντικά βελτιωμένο χειρισμό logistics κατά τη διάρκεια των επιτόπιων λειτουργιών.

Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό δύο τμημάτων C-Purlin που το καθένα έχει βάρος 3.93 λίβρες / γραμμικά πόδια, είναι δυνατόν να κατασκευάσει ένα σύστημα διατομής που έχει ίση αντοχή κάμψης με αυτό ενός παραδοσιακού τμήματος Ι βάρους 25.4 λίβρες / γραμμικά πόδια..

Ερ: Πώς χρησιμοποιεί η βιομηχανία αυτή τη στιγμή LWT?

ΕΝΑ: Μια ανασκόπηση της βιβλιογραφίας των μηχανολογικών υλικών δείχνει ότι αυτά τα υλικά LW χρησιμοποιούνται στον κατασκευαστικό κλάδο ως υλικά δομικής υποστήριξης, για στήριγμα τοίχου (καρφιά), στηρίγματα στεγών (δοκοί) μαζί με περιορισμένη χρήση μεταξύ παραδοσιακών τμημάτων βαρέως χάλυβα ή / και οπλισμένου σκυροδέματος σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές για επισκευές που απαιτούν χαμηλή ή μηδενική δομική ακεραιότητα.

Πιο κοινά, Τα τμήματα LW έχουν χρησιμοποιηθεί ως μεμονωμένα μέλη μόνο για την υποστήριξη τμημάτων υψηλής δομικής ικανότητας και δεν έχουν συνδυαστεί ή κατασκευαστεί δομικά για συγκεκριμένες κατασκευαστικές δραστηριότητες που απαιτούν υψηλότερη δομική ακεραιότητα από εκείνη για την οποία είχαν σχεδιαστεί.

Είναι σημαντικό λοιπόν να σημειωθεί, ότι τα μέλη LW δεν έχουν χρησιμοποιηθεί για την αντικατάσταση τμημάτων ευρείας φλάντζας ή δοκών S, αλλά περισσότερο ως δευτερεύοντα μέλη που υποστηρίζουν ή / και διανέμουν φορτία στα πιο δομικά κυρίαρχα πρωτεύοντα μέλη που φέρουν φορτίο.

Κατασκευή βουνοκορφής με οροσειρά LWT. Σχέδιο δοκού στέγης / στήλης / στήριξης που φαίνεται στα δεξιά

Σκέψεις για την τρέχουσα και μελλοντική κατάσταση της βιομηχανίας

Ερ: Πού βλέπετε αυτόν τον μοναδικό κλάδο να πηγαίνει στο επόμενο 5 χρόνια?

ΕΝΑ: Κατά τα επόμενα πέντε χρόνια, η βιομηχανία θα καθοδηγείται από την αγορά κατοικιών χαμηλότερου κόστους, εμπορικές και βιομηχανικές κατασκευές. Αναλόγως, όπου C-purlins (το πρωτεύον τμήμα που χρησιμοποιείται για την επιτόπου κατασκευή στηλών I και H-section, στοίβες και δοκάρια) τώρα κυμαίνεται μεταξύ 1.2 και πάχους 1,5 mm, ο κλάδος θα κινηθεί για να αυξήσει το πάχος έως και 2,5 mm και μεγαλύτερο. Εκτός από τα C και Z- τεγίδες, Οι κατασκευαστές purlin θα προσθέσουν περισσότερα γεωμετρικά σχήματα στη σειρά τους, προκειμένου να βελτιώσουν τις ιδιότητες περιοχής-αδράνειας.

Καθώς πραγματοποιούνται αυτές οι βελτιώσεις, η δομική φέρουσα ικανότητα αυτών των μελών θα πρέπει να αυξηθεί, επιτρέποντας έτσι στη βιομηχανία να αντικαταστήσει πιο δαπανηρές παραδοσιακές ενότητες με τμήματα LW χαμηλότερου κόστους. Η συνολική επίδραση θα πρέπει να μειώσει το κόστος κατασκευής και να προκαλέσει την ανέγερση κατασκευαστικών έργων που προηγουμένως θεωρούνταν οικονομικά ως οικονομικά βιώσιμα.

Για παράδειγμα: Ενα Είμαι ακτίνα fabricated on-site without welding using 2.5mm thick steel C-purlins will then have second moment of inertia equal to that of a comparable heavy steel section and will have a εξοικονόμηση βάρους κοντά 200%.

Το αποτέλεσμα αυτών προσπάθειες Ας ελπίσουμε ότι θα οδηγήσει σε επέκταση του κλάδου τα επόμενα πέντε χρόνια.

Ερ: Ποιες τεχνικές χρησιμοποιούν οι μηχανικοί για να σχεδιάσουν αυτές τις ενότητες LWT?

ΕΝΑ: Αμέσως, οι ερευνητικές δυνατότητες του SkyCiv έρχονται στο επίκεντρο, βάσει του οποίου ο μηχανικός μπορεί να κάνει ελιγμούς στη γεωμετρία και τον προσανατολισμό του άξονα ενός μοχλού σε σχέση με ένα άλλο και να διερευνήσει τα αποτελέσματα που προκύπτουν από αυτές τις αλλαγές. Ετσι, στο σχεδιασμό ενός μεμονωμένου τμήματος I από το συνδυασμό του 2 παρόμοιες ή ανόμοιες C-purlins, ή ένα τμήμα δοκών από το συνδυασμό ενός αριθμού C-purlins, ο μηχανικός μπορεί να μελετήσει τις επιπτώσεις της αλλαγής των προδιαγραφών του τμήματος LW και των περιβαλλοντικών συνθηκών (άνεμος, βροχή, χιόνι, σεισμός κ.λπ.) τη στιγμή της περιοχής, που φέρει φορτίο, ροπή εκτροπής και κάμψης.

Οι αναφορές της πλατφόρμας SkyCiv που δημιουργούνται από αυτές τις αναλύσεις τελικά θα κατευθύνουν την επιτόπου κατασκευή για την προσαρμογή των μελών της ενότητας LW. Το τελευταίο βήμα αυτής της σειράς υπολογισμών από την πλατφόρμα SkyCiv είναι η βελτιστοποίηση του βάρους έναντι της δομικής ακεραιότητας κάθε μέλους ενότητας, ελαχιστοποιώντας έτσι το κόστος κατασκευής μέσω της μείωσης σε $ / lb. χάλυβα που χρησιμοποιείται στη διαδικασία κατασκευής.

Ερ: Είναι κατασκευασμένα τα εξαρτήματα LW με ειδικά υλικά? Είναι αυτά τα υλικά άμεσα διαθέσιμα?

ΕΝΑ: Τα καλά νέα είναι ότι αυτά τα εξαρτήματα LW δεν κατασκευάζονται με ειδικά υλικά. Τυπικά φύλλα γαλβανισμένου χάλυβα με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα με χαμηλό άνθρακα που ποικίλλουν σε πάχος μεταξύ τους 1.2 έως 1,5 mm διαμορφώνονται σε εξαρτήματα LW χρησιμοποιώντας τη διαδικασία σχηματισμού ψυχρού στις περισσότερες περιπτώσεις . Αυτές οι διαδικασίες διαμόρφωσης είναι καλά καθιερωμένες και οι κώδικες για τυποποιημένες συνδέσεις μπουλονιών και βιδών είναι καλά τεκμηριωμένοι στη βιβλιογραφία δομικής μηχανικής.

Ο χάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα διατίθεται προς το παρόν σε όλες τις χώρες που οι ίδιοι αγοράζουν από τους μεγαλύτερους προμηθευτές χάλυβα στον κόσμο (ΜΑΣ, Βραζιλία, Ινδία και Κίνα).

Διώροφη πολυτελής παραθαλάσσια υπό κατασκευή χρήση 100% LWT; Μοναδικές συνδέσεις στοίβας / στήλης / δοκού δαπέδου εμφανίζονται στα δεξιά

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του LWT?

Ερ: Εκτός από τη μείωση του βάρους, ποια είναι μερικά από τα θετικά της καινοτομίας LWT?

Τα περισσότερα από τα θετικά αυτής της καινοτομίας περιλαμβάνονται στο κύριο θέμα της ελαφριάς τεχνολογίας. Ωστόσο, ορισμένα κύρια έμμεσα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:

  • Η εφοδιαστική μεταφοράς και διακίνησης αυτών των δομικών υλικών μειώνεται σημαντικά και μπορεί να αντιμετωπιστεί με χειρωνακτική εργασία αντί βαρέων μηχανημάτων.
  • Η αυξημένη εξοικονόμηση κόστους που προκύπτει από τη χρήση αυτής της καινοτομίας είχε ως αποτέλεσμα την επανεκκίνηση προηγουμένως μη οικονομικών κατασκευαστικών έργων ως οικονομικά βιώσιμων παραγωγών απασχόλησης, ιδίως σε χαμηλό έως ανειδίκευτο επίπεδο εργασίας.
  • Ένα αξιοσημείωτο απόσπασμα από αυτό είναι ότι το δυναμικό για την απασχόληση της εργασίας ενισχύεται ειδικά σε καταθλιπτικές οικονομίες όπου υπάρχει μεγάλη προσφορά χαμηλής ή ανειδίκευτης εργασίας. Αυτό μπορεί να έχει τεράστιο αντίκτυπο στη χαλάρωση των αυξανόμενων στατιστικών ανεργίας στον κατασκευαστικό κλάδο σε μια θέση- Εποχή COVID όπου το ΔΝΤ στην τελευταία έκθεσή του για τη Λατινική Αμερική και την Καραϊβική έχει δηλώσει ότι για αυτές τις περιοχές του κόσμου το πραγματικό εισόδημα και η απασχόληση θα μειωθούν μέχρι 2025, περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη περιοχή. Θέση 2025, Η απασχόληση θα αυξηθεί οριακά εκτός εάν υπάρξουν έντονες προσπάθειες από παγκόσμιους ηγέτες για να το αποτρέψουν. Η δομική μηχανική μέσω του LWT είναι επομένως προφανής συνεισφέρων.
  • Αυτή η καινοτομία LWT έχει ήδη αρχίσει να προκαλεί αύξηση των οικιακών και γεωργικών έργων DIY. Προσθήκες, Οι αντικαταστάσεις και οι επισκευές αυξάνονται με αντίστοιχη αύξηση της ζήτησης για τα ελαφριά δομικά μέλη.
  • Όπου η ασφάλεια είναι πάντα το κύριο μέλημα σε οποιοδήποτε εργοτάξιο, ατυχήματα με απώλεια χρόνου, Οι τραυματισμοί και ακόμη και οι θάνατοι θα μειωθούν καθώς αυξάνεται η χρήση ελαφρύτερων υλικών κατασκευής. στην πραγματικότητα, Τα στατιστικά στοιχεία του OSHA δείχνουν ότι 20% όλων των θανάτων των εργαζομένων στον κατασκευαστικό κλάδο και αυτού του αριθμού 28% προκαλείται από: Εγώ) χτυπιέται ή καρφώθηκε κάτω από βαρύ χάλυβα και ii) συμπιέζεται από ή από βαρύ χάλυβα. Η LWT μπορεί να παίξει τον ρόλο της στη μείωση αυτών των αριθμών.

Ερ: Υπάρχουν μειονεκτήματα σε αυτές τις ελαφρές ενότητες?

  • Ο πρώτος περιορισμός είναι η τρέχουσα ικανότητα να υποβληθεί σε κατασκευή μεγάλης κλίμακας που περιλαμβάνει μεγάλα ζωντανά και νεκρά φορτία. Για παράδειγμα, υψηλές δομές άνω των 5 ορόφων, η κατασκευή βιομηχανικών σκαφών και οι γέφυρες μεγάλου μήκους είναι προφανείς περιορισμοί.
  • Επί του παρόντος, οι κωδικοί για τη χρήση του LWT είναι είτε περιορισμένοι είτε μη διαθέσιμοι στην ευρύτερη βιβλιογραφία δομικής μηχανικής, καθώς η χρήση του δεν έχει αποδειχθεί καλά ή πλήρως. Με το χρόνο και τη συνεχή χρήση, η βιομηχανία θα αναπτυχθεί τέτοια.
  • Τα πακέτα λογισμικού για τη χρήση του δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί καθώς η τεχνολογία καθοδηγείται από προσαρμοσμένα σχέδια για συγκεκριμένα έργα. Η ανάλυση της δομικής ακεραιότητας των μελών δέσμης για προσαρμοσμένες γεωμετρίες απαιτεί μηχανικές πρώτες αρχές που τώρα επιτυγχάνονται από τα πολύ κουραστικά μαθηματικά μοντέλα για κάθε μέλος της ενότητας που είναι συνήθως μη τυποποιημένα. Επομένως, τα πακέτα υπολογιστών που βοηθούν στο σχεδιασμό καθυστερούν τη χρήση της τεχνολογίας.

Κλιτύς λόφου Εξοχικό σπίτι που χρησιμοποιεί LWT; Gable Roof Truss Design στα αριστερά

Αυτό που θα λέγατε είναι ο συνολικός αντίκτυπος του LWT στη βιομηχανία δομικών μηχανικών?

Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί ουσιαστικά ελαφρά χαλύβδινα τμήματα για να επιτύχει τη φέρουσα ικανότητα πολύ μεγαλύτερη από εκείνη για την οποία είχαν σχεδιαστεί. Αυτό επέτρεψε στη βιομηχανία να επεκτείνει τη χρήση αυτών των τμημάτων από τον αρχικό της ρόλο παροχής υποστήριξης σε οπλισμένο σκυρόδεμα και παραδοσιακών τμημάτων στη δημιουργία ελαφρών συνδυασμών τμημάτων ικανών να παρέχουν αυτόνομες κατασκευές με σημαντικά μειωμένο κόστος. Αυτό είχε σημαντικό αντίκτυπο στη βιομηχανία.

Εξετάζοντας κριτικά την εγγενή παράμετρο της επιφάνειας ανά μονάδα βάρους των χαλύβδινων τμημάτων, η SE Industry μπορεί να επεκτείνει τη χρήση παραμέτρων σχεδιασμού όπως το Ixx, Οι Iyy και Izz επιτυγχάνουν τμήματα συνδυασμού LW με δομική ικανότητα να αντέχουν πολύ μεγαλύτερα φορτία με αντίστοιχα μεγαλύτερη δομική σταθερότητα.

Επομένως, οι κατασκευαστές Purlin επεκτείνουν τα εργαλεία τους για να παρέχουν στην αγορά δομικής μηχανικής τεγίδες με αυξημένο πάχος και ποικίλες γεωμετρίες για να μειώσουν την ποσότητα των επιτόπιων κατασκευών που απαιτούνται για προσαρμοσμένα σχέδια τμημάτων.

Σας ενδιαφέρει να εμφανιστείτε σε ένα άρθρο σχετικά με τη βιομηχανία? Επικοινωνήστε μαζί μας με τη γραμμή θέματος "Βιομηχανική διορατικότητα" και δώστε μας μερικές πληροφορίες για τον εαυτό σας και για το τι θα θέλατε να μιλήσετε.

Επικοινωνήστε μαζί μας