פרויקט מחסן לוגיסטיקה בפרו: תוכנית ניתוח ועיצוב מבני רשת

פרויקט מחסן לוגיסטי בפרו: תוכנית ניתוח ועיצוב מבני רשת

 

פרויקט זה הוא מחסן לוגיסטי בפרו, עם מישור ראשי טרפז. מידות הליבה הן: רוחב 80.59~114.1 מ' (שני הצדדים המקבילים של הטרפז), אורך 190 מ', גובה בניין 15.2 מ'; המרווח המבני הוא 23 ~ 24 מ', ומרווח העמודים (המרחק בין כל טווח) הוא 22 מ'. התכנון המקורי של הלקוח אימץ מבנה מסבך. בהתבסס על גודל הטווח, מאפייני העומס ודרישות השימוש של המחסן הלוגיסטי, CBC מציע לייעל את הצורה המבנית למבנה רשת. להלן ניתוח מפורט מארבעה היבטים: כוח מבני, עיצוב מסגרת פלדה, קטע חומר ומינון, והיתרונות והחסרונות של צורה מבנית זו.

 

 

 

מבנה המסבך הוא מערכת נושאת כוח מישורית-, המורכבת בעיקר מאקורדים עליונים, תחתונים ומחברי רשת. מאפייני נשיאת הכוח- שלו מרוכזים במישור: המיתרים העליונים נושאים לחץ, המיתרים התחתונים נושאים מתח, ואיברי הרשת (איברים אלכסוניים ואיברים אנכיים) מעבירים כוח גזירה. העומס הכולל מאוזן על ידי הכוח הצירי של האיברים. בשילוב עם הפרמטרים של הפרויקט, לנושא הכוח- שלו יש מגבלות ברורות:

 

1. יכולת הסתגלות לא מספקת של טווח: טווח הטווח של פרויקט זה מגיע ל-23~24 מ', השייך לקטגוריית הטווח הבינוני-(לפי המפרט הטכני למבני רשת שטח JGJ 7-2010, הטווח הבינוני הוא 30-60 מ', ו-23-24 מ' הטווח התחתון הוא קרוב לגבול התחתון). עבור מבנה המסבך תחת טווח זה, יש צורך להגדיל במידה ניכרת את גודל הקטע של האקורדים ואיברי הרשת כדי לעמוד בדרישות החוזק והיציבות, מה שעלול להוביל לאברים מיותרים, משקל עצמי מוגבר וכלכלה לקויה.

 

2. כוח מרחבי לא מאוזן: מישור המחסן הוא טרפז. כמבנה מישורי, קשה להסתגל למסבך לפיזור הכוח המרחבי של המישור הטרפז, וסביר להניח שיתרחש ריכוז מתח מקומי (במיוחד באזור המעבר ברוחב הטרפז); יחד עם זאת, העומסים האסימטריים שעשויים להתקיים במחסן הלוגיסטי, כגון עומסי ערימת גגות ועומסי ציוד, יחמירו עוד יותר את הכוח היוצא-מה-מישור של המסבך, וידרשו מערכות תמיכה נוספות ויגבירו את מורכבות התכנון.

 

3. קשיחות כללית לא מספקת: קשיחות מבנה המסבך תלויה בעיקר בפעולה המשותפת של החברים במישור, וקשיחות החוץ-מה-מישור חלשה. תחת עומס רוח ופעולה סיסמית (פרו ממוקמת באזור סיסמי, ולכן יש להתחשב בדרישות סיסמיות), קל לייצר סטיה גדולים ותזוזה אופקית, המשפיעים על בטיחות המחסן. נדרשות תמיכות עמידות לתזוזה צידית נוספת, מה שמגדיל את קושי הבנייה ואת העלות.

 

מבנה הרשת הוא מבנה מערכת מוטות מרחבית, שנוצר על ידי חיבור מוטות מרובים דרך צמתים לפי חוק מסוים, בהתאם לדרישות הרלוונטיות של המפרט הטכני למבני רשת חלל JGJ 7-2010. מאפיין נושא הכוח שלו הוא כוח שיתוף פעולה מרחבי, המתאים יותר לפרויקט זה מאשר מבנה המסבך. ניתוח הכוח הספציפי הוא כדלקמן:

 

1. צורת נושאת- כוח סבירה יותר: מבנה הרשת הוא מערכת בלתי מוגדרת סטטית מסדר גבוה-, וההנחה היא שהצמתים תלויים בצירים. המוטות נושאים בעיקר מתח או לחץ צירי, ללא מומנט כיפוף וכוח גזירה ברורים. הכוח אחיד ונתיב העברת הכוח ברור, מה שיכול לתת משחק מלא לתכונות המתיחה והדחיסה של הפלדה, להפחית ביעילות את עומס הכוח של מוט בודד ולהתאים את דרישת הטווח של 23~24 מ'.

 

2. יכולת הסתגלות מרחבית חזקה: למישור הטרפז, ניתן לייעל את פריסת הרשת (אימוץ מערכת פירמידה משולשת או מערכת פירמידה מרובעת) כדי להסתגל לשינוי ההדרגתי של הרוחב מ-80.59 מטר ל-114.1 מטר, הימנעות מריכוז מתח מקומי; יחד עם זאת, מאפייני הכוח המרחביים-הנושאים שלו מאפשרים לו לפזר ביעילות עומסים א-סימטריים (כגון עומסי ערימת גגות ועומסי ציוד), ללא צורך בהוספת מספר רב של תומכים-מה-מישוריים, והשלמות המבנית חזקה יותר.

 

3. קשיחות ויציבות מעולים: מוטות מבנה הרשת שזורים זה בזה כדי ליצור מערכת נושאת כוח מרחבית-תלת מימדית, והקשיחות הכוללת גבוהה בהרבה מזו של מבנה המסבך. בעומס רוח ופעולה סיסמית, ניתן לשלוט על הסטייה והתזוזה האופקית בטווח המאפשר לפי המפרט (לפי המפרט, הסטייה תחת עומס חי בגג לא תעלה על 1/250 מהטווח); יחד עם זאת, הפירמידה המשולשת, כיחידה הקטנה ביותר הבלתי משתנה מבחינה גיאומטרית המרכיבה את המבנה המרחבי, יכולה לשפר את היציבות הכוללת של המבנה, ללא צורך בהקמת מערכת עמידה לתזוזה רוחבית מורכבת.

 

4. יכולת הסתגלות לעומס: בשילוב עם מאפייני העומס של המחסן הלוגיסטי (עומס מת על הגג, עומס חי, עומס אבק ועומס ציוד אפשרי), מבנה הרשת יכול להעביר באופן שווה את העומס לתומכים על ידי חלוקה סבירה של גודל הרשת, הימנעות מנזק מבני שנגרם על ידי עומס מקומי מופרז; במקביל, הוא יכול לעמוד בדרישות הביצור הסייסמי, והפעולה הסייסמית מחושבת על ידי שיטת הספקטרום התגובה של מצב סופרפוזיציה כדי להבטיח את בטיחות המבנה בתנאים סייסמיים.

 

 

בשילוב עם דרישות הגודל, התוחלת והעומס הטרפז של פרויקט זה, מבנה הרשת מאמץ רשת פירמידה מרובעת -שכבתית דו-שכבתית (מתאימה למישור טרפז, עם מבנה פשוט, כוח אחיד ונוח לייצור במפעל ולהתקנה- באתר). עיצוב מסגרת הפלדה עוקב אחר העיקרון של "בטיחות וישימות, חסכון ורציונליות". התוכנית הספציפית היא כדלקמן (כל החומרים נבחרים בהתאם לתקנים פרואניים מקומיים ולתקנים לאומיים, ופלדת Q355B מועדפת כדי לאזן חוזק וכלכלה):

 

1. פריסת רשת: מאומצת רשת פירמידה מרובעת כפולה-, עם גודל רשת של 2.5 מ'×2.5 מ' (מתאים למרווח עמודות של 22 מ' כדי להבטיח כוח אחיד של המוטות); מספר הרשתות בקצה הצר של הטרפז (רוחב 80.59 מ') הוא 32×76 (כיוון רוחב × כיוון אורך), ומספר הרשתות בקצה הרחב (רוחב 114.1 מ') הוא 46×76. אזור המעבר מממש שיפוע רוחב על ידי התאמת זווית הרשת כדי למנוע ריכוז מתח.

 

2. גובה רשת: בשילוב עם טווח של 23~24 מ', גובה הרשת הוא 2.2 מ' (יחס הגובה-מרווח הוא בערך 1/11, מה שעונה על הדרישה של "יחס הגובה-מרווח של הרשת יכול להיות 1/18~1/10" במפרט), מה שמבטיח יציבות ויציבות של המבנה והגובה של המבנה. 15.2 מ'.

 

3. עיצוב תמיכה: צורה מעורבת של תמיכה היקפית ותמיכה נקודתית מאומצת. תומכים מוגדרים בקצה הצר, בקצה הרחב ובשני הצדדים של כיוון האורך. התומכים הם תומכי הזזה PTFE (בהתאם לדרישות המבניות החדשות של המפרט), אשר יכולים למעשה לשחרר מתח טמפרטורה ולהעביר כוחות אנכיים ואופקיים בו זמנית; צמתי התמיכה מאמצים צמתים של כדור חלול מרותך כדי להבטיח אמינות חיבור.

 

 

על פי ניתוח הכוח, הקטע של המוט מאמץ צינור פלדה עגול (מאפייני חתך סימטרי, כוח אחיד, עיבוד וחיבור קל). גדלי המקטעים של מוטות בחלקים שונים הם כדלקמן (בשילוב עם תוצאות חישוב הכוח הפנימי, העומדים בדרישות של חוזק, קשיחות ויציבות):

אקורד עליון: לחץ דובי. על פי הכוח הפנימי, נבחרים צינורות פלדה עגולים φ168×6 (קצה צר ואזור מעבר) ו-φ180×8 (שטח עם כוח גדול בקצה הרחב; יחס הרזה נשלט בתוך 150 כדי לעמוד בדרישות היציבות של איברי הדחיסה.

אקורד תחתון: מתח דובי. נבחרים צינורות פלדה עגולים φ159×6 (קצה צר) ו-φ168×6 (קצה רחב); יחס הרזה נשלט בתוך 200 כדי לעמוד בדרישות הקשיחות של איברי המתיחה, ואין צורך בבדיקת יציבות (נדרשת רק בדיקת חוזק).

איברי רשת (איברים אלכסוניים ואיברים אנכיים): מעבירים כוח צירי, עם כוח קטן יחסית. φ114×4 (שטח כללי) ו-φ127×5 (אזור מעבר עם כוח גדול) נבחרים צינורות פלדה עגולים; הזווית בין האיבר האלכסוני לאקורד נשלטת בין 40 מעלות ~ 60 מעלות כדי להבטיח יעילות העברת כוח.

צמתים: צמתים של כדור חלול מרותך מאומצים. קוטר הכדור נקבע על פי מספר המוטות וגודל החתך, ונבחרים φ200×8 (צמתים כלליים) ו-φ250×10 (צמתי תמיכה בכוח גדול); צריכת הפלדה של צמתים נשלטת בכ-18% מסך צריכת הפלדה של הרשת, מה שעולה בקנה אחד עם הרמה המקובלת של התעשייה.

 

בשילוב עם השטח הטרפז, פריסת הרשת וגודל החתך, בהתחשב בצריכת הפלדה של צמתים ואביזרי חיבור (ברגים, ריתוכים) (מחושבת כ-10% מצריכת הפלדה הכוללת), צריכת הפלדה הכוללת של מבנה הרשת של פרויקט זה מחושבת באופן הבא (לא כולל מבנה יסוד ועמודים, רק עבור חלק הרשת):

 

אקורד עליון: האורך הכולל הוא כ-3860 מטר. המשקל למטר של צינור פלדה φ168×6 הוא 24.7 ק"ג, והמשקל למטר של צינור פלדה φ180×8 הוא 35.8 ק"ג, בסך הכל כ-102.3ט;

 

אקורד תחתון: האורך הכולל הוא כ-3720 מטר. המשקל למטר של צינור פלדה φ159×6 הוא 22.6 ק"ג, והמשקל למטר של צינור פלדה φ168×6 הוא 24.7 ק"ג, בסך הכל כ-85.7ט;

 

חברי רשת: האורך הכולל הוא כ-7980 מטר. המשקל למטר של צינור פלדה φ114×4 הוא 10.8 ק"ג, והמשקל למטר של צינור פלדה φ127×5 הוא 15.1 ק"ג, בסך הכל כ-96.2ט;

 

צמתים ואביזרי חיבור: צריכת הפלדה הכוללת היא כ-28.4ט (מחושב כ-10% מהמשקל הכולל של המוטות הנ"ל);

 

צריכת הפלדה הכוללת של הרשת: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6ט. צריכת הפלדה היחידה היא כ-18.2 ק"ג/㎡ (מחושב על סמך השטח הממוצע של המישור הטרפז), מה שעולה בקנה אחד עם טווח צריכת הפלדה הרגיל של יחידת הפלדה של מבני רשת דו-שכבתיים (15~20 ק"ג/㎡) ויש לו כלכלה טובה.

 

 

1. יכולת הסתגלות טובה יותר לטווחים: בטווח הבינוני- של 23~24 מ', מבנה הרשת יכול לעשות שימוש מלא בכוח הצירי של המוטות, למנוע גודל חתך מוגזם של המוטות, להפחית את המשקל העצמי- ולחסוך בצריכת פלדה, שהיא חסכונית יותר ממבנה המסבך.

 

2. שלמות מרחבית חזקה יותר: מבנה הרשת הוא מערכת מרחבית תלת-מימדית, שיכולה להסתגל טוב יותר למישור הטרפז של המחסן, לפזר ביעילות את ריכוז המתח המקומי, ובעלת יכולת הסתגלות טובה יותר לעומסים אסימטריים (כגון עומסי הערמה בגג), ללא צורך בהוספת מספר רב של מבנה ותמיכה{3} הפחתת קושי הבנייה.

 

3. קשיחות ויציבות גבוהות יותר: השזירה המרחבית של מוטות גורמת למבנה הרשת להיות בעל קשיחות ויציבות כללית מצוינים. תחת עומס רוח ופעולה סייסמית, העיוות קטן, מה שיכול לעמוד טוב יותר בדרישות הבטיחות של מחסנים לוגיסטיים (במיוחד בהתחשב במאפיינים הסיסמיים של פרו), ובטיחות הפעולה גבוהה יותר.

 

4. בניה נוחה ותקופת בניה קצרה: ניתן לייצר מראש את מבנה הרשת במפעל, עם דיוק עיבוד גבוה והתקנה פשוטה- באתר; הצמתים הם סטנדרטיים, מה שנוח להרכבה ובנייה, ויכול לקצר ביעילות את תקופת הבנייה, מה שמתאים לביקוש הבנייה של מחסנים לוגיסטיים בקנה מידה גדול.

 

5. עמידות טובה ותחזוקה קלה: מקטע צינור הפלדה העגול לא קל לצבור אבק ומים, ויש לו עמידות טובה בפני קורוזיה לאחר טיפול נגד-קורוזיה; המבנה פשוט, מספר החלקים הפגיעים קטן, ועלות התחזוקה המאוחרת נמוכה יותר, מה שעולה בקנה אחד עם הדרישה התפעולית לטווח ארוך של מחסנים לוגיסטיים.

 

 

1. עלות תכנון ועיבוד ראשונית גבוהה יותר: מבנה הרשת הוא מערכת מרחבית, התכנון מורכב יותר והדרישה לדיוק עיבוד צומת גבוהה יותר; לצמתי הכדור החלול המרותך יש עלות עיבוד גבוהה יותר מאשר לצמתי המסבך, מה שמוביל לעלות תכנון ועיבוד ראשוניים גבוהים יותר.

 

2. דרישות גבוהות יותר לטכנולוגיית בנייה: התקנת מבנה הרשת באתר- דורשת ציוד הרמה מקצועי וצוותי בנייה, ודיוק ההתקנה של צמתים ומוטות נדרש בהחלט. בהשוואה למבנה המסבך, סף טכנולוגיית הבנייה גבוה יותר, ועלות הבנייה עשויה לעלות מעט.

 

3. מספר רב יותר של מוטות וצמתים: בהשוואה למבנה המסבך, למבנה הרשת יש יותר מוטות וצמתים, מה שמגביר את עומס העבודה של הובלת חומרים ו-הרכבה באתר במידה מסוימת, אך ניתן לקזז את החיסרון הזה על ידי ייצור טרומי במפעל ובנייה סטנדרטית.

 

בשילוב עם מאפייני הפרויקט (מישור טרפז, טווח של 23~24 מ', דרישות עומס מחסן לוגיסטי ודרישות סיסמיות בפרו), מבנה הרשת מתאים יותר לפרויקט זה מאשר מבנה המסבך. למרות שעלות התכנון והעיבוד הראשוניים של מבנה הרשת מעט גבוהים יותר, יש לו יתרונות ברורים בהתאמה לטווח, שלמות מרחבית, קשיחות ויציבות, והוא יכול למעשה להפחית את עלות התחזוקה המאוחרת יותר ולהבטיח את הפעולה הבטוחה לטווח ארוך של המחסן. מנקודת המבט של כלכלה ובטיחות מקיפים, הצעת האופטימיזציה של שינוי ממבנה מסבך למבנה רשת היא סבירה וישימה.