Estructura de acero Tecnología de construcción inteligente
Tecnología clave principal #3. Un conjunto de métodos de construcción para montar estructuras espaciales complejas que no se pueden erigir con enfoques convencionales basados en grúas. Jacking hidráulico para grandes estructuras de red. levantamiento sincrónico controlado por ordenador para techos de larga distancia. Instalación deslizante para estructuras sobre espacios ocupados o sensibles. Tensión pretsatada para sistemas de cuerdas de vigas. 3.000.000 m2 de estructuras de acero ensambladas anualmente no mediante la montaje de grúas, sino mediante la ingeniería del proceso de instalación con la misma precisión que la estructura misma.
¿Qué es la construcción inteligente?
La construcción de una estructura de acero es sencilla cuando la estructura es pequeña y el sitio está abierto: una grúa móvil recoge cada miembro y la coloca en su lugar. Pero cuando la estructura abarca 229 metros, pesa miles de toneladas y debe ser montada sobre una instalación de operación o en un espacio urbano confinado, la instalación convencional basada en grúa se vuelve imposible. La grúa no puede alcanzar el centro de un tramo de 229 m; la estructura es demasiado pesada para un solo levantamiento; el sitio no puede acomodar la huella de la grúa.
La tecnología de construcción inteligente sustituye el enfoque de "grandes grúas" por métodos de instalación de ingeniería que utilizan sistemas hidráulicos, sincronización controlada por ordenador y mecánica estructural para montar estructuras que ninguna grúa podría manejar. diseño inteligente proceso, con la secuencia de instalación, las fuerzas de acoplamiento, las capacidades de elevación y el comportamiento estructural durante cada etapa de construcción analizados y verificados antes de que se movilice cualquier equipo.
Permanent Steel tiene la Clase 1 General Contract for Building Construction y la Clase 1 Specialized Contract for Steel Structure Engineering las más altas cualificaciones para la ejecución de la construcción en China. Esto significa que no somos simplemente un fabricante que envíe miembros fabricados a un sitio para que otros construyan. Diseñamos la estructura, Fabricación de los miembrosLa tecnología de construcción inteligente descrita a continuación es la capacidad metodológica que hace posible este modelo de cadena de la industria completa.
Tecnología de jaquete hidráulico para grandes estructuras de redes
El sistema de soldadura hidráulica es el método principal para construir grandes estructuras de rejilla espacial. El principio es montar la estructura de la red a nivel del suelo, donde los trabajadores pueden acceder a cada nodo, cada tornillo puede ser torqueado sin andamios, y cada soldadura puede ser inspeccionada a nivel de los ojos y luego levantar toda la estructura ensamblada (o grandes segmentos de ella) en su posición elevada final utilizando jacks hidráulicos montados en columnas de apoyo o torres temporales.
Las ventajas del montaje en el suelo son significativas: las condiciones de trabajo son más seguras y más controlables, la productividad es mayor (los trabajadores no trabajan a altura ni en plataformas temporales), la calidad es mejor (los tornillos se pueden torcer con precisión, las soldas se pueden inspeccionar a fondo) y el horario de montaje es más corto.
Cómo funciona el chaleco hidráulico
El sistema de jacking utiliza cilindros hidráulicos instalados en la parte superior de las columnas de soporte de la estructura. Las hebras o barras de acero se anclan a la estructura de la rejilla en puntos de elevación designados. Los cilindros hidráulicos tiran las hebras hacia arriba en golpes sincronizados, levantando la rejilla en incrementos de 100-200 mm por golpe. Después de cada golpe, los mecanismos de bloqueo sostienen la carga mientras los cilindros se retiran para el siguiente golpe. El proceso se repite hasta que la rejilla alcanza su elevación final, donde está permanentemente conectado a la estructura de soporte.
Para una estructura de red de 229 metros que pesa varios miles de toneladas, el sistema de jacking puede utilizar docenas de cilindros hidráulicos distribuidos en múltiples puntos de soporte. Cada cilindro debe levantar su parte de la carga total, y todos los cilindros deben avanzar a la misma velocidad para evitar el desplazamiento diferencial que distorsionaría la geometría de la red. Este es el reto de ingeniería principal: no la fuerza de elevación (los cilindros hidráulicos pueden generar una fuerza enorme), sino la sincronización.
Análisis de ingeniería del proceso de elevación
Antes de que comience cualquier operación de jacking, se analiza la secuencia de construcción en el modelo de diseño inteligente. En cada etapa de construcción montaje en tierra, elevación inicial, posiciones de elevación intermedias, conexión final se analiza el comportamiento estructural de la red mediante FEA. El análisis verifica que: la red puede soportar su propio peso durante el levantamiento sin exceder la capacidad de los miembros; las fuerzas del punto de elevación no sobrecargan las conexiones de los nodos locales; la estructura de soporte temporal (torres de jaqueo, soportes temporales) tiene una capacidad adecuada; y se mantiene la tolerancia diferencial de desplazamiento entre los puntos de elevación.
Elevación sincrónica controlada por ordenador
Para las estructuras con múltiples puntos de elevación distribuidos en una gran área, mantener la sincronización entre los puntos de elevación es el reto crítico de seguridad y control de calidad. Si un punto de elevación avanza más rápido que otros, la geometría de la estructura se distorsiona, creando fuerzas internas que no se analizaron en el modelo de diseño. En casos extremos, el elevación diferencial puede causar fallas estructurales durante la construcción.
El sistema de elevación sincrónica controlado por ordenador de Permanent Steel resuelve este problema mediante monitoreo en tiempo real y control de retroalimentación.
- Sensores de posición en cada punto de elevación medidores de distancia láser o sensores de movimiento basados en codificadores que miden la posición vertical de cada punto de elevación con una precisión de milímetro, actualizados varias veces por segundo.
- Celulas de carga en cada cilindro hidráulico medir en tiempo real la fuerza ejercida por cada cilindro, asegurando que ningún punto de elevación exceda de su capacidad de carga prevista.
- Sistema de control de computadora un controlador central que recibe datos de posición y carga de todos los puntos de elevación, compara las posiciones reales con la trayectoria de elevación objetivo y ajusta el flujo hidráulico a cada cilindro para mantener la sincronización.
- Los bloqueos de seguridad condiciones de parada automáticas que detienen toda la operación de elevación si algún punto de elevación se desvía más allá de su tolerancia, si un cilindro supera su límite de carga o si la presión hidráulica baja (indicando un posible fallo del sistema).
El sistema de elevación sincrónica es lo que hace posible erigir una cuadrícula de 229 metros como una sola pieza (o como unos cuantos grandes segmentos) en lugar de miembro por miembro a altura. Sin sincronización controlada por ordenador, las fuerzas diferenciales en una estructura tan grande serían inmanejables la estructura se distorsionaría durante el levantamiento, y las fuerzas internas generadas por esa distorsión podrían dañar las conexiones diseñadas para la condición de carga en servicio, no la condición de la etapa de construcción.
Esta tecnología fue reconocida con el 1er Premio en Ciencia y Tecnología Progreso y Innovación Tecnológica de la Universidad de China Steel Construction Society (Sociedad de la construcción de acero y hierro de China) específicamente para las innovaciones en la metodología de control de elevación sincrónica de estructuras espaciales de acero.
Instalación de deslizamiento para techos de larga distancia
La instalación de deslizamiento (también llamada instalación de lanzamiento incremental o construcción de techo deslizante) se utiliza cuando se debe instalar una estructura de techo de gran luz sobre una instalación existente o simultáneamente construida donde el acceso a las grúas es imposible o donde el espacio debajo del techo debe permanecer operativo durante la construcción. Los ejemplos incluyen: techos de las terminales del aeropuerto (donde la terminal debajo debe permanecer operativa), techos de las arenas deportivas (donde el campo de juego debajo no puede soportar cargas de grúas) y techos de las instalaciones industriales (donde la producción no puede ser interrumpida para la construcción).
Cómo funciona la instalación de deslizamientos
La estructura del techo se monta en un área de montaje en un extremo del edificio típicamente en el suelo o en una plataforma temporal a nivel del techo. El segmento del techo montado se empuja o tira a lo largo de las pistas correderas instaladas en las columnas de soporte del edificio, moviéndolo a su posición final. A medida que cada segmento alcanza su posición, el siguiente segmento se monta en el área de montaje y se conecta con el segmento anterior, y la estructura combinada se desliza más en posición. El proceso se repite hasta que todo el techo está en su lugar.
El sistema de deslizamiento utiliza rodamientos o rodamientos de rodamiento de PTFE (Teflon) instalados en las columnas de soporte, con cilindros de empuje y tirón hidráulicos que proporcionan la fuerza motriz. La resistencia a la deslizamiento de un techo de acero en rodamientos de PTFE es típicamente 2-4% de la carga vertical lo que significa que un techo de 1.000 toneladas requiere 20-40 toneladas de fuerza horizontal para deslizarse, bien dentro de la capacidad de los cilindros hidráulicos. La velocidad de deslizamiento se controla a 0,5-2,0 metros por hora, con un monitoreo continuo de las reacciones de rodamiento, la alineación de la pista de deslizamiento y el comportamiento estructural durante cada incremento de deslizamiento.
Considerancias de ingeniería
La instalación de deslizamiento introduce condiciones de carga estructural que no existen en la estructura terminada. Durante el deslizamiento, el techo se apoya sólo en las ubicaciones de la pista de deslizamiento no en las posiciones de soporte finales. Esto cambia la distribución de la reacción de soporte y puede crear momentos de flexión y fuerzas de corte que superan los valores en servicio. modelo de diseño inteligente analizará cada etapa de deslizamiento, verificando que la estructura puede apoyarse en cada posición de deslizamiento intermedio, que la parte de la azotea con la palanca (el borde delantero que ha salido del área de deslizamiento pero que aún no ha alcanzado el soporte distante) no exceda los límites de desviación o de tensión y que los rodamientos de deslizamiento tengan una capacidad adecuada para las fuerzas de reacción en cada punto de soporte.
Se utilizó una instalación corredera para el techo de la fase III de la terminal del aeropuerto internacional de Guangzhou Baiyun, donde se montó el techo de acero de larga distancia en un extremo de la terminal y se deslizó en posición sobre la terminal operativa por debajo de un método de construcción que permitió que el aeropuerto permaneciera completamente operativo durante la instalación del techo.
Tensión pretsurrida para estructuras de cuerdas de haz
Las estructuras de cuerdas de vigas (Sistema 02 en nuestro sistemas tecnológicosLos cables se instalan en un estado de desgaste (sin tensión) y luego se tensan a una fuerza especificada mediante jacks hidráulicos. El proceso de tensión es en sí mismo una operación de construcción crítica la fuerza del cable debe aplicarse en una secuencia controlada, con un seguimiento continuo de la fuerza del cable, la desviación del haz y el comportamiento estructural.
La secuencia de tensión
En una estructura de cuerdas de haz con múltiples cables, los cables no pueden ser tensados de forma independiente tensar un cable cambia la distribución de la fuerza en todos los demás. Los cables que se ponen primero a la tensión, la fuerza que se aplica en cada incremento y la cantidad de pasos necesarios para alcanzar la pretensión objetivo. modelo de diseño inteligente calculará la secuencia de tensión, especificando la fuerza y la secuencia de conexión de cada cable en cada etapa de tensión.
Monitoreo durante la tensión
Durante la tensión, se monitorean en tiempo real los siguientes parámetros: la fuerza del cable (medida por las células de carga en los accesorios hidráulicos y por los transductores de fuerza del cable), la desviación del haz (medida por instrumentos de encuesta o LVDTs) y la compresión de la estrucha (medida por medidores de tensión o células de carga). Los valores medidos se comparan con los valores previstos del modelo de diseño en cada etapa de tensión.
La fuerza de prerrepresión objetivo no es simplemente un valor fijo depende de la carga muerta presente en el momento de la tensión, la carga en vivo esperada, los efectos térmicos y la relajación a largo plazo del cable y los anclajes. El modelo de diseño calcula la prerrepresión inicial requerida para lograr el rendimiento estructural objetivo bajo la carga de diseño completa, teniendo en cuenta todas las pérdidas (relajación del cable, asientos de anclaje, acortamiento elástico de la estructura, arrastre y contracción de cualquier elemento concreto).
Por qué esto es importante
Una estructura de cuerda de haz de viga tensa incorrectamente no es simplemente de bajo rendimiento es potencialmente insegura. La tensión inferior significa que el cable no proporciona un soporte adecuado en el medio de la franja, sobrecargando el haz. La fuerza del cable supera la capacidad del haz de resistir la fuerza ascendente inducida, lo que potencialmente causa inestabilidad del haz. La tecnología de construcción inteligente asegura que el tensión se ejecuta exactamente como se diseñó, con verificación en tiempo real en cada etapa.
Encuesta 3D y verificación de forma construida
Antes, durante y después de la construcción, Permanent Steel realiza una encuesta 3D utilizando estaciones totales, escáneres láser y sistemas GPS-RTK para verificar que la estructura tal como se construye coincide con el modelo de diseño.
Encuesta previa a la construcción
Antes de comenzar la construcción, se inspecciona la estructura de soporte (columnas de hormigón, cimientos, abutments) para verificar que las posiciones de puntos de soporte, elevaciones y patrones de pernos de anclaje coinciden con el modelo de diseño dentro de tolerancias especificadas. Se identifican y corren las discrepancias antes de que se erige cualquier acero.
Monitoreo durante la construcción
Durante las operaciones de levantamiento, deslizamiento y tensión, los puntos estructurales clave se monitorean continuamente para la posición, la desviación y la alineación. Los datos de monitoreo se transmiten al sistema de control de construcción, lo que permite el ajuste en tiempo real de las fuerzas de levantamiento, velocidades de deslizamiento y secuencias de tensión basadas en la respuesta estructural medida en lugar de predicciones teóricas.
Verificación de la construcción
Después de la construcción, se inspecciona toda la estructura y se compara la geometría tal como se construye con el modelo de diseño. Las posiciones de los miembros, las orientaciones de conexión, las desviaciones bajo carga muerta y la geometría estructural general se verifican con respecto a la especificación. La encuesta tal como se construye se convierte en parte del registro de calidad del proyecto y sirve como base para el futuro monitoreo de la salud estructural.
Monitoreo de la seguridad durante la construcción
La construcción de estructuras de acero implica riesgos inherentes: ascensores pesados, trabajo a altura, inestabilidad temporal durante el montaje y exposición al viento y al clima.
- Monitoreo del viento Los anemómetros instalados en la elevación de elevación proporcionan datos de velocidad del viento en tiempo real. Las operaciones de elevación se suspenden cuando la velocidad del viento excede el límite específico del proyecto (generalmente 8-10 m/s para las operaciones de grúas, potencialmente más alto para los sistemas de jacking hidráulico que son menos sensibles al viento).
- Monitoreo estructural de la salud Los indicadores de tensión y los transductores de desplazamiento instalados en puntos estructurales críticos durante la construcción proporcionan datos en tiempo real sobre la tensión y la deformación.
- Monitoreo temporal de la estructura Las torres de empuje, los soportes temporales, las vías de deslizamiento y las obras falsas se monitorean para la instalación, la deformación y la carga.
- Sistemas de seguridad del personal protección contra caídas, control de espacios confinados y control de acceso garantizan que los trabajadores no estén expuestos a riesgos no controlados durante las complejas operaciones de construcción.
Nuestro Premio de Luban y Premio de Oro a la Estructura de Acero Los reconocimientos incluyen la evaluación de la gestión de la seguridad de la construcción los proyectos galardonados deben demostrar no sólo la calidad de la estructura terminada sino también la ejecución segura del proceso de construcción.
Capacidad de construcción anual de 3.000.000 m2
La capacidad de construcción anual de Permanent Steel de 3.000.000 m2 representa la capacidad de montaje en el sitio que complementa nuestra capacidad de 200.000 toneladas capacidad de fabricación. Esta capacidad es posible gracias a múltiples equipos de construcción que operan simultáneamente en diferentes sitios de proyectos, cada uno equipado con los sistemas de acoplamiento hidráulico, elevación, deslizamiento y tensión sincrónicos descritos anteriormente.
La capacidad de construcción está respaldada por nuestra Clase 1 Contratación General de Construcción de Edificios y Clase 1 Contratación Especial de Ingeniería de Estructura de Acero cualificaciones las más altas cualificaciones de ejecución de la construcción en China. Estas cualificaciones nos autorizan a servir como el contratista general de proyectos de construcción de edificios, lo que significa que podemos gestionar no sólo la instalación de estructura de acero, sino también la coordinación con hormigón, mecánica, eléctrica y otros oficios de construcción. Para los clientes que buscan un modelo de entrega de un solo punto de contacto desde el diseño hasta la construcción hasta la entrega Permanent Steel es uno de los pocos fabricantes de estructura de acero chinos con la cadena de calificación completa para entregarlo.
Nuestro portafolio de construcción incluye proyectos históricos: la nueva estación del mar de Ross en la Antártida (requiere Soldadura de acero de servicio a temperaturas ultra bajas y la construcción en condiciones polares), la Terminal del Aeropuerto Internacional de Guangzhou Baiyun Fase III (instalación de techo deslizante sobre un aeropuerto operativo), la red de almacenamiento de carbón de 229 metros, récord mundial, y docenas de lugares deportivos, centros de exposiciones, instalaciones industriales y proyectos de infraestructura en China e internacionalmente. El método de construcción de cada proyecto fue diseñado específicamente para las condiciones del sitio, la geometría estructural y las limitaciones operativas demostrando que la construcción inteligente no es un método único sino una metodología: la ingeniería sistemática del proceso de instalación, adaptada a las exigencias específicas de cada proyecto.
¿Necesitas un método de construcción para un sitio difícil?
Nuestro equipo de ingeniería de construcción puede evaluar las condiciones de su sitio, los requisitos estructurales y las limitaciones operativas para desarrollar un método de instalación a medida.