שימוש חדשני באלמנטים של מתח וחיסוך בנדסת גג

Redefining Skyscraper Stability באמצעות Tension ו Compression

האבולוציה של הנדסה מגורדית היא סיפור של שליטה על שני כוחות יסודיים: דחיסה ומתח.כל בניין גבוה, ממגדלים מקודמים פלדה ועד לעללי היום, מסתמכים על המשחק של כוחות אלה כדי להתנגד לכובד משקל, רוח, עומסים סיסמיים.במאה האחרונה, מהנדסים עברו הרבה מעבר עמודות פשוטות ודבורים, מפתחים מערכות מבניות המתנצלות והופכים לגבהים חדשניים, אך לא רק כדי לשפר את ההתקדמות של קיימות.

במרכזו, הנדסה מבנית עבור גורדי שחקים דורשת איזון עומסים אנכיים (משקל המתים של הבניין ועומסי חיים של הדיירים) כנגד כוחות מאוחרים (wind, רעידות אדמה) אלמנטים של דיכוי כמו עמודות וקירות ליבה מעבירים את הבניין ו- #8217; משקל למטה לבסיס, כמו כבלים, נוטה, ועניבה, כוחות המונעים על ידי מבנים גבוהים יותר, במיוחד, כמו למשל, כמו מבנים של פלדה, כמו מבנים של מערכות מתכת-ה, אשר נשלטים, כמו:

יסודות של מטענים Resistance

יסודות דיכוי: עמוד השדרה של תמיכה רצינית

אלמנטים של קומפרספרסציה הם הנתיב העיקרי עבור עומסי הכבידה בעמודות מסורתיות, בדרך כלל עשוי פלדה או מחזק בטון, חייב להתנגד buckling ו- .הנדסה מודרנית שיפרה מאוד את היעילות שלהם. בטון גבוה סטריגר (חוזקות דחוסות נרחבות של 80 MPa ומעל) מאפשר עבור חתך קטן יותר, שחרור שטח הפנים.

מעבר לטורות פשוטות, קירות ליבה הם קירות בטון מסיבי או פלדה כי en Close Elevators ו-Stwells. ליבות אלה פועלים כאלמנטים דחיסה צפופה בו זמנית לספק קשיחות מאוחרת יותר.Intall Building, מהנדסים לעתים קרובות לפרוס את FLT:0outoutricles FLT:0outrigrive Systems FLT 1 אשר מחבר את הליבה המרכזית בעמודות דחיסות.

חידוש מפתח נוסף הוא המסגרת של ההרחבה:0 [01], שבה חברי פלדה דיגוניים דקירה את המבנה על ידי המרת כוחות מאוחרים למתח אקסילי או דחיסה לאורך החזיות, בעוד לא בלעדית לדחיסה, מערכות אלה מראות כיצד נתיבי כוח מכוונים לשפר את הנוקשות הכללית.

המונחים: Countering Lateral Forces

(ב) ניתן לראות פחות מעמודות, אך הן חיוניות באותה מידה. כבלים, עניבה מוטות, וטרונים לאחר העלייה משמשים כדי למנוע את הכוחות המושכים המופעלים על ידי רוחות בצד הרוח של הבניין, ובמצב רעידות אדמה אחת היא דוגמה קלאסית אחת: צלצולים של 1LT:1 LT בראש של גורדי שחקים, אשר מחזיק יחד עם עיצובים גבוהים, בין קווי קרביים:2.

לאחר העלייה היא עוד טכניקה מבוססת מתח חזק.טי פלדה גבוהה סטרנגית חוטפים דרך דבורים בטון או סלאבים, ולאחר מכן מתח לאחר הריפויים קונקרטיים.זה מדכא את הבטון, מגדיל מאוד את ההתנגדות שלו לפצח סטריליים.בריצוף הרצפה, לאחר לחץ דם מאפשר יותר עם פחות עמודות, יצירת חללים גמישים בפנים הוא בשימוש זהה העיקרון הזה הוא נמוך יותר כדי להפחית את העוצמה הגבוהה ביותר בעת שמירה על עובי הבניין.

השימוש הדרמטי ביותר במתח הוא ב-FLT:0 (TMDs)rated laers (TMDs)uaFLT:1 ו-FLT:2pendulum moistersFLT:3 אלה מערכות אלה להשעות משקל מסיבי (לעתים קרובות מאות טון) באמצעות כבלים או מוטות עטומים באופן פעיל כאשר הבניין פועל מתוך שלב, צמצום הגדלה של זהב עד 118 ליטרים כפולים, כולל כמות גדולה של עד 10117 ליטרים).

מערכות מהפכניות של סטריקטל משלבות Tension ו Compression

מבנה דיגרידי

אחת ההתפתחויות המשמעותיות ביותר בשני העשורים האחרונים היא ה-FLT:0 [diagridFLT:1] מערכת מבנית במקום עמודות אנכיות, דיאגריד משתמשת ברשת של חברי פלדה בעלי נטייה דיגונית שמרכיבים רשת תלת-ממדית של ניו יורק, כל פעולה דיגונלית בו-זמנית בדחיסה ובמתח בהתאם לכיוון העומס, משולש זה מספק קשיחות רבה ללא צורך בבניינים מרכזיים או מרכזיים, כמו מגדל ג'ר (GFertecerte) בדחיסה (GF) ו- 20%) בדחיסה- 2.

דיאגרואידים גם מצטיינים בהפצת עומסים מאוחרים.החברים המתקשרים כוחות רוח אל תוך היסוד אנכי, צמצום הרגע המתהפך.מערכת זו למעשה ממזגת את התפקידים של העמודות (הדיכוי) ואת החותות (לחץ/מתח) ויוצרת מרש מבנים מבניים מאוחדים.

Mega-Frames ו- Outriggers

עבור גורדי שחקים על פני 300 מטרים, afLT:0 [mega-framesFLT:1 עם Outriggers הוא הפתרון Go-to. Mega-frames מורכב כמה עמודות גדולות מאוד (mega-columns) על בניין חדמטר, המחובר על ידי גימי העברה עמוקים או ses ברמות שונות.

הקבורה Khalifa בדובאי משתמשת במערכת צינורות ארוזה עם שלוש כנפיים המתנשאות סביב הליבה המרכזית, אבל זה גם מעסיק החוצה ופורצים חגורה כי העברת כוחות בין הכנפיים.התוצאה היא מבנה אשר משתמש ביעילות הן (במרכז הליבה והכנפיים) ומתח (מעבר לחיבורים של חגורת אנרגיה) וכן משלבים בין כנפיים:0 מדגימות בתוך חיבורים היברידיים פעילים יותר.

מסגרות חלל ורשתות כבלים

ב Atriums and גג מערכות בתוך גורדי שחקים, משמשים ליצירת עיגולים עצומים ללא עמודה:0 (FLT:1 ו-FLT:2cable נטוsFLT 3) כדי ליצור עיגולים עצומים ללא עמודה. רשתות כבלים מסתמכים רק על מתח לתמוך חזיתות זכוכית או תקרה, כפי שניתן לראות בחנות Apple במפרץ מרינה סנדס (Singoreap).

הנדסה חומרים: Enabler of innovation

High-Strength Concrete and Steel

היכולת להשתמש בעמודות דק יותר וטווח ארוך יותר hings על כוח חומרי. ציוני פלדה מודרניים כמו S460 או S690 מציעים תשואות הרבה מעל פלדה קלה, ומאפשר כבלים מתח להיות קטן וקל יותר. עבור אלמנטים דחיסה, סיבים-reinforced פולימרים (FRP) ו בטון אולטרה ביצועים גבוה (HPC) עם כוחות דחוסים להיות קטן וקל יותר מ-150 MPa מאפשר עמודות כי הם גם חומרים חזקים, כמו חיתוך פלדה, כמו חומרים.

צורות זיכרון של אלוי וחומרים חכמים

אולי ההתפתחות העתידנית ביותר היא השימוש של סגסוגת ⁇ (SMAs)FLT:1 במערכות מבניות. SMAs יכול לחזור לצורה לפני תחילת לאחר שפורסמו על ידי שינויים טמפרטורה או מתח.כאשר מוטבעים בחזיות או לחסרי מרפא, הם יכולים לספוג אנרגיה מבנית במהלך רעידות אדמה, ואז לגלות מחדש את הטכנולוגיה הזו עדיין ניסיונית על ידי מספר מבנים או חומרים LT2 יכול היה גם להיות בשימוש על ידי אנרגיה חשמלית.

אזור מבטיח נוסף הוא (FLT:0) עצמו-ההההבנה של בטון ריצוף 1 (FLT:1), אשר משתמש חיידקים או מיקרו-קפלות כדי לחתום סדקים שצורה כאשר כוחות פילים עולים על יכולת הבטון וה-#8217; באמצעות תיקון אוטומטי נזק, חומרים אלה יכולים להאריך את חיי אלמנטים דחיסה ולהפחית את עלויות תחזוקה בצפיפות.

מחקרים: Skyscrapers That Exeעצימים Tension-Compression Ingenuity

טאייפה 101 (508 מ', טייוואן)

בעוד מפורסם עבור המנקה שלה, טאי 101 גם משתמש מבנה צינור ארוז עם שמונה super-columns מלא בטון גבוה סטרנגית. הבניין & #8217; עיצוב כולל סדרה של נסוגים ו לאנים שפועלים כמו חגורת החגורה, העברת כוחות בין הליבה ו perimeter תחת עומס רוח.

מגדל שנחאי (632 מ', סין)

מגדל טוויסט זה משתמש חזית כפולה עם הליבה המרכזית ו diagrid חיצוני.הדיאגריד & #8217; חברים נושאים גם דחיסה ומתח בהתאם לנטייתם.המבנה כולל גם מערכת מפורעת מתוחכמת בשלושה רמות המקשרות את הליבה למגרש המטר.

The Shard (310 מ', לונדון)

הסארד משתמש במגמת פלדה עם ליבה קונקרטית.החיצונית שלו היא קלדה בלוחות זכוכית המצורפים למסגרות תת-קרקעיות פלדה; עם זאת, המערכת המאוחרת העיקרית היא סדרה של V-bracess הממוקמים בליבה ובמטר. חזיות אלה נועדו להיכנע במתח במהלך רעידת אדמה חמורה, בעוד קירות הליבה מטפלים.

קיימות ושגשוג יעילות

על ידי אופטימיזציה של מתח ואלמנטים דחיסה, מהנדסים להפחית את השימוש בחומר, אשר מוריד ישירות פחמן מגולם.לדוגמה, מבנים דיאגרניים להשתמש עד 40% פחות פלדה מאשר מסגרות קונבנציונליות. Outriggers לאפשר הליבה להיות קטן יותר, צמצום צריכת קונקרטית. צמיגים טיים ופוסט-הלחץ מאפשר דחיסות ארוכות יותר, ביטול עמודות וצמצום גובה הרצפה-to-to-floor, אשר בתורת מתחים, עלולים להיות בשימוש חוזר; לאחר רעידות אדמה, עלולים, לאחר מכן, לאחר אזורי לחץ דם של מתחים.

גורדי שחקים עתידיים צפויים להסתמך אפילו יותר על FLT:0 ensegrity StructuresFLT:1 - מערכות שבהן מתח ודחיסה מבודדים לרכיבים נפרדים. ensegrity (מתח + יושרה) משתמש ברשת של כבלים (מתח טהור) ו struts מבודדים (דחיסה טהורה) כדי ליצור מסגרות קלות משקל, חזקות מאוד, בעוד נדיר בבנייה גבוהה בשל מורכבות כגון מבנים קטנים, אשר עשויים לשמש לאחרונה, כגון מבנים קטנים של מבנה סופר-מדומים, אשר עשויים להיות מתוחים, כגון מבנים קטנים, אשר עשויים לשמש, כגון מבנים קבועים, כגון מבנים מורכבים, כגון מבנים קבועים, כגון מבנים קבועים, כגון מבנים של מבנה, כגון מבנים על ידי בנייה, אשר יכול לשמש, כגון דחיסה, כגון מבנים קטנים, כגון מבנים בינוניים, 000).

אתגרים וכיוונים עתידיים

עייפות ודינמיקה

[המכונים] כבלי חתלה ושקטים נוטים להתעייף מנקודות קבועות של תנודות רוח.מהנדסים משתמשים בדינמיקה מתקדמת של נוזל חישובי (CFD) ובדיקת מנהרה אווירולקטית כדי לחזות לחצים דינמיים ועיצוב לחיים של 100 שנים או יותר. פתרונות חדשים ללח, כגון FLT:0magnetorheological נוזלsFLT:1 כי שינוי מולטי בתגובה לתחומים פעילים,

מורכבות בנייה

(הדגשה והטלפוניה מסיבית מחייבת ריצוף קפדני ו ניטור.עם זאת, ייצור דיגיטלי ואסיפה מודולרית מופחתים עלויות.השימוש ב-FLT:0 בניית מידע מודללינג (BIM)FLT:1 מאפשר סימולציה וירטואלית של מתח ועיסוי לפני ההתקנה, צמצום שגיאות.

חומרים חכמים ב- Scale

המעבר מטיפוסי אבטיפוס בקנה מידה מעבדה לאלמנטים מתח בקנה מידה מלא עשויים סגסוגת בצורת-זיכרון או נוטה פחמן-פיברי עדיין מאתגר עקב עלויות הייצור ומגבלות הייצור.

מסקנה

השימוש החדשני של מתח ואלמנטים דחיסה דחף הנדסת שחקים ממגדלים כבדים של מנדרינים אלגנטיים, קלים, ומבנים גמישים המגנים את הכבידה. מן העמודים המעודנים וההליבות הנושאים עומסים אנכיים למלצרים המתחכמים והכבלים המכים את הרוח, כל עלייה גבוהה היא עדות לאזן של כוחות מנוגדים, כמו חומרים מדעיים וניתוח מבני להמשיך קדימה, השמיים, אך לא רק לדחוף יותר, אלא גם יותר ויותר גבוה יותר, אלא גם לא רק על ידי לחץ על ידי זמן רב יותר, אלא גם לחץ גבוה יותר, אלא גם על ידי לחץ גבוה יותר, אך לא יציב יותר, אלא גם על ידי לחץ גבוה יותר, אלא גם על ידי לחץ גבוה יותר, אך ורק על ידי לחץ גבוה יותר, אך גם על ידי לחץ גבוה יותר, אך גם על ידי לחץ גבוה יותר, אך גם על ידי לחץ על ידי יותר, אך ורק על ידי לחץ על ידי יותר, אך לא יציב יותר, אך גם על ידי זמן רב יותר, אך גם על ידי לחץ גבוה יותר, הוא עדות גבוהה יותר, הוא עדות על ידי לחץ גבוה יותר, אך גם על ידי לחץ גבוה יותר, הוא עדות, אך ורק על ידי לחץ גבוה יותר, הוא עדות על ידי לחץ על ידי יותר, אך לא יציב יותר,