Dans les usines industrielles modernes, les machines lourdes - telles que les grandes machines d'estampage, les machines de précision, l'équipement de forgeage ou les systèmes de grue - est le principal moteur de la production. Une question clé se pose: peut commun colonnes et poutres en acier supporter de manière fiable le poids et l'impact de ces géants? La réponse est claire: les systèmes structurels en acier conçus professionnellement et construits sont entièrement capables de soutenir des machines industrielles lourdes.
Avantages intrinsèques de l'acier
Ce n'est pas un accident que l'acier est devenu le matériau structurel préféré des bâtiments industriels:
Rapport à haute résistance / poids: par rapport au béton, l'acier peut résister à des charges plus élevées au même poids. Cela permet aux colonnes et aux poutres en acier d'atteindre l'énorme capacité de roulement nécessaire pour soutenir l'équipement lourd avec des dimensions transversales relativement plus petites.
Excellentes propriétés mécaniques: l'acier a une bonne propriété élastique, de ténacité et de matériaux uniformes. Cela signifie qu'il peut résister efficacement à la déformation lorsqu'il est soumis à une grande pression (élasticité) et peut subir une déformation plastique importante sans fracture soudaine sous des charges extrêmes (ténacité), offrant une marge de sécurité importante.
Prévisibilité et fiabilité: La production d'acier moderne suit des normes strictes (telles que ASTM, EN, GB), et ses propriétés mécaniques clés telles que la limite d'élasticité et la résistance à la traction sont stables et peuvent être prédites avec précision, fournissant une base fiable pour le calcul de conception des ingénieurs structurels.
Pas "une taille unique": la conception professionnelle est le noyau
Il faut souligner que la «puissance naturelle» de l'acier doit être transformée efficacement en un soutien sûr grâce à la conception professionnelle de l'ingénierie structurelle. Cela implique:
Calcul de la charge précise: les ingénieurs doivent calculer la charge statique (poids autonome), la charge dynamique (vibration et force d'impact générées pendant le fonctionnement) et des charges supplémentaires possibles (telles que les matériaux et les charges de levage) de l'équipement lui-même en détail. Les charges d'impact sont particulièrement essentielles pour les machines lourdes.
Sélection et analyse structurelles: Sélectionnez des grades en acier appropriés (tels que Q235B, Q355B) et des formes en coupe transversale (acier en H, colonnes de type boîte, etc.) en fonction des résultats du calcul de charge. Utilisez la théorie et les logiciels de l'analyse structurelle mature (tels que l'analyse des éléments finis FEA) pour simuler l'état de contrainte de la structure dans diverses conditions de travail pour garantir que le niveau de contrainte et la déformation se trouvent dans la plage admissible des spécifications de sécurité (telles que GB 50017).
Conception du nœud clé: les bases de colonne et les nœuds de connexion à colonne de faisceau sont souvent des emplacements clés pour transmettre des charges énormes, et leur conception doit être particulièrement prudente pour assurer des connexions fiables et effacer les chemins de transmission de force. Des mesures telles que les côtes de raidissement, une taille accrue de la plaque de connexion ou des boulons à haute résistance peuvent être nécessaires.
Considérez les effets de fatigue: pour les équipements soumis à des charges cycliques fréquentes (telles que les machines d'estampage), la conception structurelle doit également évaluer les risques de fatigue potentiels pour garantir que les dommages à la fatigue ne se produisent pas pendant la durée de vie prévue.
Conception de la fondation: "Un grand bâtiment commence à partir du sol", et la conception de la fondation de la colonne en acier de roulement est également cruciale. Les énormes charges générées par l'équipement lourd sont finalement transmises à la fondation, et la fondation doit avoir une taille, une résistance et une stabilité suffisantes pour prévenir des problèmes tels que le règlement inégal.
Applications réussies en réalité
En pratique, les structures en acier sont largement utilisées dans diverses usines industrielles qui transportent des machines lourdes:
Des ateliers de fabrication lourds: les grandes presses, les machines à mourir sur le portique CNC et autres équipements sont généralement directement installés sur des plates-formes en acier renforcées ou soutenues par des colonnes en acier densément disposées ci-dessous.
Les centrales électriques et les centrales pétrochimiques: les équipements clés tels que les grandes unités de turbine et les réacteurs sont généralement situés dans un cadre de structure en acier solide.
Entreposage logistique: les systèmes d'étagères lourds et les chariots élévateurs de haut niveau dans de grands entrepôts automatisés reposent également sur des colonnes et des poutres en acier pour leurs structures de support.
Système de grues: Les faisceaux de ponts de ponts et de portes sont des poutres en acier lourdes qui soutiennent les grues elles-mêmes et les objets lourds hissés.
Sécurité et redondance: la garantie de la pratique d'ingénierie
La sécurité est la bouée de sauvetage de la production industrielle. Une conception de structure en acier qualifiée comprendra le facteur de sécurité nécessaire (généralement supérieur à 1,5), c'est-à-dire que la capacité de charge réelle de la structure dépasse de loin la charge attendue dans la conception pour faire face à des risques potentiels tels que les écarts d'estimation de charge, les défauts de matériaux mineurs ou les surcharges accidentelles. De plus, les structures critiques sont souvent conçues avec des chemins redondants, de sorte que même si une situation extrême se produit dans un certain composant, la charge peut être transmise par d'autres chemins pour empêcher l'effondrement continu catastrophique.
La maintenance garantit une fiabilité à long terme
Une fois la structure en acier construite, l'inspection et l'entretien régulières sont essentielles pour assurer sa capacité de charge à long terme. Cela comprend la vérification si l'acier est rouillé, si les joints clés (soudures, boulons) sont intacts et si la structure a une déformation ou une vibration anormale. Une bonne maintenance peut étendre efficacement la durée de vie de la structure et assurer le fonctionnement sûr de l'équipement.
