Dizajn dvoj-poschodovej vily z ľahkej ocele pre klientov na ostrove Reunion

Dvoj{0}}poschodová vila z ľahkej ocele pre klientov z ostrova Reunion (štruktúra, kusovník a analýza trhu)

 

Tento projekt je dvoj-poschodová vila z ľahkej ocele navrhnutá pre klientov na ostrove Réunion s rozmermi roviny 11,8 m × 11,8 m a výškou podlahy 2,65 m na poschodie. Vzhľadom na extrémne hurikánové počasie na ostrove Réunion sa dizajn zameriava na odolnosť voči vetru a štrukturálnu stabilitu. Hlavná konštrukcia využíva za studena -tvarovanú tenkostennú- oceľ s prierezom C-, vystuženú 18 mm štrukturálnymi doskami OSB. Vonkajšia stena je chránená 50 mm hrubými AAC panelmi a podlahová doska používa CBC 1 mm galvanizovaný oceľový plech s-zaliatym-na mieste-betónom. Celkový dizajn spĺňa miestne bezpečnostné normy budov a prispôsobuje sa klimatickým charakteristikám tropického hurikánu ostrova Réunion.

 

 

Základným konceptom vily je „ľahká, vysoká{0}}pevnosť, vetru-odolná a trvácna“, pričom sa zameriava na vyriešenie problému štrukturálnej stability v extrémnom hurikánovom počasí. Konkrétny konštrukčný návrh je nasledujúci:

 

 

Hlavná nosná-konštrukcia využíva za studena -tvarovanú tenkostennú- oceľ C-profilu s rozmermi 140×41×39×11 mm, hrúbkou 1,2 mm a materiálom G550AZ150. Tento materiál má vysokú medzu klzu (väčšiu alebo rovnú 550 MPa) a dobrú odolnosť proti korózii (žiarovo zinkovaný povlak AZ150), ktorý dokáže účinne odolávať erózii tropického morského podnebia a zabezpečiť životnosť konštrukcie.

Rozloženie stĺpov: Stĺpy sú usporiadané v intervaloch 1,2 m pozdĺž obvodových a vnútorných deliacich stien vily (rovina 11,8 m × 11,8 m) s celkovou výškou 5,3 m (2 × 2,65 m). Základňa stĺpa je pripojená k základu pomocou kotevných skrutiek, aby sa zvýšila účinnosť proti-prevráteniu a vytiahnutiu-, čo je rozhodujúce pre odolnosť proti nárazu hurikánu.

Rozloženie nosníka: Podlahové nosníky a strešné nosníky sú usporiadané podľa stĺpov s rovnakými špecifikáciami ocele prierezu C{0}} ako stĺpy. Podlahové nosníky sú usporiadané v intervaloch 1,2 m, aby uniesli zaťaženie podlahovej dosky a hornej konštrukcie; Strešné nosníky využívajú priehradovú konštrukciu na zvýšenie celkovej tuhosti strechy a odolnosti proti vetru.

Usporiadanie väzníc a pásov: Strešné väznice a pásy stien sú usporiadané v intervaloch 600 mm s použitím 100 × 40 × 20 × 10 mm za studena tvarovanej tenkostennej C-oceľovej ocele s rozmermi 100 × 40 × 20 × 10 mm (hrubá 1,0 mm), ktorá je spojená so stĺpikmi a nosníkmi a vytvára systém vonkajšej steny a nosných panelov{9}.

 

V reakcii na extrémne hurikánové počasie na ostrove Réunion sa na vystuženie celej ľahkej oceľovej konštrukcie používajú 18 mm hrubé štrukturálne panely OSB (Oriented Strand Board), ktoré tvoria kompozitnú šmykovú stenu a strechu "oceľový kýl + OSB panel", čo výrazne zlepšuje bočnú tuhosť a integritu konštrukcie a účinne odoláva bočnému tlaku a sacej sile generovanej hurikánom.

Vystuženie steny: OSB panely sú plne vydláždené na vnútornej a vonkajšej strane kýlu z ľahkej ocele, upevnené pomocou protiveterných skrutiek proti vetru- (rozstup 150 mm), ktoré tvoria uzavretý šmykový stenový systém, ktorý odoláva bočnému zaťaženiu vetrom a zabraňuje deformácii a poškodeniu steny.

Strešná výstuž: OSB panely sú vydláždené na strešných väzniciach, upevnené -samorezmi{1}} proti vetru a potom pokryté vodotesnou membránou a strešnými škridlami. Strešný panel OSB zvyšuje odolnosť strechy proti saniu vetra a zabraňuje nadvihnutiu alebo poškodeniu strechy hurikánmi.

Vystuženie spojov: Všetky spoje medzi stĺpmi, nosníkmi, väznicami, nosníkmi a doskami OSB využívajú vysoko{0}}pevné protikorózne-spojky (ako napríklad pozinkovaná uholníková oceľ, skrutky do závitov proti vetru- proti vetru) a spojovacie body sú vystužené tmelom, aby sa zaistila tesnosť a pevnosť spoja, ktorý sa uvoľní pod vplyvom nárazu.

 

 

Vonkajšia stena využíva ako údržbové materiály panely AAC (autoklávovaný pórobetón) s hrúbkou 50 mm. Panely AAC sa vyznačujú nízkou hmotnosťou, vysokou pevnosťou, tepelnou izoláciou, zvukovou izoláciou a požiarnou odolnosťou a ich porézna štruktúra môže účinne znížiť zaťaženie vetrom a zároveň poskytnúť dobrý tepelnoizolačný výkon a prispôsobiť sa tropickému podnebiu ostrova Reunion. Panely AAC sú pripevnené na vonkajšiu stranu štrukturálnych panelov OSB pomocou špeciálnych spojok a medzery medzi panelmi sú vyplnené tmelom, aby sa zabezpečila vodotesnosť a odolnosť voči vetru.

 

 

Podlahová doska používa ako podlahovú nosnú dosku pozinkovaný oceľový plech CBC s hrúbkou 1 mm, s-na mieste zaliatym--betónom C30 (hrúbka 100 mm). Pozinkovaný oceľový plech má dobrú odolnosť proti korózii a únosnosť a odliaty--betón tvorí s oceľovým plechom zloženú podlahovú dosku, ktorá má vysokú tuhosť a únosnosť a dokáže účinne odolávať vibráciám a nárazom spôsobeným hurikánmi. Podlahová nosná doska je pripevnená k podlahovým nosníkom pomocou samorezných skrutiek{10} a oceľová sieť je uložená v betóne, aby sa zabránilo vzniku trhlín.

 

 

V kombinácii s geologickými charakteristikami ostrova Réunion a požiadavkami na odolnosť proti hurikánm má základ nezávislý železobetónový základ. Veľkosť základu je 800 mm × 800 mm × 1 000 mm (dĺžka × šírka × výška) a výstuž základov je usporiadaná podľa požiadaviek na nosnosť-. Základňa stĺpa je pripojená k základu pomocou kotevných skrutiek (M24) a kotviace skrutky sú zapustené v základoch, aby sa zabezpečila dostatočná odolnosť proti prevráteniu a vytiahnutiu-, čím sa zabráni zvrhnutiu budovy vplyvom hurikánového vetra.

 

Nasleduje podrobný zoznam materiálov a výpočet množstva na základe návrhu konštrukcie vily a veľkosti 11,8 m × 11,8 m × 5,3 m (celková výška), vrátane hlavných materiálov, pomocných materiálov a konektorov, ktoré zabezpečujú dostatočné množstvo a racionalitu.

 

 

Názov materiálu	Špecifikácia	Hrúbka	Množstvo	Jednotka	Aplikácia
Oceľ profilu C-tvarovaná za studena	140×41×39×11 mm	1,2 mm	320	m	Stĺpy, podlahové nosníky, strešné nosníky
Oceľ profilu C-tvarovaná za studena	100×40×20×10 mm	1,0 mm	480	m	Strešné väznice, stenové pasce
Oceľ profilu C-tvarovaná za studena	Rozmer 80×40×20×8 mm	0,8 mm	220	m	Kýly vnútornej priečky
Komponenty oceľového nosníka	Zodpovedajúca strešná konštrukcia	1,2 mm	12	súpravy	Strešný nosník (zvyšuje odolnosť proti vetru)

 

 

Názov materiálu	Špecifikácia	Množstvo	Jednotka	Aplikácia
Štrukturálny panel OSB	Hrúbka 18 mm, 2440 × 1220 mm	180	㎡	Vystuženie stien a strechy (vnútorné a vonkajšie strany)
Samorezné-skrutky proti vetru	M5×50mm, pozink	15000	kusov	Upevnenie OSB panelov na oceľové kýly
Pozinkovaná uhlová oceľ	Rozmer 50×50×5 mm	60	m	Vystuženie spojov medzi kýlmi

 

 

Názov materiálu	Špecifikácia	Množstvo	Jednotka	Aplikácia
Panel AAC	Hrúbka 50 mm, 600 × 2400 mm	120	㎡	Údržba vonkajších stien (okrem dverí a okien)
Panelové konektory AAC	Špeciálne pozinkované konektory	2400	kusov	Upevnenie AAC panelov na OSB panely
Vodotesný tmel	Polyuretánový tmel	30	rúrky	Vyplnenie medzier medzi panelmi AAC a spojmi
Vonkajšia farba na steny	Anti-korózna, anti-ultrafialová, vodeodolná	20	galónov	Náter AAC vonkajšej steny (zvyšuje odolnosť)

 

Názov materiálu	Špecifikácia	Množstvo	Jednotka	Aplikácia
CBC pozinkovaný oceľový plech	1 mm hrubá, podlahová nosná doska	150	㎡	Základ podlahovej dosky (dve poschodia vrátane schodiska)
C30 Cast-na-mieste betón	hrúbka 100 mm	15	m³	Podlahová doska (dve poschodia)
Oceľové pletivo	Φ6@150×150 mm	150	㎡	Výstužný liaty-na-betón
Samorezné-skrutky na podlahu	M6×30mm, pozink	8000	kusov	Upevnenie pozinkovaného oceľového plechu na podlahové nosníky

 

 

Názov materiálu	Špecifikácia	Množstvo	Jednotka	Aplikácia
C30 Železobetón	Nezávislá nadácia	25	m³	Nadácia vily (32 nezávislých nadácií)
Výstužná oceľ	Φ16 mm, Φ12 mm	3.5	ton	Vystuženie základov
Kotviace skrutky	M24×800mm, pozink	128	kusov	Pripojenie stĺpovej základne k základu
Vodotesná membrána	Vodeodolná membrána SBS s hrúbkou 4 mm	150	㎡	Hydroizolácia základov

 

 

Názov materiálu	Špecifikácia	Množstvo	Jednotka	Aplikácia
Strešná vodotesná membrána	TPO vodeodolná membrána s hrúbkou 1,5 mm	140	㎡	Hydroizolácia strechy (odolná hurikánovému dažďu)
Strešné škridly	Ľahké betónové strešné škridly	150	㎡	Strešná krytina (odolná vetru-)
Dvere a okná	Hliníková zliatina, vetru-odolná, vodotesná (vlastná veľkosť)	12	súpravy	Dvere a okná vily (6 okien na poschodie, 2 dvere na poschodie)
Izolačná bavlna	Hrúbka 50 mm, sklenená vata	180	㎡	Izolácia stien a striech (prispôsobenie sa tropickému podnebiu)
Materiály schodov	Ľahká oceľová konštrukcia + betónové stupne	1	nastaviť	Vnútorné schody (spájajúce dve poschodia)

 

Konštrukčný návrh tejto dvoj{0}}poschodovej vily z ľahkej ocele je plne prispôsobený extrémnemu hurikánovému počasiu na ostrove Réunion, pričom sa zameriava na odolnosť voči vetru, stabilitu a odolnosť. Podrobná štrukturálna analýza je nasledovná:

 

 

Najväčšou prednosťou konštrukcie je jej vynikajúca odolnosť voči vetru, ktorá dokáže účinne odolávať extrémnym hurikánom (rýchlosť vetra väčšia alebo rovná 150 km/h) bežným na ostrove Réunion. Po prvé, hlavná{2}}nosná konštrukcia využíva za studena -tvarovanú tenkostennú- oceľ C- prierezu G550AZ150 s vysokou medzou klzu a dobrou húževnatosťou, ktorá znesie veľké bočné zaťaženie vetrom bez deformácie. Po druhé, celá konštrukcia je vystužená 18 mm štrukturálnymi panelmi OSB, ktoré tvoria uzavretý kompozitný šmykový systém steny a strechy, ktorý výrazne zlepšuje bočnú tuhosť a integritu budovy a účinne odoláva bočnému tlaku a sacej sile generovanej hurikánmi. Po tretie, základňa stĺpa je pevne spojená s nezávislým základom pomocou kotevných skrutiek, so silnou odolnosťou proti-prevráteniu a vytiahnutiu{12}}, ktorá zabraňuje zvrhnutiu alebo zdvihnutiu budovy vplyvom hurikánového vetra. Vonkajšie stenové panely AAC sú navyše ľahké a pevne pripevnené, čo môže znížiť zaťaženie vetrom a zároveň zabezpečiť odolnosť proti vetru.

 

 

Vila využíva integrovaný systém ľahkých oceľových konštrukcií, v ktorom sú stĺpy, trámy, väznice, nosníky a OSB panely tesne spojené pomocou vysokopevnostných spojok, ktoré tvoria kompletný-nosný a protiveterný-systém. Strešná priehradová konštrukcia zvyšuje tuhosť strechy, čím zabraňuje deformácii strechy alebo jej poškodeniu vplyvom hurikánu. Kompozitná podlahová doska zložená z CBC pozinkovaného oceľového plechu a liateho--betónu má vysokú tuhosť a únosnosť, zaisťuje celistvosť podlahy a zabraňuje prasklinám alebo poškodeniu spôsobenému vibráciami vetra. Všetky spojovacie body sú vystužené tmelom a uhlovou oceľou, čo ďalej zlepšuje štrukturálnu integritu a vodotesnosť vetru.

 

Ostrov Réunion sa nachádza v tropickom morskom klimatickom pásme s vysokou teplotou, vysokou vlhkosťou a silnou korozívnosťou morskej soľnej hmly. Konštrukcia plne zohľadňuje túto charakteristiku: ľahký oceľový kýl využíva materiál G550AZ150 so žiarovo pozinkovaným povlakom (AZ150), ktorý má vynikajúcu odolnosť proti korózii a dokáže účinne odolávať erózii soľnej hmly a vlhkosti. Podlahová nosná doska CBC je 1 mm hrubý pozinkovaný oceľový plech, ktorý má tiež dobrú odolnosť proti korózii. Štrukturálne panely OSB sú ošetrené proti-korózii a vlhkosti-a vonkajšie stenové panely AAC sú netoxické, bez chuti a{11}}odolné voči korózii. Všetky konektory sú pozinkované alebo -ošetrené antikoróznou úpravou, čo zaisťuje-dlhodobú odolnosť konštrukcie a životnosť môže dosiahnuť viac ako 50 rokov.

 

 

Okrem odolnosti voči vetru sa konštrukcia prispôsobuje aj tropickému podnebiu ostrova Réunion. Vonkajšie stenové panely AAC s hrúbkou 50 mm a izolačná bavlna zo sklenenej vlny s hrúbkou 50 mm majú dobrý tepelnoizolačný výkon, ktorý môže účinne znížiť vnútornú teplotu v horúcom počasí a šetriť energiu. Základová vodotesná membrána SBS a strešná vodotesná membrána TPO dokážu účinne zabrániť úniku dažďovej vody spôsobenému silným dažďom sprevádzaným hurikánmi. Ľahká konštrukcia vily je vhodná pre geologické charakteristiky ostrova Réunion (väčšinou horské a kopcovité oblasti), znižuje tlak na základy a uľahčuje výstavbu v horských oblastiach.

 

 

Konštrukcia spĺňa miestne normy bezpečnosti budov ostrova Réunion s vysokým bezpečnostným výkonom. Ľahká oceľová konštrukcia má dobrý seizmický výkon (Ostrov Reunion sa nachádza v seizmickej zóne) a kompozitný systém šmykovej steny môže účinne odolávať seizmickým vlnám. Vonkajšie stenové panely AAC a konštrukčné panely OSB majú dobrú požiarnu odolnosť, ktorá môže zabrániť šíreniu požiaru. Podlahová doska má vysokú nosnosť, ktorá znesie zaťaženie nábytku, personálu a iné každodenné použitie a má dobrú odolnosť proti nárazu.

 

V kombinácii s charakteristikami ostrova Réunion (tropické morské podnebie, časté hurikány, rozvinutý cestovný ruch, rôznorodé potreby bývania) a výhodami tejto vily z ľahkej ocele je cieľový trh jasne umiestnený a pokrýva najmä tieto skupiny a oblasti:

 

 

Ostrov Réunion má malú rozlohu a prevažne hornatý terén a miestni obyvatelia majú veľký dopyt po bezpečných, odolných, ekologických -a priestor{1} úsporných obytných budovách. Táto ľahká oceľová vila má vynikajúcu odolnosť voči hurikánom a trvanlivosť, čo môže vyriešiť problém obáv miestnych obyvateľov o bezpečnosť budovy v extrémnom počasí. Vila má zároveň flexibilné dispozičné riešenie, dá sa prispôsobiť podľa potrieb obyvateľov a cyklus výstavby je krátky (len 45-60 dní), čo dokáže uspokojiť naliehavý dopyt obyvateľov po bývaní. Ľahká konštrukcia vily je navyše vhodná na výstavbu v horských oblastiach ostrova Réunion, čo je pre tradičné tehlovo-betónové budovy náročné a má široký trhový priestor na miestnom rezidenčnom trhu.

 

 

Ostrov Réunion je známe turistické letovisko v Indickom oceáne s bohatými turistickými zdrojmi a každoročne veľkým počtom turistov. Dopyt po dovolenkových domoch, rodinných domoch a rezortných hoteloch je silný. Táto ľahká oceľová vila má výhody krásneho vzhľadu, pohodlného životného prostredia, tepelnej izolácie a zvukovej izolácie a možno ju navrhnúť ako luxusný-rekreačný dom alebo ubytovanie v rodine. Odolnosť a trvanlivosť vily proti vetru môže zabezpečiť dlhodobú-stabilnú prevádzku dovolenkových nehnuteľností a prefabrikovaný spôsob výstavby môže rýchlo dokončiť výstavbu dovolenkových komunít, čím sa zníži investičný cyklus developerov. Okrem toho je možné vilu rozobrať a znovu použiť, čo je vhodné pre potreby dočasného alebo trvalého rekreačného domu pre developerov cestovného ruchu.

 

Miestne malé komerčné zariadenia na ostrove Réunion (ako sú obchody so zmiešaným tovarom, kliniky, centrá komunitných služieb) a verejné zariadenia (ako sú dočasné školy, núdzové prístrešky) tiež vyžadujú bezpečné, efektívne a-lacné budovy. Túto ľahkú oceľovú vilu je možné upraviť na malé komerčné priestory alebo verejné zariadenia úpravou vnútorného usporiadania, čo má výhody nízkej investície, krátkeho cyklu výstavby a ľahkej údržby. Najmä pri výstavbe núdzových prístreškov môže rýchla montáž vily a odolnosť voči vetru poskytnúť miestnym obyvateľom bezpečný životný priestor v prípade hurikánov či iných prírodných katastrof, čo podporuje miestna samospráva.

 

 

Postavenie tejto vily na trhu je „vysoko-kvalitná, vetru-odolná, k životnému prostrediu-priaznivá a nákladovo{3}efektívna budova z ľahkej ocele, ktorá sa zameriava na riešenie problémov miestnych budov (slabá odolnosť voči vetru, dlhý stavebný cyklus, vysoké náklady na údržbu) a spĺňa rôznorodé potreby obyvateľov, developerov cestovného ruchu a vládnych ministerstiev. Cieľovými zákazníkmi sú najmä miestni obyvatelia so strednými a vysokými príjmami,{5}}podniky na rozvoj cestovného ruchu, vlastníci malých podnikov a miestne samosprávy.

 

V porovnaní s tradičnými tehlovými-betónovými budovami a inými typmi budov z ľahkej ocele má táto dvojposchodová vila z ľahkej ocele zjavné výhody, obzvlášť vhodné pre trhový dopyt ostrova Réunion, a jej hlavné výhody sú nasledovné:

 

 

Vila, zameraná na extrémne hurikánové počasie na ostrove Réunion, využíva sériu vetru -odolných dizajnov: G550AZ150 kýl z ľahkej ocele G550AZ150 s vysokou{3}}pevnosťou, 18 mm štrukturálny panel OSB s plnou výstužou, pevná základňa stĺpov a základové spojenie a vetru-odolné dvere a okná. Celková konštrukcia má vysokú bočnú tuhosť a integritu, ktorá dokáže účinne odolávať extrémnym hurikánom s rýchlosťou vetra väčšou alebo rovnou 150 km/h, čo zaisťuje bezpečnosť budovy a obyvateľov, čo je najväčšia výhoda v porovnaní s inými budovami.

 

 

Vila využíva prefabrikovanú ľahkú oceľovú konštrukciu a všetky hlavné komponenty (oceľový kýl, OSB panel, AAC panel) sú vopred{0}}vyrobené v továrni a prepravené na miesto montáže. Stavebný cyklus je len 45-60 dní, čo je 1/3-1/2 tradičnej tehlovej betónovej stavby (120 – 180 dní). Montáž na mieste si vyžaduje menej práce, čo môže znížiť náklady na výstavbu a uspokojiť naliehavý dopyt zákazníkov po bývaní alebo komerčných priestoroch.

 

 

Ľahká oceľová konštrukcia je ľahká a celková hmotnosť vily je iba 1/4-1/5 tradičnej tehlovej-betónovej budovy, čo výrazne znižuje tlak na základy. Nezávislý návrh základov je jednoduchý a ľahko sa stavia, vhodný do rôznych terénov, najmä do horských a kopcovitých oblastí ostrova Réunion, kde je ťažké postaviť tradičné tehlovo-betónové budovy. Vila môže byť postavená na strmých svahoch alebo úzkych pozemkoch, čím sa zlepší miera využitia pôdy.

 

Hlavné materiály vily (ľahký oceľový kýl, OSB panel, AAC panel) sú všetky ekologické a recyklovateľné materiály, ktoré počas výstavby neprodukujú stavebný odpad a sú v súlade s miestnou politikou ochrany životného prostredia ostrova Réunion. Vonkajšie stenové panely AAC s hrúbkou 50 mm a izolačná bavlna zo sklenenej vlny s hrúbkou 50 mm majú dobrý tepelnoizolačný výkon, ktorý môže znížiť spotrebu energie na klimatizáciu a kúrenie vo vile, ušetriť energiu a znížiť životné náklady obyvateľov.

 

 

Ľahký oceľový kýl využíva materiál G550AZ150 so žiarovo pozinkovaným{2}}povrchom, ktorý má vynikajúcu odolnosť proti korózii a dokáže odolávať erózii tropickej morskej soľnej hmly a vlhkosti. Vonkajšie stenové panely AAC a štrukturálne panely OSB sú odolné a nedajú sa ľahko starnúť. Celková životnosť vily môže dosiahnuť viac ako 50 rokov a každodenná údržba si vyžaduje iba jednoduchú kontrolu a čistenie s nízkymi nákladmi na údržbu (len 1/3 tradičnej tehlovej-betónovej stavby).

 

 

Ľahká oceľová konštrukcia má silnú flexibilitu a vnútorné usporiadanie vily je možné ľubovoľne upravovať podľa potrieb zákazníkov, ako je zväčšovanie alebo zmenšovanie miestností, zmena veľkosti obývačky, prestavba komerčných priestorov. Vzhľad vily je možné upraviť aj podľa estetických potrieb zákazníkov v súlade s miestnym architektonickým štýlom a charakteristikami turistického strediska.

 

 

Hoci počiatočná investícia do vily z ľahkej ocele je o niečo vyššia ako do tradičnej tehlovej{0}}betónovej budovy, vzhľadom na krátky stavebný cyklus, nízke náklady na pracovnú silu, nízke náklady na údržbu a recyklovateľné materiály sú celkové náklady z dlhodobého hľadiska nižšie ako náklady na tradičnú murovanú-betónovú budovu. Pre developerov cestovného ruchu a majiteľov malých podnikov môže znížiť investičný cyklus a prevádzkové náklady a má vysokú nákladovú výkonnosť.