Comparação e Análise de Habitação Residencial de Estrutura Metálica Leve

Comparação e Análise de Habitação Residencial de Estrutura Metálica Leve

Resumo—A edificação residencial em estrutura de aço leve possui propriedades ecológicas, economia de energia, proteção ambiental e etc. , e em muitos países desenvolvidos, houve desenvolvimentos significativos sobre a construção estrutural enformada a frio. No entanto, em alguns países em desenvolvimento, a construção residencial de estrutura de aço leve acabou de começar. Neste artigo, apresentamos algumas propriedades de edifícios residenciais de estrutura metálica leve e a situação atual da pesquisa. Com base neles, analisamos e estudamos detalhadamente edifícios residenciais de estrutura metálica leve na América do Norte, Japão e Europa, e apresentamos algumas características. Em seguida, de acordo com as condições particulares da China, o status de desenvolvimento e as propriedades são introduzidos sobre o edifício residencial de estrutura de aço leve, incluindo algum conceito de habitação tradicional e o edifício residencial de aço intensivo. Com base nas investigações acima, algumas sugestões e contramedidas são dadas. Acredita-se que seja significativo e útil para promover a industrialização da habitação na China.

Palavras-chave- estrutura metálica leve; componente; prédio residencial ; estrutura formada a frio; baixo multicamada

I. INTRODUÇÃO

Com o desenvolvimento da indústria da construção, as mudanças nos sistemas construtivos e nos materiais de construção tornaram-se a tendência atual no desenvolvimento de edifícios residenciais. Nos últimos anos, devido à melhoria contínua dos padrões de vida das pessoas, elas têm requisitos mais altos para moradia, estabilidade, etc., especialmente para residências de baixo crescimento, há uma necessidade urgente de pesquisa, desenvolvimento e promoção de um estilo bonito, excelente desempenho estrutural, uso de conveniência, velocidade de construção, economia e sistema de construção residencial razoável para substituir a arquitetura existente.

A carcaça da estrutura de aço leve é baseada em membros de aço econômicos como o esqueleto de suporte de carga, usando placa de pressão ou material de folha como um envelope de parede leve, e parafusos de alta resistência e outros conectores e materiais de vedação serão componentes de suporte de carga, componentes do envelope de construção como classe de construção residencial pré-fabricada montada no local [1]. Pode-se observar que o principal material de construção para a estrutura de aço leve da carcaça é a quilha de aço leve galvanizado como principais componentes estruturais, a vantagem mais importante do uso deste material é que você pode garantir um bom imóvel residencial, mas também pode garantir que o construído casa com um peso morto leve, alto grau de pré-fabricação, velocidade de construção, pequena intensidade de trabalho das vantagens [2,3]. A habitação residencial de estrutura de aço leve em comparação com a tradição anterior tem as seguintes vantagens: uma estrutura estável; baixo custo; span luz estrutura de aço villa casa espaço do que edifícios de concreto span; resistência à corrosão de aço galvanizado de seu uso pode ser excelente, durável, a vida útil é longa. No entanto, a carcaça de aço leve na China ainda está em fase de desenvolvimento. Ainda existem alguns problemas sérios no processo de projeto residencial que precisam de mais estudos. Para tanto, este trabalho analisa e compara as residências de aço leve e apresenta as características das habitações de aço leve estrangeiras e nacionais. E damos algumas sugestões razoáveis.

O papel está organizado da seguinte forma. A seção 2 descreve as características das carcaças de aço leve no exterior. A Seção 3 descreve o desenvolvimento atual das características das habitações residenciais de aço leve e aço da China. A conclusão é dada na seção final.

II. HABITAÇÃO DE AÇO LEVE NO EXTERIOR

A. Caixa de aço leve norte-americana A caixa de aço leve norte-americana é de uma estrutura de madeira com características de estrutura de madeira leve. No mercado residencial norte-americano, eles respondem por 20% da participação [4]. Esqueleto de habitação é principalmente sistema de quilha de aço em forma de C formado a frio e geralmente moradia de um a dois andares construída na alta incidência de terremotos na Califórnia e outras regiões. Algumas das carcaças de aço leve na América do Norte são apresentadas na Fig.1.

Na realidade, este sistema de aço leve está muito maduro na América do Norte. Agora, eles podem construir edifícios residenciais de vários andares usando essa técnica de cinco a seis camadas. Vale ressaltar que a parte mais ativa da pesquisa nos EUA é em estruturas de aço formadas a frio. As razões para isso são a expansão da indústria de apoio, especialmente na área de moradias familiares individuais e o aumento do custo da madeira. Assim, as casas em estrutura de aço tornam-se cada vez mais económicas[5]. Pekoz [6] afirma que nos EUA, cerca de 500 casas foram construídas em aço leve em 1992. Esse número subiu para 15.000 em 1993 e 75.000 em 1994. Estima-se um aumento de cinco vezes mais em 2002. O enquadramento primário elementos para esta forma de construção são vigas de parede de aço moldado a frio e vigas de piso. Treliças de telhado de aço de calibre leve ou vigas também são usadas. Atualmente, os Estados Unidos produziram esse sistema de quilha para uma centena de empresas. Entre eles, a empresa famosa é a empresa Dietrich, que é subsidiária da Worthington Industrial Company. Eles desenvolveram o sistema DBS para a construção de carcaças de aço leve de vários andares [4]. Usando o sistema de tecnologia DBS pode ser construída estrutura de aço leve residencial de vários andares. Sua parede usa placa de gesso C-channel em ambos os lados e piso usa quilha de aço leve tipo C colocando placa de fibrocimento de 20mm de espessura, e são preenchidos com espaçador de isolamento de lã de vidro, que reproduz efeito sonoro. Nos Estados Unidos, as cesarianas formadas a frio são comumente usadas como membros de treliças de telhado[7]. Na realidade, as primeiras formas de terça eram canais labiais simples e seções Zed. O canal simples evoluiu para Multibeam Marks I, II e III, este último possuindo um lábio composto. Uma tendência semelhante pode ser observada na evolução do Zed para as formas Zeta e Ultrazed, conforme mostrado na Fig.2[6]. Membros formados a frio podem ser produzidos em uma ampla variedade de perfis de seção. Os componentes mais comumente usados são os canais C e as seções Z mostradas na Fig.3[10]. Este aço leve na América do Norte existe em stand-alone ou townhouse devido ao seu fraco isolamento acústico. Para resistir às cargas laterais do vento e à ação sísmica, o sistema residencial de estrutura de aço multileve dos EUA tem dois tipos de métodos: o uso de paredes de cisalhamento de aço leve ou estrutura de suporte de estrutura de aço cruzada. As paredes de cisalhamento de aço leve são geralmente dispostas em casa, usando chapa de aço galvanizado de 0,5 mm Mongólia em placa de gesso, e depois fixadas nos pinos da parede de aço leve, semelhante à formação de tensão de cisalhamento na estrutura da pele entre cada camada existe um componente especial da parede de cisalhamento para conectar os pisos superior e inferior para transferir efetivamente o cisalhamento horizontal e a tensão devido à força horizontal que atua nos pinos da parede produzidos. Na zona sísmica, a fim de garantir a segurança estrutural, o apoio do Cabo com uma cruz é utilizado como estrutura de aço resistente à força lateral para formar um sistema de arquitetura híbrida, onde o aço leve suporta as cargas verticais e o aço comum resiste às cargas horizontais . Para garantir o efeito de isolamento da parede, além dos pinos de parede preenchidos com fibra de vidro, é colada uma camada de isolamento no material da parede externa. Usando este método efetivamente corta a ponte térmica dos pinos de parede para os painéis de parede.

B. Construção residencial em chapa de aço no Japão

Como o Japão é uma zona propensa a terremotos e o aço leve tem boas características de efeitos sísmicos, o aço leve é popular localmente. De acordo com suas próprias características únicas, o Japão constrói carcaças de aço leve, ou seja, carcaças de chapa de aço, conforme mostrado na Fig. 4 abaixo [8,9]. Esta estrutura utiliza novo processo construtivo, ou seja, utiliza uma combinação de aço galvanizado conformado a frio não soldado, também conhecido como Aço 2 × 4, que é uma embarcação residencial com estrutura em chapa nervurada. A estrutura é uma forma arquitetônica do antigo norte-americano. Painéis de parede e piso são construídos usando madeira à base de caixa. No entanto, na carcaça de chapa de aço, o material da chapa é substituído por aço, cuja espessura é de 1,0 mm ou mais. Em dois lados, placa de gesso leve é afixada. Por este método, o desempenho geral da estrutura, como estabilidade, durabilidade, isolamento térmico, propriedades de isolamento acústico e etc., é alcançado.

Na realidade, este edifício de estrutura de chapa de aço é uma construção que combina os pontos fortes e as vantagens do processo de nervuras de aço e chapa. Os experimentos das entidades de construção demonstraram que possui excelentes características de desempenho, como resistência sísmica, desempenho de carga de vento e desempenho de carga anti-neve. Em 2003, o material de construção dos japoneses é alterado de madeira para quilha de aço fino. Visando as características arquitetônicas, códigos de construção no Japão, instruções especiais ao construir o sistema automático de extinção de incêndio e exaustão automática, a decoração interna reduz a transferência de calor doméstica entre as paredes.

C. Edifício Residencial com Eficiência Energética na Europa

A Alemanha começou a implementar a nova especificação energética de edifícios a partir de 2002 [9]. Seu núcleo é a quantificação do consumo de energia. O consumo de energia de cada casa é obrigado a fornecer cálculos de energia do edifício às autoridades competentes como documentos necessários casas. Tem um grande impacto no desenvolvimento residencial e no mercado de materiais de construção do país. Em edifícios residenciais que economizam energia, a Suécia usa energia renovável na medida do possível, incluindo energia eólica, energia solar, geotérmica e outras fontes de energia, e integra essas tecnologias. Em suma, os países europeus se concentram mais no estudo da eficiência energética e da construção verde. Agora, os componentes de aço formados a frio podem ser montados com rapidez e precisão em unidades estruturais completas para entrega no local. No Reino Unido, a maioria dos hotéis e motéis fora da cidade agora são construídos dessa maneira. A indústria da construção do Reino Unido usa atualmente mais de 300.000 toneladas de produtos de aço formados a frio anualmente, e essa taxa de consumo está crescendo de forma constante[10].

III. HABITAÇÃO DE AÇO LEVE NA CHINA

A. O status de desenvolvimento da carcaça de aço leve

Por muito tempo, a construção de moradias é dominada principalmente pelo concreto na China. Não é mais adequado para o tema dos edifícios verdes de hoje, pois precisa de grandes materiais e longo período de construção. Como a China é o maior produtor de aço do mundo desde 1996, conforme mostra a Figura 5, o governo estadual passou a incentivar o uso do aço na indústria de engenharia civil. Com a indústria de processamento de aço para construção crescendo dia a dia, a construção de estruturas de aço na China entrou em um período de desenvolvimento de alta velocidade [11]. da estrutura de concreto ao edifício de aço comum e do edifício de aço comum à estrutura de aço leve. O desenvolvimento de edifícios residenciais de aço não busca tecnologia avançada e ferramentas especiais e deve se concentrar em tecnologia de habitação madura, integrada e prática como os países europeus. No processo de integração, a chave é a estrutura detalhada e a convergência mútua.

Uma vez que os componentes de aço leve são facilmente produzidos pela fábrica com alto grau de mecanização, alto grau de comercialização e rápida velocidade de construção no local. E não afeta os moradores próximos e o favor da construção da civilização é muito alto. O aço leve é um produto de desenvolvimento sustentável e ecologicamente correto e seus indicadores econômicos abrangentes não são superiores à estrutura de concreto armado. Portanto, peso leve, bom desempenho sísmico de construção de aço leve deve se tornar o mainstream na indústria da construção. Agora, a construção está experimentando a conversão

B. As características do invólucro de aço leve

O aço leve é um novo conceito a princípio. Com a melhoria dos padrões de vida das pessoas, ela gradualmente entra na vida das pessoas. Em algumas das principais cidades da China, como Pequim, Xangai e outros lugares, a construção residencial de estrutura de aço leve foi estabelecida pela introdução de tecnologia da América do Norte e do Japão na China. Atualmente, a maioria das carcaças de aço leve na China pertence à construção de habitações leves com economia de energia que usa estrutura de estrutura de aço, parede leve, piso leve, sistema de construção de telhado leve. Usando aço de solda de viga H comum, pequena seção de viga H laminada a quente ou aço de seção reta e combinando fator de força lateral de parede anti-perfil, pode ser construída estrutura multicamada. E é consistente com nosso sistema de especificação atual e atende aos requisitos sísmicos [9]. Em 2011, a China emitiu e implementou os "regulamentos técnicos de construção de edifícios de aço formado a frio de baixo nível", que combina o sistema de quilha de aço formado a frio na América do Norte e promove esse sistema de quilha. No processo de projeto usando aço formado a frio de canal C e aço em forma de U, as paredes de suporte consistem em coluna, viga guia superior e inferior, suporte, contraventamento e escoras, painéis de parede e outros componentes estruturais [12] , como mostrado na Fig. 6 abaixo. Apesar das disposições das especificações relevantes, mas esta estrutura ainda não é grande popularidade. Embora a estrutura de aço leve tenha algumas vantagens, por exemplo, leveza, excelente desempenho sísmico, curto período de construção, estabilidade estrutural e outras características, mas também apresenta alguns problemas a serem abordados, como grande ruído e refratário ruim. Este curto período de construção do edifício agora não é reconhecido pelas pessoas e sua segurança e confiabilidade não são verificadas.

Mas este edifício de aço leve é a tendência de desenvolvimento da arquitetura chinesa e precisa de mais pesquisadores para estudar sua segurança, confiabilidade e durabilidade. Em suma, a China está no início dos edifícios residenciais leves de estrutura metálica e tem um longo caminho a percorrer. Em comparação com os países desenvolvidos, há muitas dúvidas e a China ainda está muito atrás. Ele precisa ser melhorado e aperfeiçoado continuamente [13].

C. Recomendações e Estratégias

Como a habitação residencial de estrutura de aço leve é de bom desempenho, peso leve, alto grau de fábrica, velocidade de construção, baixa intensidade de trabalho, etc., desenvolveu-se gradualmente nos Estados Unidos e na Europa nas últimas três décadas e criou um conjunto de tecnologia madura. Agora, muitas empresas nacionais e estrangeiras invariavelmente querem migrar a tecnologia residencial de estrutura de aço leve para a China, mas isso não faz sentido. As razões são as seguintes:

1) Não há especificação sistemática de aço leve.

Embora o "regulamento técnico de estrutura de aço moldado a frio" tenha sido promulgado em 2011, dificilmente é considerado fazer grandes componentes de suporte de carga com espessura de aço de 2 mm ou menos. Para o sistema de galvanização do rolamento de estrutura metálica de zinco com o uso extensivo de espessura de parede de 0,8 a 1,6 mm no exterior, não existem análises teóricas nem dados experimentais relevantes da estrutura, o que torna o projeto estrutural de aço leve muito difícil na China.

2) A sociedade como um todo requer um processo de aceitação desse novo sistema habitacional.

As pessoas ainda são muito estranhas para tal estrutura e ainda entendem mal sua segurança, estabilidade, conforto e etc.

3) O custo do projeto é alto.

Como a tecnologia ainda é incipiente, a falta de mão de obra qualificada e a necessidade de componentes de aço leve trazidos do exterior fazem com que os preços das moradias sejam mais altos. Para resolver os problemas acima, as seguintes recomendações e estratégias:

1) Para melhorar a especificação do aço leve, a construção de vários projetos-piloto torna esse aspecto de lacunas tecnológicas. As grandes empresas que realizam esta pesquisa nesta área devem ser apoiadas.

2) Sobre os fundamentos da construção de projetos-piloto e a experiência adquirida, deve-se aproveitar a oportunidade para elaborar as normas e códigos técnicos correspondentes da casa de estrutura de aço leve.

3) Uma vez promulgado o padrão técnico, o sistema de tecnologia deve ser incorporado às escolas profissionais como conteúdo de ensino.

4) Algumas das experiências bem sucedidas de países estrangeiros são absorvidas. Visando a situação específica, a pesquisa científica é realizada. Os estados devem fazer algumas políticas para apoiar a pesquisa desta técnica para que a estrutura de aço leve seja popularizada passo a passo. Por meio desse método, espera que mais pessoas reconheçam essa estrutura.

4. CONCLUSÃO

Em suma, o edifício residencial de vários andares de aço de baixa luminosidade na China tem boas perspectivas de desenvolvimento com menos materiais, pouca poluição, curto período de construção e em linha com a tendência de desenvolvimento da arquitetura doméstica. Vai se tornar uma nova situação de edifícios residenciais da China. Com a promulgação de diretrizes e especificações técnicas de edifícios residenciais de aço, os edifícios residenciais de aço leve com vários andares também devem ser desenvolvidos. Ao absorver e melhorar a tecnologia do sistema de estrutura de aço leve no exterior, aumentando a capacidade de produção e o desenvolvimento da capacidade de tecnologia do aço, acredito que a estrutura de aço leve será amplamente utilizada e desenvolvida na China.