2-kerroksinen konttitalo ja 40 jalan konttitalo: rakenteelliset näkökohdat

Kaksikerroksisten konttitalojen rakenteellinen eheys

Pystysuuntaisen kuorman jakautuminen pinotuissa konteissa

Kun rakennetaan kahden kerroksen talot kuljetuskonteistereistä suurin osa painosta siirtyy itse asiassa kulmavaluisiin, jotka ovat käytännössä standardin ISO-kehikon vahvimpia osia. Tavallinen kontti kestää noin 192 000 puntaa pinottuna ISO-standardien mukaisesti (tarkemmin ISO 1496-1). Kun kuitenkin muokkaamme näitä asumustiloihin, tilanne muuttuu huomattavasti. Alimmat kontit joutuvat tästä eteenpäin kantamaan sekä kuolleita kuormia, kuten rakenteen ja pintojen painot, että kaikki liikkuvat kuormat, kuten ihmisten liikkuminen, huonekalujen sijoittelu ja jopa lumikuorma talvikuukausina. Reikien tekeminen seinille tai lattioille heikentää myös näitä tärkeitä kulmapalkkeja, mikä voi vähentää niiden kantavuutta 15–30 prosenttia. Jos painoja ei jakauteta tasaisesti rakenteen läpi, on olemassa todellinen riski pysyville taipumisongelmille tai epätasaiselle painumiselle ajan myötä. Siksi oikea insinöörityö on tässä niin tärkeää. Sisäisten terästukien lisääminen siten, että ne linjautuvat kulmavaluisten kanssa, ja konttien yhteyksien vahvistaminen keskenään on ehdottoman välttämätöntä, jotta usean yksikön pinon vakaus säilyy.

Ovien ja ikkunoiden aukeamien vaikutus kehyksen jäykkyyteen

Kun aloitamme leikkaamaan reikiä kontteihin, vähennämme periaatteessa niiden monokkarirakennetta, joka on se mikä tekee niistä alun perin niin vahvoja. Jos joku poistaa noin 10 % tai enemmän aaltopellistä seinämää, koko rakenne muuttuu huomattavasti joustavammaksi vääntövoimia vastaan. Tämä tarkoittaa, että sitä on paljon helpompi taivuttaa ja vääntää sivusuuntaisella voimalla. Riittävästi vahvistamattomat ikkunat painuvat usein selvästi alas maanjäristyksissä, ja nurkkiin liian lähelle asennetut ovet aiheuttavat todellisia ongelmia, koska kyseiset alueet ovat jo valmiiksi heikoimpia kohtia kehikossa. Näiden ongelmien korjaamiseksi on tehtävä tietyt toimenpiteet. Ensinnäkin, asennettava kiinteät teräspalkit suoraan jokaisen aukeaman yläpuolelle. Toiseksi, reunat on vahvistettava vähintään 3 mm paksulla teräsputkella. Lopuksi, on varmistettava, että ovien/ikkunoiden ja kulmavalukkeiden välillä on vähintään 30 cm etäisyys, jotta rakenteellinen eheys säilyy koko kehyksessä.

Leikkausjännitysriskeistä ja teknisesti suunnitellun vahvistuksen roolista

Sivuttaisvoimat – esimerkiksi tuulenpuuskista tai maanjäristyksistä – aiheuttavat leikkausjännitystä, jota muuntamattomat pinotut kontit eivät ole suunniteltu kestämään. Ilman vahvistusta nämä voimat voivat aiheuttaa heilahduksen, ristikkojen vinoutumisen tai kalvon epäonnistumisen. Keskeiset haavoittuvuudet ja niihin suunnitellut ratkaisut sisältävät:

Ammattimainen suunnittelu takaa IBC:n tuuli- ja maanjäristysvaatimusten noudattamisen laskennallisen vahvistuksen kautta. Kaikki kriittiset liitokset – erityisesti useita kerroksia kuormittavat – on tehtävä 70 ksi:n korkealujuisten pulttien avulla, jotka on arvioitu 1,5 tuuman mitoituskuormiin, jotta ne kestävät dynaamisia ja väsymisjännityksiä vuosikymmenten ajan.

40 jalan konttitalo: Suunnittelurajat ja rakenteellinen vakaus

Mittatiedot ja soveltuvuus asuinkäyttöön

Tavalliset 40-jalkaiset kuljetuskontit tarjoavat noin 320 neliöjalkaa sisäistä tilaa, korkeus noin kahdeksan jalkaa ja pituus neljäkymmentä jalkaa. Korkeammissa high-cube -versioissa sisäkorkeus on noin yhdeksän ja puoli jalkaa, mikä tarkoittaa parempaa päänvapautta ja helpompaa julkisivujen läpi kulkevien teknisten järjestelmien asentamista. Nämä standardikoot sopivat melko hyvin pieniin asuintiloihin, joissa perustilat kuten makuuhuone, keittiö ja kylpyhuone mahtuvat tiloihin, joiden pinta-ala vaihtelee 28–32 neliömetrissä. Koska niiden mitat ovat vakioituja, nämä kontit toimivat hyvin rakennuspalikkoina kerrostalojen rakentamisessa. Mutta totuus on, että 8-jalkainen leveys on todella ahtava, joten useimmat ihmiset yhdistävät useita kontteja keskenään, jotta saavat riittävästi tilaa perheille asumaan mukavasti ilman tunnetta siitä, että olisi koko ajan puristuksissa.

High-cube -mallit ovat suositumpia 90 %:ssa asuinkäyttöön muunnetuista konteista, kuten 2024 Container Dimensions Report , koska ilmanvaihdon suodattimet, putkistot ja kattoon asennetut varusteet on yksinkertaistettu.

Muutokset ja sivuttaisvoimakkeet, mukaan lukien kattohuoneistojen tukialustat

Rakennuksen rakenteeseen tehtävät muutokset, kuten ikkunoiden lisääminen, ovien asentaminen, sisäseinien luominen tai katolle tehtävät kulkuyhteydet, heikentävät rakennuksen vääntöjäykkyyttä. Journal of Sustainable Architecture -lehdessä julkaistun tuoreen tutkimuksen mukaan merkittävät leikkaukset voivat vähentää seinien jäykkyyttä jopa 15 prosenttia. Ongelma pahenee, kun useita aukkoja sijoitetaan pystysuoraan eri kerroksissa toistensa yläpuolelle. Katosten terassit ovat erityisen ongelmallisia, koska ne lisäävät tuulen leikkausjännitystä noin 40 prosenttia tavalliseen kattoon verrattuna ja aiheuttavat tiettyjä painepisteitä, jotka vaativat erityistä vahvistamista. Näiden ongelmien korjaamiseksi insinöörit asentavat usein momenttikestäviä kehikoita jokaisen aukon läheisyyteen, upottavat ristiinhalkiointivahvistuksen muutettuihin seiniin ja sijoittavat lisäterässarakkeet suoraan terassin tukien ja rakenteen liitoskohdien alle. Vaikka nämä ratkaisut auttavat ylläpitämään vakautta pitkällä aikavälillä, ne tulevat kuitenkin maksullisiksi. Useimmissa hankkeissa rakenteellisten kehusten kustannukset nousevat 10–15 prosenttia näiden välttämättömien mukautusten jälkeen.

Monikerroksisten konttirakennusten perustusjärjestelmät

Pilaripohja vs. laattaperusta: Oikean perustatyylin valinta

Monikerroksiset konttitalot sijaitsevat usein pilariperustalla, joka nostaa ne maasta yksittäisten pystytukien avulla. Tämä toimii hyvin epätasaisella maastolla, tulva-alueilla tai maaperällä, joka laajenee ja kutistuu. Järjestelmä auttaa pitämään kosteutta loitolla lattiasta, mahdollistaa ilman kiertämisen alapuolella ja kestää pieniä siirtymiä maassa ilman suurempia ongelmia. Lisäksi se helpottaa putkien ja kaapeleiden asentamista, koska alapuolelle jää tilaa. Mutta tässä on yksi mutka: koska nämä perustukset ovat korotetut, ne reagoivat voimakkaammin vaakasuuntaisiin tuulivoimiin. Korkeampien rakennusten tarvitsevat erityisen vahvat ankkuroinnit ja jäykistysjärjestelmät pysyäkseen turvallisina. Tasaiselle maalle, jossa maa pysyy paikallaan, kantavaan betonilaattaan perustuvat perustukset ovat parempi vaihtoehto. Ne jakavat kuorman kiinteille betonialustoille, jotka kestävät suuria painepisteitä – mikä on tärkeää, koska kukin kulma voi kantaa yli 8 500 puntaa. Vaikka laattaperustukset toimivat hyvin maanjäristyksissä, ne halkeilevat helposti, kun vesi jäätyy ja sulaa toistuvasti, ja ne myös rajoittavat veden valumista pois rakennuksen läheisyydestä. Maaperän testaaminen ennen näiden kahden perustustyypin valintaa ei ole valinnainen vaihe. Tulokset osoittavat, kumpi vaihtoehto sopii parhaiten painon siirtämiseen ja kestämään monien vuosien ajan säämuutoksia.

Konttien pinokonfiguraatiot ja pitkän aikavälin rakenteellinen suorituskyky

Vertaileva analyysi: klassinen, siirretty, silta- ja hybridipinomalli

Sillä, miten kontit pinotaan, on suuri merkitys siihen, miten rakenteet käyttäytyvät kuormien alaisina, miten selkeät kuorman siirtoreitit ovat ja minkälainen pitkäaikainen lujuus niillä on ajan myötä. Perinteinen tapa, jossa kontit asettuvat täsmälleen kohdakkain nurkkapalkkien kohdalla, antaa insinööreille ennustettavan pystysuuntaisen kuorman jakautumisen ja helpottaa laskelmia, vaikka tämä menetelmä ei jätä paljoa tilaa luovalle arkkitehtuurille. Kun aloitamme konttien siirtämisen päällekkäin, saamme aikaan mielenkiintoisia ulkonevia osia, jotka lisäävät visuaalista houkutusta ja voivat itse asiassa luoda käytettäviä ulkoalueita. Mutta tässäkin on kuitenkin heikkous. Näiden siirrettyjen rakenteiden liitospisteisiin tarvitaan lisävahvistusta torjumaan vääntövoimia ja estämään kulmien kiertyminen, kun ne eivät ole kohdakkain. Sitten on olemassa siltausmenetelmä, jossa kontteja ylitetään ulkoisten tukien välillä muodostaakseen katettuja terasseja tai sisäpihoja. Tämä edellyttää melko tarkkaa laskentaa taivutusmomenttien ja rakenteen taipumisen hallinnan suhteen kuormituksen alla. Monet hankkeet käyttävät nykyisin hybridimenetelmiä, jotka yhdistävät eri tekniikoita suunnittelumahdollisuuksien maksimoimiseksi. Kuitenkin nämä yhdistelmät vaikeuttavat huomattavasti kuorman siirtymistä, erityisesti niissä kohdissa, joissa räätälöidyt kehäratkaisut kohtaavat standardikomponentit.

Kahden kerroksen rakennuksen rakentamisen avain pitää asiat suorana on kulman yhteykset ja kuinka hyvin ne käsittelevät sekä eläviä että kuolleita kuormia. Väännöslukitusjärjestelmät toimivat hyvin perusrakenteissa, joita ei ole muutettu paljon, mutta kun on aukkoja tai siirtymää, mikä häiritsee normaalia kuormitusreittiä, mikään ei voita niiden momenttiesteisten kehysten hitsaamista paikoilleen. Rakentajat eivät usein huomaa, että vuosien käytön jälkeen nämä nivelt alkavat kulkea jatkuvan rasituksen vuoksi. Rakennuksen päin tuulen puhaltaminen päivä päivältä ja ajoittain tapahtuvat maanjäristykset, jotka ravistavat ympärillä olevia asioita, vaarantavat huonosti suunniteltujen yhteyksien käytön. Pitkän aikavälin kestävyyden vuoksi älykkäät insinöörit eivät katso vain alkukestävyysluvuja. Niiden on otettava huomioon myös paikalliset olosuhteet, alueen tuulen nopeus, seismiset riskit ja maaperän ominaisuudet. Yhdistäkää kaikki nämä tiedot asianmukaisiin väsymiskestävyys- ja kestävyystesteihin, eivätkä vain yhden kerran kestävyystesteihin, koska rakennusten on kestettävä vuosikymmeniä säännöllistä käyttöä.

UKK

Kuinka suuren kuorman lastauskonttien pinottavuus kestää?

Lastauskontit kestävät noin 192 000 puntaa, kun ne on pinottu oikein ISO-standardien mukaisesti.

Miten aukot vaikuttavat konttitaloihin?

Aukot, kuten ikkunat ja ovet, heikentävät monokkarirakennetta, vähentävät jäykkyyttä ja altistavat kehän taipumiselle ja muodonmuutoksille.

Mitä perustusratkaisuja on usean kerroksen konttitaloille?

Kaksi pääasiallista perustajärjestelmää käytetään: tukipilariperustaa ja levyrunkoa. Tukipilariperusta soveltuu epätasaisille maastoille ja kosteille alueille, kun taas levyrunko on suositeltava vaihtoehto tasaiselle maalle.

Mitä vahvistusratkaisuja leikkausjännitykselle on olemassa?

Heilahdusmuodonmuutosta voidaan vastustaa hitsatuilla momenttikestävillä kehikoilla, rahtaromahdusta ristikkopalkkeilla ja kalvon rikkoutumista teräslevy-peitteillä.