معضلة الوزن في الهياكل العملاقة الحديثة يواجه المهندس المعماري لاستاد دبي التاريخي معضلة الوزن في الهياكل العملاقة الحديثة، حيث يواجه المهندس المعماري لاستاد دبي التاريخي مفاضلة هندسية رئيسية: حيث تزداد كتلة العارضة H-العارضة التقليدية بمقدار 351 تيرابايت 3 تيرابايت مقارنةً بالمقاطع المجوفة، وتحتاج إلى أكثر من 800 ساعة عمل للحام في الموقع، وتظهر الاهتزازات الناجمة عن الدوامة، مما يحد من حرية التصميم. فشلت معايير الصناعة مثل ASTM A6 في حل هذه المفارقة بين القوة والوزن.

الهندسة الدقيقة أعادت تعريف بناء قبة استاد دبي. 1

الحل الدقيق: ASTM A500 Grأدي ج الأنابيب الإنشائية

المعايير الفنية الأساسية

-.5.

≤ (≤ 5%).

- التصنيع: تضمن عملية التشكيل على البارد دقة الأبعاد وقوة الخضوع ≥345MPa.

طفرة في التصميم الثوري

1. نسبة الوزن إلى القوة

وسجلت عوارض H التقليدية 1.0 على مؤشر القوة/الوزن، بينما سجلت عوارض H التقليدية 1.0 على مؤشر القوة/الوزن الأنابيب الإنشائية حقق تحسنًا بمقدار 1.8 × 1.8 (أنابيب دائرية من الدرجة C ASTM A500 ASTM A500). ويترجم ذلك إلى 28% أحمال أساس مخفضة و35% أعمدة دعم أقل حجماً.

2. القدرة على مقاومة الزلازل

في حين أن الحد الأقصى للمنافسين هو 2 ضعف الإزاحة المحورية (وفقًا لـ AISC 341)، يمكن أن يحقق حلنا زاوية انجراف قصصي 1.5%، تم التحقق منها بنسبة خضوع تبلغ 0.78، وهو ما يتجاوز متطلبات EN 1998-1.

3. نظام مضاد للتآكل

ويعتمد جوهر الحماية الهندسية على تقنية الجلفنة بالغمس الساخن، ويتم التحكم في سمك طبقة الزنك بصرامة بحيث تكون أعلى من 130 جم/م². وقد أثبتت هذه الطريقة فعاليتها في حماية سلامة الهيكل في البيئات البحرية والصناعية القاسية.

معالم مشروع دبي القابلة للقياس الكمي.

طفرة في الهندسة المعمارية والأداء

بدأ التحول في الاستاد باستبدال عوارض H التقليدية باستخدام أنابيب مستديرة من الدرجة C ASTM A 500 (Φ 508 مم × 12.7 مم). وقد أدى ذلك إلى تقليل الوزن الهيكلي للإطار المعياري الجاهز بمقدار 35%، مما أدى إلى كفاءات متتالية: انخفض الطلب على الرافعات من 12 إلى 7 رافعات (انخفاض بمقدار 42%)، وانخفض عدد اللحامات الميدانية من 3200 إلى 890 وصلة، بانخفاض قدره 72%. وقد أدت هذه الابتكارات إلى خفض التقدم بمقدار 40%، وبلغت سرعة الرياح التصميمية 55 م/ث (198 كم/ساعة)، متجاوزةً بذلك متطلبات المواصفات بمقدار 50 م/ثانية، وبلغ التردد الطبيعي 1.2 هرتز، في حين أن الهدف التصميمي كان 0.8 هرتز.

تحليل الاقتصاد الهندسي

حقق هذا المشروع الهيكلي الذي يبلغ وزنه 10,000 طن ثورة في مجال الإنشاءات الفعالية من حيث التكلفة من خلال التوفير في القناة المزدوجة:

تحسين المواد: خفض استهلاك الفولاذ بمقدار 281 تيرابايت 3 تيرابايت، وهو ما يترجم مباشرةً إلى وفورات قدرها 1 تيرابايت 420,000 تيرابايت 420,000 من النفقات القياسية البالغة 1 تيرابايت 1.5 مليون تيرابايت.

التركيب المعياري:

- تسريع التقدم المحرز لمدة 60 يومًا

- انخفاض النفقات الإدارية اليومية بمقدار $120,000

الوفورات الناتجة عن الجدول الزمني 60 يومًا × 1 تيرابايت و120,000 تيرابايت/يوم = 1 تيرابايت و7,200,000 تيرابايت

إجمالي وفورات تكلفة المشروع = وفورات في المواد + وفورات في الجدول الزمني = $420,000 + $7,200,000 = $7,620,000

لم تحقق هذه المزايا التآزرية تخفيضًا كبيرًا في التكلفة الإجمالية فحسب، بل أعادت أيضًا تحديد معايير العائد على الاستثمار في المباني واسعة النطاق بشكل أساسي.

فروق المنافسة

- نسبة القوة إلى الوزن ：مقارنة بعوارض H التقليدية, أنابيب الصلب الإنشائية توفر نسبة قوة إلى وزن أعلى بـ 1.8 مرة مع تحسين كفاءة المقطع 30%.

- دقة الأبعاد ：مقارنةً بنظيراتها في الصناعة (متوسط دقة الأبعاد: 1.2%D), أنابيب الصلب الإنشائية يحافظ على تحكم بيضاوي صارم عند ≤0.6%D.

- تكلفة دورة الحياة: بالمقارنة مع الهياكل الخرسانية، تقلل الأنابيب الفولاذية الإنشائية من تكاليف الصيانة لمدة 50 عامًا بمقدار 41%.

الأنابيب الإنشائية :: أخرى صناعي التطبيق

المباني البارزة في المناطق الحضرية: الهيكل الأساسي للمباني الشاهقة للغاية، وشبكة القبة للملاعب الكبيرة، والإطار السكني ذو الهيكل الفولاذي المقاوم للزلازل.

شبكة المواصلات: الهيكل الرئيسي المقوس للجسر العابر للبحر، وأعمدة الرصيف لجسر السكك الحديدية عالية السرعة، ونظام دعم نفق مترو الأنفاق، وأكوام أساسات مسار رافعة الميناء.

هندسة الطاقة: الهيكل الرئيسي لأبراج طاقة الرياح، وإطارات دعم الغلايات لمحطات الطاقة الحرارية، والإطارات الواقية لمعدات محطات النقل والتحويل.

المنشآت الصناعية: دعامات ممرات ناقلات المناجم، وممرات الأنابيب المقاومة للتآكل في المصانع الكيميائية، والأعمدة الحاملة لخطوط التجميع في مصانع تصنيع السيارات.

مشاريع معيشة الشعب: القضيب الرئيسي لمصابيح الشوارع الذكية، والهيكل العظمي لملاجئ الحافلات النموذجية، والسقف القوسي للبيوت الزجاجية الزراعية، ونظام التحكم في الفيضانات وخطوط أنابيب الصرف الصحي.

الخلاصة: النموذج الهيكلي الجديد.

تُظهر القبة في دبي كيف أنابيب الصلب الإنشائية ASTM A500 تجمع بين علم المواد والهندسة الدقيقة. تعمل هذه التقنية على تقليل تكلفة دورة الحياة بمقدار 411 تيرابايت 3 تيرابايت، وتعيد تعريف إمكانية البناء.