Kriteria Pemilihan Material Bangunan Bertingkat (baja/beton)

Ketika memutuskan bahan yang mana (baja atau beton bertulang) yang lebih baik, ketentuan umum berikut dapat membantu. Biasanya, konstruksi struktur baja sangat ekonomis, jika salah satu persyaratan berikut disajikan untuk itu:

• bentang luas lantai;
• tinggi bangunan;
• Berat bangunan tidak signifikan (terutama dalam kondisi tanah berat);
• ruang bebas di lantai untuk peletakan utilitas;
• beban tinggi (sementara);
• penampang kolom kecil;
• Tata letak tempat yang fleksibel;
• pengaturan ruang kerja yang besar;
• Keragaman struktur beban-beban;
• periode konstruksi pendek;
• instalasi musim penghujan;
• toleransi kecil dalam pembuatan pekerjaan konstruksi;
• Instalasi di lokasi konstruksi terbatas tanpa area penyimpanan.

Konsumsi material baja

Perkiraan biaya struktur baja adalah konsumsi baja, per 1 m2 luas lantai atau 1 m3 volume internal. Itu tergantung pada banyak indikator, misalnya:

• jumlah lantai;
• beban waktu;
• Langkah-langkah kolom di kedua arah;
• ketinggian overlapping;
• metode penyediaan kekakuan bangunan;
• kelas baja yang dipilih;
• pembangunan overlapping.

Dalam perkiraan kasar, diagram menunjukkan konsumsi baja dalam kilogram per 1 m3 volume internal, tergantung pada jumlah lantai. Kurva batas adalah benar untuk beban kecil dan langkah-langkah kecil dari kolom, kurva b untuk beban besar dan langkah besar kolom. Penentuan konsumsi baja untuk kolom dan balok menggunakan nomogram diberikan dalam bab “Rangka baja”.

Diagram konsumsi material baja

Industrialisasi konstruksi

Elemen struktur baja bangunan bertingkat banyak dibuat pada jalur otomatis dan semi-otomatis, yang dilengkapi dengan perusahaan modern untuk produksi struktur baja. Proses otomatis tidak bergantung pada jenis atau rangkaian desain.

Elemen struktur baja terdiri dari profil gelinding. Mesin pemesinan secara otomatis disesuaikan sedemikian rupa sehingga mereka dapat memproses profil yang berbeda satu demi satu tanpa berubah. Program pemesinan yang diperlukan diumpankan ke mesin dengan pita berlubang atau magnetik. Produksi skala besar mengurangi waktu pemrosesan. Jumlah profil gelinding yang diproduksi dan dimensinya relatif kecil. Namun, ini tidak memaksakan pembatasan pada bentuk bagian dan dimensi elemen bangunan.

Karena pengurangan jumlah ukuran standar, serta mekanisasi dan otomatisasi produksi, adalah mungkin untuk mengurangi biaya bangunan.

Evaluasi biaya bangunan bertingkat

Ketika mengevaluasi biaya bahan bangunan yang akan digunakan untuk kerangka struktural bangunan, tidak mungkin untuk mempertimbangkan biaya bingkai pendukung secara terpisah dan membandingkannya hanya dengan biaya kerangka pendukung dari bahan bangunan lainnya. Semua biaya terkait dengan pembangunan gedung, misalnya:

• harga petak lahan;
• biaya yang terkait dengan pembiayaan konstruksi;
• biaya konstruksi tanpa pekerjaan finishing;
• biaya pemasangan struktur terlampir;
• biaya pemasangan peralatan teknis;
• biaya untuk pengoperasian gedung;
• biaya untuk reorganisasi bangunan berikutnya;
• perkiraan kerusakan dalam kasus ereksi bangunan berumur pendek.

Biaya petak lahan

Dimensi kecil dari elemen kerangka baja membutuhkan area yang lebih kecil dan dengan area yang sama dari situs konstruksi memungkinkan untuk meningkatkan area yang berguna dari bangunan. Biaya tanah dihitung per 1 m2 area yang dapat digunakan.

Beban kecil dari bangunan bertingkat yang terbuat dari struktur baja memungkinkan mereka untuk didirikan di tanah yang buruk, yang mengurangi biaya pondasi.

Pembiayaan konstruksi

Waktu konstruksi yang singkat mengurangi biaya pembiayaan. Karena waktu konstruksi struktur dengan rangka baja berkurang secara signifikan dibandingkan dengan waktu konstruksi jenis-jenis struktur lainnya, seringkali dibenarkan biaya konstruksi yang tinggi untuk rangka baja.

Baca juga: Fitur Konstruksi Bangunan Menggunakan Struktur Baja

Penghematan karena pengurangan periode konstruksi dapat dinyatakan dengan berbagai cara, misalnya:

Sewa sebuah lahan

Mengurangi waktu konstruksi mengarah ke pengembangan situs yang lebih cepat dan pengurangan jangka waktu sewa, dan oleh karena itu mengurangi minat atas sewa.

Penghematan atas penyewaan fasilitas pendukung

Ketika menyewa bangunan yang digunakan untuk kebutuhan mereka sendiri, biaya sewa mereka berkurang karena pengajuan awal bangunan utama atau biaya lain yang diperlukan untuk penempatan personil dan gudang sementara untuk periode konstruksi.

Pekerjaan musim penghujan

Ketika datang musim penghujan di bawah konstruksi besar-besaran, ada risiko tertentu bahwa durasi jeda musim hujan berlangsung lama. Risiko ini tidak ada dalam kasus pemasangan struktur baja yang tidak tergantung cuaca.

Biaya konstruksi

Masalah perbandingan biaya

Perbandingan biaya varian elemen penahan beban dari berbagai bahan bangunan diperlukan untuk memastikan profitabilitas mereka. Apa yang harus dimasukkan dalam perbandingan pilihan ekonomi dari berbagai bahan bangunan hanya dapat dikatakan dalam kasus-kasus individual. Untuk klarifikasi, mari kita lihat beberapa contoh.

Baja atau kolom beton bertulang

Kolom baja membutuhkan proteksi kebakaran, maka pemrosesan kolom selanjutnya termasuk dalam perkiraan. Kolom baja, meskipun lapisan, memiliki penampang kecil. Mereka dapat disembunyikan di dinding eksternal atau internal dan menempati area yang lebih kecil (atau tidak sama sekali) berguna. Dinding eksternal dapat dilampirkan langsung ke kolom, yang menyimpan pada rak fasad.

Baja atau balok beton bertulang

Tumpang tindih pada balok baja membutuhkan ketinggian konstruksi yang besar, jika balok diatur untuk berjalan. Hal ini meningkatkan ketinggian lantai dan tinggi total, dan volume bangunan, tetapi citra beberapa jumlah tambahan untuk pembangunan jalan raya di daerah teknis tumpang tindih, yang memberikan penghematan dalam peralatan kabel.

Balok baja membutuhkan proteksi kebakaran. Untuk melakukan hal ini, langit-langit ditangguhkan, yang merupakan lantai diperlukan dan beton dapat digunakan, meskipun dalam hal ini mungkin non-tahan api, dan karena itu biaya sedikit kurang. Untuk balok baja, yang dalam hal ini tetap tak bergaris di dalam struktur lantai dapat lebih dijamin tanpa langkah-langkah teknis khusus garis persiapan.

Kolom grid

Meningkatkan rentang tumpang tindih dengan kerangka baja menyebabkan sedikit peningkatan biaya, sementara pada bertulang kerangka beton kenaikan biaya secara signifikan.

Fleksibilitas dalam penggunaan luas lantai meningkat. Langkah besar kolom sering memungkinkan untuk mengurangi total luas lantai dengan area yang bermanfaat sama.

Perbandingan biaya

Ketika memilih struktur beban-gedung, perbandingan biaya harus dilakukan sesuai dengan elemen biaya berikut:

• elemen bantalan (misalnya, balok);
• jenis struktur terpisah (misalnya, tumpang tindih);
• semua struktur pendukung;
• konstruksi lengkap dari kerangka pendukung;
• pemasangan bingkai bantalan dengan karya-karya insulasi struktur;
• total biaya konstruksi bangunan.

Sistem operator yang optimal

Ketika membuat proyek konstruksi dan memilih parameter yang mempengaruhi untuk setiap bahan bangunan atau setiap struktur, ada sistem operator yang optimal. Beberapa bangunan lebih murah ketika membangun struktur baja, biaya orang lain kurang jika mereka terbuat dari beton bertulang. Pada saat yang sama, varian dengan struktur baja memiliki kualitas yang berbeda dibandingkan dengan beton bertulang. Sebelum keputusan akhir, Anda perlu melihat beberapa opsi. Perbandingan rasional hanya mungkin jika setiap solusi memiliki karakteristik optimal untuk bahan bangunan yang sesuai.

Analisis kinerja

Penyertaan biaya operasi dalam perbandingan biaya opsi hanya mungkin dalam analisis biaya operasi. Jadi, indikator yang tidak diukur oleh parameter yang sama dapat dibandingkan dengan biayanya.

Biaya untuk perubahan selanjutnya dalam bangunan

Dalam kasus desain prospektif, biaya rekonstruksi konstruksi di masa depan karena perubahan sifat penggunaannya lebih sedikit untuk struktur baja daripada jenis konstruksi lainnya.

Biaya menghancurkan bangunan termasuk dalam perkiraan hanya ketika konstruksi berumur pendek. Mereka menurunkan konstruksi struktur baja, terutama jika struktur bangunan yang dibongkar digunakan.

Sistem pengukuran dalam desain gedung bertingkat

Sistem modular

Dalam rancangan amandemen untuk DIN No. 18 000 Desember 1970, kesimpulan kerja ISO (International Organization of Standards) dan IMG (International Modular Group) ditetapkan. Dalam penjelasan DIN konsep tentang arti dan tujuan dari sistem modular dikatakan:

“Pengembangan peralatan konstruksi, rasionalisasi konstruksi, meningkatnya penggunaan komponen bangunan prefabrikasi, serta industrialisasi konstruksi yang umumnya progresif, memerlukan perjanjian wajib pada standarisasi rincian konstruksi dan aturan seragam, yang menurutnya dimensi konstruksi akan dikoordinasikan di antara mereka sendiri. Pengaturan seperti itu berfungsi untuk membatasi berbagai detail konstruksi …

Perjanjian semacam ini, yang berlaku di negara lain, adalah sistem modular. Penerapannya memungkinkan untuk menyatukan elemen-elemen bangunan dan peralatan dan untuk memproduksi secara massal … Ini merupakan prasyarat untuk merasionalisasi desain dan konstruksi struktur dan membantu ekonomi konstruksi dalam menyusun estimasi dan perhitungan. Sistem modular adalah dasar untuk normalisasi berikutnya.

Ini termasuk juga sistem toleransi, pembentukan ukuran dasar yang lebih disukai dan, dengan tujuan untuk membatasi lebih lanjut berbagai macam, kesepakatan tentang ukuran utama untuk kelompok suku cadang dan peralatan konstruksi tertentu. “

Dalam ketentuan utama dan penjelasan untuk proyek DIM dikatakan: sistem modul – modul utama, beberapa modul dan modul pecahan berfungsi untuk merekonsiliasi dimensi bangunan dari bagian-bagiannya.

Dimensi koordinasi, yaitu dimensi bangunan, yang memastikan konsistensi bagian-bagian struktur dengan satu sama lain dan menentukan posisi bagian-bagian bangunan relatif terhadap satu sama lain dan interfacing mereka satu sama lain, harus dimodulasi, yaitu, beberapa ke sejumlah bilangan bulat modul. Modul utama dilambangkan oleh M. Ini sama dengan M = 100 mm.

Beberapa modul merupakan kelipatan dari modul utama. Ukuran mereka adalah:

3 M = 300 mm; 6 M = 600 mm.

Modul pecahan dibentuk dengan membagi modul utama dengan integer. Mereka melayani untuk pembentukan dimensi bangunan lebih kecil dari M. Dimensi modular adalah dimensi acuan standar, yaitu dimensi bagian bangunan, termasuk ketebalan sambungan.

Sebuah modul besar 6M = 600 mm adalah basis dari grid modular. Ini berfungsi sebagai dasar dari sistem dimensi untuk elemen bangunan prefabrikasi, karena mengandung nomor dasar senyawa penting 2, 3, dan 5 (600 = 23 • 3 • 52) dan karena itu dibagi menjadi angka-angka ini tanpa mendapatkan bagian pecahan. Ini memfasilitasi desain dan menciptakan kemungkinan menggunakan mesin untuk pembuatan bagian, dimensi yang, sebagai suatu peraturan, diambil dalam milimeter penuh. Pembagian angka 600 ditunjukkan pada gambar 1.

Dimensi bangunan

Untuk struktur baja, kepatuhan dengan sistem modular kurang penting, karena pembuatannya hampir tidak bergantung pada dimensi bagian-bagiannya. Namun, untuk struktur pengurungan baja, perlu pra-pembuatan elemen yang harus sesuai dengan sistem modular. Dalam hal ini, elemen baja dari struktur penahan beban juga harus sesuai dengan sistem modular.

Desain DIN mendefinisikan penggunaan sistem modular: “Sebuah grid volumetrik digunakan untuk mendesain struktur bangunan terpadu. Garis dan bidangnya, sebagai aturan, saling tegak lurus dan memiliki interval modular (Gbr. 2).

Sistem grid volumetrik bangunan prefabrikasi

Dimensi grid modular untuk arah yang berbeda dari sistem koordinat dapat dipilih secara berbeda (Gambar 3).

Dimensi grid modular arah berbeda

Semua bagian konstruksi harus ditempatkan di grid ini. Pada saat yang sama, untuk setiap bagian, ukuran modular ditentukan, di mana komponen bangunan ini ditempatkan, termasuk sambungan (Gbr. 4).

ukuran modular ditentukan

Grid kerangka dan grid desain pelindung

Dianjurkan untuk menggunakan dua mesh dengan ukuran yang berbeda dalam desain struktur bangunan: wire mesh dan grid struktur melampirkan. Mereka dapat bertepatan atau dikompensasi relatif satu sama lain. Ukuran perpindahan V juga harus modular. “

Dalam “Katalog Persyaratan untuk Standarisasi dalam Pembangunan Sekolah Tinggi sebagai Prasyarat untuk Industrialisasi” dari 24.2.1972 mengatakan:

“Modular grid dari rencana adalah 0.6X0.6 m. Ukuran grid modular untuk struktur melampirkan adalah 1,2 m dengan penambahan 0,6 m. Grid modular dari frame terletak pada grid modular dari rencana tersebut. Dimensi grid modular frame adalah dimensi berulang berulang-ulang dari grid modular struktur melampirkan. Dimensi yang lebih disukai dari rangka rangka baja adalah 7,2 m dan 8,4 m ».

Grid modular kerangka kerja dapat memiliki nilai yang berbeda untuk konstruksi kerangka baja tergantung pada apakah grid kolom (n1 • M dan n2 • M) atau net dari balok (n • M) tersirat (lihat Gambar 5.1). Dalam kedua kasus, perpindahan ke ukuran V dimungkinkan (Gambar 5.2).

Grid modular kerangka kerja

Sebuah grid modular struktur melampirkan dengan kerangka beton bertulang biasanya mengungsi relatif terhadap kawat, karena kolom memiliki penampang besar dan tidak dapat terletak di bidang yang sama dengan dinding (Gambar 6.1). Susunan kolom ini juga dimungkinkan dalam konstruksi struktur baja.

Grid modular kerangka kerja

Kolom rangka baja pada Gbr. 6.2. memiliki penampang kecil dan dapat digunakan sebagai kolom eksternal ketika menyelaraskan kapak mereka dengan kisi-kisi modular balok sama dengan kisi kusen jendela. Partisi dapat secara langsung menyatukan kolom, sehingga dengan langkah kecil dari kolom luar, jaring modular kerangka kerja dan struktur melampirkan bertepatan. Grid kolom internal dapat bertepatan dengan grid struktur melampirkan, seperti dalam pembangunan kerangka beton bertulang. Kolom luar dapat diatur sedemikian rupa sehingga elemen-elemen bersatu dari partisi dapat dilekatkan tanpa sisipan tambahan.

Dimensi setiap bagian konstruksi harus diambil dengan mempertimbangkan hubungan dengan bagian lain.
Tidak semua dimensi struktur bangunan dapat disatukan. Karena ketebalan non-modular dari dinding dan langit-langit, dimensi non-modular dari kamar dan struktur melampirkan muncul.

Ketika menghubungkan ke grid modular dari langit-langit palsu, sering disarankan untuk menginstal partisi pada setiap sumbu jendela.

Dinding eksterior terpadu

Saat memecah dinding luar menjadi elemen, seperti dalam memecah partisi, ada tiga opsi utama:

9.1 Dinding luar yang tidak diperlukan tanpa perlu sisipan, selain elemen utama a, dalam elemen tambahan untuk sudut eksternal b dan c dan untuk sudut internal d, e, serta elemen normal terpotong f pada sudut internal n • M-d; tergantung pada keadaan, elemen sudut luar yang dipersingkat q, h panjang n • M-d + d = n • M juga diperlukan untuk langkah kecil panel.

Dinding luar yang tidak diperlukan

9.2 Dinding tanpa rak dengan sudut miring hanya memiliki elemen utama dan dua sisipan.

9.3 Dinding luar dengan tiang memiliki dua elemen utama, dua jenis pilar, yang secara bersamaan berfungsi untuk bergabung dengan partisi.

Dinding eksterior terpadu

9.4 Kolom pendukung kerangka baja dengan langkah kecil dapat dikombinasikan sebagai tipe 9.3 dengan kolom dinding eksternal. Jika mereka memasuki ruangan dengan d / 2, mereka dipasang dengan bebas di sistem partisi dengan tulisan bertipe 7.3 atau tanpa rak dari jenis 7.1.

Dimensi tinggi moduler

Tentang sistem modular untuk membangun tinggi dalam proyek DIN mengatakan:
“Dimensi koordinasi vertikal termasuk ketinggian lantai. Ukuran modularnya ditentukan, sebagai suatu peraturan, dari permukaan atas lantai ke permukaan lantai atas dari lantai berikutnya, atau dari atas lantai ke atas lantai, atau dari pendaratan ke pendaratan. “

Ketinggian langkah-langkah, sebagai suatu peraturan, tidak memiliki dimensi yang seragam, tetapi memungkinkan untuk menggabungkan kelompok langkah ke ukuran modular, misalnya:
2 • 100 = 200 mm = 2M;
2 • 150 = 300 mm = 3M;
3 • 167≈500 mm = 5М.