Giriş Giriş Giriş
Büyük spor stadyumu sivil mühendislikteki en zorlu yapısal sistemler arasında sıralanıyor. Her başarılı çatı sisteminin çekirdeği genellikle çelik bağlantı ayrıntılarına sahip değil, aynı zamanda bakım ekipmanlarından, rüzgar basıncı 2 kN /m2, sismik hızlar ve fırsat kar veya buz birikimini aşıyor.Bu tür bir çatı sistemi ile ilgili önemli bir detayı kapsayan noktaların belirlenmesi, kabloların ve sütunların karşılanması için çok sayıdaki bağlantıların belirlenmesi gerekir.
Büyük Ev Çatılarının Yapısal Talepleri
Büyük çatılar onları tipik bina çerçevelerinden ayrı kılan eşsiz yapısal zorluklar sunar. çatı ve #8217; kendi ağırlığı baskın bir yükdür ve bağlantılarda kaydedilen her çelik, birincil yapının toplam tonajını azaltır. Bağlantılar da direnmeli:
- [FONT:0)Wind uplift ve suksiyon[Döntilmiş veya eğri çatı yüzeylerde negatif baskıların pozitif rüzgar yüklerini aşabileceği.
- [FONT:0]Seismic kuvvetler[Döneticiler: 1))[Döneticileri, enerjiyi, betonu kıran veya kırılmış olmayan bir şekilde devre dışı bırakmak için devre dışı bırakmak.
- [FONT:0] ⁇ döngüleri[[DÜT:1) - çelik kabaca 12 × 10 - 6 derece C derece C derece için, 40 °C sıcaklık değişikliği, aşırılık üyeleri olmadan ağırlamalı olan yaklaşık 150 mm hareket üretir.
- [FONT:0]Creep ve sağlık merkezi[Dönetici: 1) - özellikle de kablo destekli çatılarda gerginlik bağlantılarının on yıllar boyunca önceden yük tutmaları gerekir.
- [FONT:0)Fatigue[[Dönetici: 1) - rüzgar kaynaklı titreşimler ve kalabalık tarafından üretilen dinamik yükler, zayıf ayrıntılı kaynak veya cıvata deliklere dönüştürülebilir stres döngüleri yaratır.
stadyum çatıları tipik olarak bir-ofa-kind yapısıdır, bağlantı tasarımı yalnızca önsözlü kod masalarına güvenemez. Mühendisler her kritik bağlantının ayrıntılı olarak sonlu analizi yapabilmeli, genellikle 1:2 veya hatta tam boyutlu alaylar ile tamamlanmalıdır.
Çelik Bağlantılar Türleri
Üç temel bağlantı ailesi stadyum çatı inşaatına hükmeddi: cıvatalı, kaynaklanmış ve hibrit. Her biri belirli yükleme rejimleri ve sıralamaları için daha fazla veya daha az uygun hale getiren güçlü ve zayıf yönlerine sahiptir.
Bolted Connections
Bolted bağlantıları yaygın olarak kullanılır çünkü büyük ölçekli çatılar için gerekli olan gelecekteki tüm konfigürasyonları (ASTM A-325 veya ARAP) inugtight veya önceden belirlenmiş yapılandırmaları kullanır.
[FONT:0]Slip-kahktik bağlantılar[Döneticileri hizmet yükleri altında kaymamalıdır - örneğin, sütun destekli arşivler veya kablo-truss sistemlerindeki gerilim bağlantıları özellikle avantajlıdır.Bu bağlantılar yüzey hazırlığı gerektirir (örneğin, beyaz bir bitirmeye yakın bir şekilde temizlemek) ve daha sert bir cıvata önyükleme yöntemleri kullanarak kontrol etmek gerekir.In stadyum çatı uygulamaları, cıvatalı bağlantılar özellikle avantajlıdır:
- İlk transusses'te, vinç kapasitesinin sınır ağırlığının nerede olduğunu alan boşluklar.
- Kombinasyonlar, toplu üretim toleransları için doğrulanması için montaj sırasında ayarlanabilir.
- Üye çatı bölümleri için benzerlik puanları, turf değiştirme veya HVAC yükseltmeleri için kaldırılabilir.
İyi tasarlanmış bir cıvata kuvvetleri üniformalı bir şekilde dağıtılır. Evlenmiş deliklerle Gusset plakaları sınırlı hareket kapasitesi sağlayabilir, ancak tasarımcılar dikkatli olmalıdır: aşırı yuvalama net bölüm alanını azaltır ve slot sonlarında stres konsantrasyonları yaratabilir.
Kaynak Bağlantıları
Kaynak bağlantıları, malzemenin birim başına en yüksek katılık ve yük-karrying kapasite sunar, onları tamamen sürekli anlık çerçeveler ve karmaşık node geometriler için tam zamanlı yapılar için tercih edilen çözümü yapabilir. Tam-penetrasyon welds, bağlantılı üyelerinin tam gücünü geliştirebilir, ki bu da çatıları veya kablo-düşük yapıların birincil gerilim üyelerini kritik bir şekilde geliştirir.
[FONT:0]Ortak çatılarda kaynak ayrıntıları şunlardır:).
- Tamamlama (CJP) yarı iletkenler, anlık süreklilik için kirişler.
- Partili (P-JP) oyum, tam güç gerekli değil, yorgunluk direnci hala gerekli olan dolguları yeniden finanse etmek için kaynaklanmıştır.
- Vanssetto-member arabirimlerinde bulunan kaynaklarımız, plakanın oar kapasitesini eşleştirmek için tasarlanmıştır.
Büyük çatı bağlantılarında kaynak önemli kaliteli kontrol zorlukları sunar. Alan kaynaklarımız rüzgara, neme ve sıcaklık varyasyonlarına tabidir. -radiografik, ultrasonik veya manyetik-parça inceleme - birincil yük yollarında tüm CJP kaynaklarından dolayı zorunlu. Birçok büyük stadyum projesi gerçek ortak geometriyi ve erişim kısıtlamaları çoğaltmayı gerektirir.
Hybrid Connections
Hibrit bağlantılar hem de betonarme noktalarına sermaye sağlamak için cıvatalı ve kaynaklanmış elementleri birleştirir. Tipik bir hibrit detay, her biri birlikte alana ait olan son plakalarda yer alır.
Hibrit çözümler aynı zamanda çok sayıda üyenin tek bir noktada buluştuğu son derece sıkışık düğümlerde yaygındır - bir dome veya radial ve çevreci trusses'in kesiştiği noktada. merkezi merkez merkezi bir plaka parçası olabilir, radiating üyeleri yüksek dayanıcı cıvataları kullanarak ve splice plakaları kullanarak.Bu yaklaşım, sert, dayanıklı bir bağlantıya ulaşırken, alanı kaynak miktarını azaltır.
Hibrit bağlantıların iyi bilinen bir uygulaması, kat-out panellerinde kullanılan kutu kanallarını kullanıyor.Singapore National Stadium) (opened 2014), büyük bir geri çekilmez çatının katlanabilir kutu zımparatlarını kullandığı ve ön panellerde kilitlenen bağlantıların birleştirilmesine izin verdi.
Eleştirel Tasarım
Bağlantı tipi seçiminin ötesine geçmek, büyük ölçekli çatı bağlantılarının ayrıntılı tasarımı, ilgili performans kriterlerine bir dizi adres vermelidir.
Yük Yolu Sürekliliği
Her bağlantı, üyeden gelen bir geçiş yolu, sert bir şekilde, çatı yüzeyindeki buharlılaştırma veya su dövmesi olmadan çok sert bir şekilde yüklenmelidir.En sonunda bağlantı, bağlantı kurmama neden olan geçici ve esnek bir şekilde, aşırı derecede sert bir şekilde, yüksek çözünürlükte aşırı rotasyonlar veya havuz açmaz. Tasarımcılar genellikle bağlantı kurmalı modeller kullanabilir.
Şişman ve Cyclic Yükleniyor
Stadyum çatıları tasarım yaşamlarında milyonlarca stres döngüsü rüzgar büfesi, kalabalık hareketi ve termal genişleme ile ilgilidir. Bağlantılar stres kategorilerinde (E.'den itibaren) sınıflandırmak için en yorgunluka karşı olan faktörlerdir.The American Institute of Steel Construction (AISC) her kritik detayda stres aralığının [Dönderlik limiti altında düşmesini sağlamalıdır.
[FONT:0)Common yorgunluk mitigation önlemleri içerir:).
- Stres konsantrasyonunu azaltmak ve C'den B veya B'ye yorgunluk kategorisini geliştirmek için kaynak tolereları uzatın.
- Gerilmeye kaynaklanmadan kaçınmak; bunun yerine, bir dış etki yaratmayan cıvatalı klip açılarını veya gussetleri kullanarak.
- Açık delik ayrıntıları kullanarak (örneğin, aşırı yıkamalı delikler), cıvata-köpücü arayüzlerinde yorgunluk olmadan sınırlı hareket izin vermek için.
Yüksek rüzgar kaynaklı titreşimlere konu olan projeler için mühendisler, 106 ila 107 döngü arasında açık bir yorgunluk hayatı ile bağlantıları tasarlayabilir ve kırık mekanik hesaplamalara dayanan hizmet inceleme aralıkları gerektirir.
Termal genişleme ve hareket Kapasitesi
Daha önce de belirtildiği gibi, büyük ölçekli çatılarda termal hareketler önemli olabilir. Bağlantılar bu hareketleri aşırılayıcı üyeler olmadan karşılamalı veya soğumaya neden olan birkaç strateji vardır: Bunu yapmak için birkaç strateji var:
- [FONT=0)Sliding bağlantıları: [Dönetici:[Döncükler) Filtrelenmiş taş delikleri ile birlikte çeviri hareketi bir veya iki eksen boyunca izin verir.
- [FONT:0)Pin bağlantıları:[[Dönetici:0) Gerçek pinler (silindrical yataklar) şu anda transfer olmadan izin rotasyonu, bağlantı noktasında bir menajer oluşturma.
- [FONT:0]Elastomerik yataklar: [Dönetici: [Dönetici: 1) Çelik plakalara bağlı olarak, her iki rotasyon ve daha sonra hareket kapasitesi, genellikle çatı sütunları temelinde kullanılır.
- [FONT=0]Temperature-compensating preload:[Dönetici: 1 ) Kablo bağlantılarında, turnbuckle veya ayarlanabilir soket detayı, mevsimsel sıcaklık geçişlerinden sonra sıfırlamaya izin verir.
[0] Ulusal Stadyum (Arap ve #8217; Nest)) ünlü olarak, düzensiz çelik lattice termal genişlemesini yönetmek için bir ortak kullandılar.
Yapılanabilirlik ve Hoşgörüler
Büyük ölçekli çatılar genellikle fazlarda yapılır, geçici bir shoring kuleleri birincil bağlantıların tamamlanmasına kadar yapının desteklenmesi ile yapılır. Bağlantı ayrıntıları, üretim ve ereksiyondan kaynaklanan genel toleranslara izin vermek için tasarlanmıştır. Bolted alan splices with overscale delük (say, 2 mm daha büyük) ayarlanabilirlik sağlar; delikler daha sonra cıvatalar ile dolu ve yüksek derecede güçlendiriciler en kritik yükleri kaybolmalıdır.
Kaynaklamaları için, uygun toleranslar katıdır. Üyelerin katılmaları arasındaki boşluk, kaynak prosedürü spesifikasyonları (WPS) Uygulamada, bu genellikle kaynak öncesi 3D lazer taramasını gerektirir. Birçok modern stadyum projesi, nakliye öncesi 3D lazer taramasını gerektirir; as-yapılı geometri modele kıyasla yapılır ve gerçek alan boyutlarıyla eşleşmesi gerekir.
Korozyon Koruma Koruma
Stadyum çatıları elementlere maruz kalıyor ve bağlantıları özellikle çok güçlü bir boya sistemi nedeniyle korozyona karşı hassastır, bir epoxy ortası ve bir polithane üst tabakaları ile oluşturulan bir kaplamadır.
[FONT:0) Yarı çelik bağlantıları [DÜT:1] maruz çatı kenarları, kablo demirleri ve kıyı stadyumları yakınında bağlantılar için giderek daha karmaşık kaynak prosedürleridir. Duplex paslanmaz çelikler (örneğin, 2205) yüksek güç sunar (yield > 450 MPa) ve mükemmel korozyon direnci, kaplama bakımı ihtiyacını ortadan kaldırır.
Estetik İntegra
Modern stadyumlar ikonik bir dönüm noktası ve maruz kalan çatı yapısı, karmaşık kesişimler için önemli bir görsel unsurdur.Görünüşekkküresel olarak karıştırılmış olan bağlantı detayları, bir üyeden bir sonrakiye sorunsuz bir şekilde akışa kadar, cıvatalı gusset şekillerini gizlemek için işbirliği yapmalı ve bizdik denizleri hizalamalı.
Common Connection Details
Bu bölüm, büyük ölçekli stadyum çatılarında en sık karşılaşılan bağlantı ayrıntılarına sahiptir, her biri için tasarım rehberliği ile birlikte.
Base Plate Connections
Base plakalar çatı sütunlarından veya arka kaburgalardan temele transfer yükler. Büyük span çatılar için, temel plakalar büyük bir kesintiye maruz kalma anlarına, yukarılifte ve yatay oar. Tipik detaylar şunları içerir:
- [FONT:0)Exposed baz plakalar[[Dönemli:0)[[Dönemli plakalar[Döne gelen) sütun, plakaya kadar kalın bir plakaya (genellikle 50 mm ila 100 mm) kaynaklanmıştır.
- [FONT:0]Embedded baz plakalar[Dönem: 1) - temel plaka temel betona atılır, sütunu kapatılmış veya ona kaynaklanmış.Bu detay daha iyi rotasyonel kısıtlamalar sağlar, ancak ayarlama daha zordur.
- [FONT=0)Pin üsleri[[[Dönetici:0)) - çatı üç tane arşiv olarak tasarlandığında, sütun tabanında gerçek pinlenmiş bağlantılar. pin assembly (clevis and pin) aksiyel ve hear güçlerini transfer ederken rotasyon sağlar.
Base plaka tasarımı beton, demir çubuk gerilimi (köpek sütunlarında yukarı kaldırmaya) ve plakanın bükmesine göre 1, temel plaka kalınlığı ve demir-rod gömülme yöntemleri sağlar.
BeamtoColumn ve Beamto-Truss Ortaklar
Bunlar stadyum çatısındaki en çok sayıda bağlantıdır. truss sistemleri için, tipik detay, web üyelerini chord'a bağlayan bir gusset plaka içerir.Gruplarset, chord ve web üyelerine hayrandır; daha büyük trusses, web üyeleri sitedeki gussete kilit tasarım kontrolleri içerir:
- Gusset plaka boğa - Whitmore bölüm yöntemi veya sonlu uygulama analizi.
- Blok oar at cıvata gruplarında gusset.
- Viski boyutu ve uzun, entellektüel bağlantı için.
Şu an için çatı sistemleri (örneğin, sert portal çerçeveleri), kirişler - bazen plastikleri sütundan uzaklaştırmak için kullanılır ve oar sekmelerini azaltır.
Kablo Bağlantıları
Kablo destekli çatılar (muhtemelen, kablo-dome veya gerginlik) yüksek gerilim kuvvetlerini (genellikle > 1000 kN kabloya kayma veya fretasyon olmadan) transfer edebilecek bağlantıların güvenmektedir.
- [FONT:0]Spelter soketler[[Dönetici: 1 ) – bir konik soket, çinko bazlı bir alaşım kullanarak kablo sonuna doğru yapılır. bağlantı kalıcıdır ve kablo ve #8217; tam kırılma gücü geliştirebilir.
- [FONT:0]Swaged terminaller[[Dönemli: 1) Bir çelik kondüksiyon kabloya sıkıştırılır. Bu kondüktifler sınırlı modüllerle bağlantı için kompakt ve iyi bir şekilde uygun, ancak onlar yığın arayüzünde korozyona karşı hassastır.
- [FONT:0)Adjustable turnbuckles veya threaded soketler[[DÜT:1) - kablo gerginliğinin enjeksiyon sırasında ayarlanması veya periyodik olarak ayarlanması gerektiği yerde kullanılmalıdır.
Kablo-Çelik bağlantıları ayrıca yüksek güçlü alaşım çelik (örneğin, 4340'tan yapılmış ve mizaçtan yapılmış bir güvenlik faktörü ile tipik olarak tasarlanmıştır.)
Vierendeel Trus Bağlantıları
Vierendeel trusses – ki, köşeli web üyeleri eksik - bazen stadyum çatılarında açık görüşler arzu edilir (örneğin, geri dönüşümlü çatı panelleri için). üst / alt komplar ve dikey mesajları arasındaki bağlantılar önemli bir bükme anlarına karşı direnmek zorundadır (şu anda ortaklar).Bu bağlantılar genellikle tam anlamıyla Viere'de bulunan tam donanımlı çatılar kullanılarak yapılır.
Dome ve Space Frame Bağlantıları
Jeodesic domes, lamella domes veya uzay çerçeve çatıları için (örneğin, Japonya'daki Toyota Dome), bağlantıları genellikle farklı açılarda bir araya gelen hiçbirdal puan değildir.
- [FONT:0]Küresel düğümler - bir boş çelik alanı her üyenin sonuna kadar makineli bir havludur.
- [FONT:0]Bolted hub konektörleri[[DÜT:1) - makineli flanges ile merkezi bir çelik merkezi çelik merkezi her üyeden cıvatalı son plakaları kabul eder. Bu yaklaşım daha kolay inşa edilir, ancak görsel bir klişe oluşturabilir. Mero sistemi iyi bilinen bir ticari örnektir.
Gelişmiş Bağlantı Teknolojileri
Birkaç gelişmekte olan teknoloji, büyük ölçekli çatılar için çelik bağlantıların yapımının performansını ve kolaylığını geliştiriyor.
Cast Steel Nodes
Cast çelik düğümleri yatırım dökümü veya kum dökümü tarafından üretilir, node. Dökümler yüksek çelik notlarla tasarlanabilir (örneğin, ASTM A148 Grade 80-50) ve tipik olarak radyografi ve manyetik-parçalık yöntemleri ile incelenir.
Parça çelik düğümleri kullanan stadyumlar, desen ve döküm maliyeti yüksek, ancak karmaşık düğümler için bir sürü kez tekrarlanır (örneğin, 50+ aynı düğümler) ve birim maliyeti rekabetçi olabilir.
Yüksek yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte (HSFG) Bolts
HSFG cıvataları yüksek bir kanıt yüküne sıkılıyor, kablolama işlemi için gerekli olan bir kilit kuvvet yaratıyor.Spek shear veya taşımadan ziyade bağlantı noktaları arasında yüklenebilir.For large-span çatılar, HSFG bağlantıları kaymak için tercih edilir çünkü net-bölüm kontrolleri için ihtiyaçları ortadan kaldırır ve gerekli olan cıvata sayısını azaltırlar.
Son gelişmeler şunları içerir: 0) Geri dönüş kontrol etmek için [DDDDDDDDDDDD:0) CODÜSÜSÜSTÜSİAD'ı kontrol altına almak için kullanılan hidrolik toklar kullanarak, hedef önceden yüklerin% 2'sini güvenilir bir şekilde elde edebilir. Bu hassas, bağlantıdaki basıncı azaltır ve çatı defeklerinin tahmin edilebilirliğini artırır.
Kaynak: Dış Yapılar
Birçok modern stadyum çatıları, yüksek torsional sertlik ve pürüzsüz görünümleri nedeniyle birincil üyeler için boş yapısal bölümler (cirler veya dikdörtgen) kullanıyor. Kaynak için erişim, tüpün dış kısmından daha zor. birincil başarısızlık modları yumruklatıyor (örneğin, çift plakalar bazen tüpün içine karışıyor.
Kalite Güvencesi ve Denetim
Bağlantı detayı yalnızca üretim ve ereksiyon tasarımı sadık bir şekilde yürütürse etkili olur.Büyük-span çatılar için, titiz bir kalite güvencesi (QA) programı gereklidir.
[FONT:0)Sekiz bağlantıların (CeffT:1) · 1/Aptallık, çekme ve önyüklemeden sonra ayarlanmalıdır. Kalibrated tok wrenches veya turn-of-nt ölçümleri tüm kaymak kritik cıvatalar için gereklidir. büyük projelerde, bir cıvata yüzdesi (tipik olarak% 10-20) işaretlenir ve denetim edilir; eğer herhangi bir bağlantı daha yüksek olmalıdır, tüm bağlantı daha yüksek olmalıdır.
[FONT:0)[FONT)[[FONT]
- [FONT:0)Visual inceleme (VT)), çatlaklar için her kaynak, alt kesim, porosity ve profil için.
- [FONT=0) <24|D][/FONT=0) <0|0|0|0|0|0|0|0|x|x|x x )[D][/FONT=0))[FONT=0))[FONT=0))[FONT=0))[FONT=0))))[D=0|D=0|D=0|FONT=CNT=CNT|D=0|D=0|D=0|D=FONT=0|D=FONT=0|D=))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))
- [FONT:0)Magnetic-partikül (MT)) veya )[Dönetici:0)[Döneticileri ve ısıtılmış bölgelerin yüzeyleri ve ısıtılması için test edilmesi[D)
Birçok stadyum projesi doğrudan yetkiye sahip olan otoriteye rapor veren bağımsız bir üçüncü taraf denetim ajansı kullanır. Bu ajans incelemeleri bağlantı tasarım hesaplamaları, yerinde testlere ilişkin tanıklar ve non-conformances bir günlük tutar.
Full-Scale Mock-Up Test
Eleştirel veya yeni bağlantı detayları için, tam ölçekli alay testi genellikle gereklidir. A alaycı-up, gerçek geometriyi, materyali, kaynağı tekrarlar ve bağlantının önceden yüklenmesini sağlar. test örneği, en az 1.25 × tasarım nihai yükü (bazen başarısız olmak) doğrulamak için yüklenir, hızlama modunda. Sonuçlar sonlu bağlantılarını doğrulamadan önce yapılan sonlu uygulama prosedürlerini doğrulamak için kullanılır. Örneğin, geri dönüşümlü çatı:0)
Bağlantı Yeniliği Üzerine Vaka Çalışmaları
Singapur Ulusal Stadyumu – Yeniden Çığlık Çatısı
Singapur Ulusal Stadyumu (2014'ü açtı), 12-m aralıklarında açılabilir bir çatıya sahiptir. Her bir splice, yaklaşık 10.9) bir eğrili yolda kaydırılan iki taşınır arşivden oluşur.
Pekin Ulusal Stadyumu - Cast Steel Nodes
Belki de herhangi bir stadyumdaki en görsel çarpıcı bağlantı sistemi, 30 ton ağırlığındaki bir çeliktir (Afır ve MT muayenesi), her düğümün, CuffJP kullanarak eklenmiş olan transkripslere kaynaklandığı yerdir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Büyük orta spor stadyum çatıları için çelik bağlantı detayları yapısal mühendislik, inşaat teknolojisi ve mimari tasarım kritik bir kesişimini işgal ediyor.En başarılı projeler, çelik düğümler, HSFG cıvataları veya hibrit - yükleme talepleri, üretim yetenekleri ve serileri ele almak için, tam ölçekli kriminaller, yorgunluk direnci, termal hareket, inşaat çözümleri ve korozyon koruması gibi gelişmiş teknolojileri seçmelidir.
stadyumlar, geniş ve mimari ifade sınırlarını zorlamaya devam ettikçe – geri dönüşümlü çatılar, hareket standları ve entegre aydınlatma sistemleri – bağlantıların talepleri sadece bağlantı kurmalı mühendisler, bir sonraki nesil güvenli, dayanıklı ve ikonik spor mekanları oluşturmak için ön planda olacaklar.
[FONT=0)Dönetici:[Dönemli)
- [0]AISC Design Guide 1: Base Plate and Anchor Rod Design[Dönkücü:0)[0]
- [0]ÇelikConstruction.info – Bağlantı Tasarımı Prensipleri).
- [FONT:0] Bilim.gov - Stadyum Çatı Yapı Araştırması).