Comparación y análisis de viviendas residenciales de estructura de acero ligero

Comparación y análisis de viviendas residenciales de estructura de acero ligero

Resumen—El edificio residencial de estructura de acero liviano tiene propiedades ecológicas, ahorro de energía, protección del medio ambiente, etc. En las últimas décadas, ha habido un interés creciente en el uso de estructuras de acero conformadas en frío en todos los aspectos de la construcción de edificios. , y en muchos países desarrollados, ha habido desarrollos significativos sobre la construcción estructural conformada en frío. Sin embargo, en algunos países en desarrollo, la construcción residencial de estructura de acero liviano acaba de comenzar. En este artículo presentamos algunas propiedades de los edificios residenciales con estructura de acero ligero y la situación actual de la investigación. Sobre la base de ellos, analizamos y estudiamos en detalle los edificios residenciales de estructura de acero ligero en América del Norte, Japón y Europa, y damos algunas de sus características. Luego, de acuerdo con las condiciones particulares de China, el estado de desarrollo y las propiedades se presentan sobre edificios residenciales de estructura de acero liviano, incluido algún concepto de vivienda tradicional y edificios residenciales de acero intensivo. Sobre la base de las investigaciones anteriores, se dan algunas sugerencias y contramedidas. Se cree que es importante y útil para promover la industrialización de la vivienda en China.

Palabras clave- estructura ligera de acero; componente; edificio residencial ; estructura conformada en frío; bajo multicapa

I. INTRODUCCIÓN

Con el desarrollo de la industria de la construcción, los cambios en los sistemas de construcción y los materiales de construcción se han convertido en la tendencia actual en el desarrollo de edificios residenciales. En los últimos años, debido a la mejora continua del nivel de vida de las personas, tienen requisitos más altos para la vivienda, la estabilidad, etc., especialmente para viviendas de poca altura, existe una necesidad urgente de investigación, desarrollo y promoción de un estilo hermoso, excelente desempeño estructural, uso de conveniencia, velocidad de construcción, economía y sistema de construcción residencial razonable para reemplazar la arquitectura existente.

La carcasa de estructura de acero liviano se basa en miembros de acero económicos como esqueleto de carga, utilizando una placa de presión o material laminado como envoltura de pared liviana, y pernos de alta resistencia y otros conectores y materiales de sellado serán componentes de carga, componentes de envolvente de construcción como la clase de edificio residencial prefabricado ensamblado en el sitio [1]. Se puede ver que el principal material de construcción para la vivienda de estructura de acero liviano es la quilla de acero liviano galvanizado como componentes estructurales principales, la ventaja más importante al usar este material es que puede garantizar buenas propiedades residenciales, pero también puede asegurar que el construido casa con un peso ligero de peso muerto, alto grado de prefabricación, velocidad de construcción, pequeña intensidad de mano de obra de las ventajas [2,3]. La vivienda residencial de estructura de acero ligero en comparación con la tradición anterior tiene las siguientes ventajas: una estructura estable; bajo costo; abarque el espacio de la casa de la villa de la estructura de acero ligero que los edificios de hormigón; La resistencia a la corrosión del acero galvanizado de su uso puede ser excelente, duradera, la vida útil es larga. Sin embargo, las viviendas de acero ligero en China aún se encuentran en etapa de desarrollo. Todavía hay algunos problemas serios en el proceso de diseño residencial que necesitan más estudio. Con este fin, este documento analiza y compara las viviendas de acero ligero residenciales y presenta las características de las viviendas de acero ligero domésticas y extranjeras. Y damos algunas sugerencias razonables.

El documento está organizado de la siguiente manera. En la sección 2 se describen las características de las viviendas de acero ligero en el exterior. La sección 3 describe el desarrollo actual de las características de las viviendas residenciales de acero ligero y acero de China. La conclusión se da en la sección final.

II. VIVIENDA DE ACERO LIGERO EN EL EXTRANJERO

A. Carcasa de acero ligero de América del Norte La carcasa de acero ligero de América del Norte es una estructura de madera con características de estructura de madera ligera. En el mercado residencial norteamericano, representan el 20% de la cuota [4]. El esqueleto de la vivienda es principalmente un sistema de quilla de acero en forma de C formado en frío y, por lo general, viviendas tipo villa de uno o dos pisos construidas en la alta incidencia de terremotos en California y otras regiones. Algunas de las carcasas de acero ligero en América del Norte se muestran en la Fig. 1.

En realidad, este sistema de acero liviano ha sido muy maduro en América del Norte. Ahora, pueden construir edificios residenciales de varios pisos utilizando esta técnica de cinco a seis capas. Vale la pena mencionar que la parte más activa de la investigación en los Estados Unidos es sobre estructuras de acero conformado en frío. Las razones de esto son la expansión de la industria de apoyo, especialmente en el área de las viviendas familiares individuales y el aumento del costo de la madera. Por lo tanto, las casas con estructura de acero se vuelven cada vez más económicas[5]. Pekoz [6] afirma que en los EE. UU. se construyeron unas 500 viviendas con acero de calibre ligero en 1992. Esta cifra aumentó a 15 000 en 1993 y 75 000 en 1994. Se estima que para 2002 se quintuplicará más. Los elementos para esta forma de construcción son montantes de pared de acero conformado en frío y vigas de piso. También se utilizan vigas o vigas de techo de acero de calibre ligero. En la actualidad, los Estados Unidos han producido un sistema de quilla de este tipo para cien empresas. Entre ellos, una compañía famosa es la compañía Dietrich, que es la subsidiaria de Worthington Industrial Company. Desarrollaron el sistema DBS para la construcción de viviendas de acero ligero de varias plantas [4]. Usando el sistema de tecnología DBS se puede construir una estructura de acero ligero residencial de varios pisos. Su pared usa paneles de yeso con canal C en ambos lados y el piso usa una quilla de acero ligero tipo C que coloca un panel de fibrocemento de 20 mm de espesor, y están rellenos con un espaciador de aislamiento de lana de vidrio, que produce un efecto de sonido. En los Estados Unidos, las secciones en C formadas en frío se usan comúnmente como elementos de armadura de techo [7]. En realidad, las primeras formas de correas eran simples canales con labios y secciones en Zed. El canal simple ha evolucionado a Multibeam Marks I, II y III, este último con un labio compuesto. Se puede ver una tendencia similar en la evolución de Zed a las formas Zeta y Ultrazed, como se muestra en la Fig. 2 [6]. Los miembros formados en frío se pueden producir en una amplia variedad de perfiles de sección. Los componentes más utilizados son los canales C y las secciones Z que se muestran en la Fig. 3[10]. Este acero liviano en América del Norte existe en forma independiente o en casas adosadas debido a su pobre aislamiento acústico. Para resistir las cargas de viento lateral y la acción sísmica, el sistema residencial de estructura de acero multiligero de EE. UU. tiene dos tipos de métodos: el uso de muros de corte de acero liviano o estructura de soporte de marco de acero cruzado. Los muros de corte de acero liviano generalmente se arreglan en el hogar, utilizando una lámina de acero galvanizado Mongolia de 0,5 mm en paneles de yeso, y luego se fijan en los montantes de pared de acero liviano, similar a la formación de tensión de corte en la estructura de la piel entre cada capa hay un componente especial del muro de cortante para conectar los pisos superior e inferior para transferir efectivamente el cortante y la tensión horizontales debido a la fuerza horizontal que actúa sobre los montantes de pared producidos. En la zona del terremoto, con el fin de garantizar la seguridad estructural, el apoyo del Cabo con una cruz se utiliza como una estructura de marco de acero resistente a la fuerza lateral para formar un sistema de arquitectura híbrida, donde el acero liviano soporta las cargas verticales y el acero ordinario soporta las cargas horizontales. . Para garantizar el efecto de aislamiento de la pared, además de los montantes de la pared rellenos con fibra de vidrio, se pega una capa de aislamiento en el material de la pared exterior. El uso de este método corta efectivamente el puente térmico de los montantes de la pared a los paneles de la pared.

B. Construcción residencial de chapa de acero en Japón

Como Japón es una zona propensa a terremotos y el acero liviano tiene buenas características de efectos sísmicos, el acero liviano es localmente popular. De acuerdo con sus propias características únicas, Japón construye carcasas de acero liviano, es decir, carcasas de chapa de acero, como se muestra en la Fig. 4 a continuación [8,9]. Esta estructura utiliza un nuevo proceso de construcción, es decir, utiliza una combinación de acero galvanizado no soldado y conformado en frío, también conocido como Acero 2 × 4, que es una embarcación residencial con una estructura de costilla de placa. La estructura es una forma arquitectónica de la antigua América del Norte. Los paneles de pared y el piso están construidos con madera a base de caja. Sin embargo, en la carcasa de chapa de acero, el material de chapa se reemplaza con acero, cuyo grosor es de 1,0 mm aproximadamente. En dos caras se coloca placa de yeso aligerada. Mediante este método, se logra el rendimiento general de la estructura, como la estabilidad, la durabilidad, el aislamiento térmico, las propiedades de aislamiento acústico, etc.

En realidad, este edificio de estructura de chapa de acero es una construcción que combina las fortalezas y ventajas del proceso de nervaduras de acero y chapa. Los experimentos de las entidades constructoras demostraron que tiene excelentes características de rendimiento, como resistencia sísmica, rendimiento de carga de viento y rendimiento de carga antinieve. En 2003, el material de construcción de los japoneses se cambia de madera a quilla de acero delgado. Teniendo como objetivo las características arquitectónicas, los códigos de construcción en Japón, las instrucciones especiales cuando se construye un sistema de extinción de incendios automático y un sistema de escape automático, la decoración interna reduce la transferencia de calor del hogar entre las paredes.

C. Edificio residencial energéticamente eficiente en Europa

Alemania comenzó a implementar la nueva especificación energética para edificios a partir de 2002 [9]. Su núcleo es la cuantificación del consumo de energía. Se requiere el consumo de energía de cada casa para proporcionar los cálculos de energía del edificio a las autoridades competentes como documentos necesarios casas. Tiene un gran impacto en el desarrollo residencial y el mercado de materiales de construcción del país. En los edificios residenciales que ahorran energía, Suecia utiliza energía renovable en la medida de lo posible, incluida la energía eólica, la energía solar, la geotermia y otras fuentes de energía, e integra estas tecnologías. En definitiva, los países europeos se centran más en el estudio de la eficiencia energética y la edificación ecológica. Ahora, los componentes de acero conformados en frío se pueden ensamblar de manera rápida y precisa en unidades estructurales completas para su entrega en el sitio. En el Reino Unido, la mayoría de los hoteles y moteles fuera de la ciudad ahora se construyen de esta manera. La industria de la construcción del Reino Unido utiliza actualmente más de 300 000 toneladas de productos de acero conformados en frío al año, y esta tasa de consumo está creciendo constantemente[10].

tercero CAJA DE ACERO LIGERO EN CHINA

A. El estado de desarrollo de la vivienda de acero ligero

Durante mucho tiempo, la construcción de viviendas estuvo dominada principalmente por el hormigón en China. Ya no es adecuado para el tema de los edificios ecológicos de hoy en día, ya que necesita grandes materiales y un largo período de construcción. Dado que China ha sido el mayor productor de acero del mundo desde 1996, como se muestra en la Fig. 5, el gobierno estatal comenzó a fomentar el uso del acero en la industria de la ingeniería civil. Con la industria de procesamiento de acero para la construcción creciendo día a día, la construcción de estructuras de acero en China ha entrado en un período de desarrollo de alta velocidad [11]. de estructura de hormigón a edificio de acero ordinario y de edificio de acero ordinario a estructura de acero ligero. El desarrollo de edificios residenciales de acero no busca tecnología avanzada ni herramientas especiales y debe centrarse en una tecnología de vivienda madura, integrada y práctica como la de los países europeos. En el proceso de integración, la clave es la estructura detallada y la convergencia mutua.

Dado que los componentes de acero livianos se producen fácilmente en la fábrica con un alto grado de mecanización, un alto grado de comercialización y una rápida velocidad de construcción en el sitio. Y no afecta a los residentes cercanos y el favor de la construcción de la civilización es muy alto. El acero ligero es un producto de desarrollo sostenible respetuoso con el medio ambiente y sus indicadores económicos integrales no son más altos que la estructura de hormigón armado. Por lo tanto, el peso ligero y el buen rendimiento sísmico de los edificios de acero ligero deben convertirse en la corriente principal de la industria de la construcción. Ahora, el edificio está experimentando la conversión.

B. Las características de la carcasa de acero ligero

El acero ligero es un concepto nuevo al principio. Con la mejora del nivel de vida de las personas, gradualmente entra en la vida de las personas. En algunas ciudades importantes de China, como Beijing, Shanghái y otros lugares, se han establecido edificios residenciales de estructura de acero ligero mediante la introducción de tecnología de América del Norte y Japón en China. En la actualidad, la mayoría de las viviendas de acero ligero en China pertenecen a la construcción de viviendas de ahorro de energía ligera que utiliza estructura de acero, pared ligera, piso ligero, sistema de construcción de techo ligero. Se puede construir una estructura de múltiples capas utilizando acero para soldar vigas en H ordinarias, una pequeña sección de vigas en H laminadas en caliente o acero de sección recta y combinando el factor de fuerza lateral de la pared antiperfilada. Y es consistente con nuestro sistema de especificación actual y cumple con los requisitos sísmicos [9]. En 2011, China emitió e implementó el "reglamento técnico de construcción de edificios de acero conformado en frío de bajo nivel", que combina el sistema de quilla de acero conformado en frío en América del Norte y promueve este sistema de quilla. En el proceso de diseño utilizando acero conformado en frío con canal C y acero en forma de U, los muros de carga constan de columna, viga guía superior e inferior, viga guía, soporte, arriostramiento y puntales, paneles de pared y otros componentes estructurales [12] , como se muestra en la Fig. 6 a continuación. A pesar de las disposiciones de las especificaciones pertinentes, pero esta estructura todavía no es de gran popularidad. Aunque la estructura de acero ligero tiene algunas ventajas, por ejemplo, peso ligero, excelente rendimiento sísmico, período de construcción corto, estabilidad estructural y otras características, también tiene algunos problemas que deben abordarse más a fondo, como un gran ruido y un refractario deficiente. Este corto período de construcción del edificio ahora no es reconocido por la gente y no se verifica su seguridad y confiabilidad.

Pero este edificio de acero liviano es la tendencia de desarrollo de la arquitectura de China y necesita que más investigadores estudien su seguridad, confiabilidad y durabilidad. En una palabra, China está en el inicio de la edificación residencial liviana de estructura de acero y tiene un largo camino por recorrer. En comparación con los países desarrollados, hay muchas preguntas y a China todavía le falta mucho. Necesita ser mejorado y perfeccionado continuamente [13].

C. Recomendaciones y estrategias

Como la vivienda residencial de estructura de acero ligero es de buen rendimiento, peso ligero, alto grado de fábrica, velocidad de construcción, baja intensidad de mano de obra, etc., se desarrolló gradualmente en los Estados Unidos y Europa en las últimas tres décadas y ha creado un conjunto de muy tecnología madura. Ahora, muchas empresas nacionales y extranjeras invariablemente quieren migrar tecnología residencial de estructura de acero ligero a China, pero no tiene sentido. Las razones son las siguientes:

1) No existe una especificación sistemática de acero ligero.

Aunque el "reglamento técnico de la estructura de acero conformado en frío" se promulgó en 2011, apenas se considera la fabricación de componentes de carga principales con un espesor de acero de 2 mm o menos. Para el sistema de revestimiento de estructura de metal de zinc con el uso extensivo de espesor de pared de 0,8 a 1,6 mm en el extranjero, no existen análisis teóricos ni datos experimentales relevantes de la estructura, lo que hace que el diseño estructural de acero ligero sea muy difícil en China.

2) La sociedad en su conjunto requiere de un proceso de aceptación de este nuevo sistema habitacional.

Las personas todavía son muy extrañas para una estructura de este tipo y aún no entienden bien su seguridad, estabilidad, comodidad, etc.

3) El costo del proyecto es alto.

Dado que la tecnología aún está en pañales, la falta de trabajadores calificados y la necesidad de componentes de acero livianos traídos del extranjero provocan precios de vivienda más altos. Para resolver los problemas anteriores, las siguientes recomendaciones y estrategias:

1) Para mejorar la especificación del acero liviano, la construcción de una serie de proyectos piloto hace que este aspecto de las brechas tecnológicas. Se debe apoyar a las grandes empresas que realizan esta investigación en esta área.

2) Sobre la base de la construcción de proyectos piloto y la experiencia obtenida, se debe aprovechar la oportunidad para preparar las correspondientes normas y códigos técnicos de estructuras de acero ligero.

3) Una vez promulgada la norma técnica, el sistema tecnológico debe incorporarse a las escuelas profesionales como contenido didáctico.

4) Se absorben algunas de las experiencias exitosas de países extranjeros. Apuntando a una situación específica, se lleva a cabo una investigación científica. Los estados deben hacer algunas políticas para apoyar la investigación de esta técnica para que la estructura de acero ligero se popularice paso a paso. Por medio de este método, se espera que más personas reconozcan esta estructura.

IV. CONCLUSIÓN

En resumen, los edificios residenciales de varios pisos de acero de poca luz en China tienen buenas perspectivas de desarrollo con menos materiales, poca contaminación, período de construcción corto y en línea con la tendencia de desarrollo de la arquitectura doméstica. Se convertirá en una nueva situación de los edificios residenciales de China. Con la promulgación de las directrices y especificaciones técnicas para edificios residenciales de acero, también se deben desarrollar aún más los edificios residenciales de varios pisos de acero de poca luz. Al absorber y mejorar la tecnología del sistema de estructura de acero ligero en el extranjero, aumentando la capacidad de producción y el desarrollo de la capacidad de la tecnología de acero, creo que la estructura de acero ligero será ampliamente utilizada y desarrollada en China.