خرپای فولادی سازه ها به طور گسترده ای در پل ها ، گیاهان صنعتی و ساختمانهای بزرگ استفاده می شوند. مزیت اصلی آنها این است که آنها می توانند با طراحی سبک وزن به پشتیبانی بالایی برسند. با این حال ، تضاد انتخاب مواد همیشه وجود دارد: پیگیری قدرت بالا ممکن است منجر به افزایش هزینه ها شود ، در حالی که فشرده سازی هزینه بیش از حد ممکن است ایمنی ساختاری را فدا کند. نحوه دستیابی به تعادل علمی بین قدرت ، وزن و هزینه به یک موضوع ابدی در زمینه مهندسی تبدیل شده است.
1. تجزیه و تحلیل کمی دقیق از خصوصیات مواد
درجه قدرت فولاد به طور مستقیم بر اقتصاد طراحی خرپا تأثیر می گذارد. با استفاده از فولاد سری Q235 ، Q345 و Q420 به عنوان نمونه ، استحکام عملکرد آنها به ترتیب 235MPa ، 345MPa و 420MPA است. هر سطح از افزایش استحکام می تواند اندازه مقطعی مؤلفه را 15 ٪ -20 ٪ کاهش دهد. با این حال ، هزینه تهیه فولاد با استحکام بالا معمولاً 20 ٪ -30 ٪ بالاتر از فولاد معمولی است. در عمل مهندسی ، لازم است که از طریق شبیه سازی عناصر محدود ، وضعیت استرس اجزای مهم را محاسبه کنید و فقط از فولاد با استحکام بالا در مناطق غلظت استرس استفاده کنید و استحکام استاندارد را در سایر قسمت ها حفظ کنید. این پیکربندی درجه بندی شده می تواند 8 ٪ -12 ٪ از هزینه های کلی را ذخیره کند.
فواید پنهان طراحی سبک اغلب دست کم گرفته می شود. داده های یک پروژه پل بین دریا نشان می دهد که خرپا اصلی از فولاد Q420 برای کاهش وزن 18 ٪ ، کاهش هزینه های حمل و نقل 25 ٪ و مدت زمان بالابر را 30 روز کاهش می دهد. این استراتژی بهینه سازی هزینه چرخه کامل زندگی اغلب از نظر اقتصادی با ارزش تر از مقایسه قیمت واحد مواد است.
2. مسیرهای فنی کلیدی برای کنترل هزینه
فناوری پردازش فولاد مدرن فضای جدیدی را برای بهینه سازی هزینه باز می کند. فرآیند برش لیزر می تواند میزان استفاده از مواد را از 85 ٪ سنتی به 95 ٪ افزایش دهد و فناوری تشکیل خم سرد می تواند بدون افزایش وزن ، مدول بخش فولاد را 40 ٪ افزایش دهد. یک پروژه استادیوم از اجزای فولادی C به شکل C- خم شده سفارشی استفاده می کند ، که مصرف فولاد را 22 ٪ کاهش می دهد ، هزینه پردازش را تنها 5 ٪ افزایش می دهد و صرفه جویی در هزینه خالص 17 ٪ را به دست می آورد.
ارتقاء و استفاده از فولاد هوازدگی بازنویسی منطق محاسبه هزینه های ضد خوردگی است. اگرچه هزینه تهیه اولیه 15 ٪ بیشتر از فولاد معمولی است ، اما مشخصه معافیت نگهداری دوره ای ضد خوردگی ، کل هزینه را در طول عمر 30 ساله خدمات بیش از 40 ٪ کاهش می دهد. این تفکر هزینه بلند مدت به تدریج در حال تبدیل شدن به معیار طراحی اصلی است.
10. نوآوری و توانمندسازی فناوری دیجیتال
طراحی پارامتری فن آوری محور BIM ، سازگاری پویا از عملکرد مواد و شکل ساختاری را امکان پذیر می کند. از طریق بهینه سازی الگوریتم ، یک پروژه ترمینال مشخصات میله ها را از 32 به 9 کاهش داده و ضمن حفظ ظرفیت تحمل ، هزینه های تهیه را 18 ٪ کاهش می دهد. الگوریتم های یادگیری ماشین می توانند داده های مهندسی تاریخی را تجزیه و تحلیل کنند و به طور خودکار ترکیبات مواد اقتصادی را که با عوامل ایمنی روبرو هستند ، توصیه می کنند و باعث افزایش کارایی تصمیم گیری بیش از 70 ٪ می شوند.
کاربرد فناوری دوقلوی دیجیتال ابعاد کنترل هزینه را گسترش می دهد. یک ساختمان فوق العاده مرتفع به صورت پویا مشخصات مواد اجزای تحمل غیر بار را از طریق یک سیستم نظارت در زمان واقعی تنظیم می کند و باعث صرفه جویی در 12 ٪ از فولاد می شود و ضمن اطمینان از ایمنی ساختاری. این مکانیسم تعادل پویا هوشمند نشانگر ورود انتخاب مواد به دوران دقت است.
جوهر انتخاب مواد ، مشکل بهینه راه حل مهندسی سیستم است. با دستیابی به موفقیت فناوری ذوب فولادی با استحکام بالا ، محبوبیت فرآیندهای تولید هوشمند و کاربرد عمیق ابزارهای دیجیتال ، مهندسان قادر به جستجوی نقاط تعادل در ابعاد گسترده تر هستند. روندهای آینده نشان می دهد که از طریق ادغام نوآوری و فناوری محاسبات ، مرز مقرون به صرفه سازه های خرپا فولادی همچنان شکسته خواهد شد و پروژه های ساختمانی را به سمت توسعه در جهت کارآمدتر ، اقتصادی و پایدار تر توسعه می دهد .
