Návrh dvou-příběhové vily z lehké oceli pro klienty z ostrova Reunion

Návrh dvou{0}}patrové vily z lehké oceli pro klienty z ostrova Reunion (struktura, kusovník a analýza trhu)

 

Tento projekt je dvou-patrová vila z lehké oceli navržená pro klienty na ostrově Réunion s rozměry roviny 11,8 m × 11,8 m a výškou podlahy 2,65 m na patro. S ohledem na extrémní hurikánové počasí na ostrově Réunion se design zaměřuje na odolnost proti větru a strukturální stabilitu. Hlavní konstrukce využívá za studena -tvarovanou tenkostěnnou- ocel průřezu C-, vyztuženou 18mm strukturálními panely OSB. Vnější stěna je chráněna panely AAC o tloušťce 50 mm a podlahová deska používá 1mm pozinkovaný ocelový plech CBC s-zalitým-na místě-betonem. Celkový design splňuje místní bezpečnostní normy budov a přizpůsobuje se klimatickým charakteristikám tropického hurikánu na ostrově Réunion.

 

 

Základním designovým konceptem vily je „lehká, vysoká{0}}pevnost, větru-odolná a trvanlivá“, přičemž se zaměřuje na řešení problému strukturální stability za extrémního hurikánového počasí. Konkrétní konstrukční řešení je následující:

 

 

Hlavní nosná-konstrukce využívá za studena-tvářené tenkostěnné-C{3}}profilové oceli o rozměrech 140×41×39×11 mm, tloušťce 1,2 mm a materiálu G550AZ150. Tento materiál má vysokou mez kluzu (Větší nebo rovnou 550 MPa) a dobrou odolnost proti korozi (žárově-pozinkovaný povlak AZ150), který může účinně odolávat erozi tropického mořského klimatu a zajistit životnost konstrukce.

Rozložení sloupů: Sloupy jsou rozmístěny v rozestupech 1,2 m podél obvodových a vnitřních příček vily (rovina 11,8 m × 11,8 m) s celkovou výškou 5,3 m (2 × 2,65 m). Základna sloupu je připojena k základu pomocí kotevních šroubů, aby se zvýšila odolnost proti převrácení a vytažení -, což je zásadní pro odolnost proti nárazu hurikánu.

Rozložení nosníku: Podlahové nosníky a střešní nosníky jsou uspořádány tak, aby odpovídaly sloupům, se stejnými specifikacemi oceli průřezu C{0}} jako sloupy. Podlahové nosníky jsou uspořádány v rozestupech 1,2 m, aby nesly zatížení podlahové desky a horní konstrukce; střešní nosníky mají příhradovou konstrukci pro zvýšení celkové tuhosti střechy a odolnosti proti větru.

Uspořádání vaznice a pasu: Střešní vaznice a obvodové pasy jsou uspořádány v intervalech 600 mm, s použitím 100×40×20×10 mm za studena tvarované tenkostěnné C-profilové oceli o rozměrech 100×40×20×10 mm (tloušťka 1,0 mm), která je spojena se sloupky a trámy a tvoří tak kompletní stěnový a nosný systém střešních panelů{9}.

 

V reakci na extrémní hurikánové počasí na ostrově Réunion se k vyztužení celé lehké ocelové konstrukce používají 18 mm silné strukturální panely OSB (Oriented Strand Board), které tvoří kompozitní stěnu a střechu "ocelový kýl + OSB panel", což výrazně zlepšuje boční tuhost a integritu konstrukce a účinně odolává bočnímu tlaku a sací síle generované hurikánem.

Výztuž stěny: OSB panely jsou na vnitřní a vnější straně lehkého ocelového stěnového kýlu plně vydlážděny, upevněny -samořeznými šrouby{1}} proti větru (rozteč 150 mm), které tvoří uzavřený smykový stěnový systém, který odolá bočnímu zatížení větrem a zabraňuje deformaci a poškození stěny.

Výztuž střechy: OSB panely jsou vydlážděny na střešních vaznicích, upevněny -samořeznými šrouby- proti větru a poté pokryty vodotěsnou membránou a střešními taškami. Střešní panel OSB zvyšuje odolnost střechy proti sání větru a zabraňuje zvednutí nebo poškození střechy hurikány.

Vyztužení spojů: Všechny spoje mezi sloupy, trámy, vaznicemi, pasy a OSB panely využívají vysoce{0}}pevnostní protikorozní-spojky (jako je pozinkovaná rohová ocel, -zavětrovací samořezné-šrouby) a spojovací body jsou vyztuženy tmelem, aby byla zajištěna těsnost a pevnost spoje, které se uvolní pod nárazem.

 

 

Vnější stěna používá 50 mm silné panely AAC (Autoklávovaný provzdušněný beton) jako materiály pro údržbu. Panely AAC se vyznačují nízkou hmotností, vysokou pevností, tepelnou izolací, zvukovou izolací a požární odolností a jejich porézní struktura může účinně snižovat zatížení větrem a zároveň poskytovat dobrý tepelně izolační výkon a přizpůsobit se tropickému klimatu ostrova Réunion. Panely AAC jsou upevněny na vnější straně konstrukčních panelů OSB pomocí speciálních spojek a mezery mezi panely jsou vyplněny tmelem, aby byla zajištěna vodotěsnost a odolnost proti větru.

 

 

Podlahová deska používá jako podlahovou nosnou desku pozinkovaný ocelový plech CBC o tloušťce 1 mm, s betonem C30 (tloušťka 100 mm) odlévaným na místě--na místě. Pozinkovaný ocelový plech má dobrou odolnost proti korozi a únosnost a litý--beton tvoří s ocelovým plechem kompozitní podlahovou desku, která má vysokou tuhost a únosnost a dokáže účinně odolat vibracím a nárazům způsobeným hurikány. Podlahová nosná deska je připevněna k podlahovým nosníkům pomocí samořezných šroubů{10} a ocelová síť je položena do betonu, aby se zabránilo prasklinám.

 

 

V kombinaci s geologickými charakteristikami ostrova Réunion a požadavky na odolnost vůči hurikánům má základ nezávislý železobetonový základ. Velikost základu je 800 mm × 800 mm × 1 000 mm (délka × šířka × výška) a výztuž základu je uspořádána podle požadavků na nosnost-. Základna sloupu je připojena k základu pomocí kotevních šroubů (M24) a kotevní šrouby jsou zapuštěny do základu, aby byla zajištěna dostatečná-schopnost proti převrácení a-vytažení, čímž se zabrání svržení budovy vlivem hurikánového větru.

 

Následuje podrobný kusovník a výpočet množství na základě návrhu konstrukce vily a velikosti 11,8 m × 11,8 m × 5,3 m (celková výška), včetně hlavních materiálů, pomocných materiálů a konektorů, zajišťujících dostatečné množství a racionalitu.

 

 

Název materiálu	Specifikace	Tloušťka	Množství	Jednotka	Aplikace
Ocel průřezu C-tvarovaná za studena	140×41×39×11 mm	1,2 mm	320	m	Sloupy, podlahové nosníky, střešní nosníky
Ocel průřezu C-tvarovaná za studena	100×40×20×10 mm	1,0 mm	480	m	Střešní vaznice, stěnové pasy
Ocel průřezu C-tvarovaná za studena	Rozměr 80×40×20×8 mm	0,8 mm	220	m	Kýly vnitřní přepážky
Komponenty ocelového nosníku	Odpovídající střešní konstrukce	1,2 mm	12	sady	Střešní vazník (zvyšuje odolnost proti větru)

 

 

Název materiálu	Specifikace	Množství	Jednotka	Aplikace
Konstrukční panel OSB	Tloušťka 18mm, 2440×1220mm	180	㎡	Zpevnění stěn a střechy (vnitřní a vnější strany)
Samořezné-šrouby proti větru	M5×50mm, pozink	15000	kusy	Upevnění OSB panelů na ocelové kýly
Pozinkovaná úhlová ocel	Rozměr 50×50×5 mm	60	m	Vyztužení spojů mezi kýly

 

 

Název materiálu	Specifikace	Množství	Jednotka	Aplikace
Panel AAC	Tloušťka 50mm, 600×2400mm	120	㎡	Údržba vnější stěny (kromě dveří a oken)
Panelové konektory AAC	Speciální pozinkované konektory	2400	kusy	Upevnění AAC panelů na OSB panely
Vodotěsný tmel	Polyuretanový tmel	30	trubky	Vyplnění mezer mezi AAC panely a spoji
Barva na vnější stěny	Anti-korozní, anti-ultrafialové, voděodolné	20	galonů	Nátěr AAC vnější stěny (zvyšuje odolnost)

 

Název materiálu	Specifikace	Množství	Jednotka	Aplikace
CBC pozinkovaný ocelový plech	tloušťka 1 mm, podlahová nosná deska	150	㎡	Základna podlahové desky (dvě patra, včetně schodů)
C30 Cast-na-místo betonu	tloušťka 100 mm	15	m³	Podlahová deska (dvě patra)
Ocelová síťovina	Φ6@150×150mm	150	㎡	Výztužný beton-na-místě
Samořezné-šrouby na podlahu	M6×30mm, pozink	8000	kusy	Upevnění pozinkovaného ocelového plechu k podlahovým nosníkům

 

 

Název materiálu	Specifikace	Množství	Jednotka	Aplikace
C30 Železobeton	Nezávislá nadace	25	m³	Vila nadace (32 nezávislých nadací)
Výztužná ocel	Φ16 mm, Φ12 mm	3.5	tun	Zpevnění základů
Kotevní šrouby	M24×800mm, pozink	128	kusy	Připojení základny sloupu k základu
Vodotěsná membrána	Voděodolná membrána SBS o tloušťce 4 mm	150	㎡	Hydroizolace základů

 

 

Název materiálu	Specifikace	Množství	Jednotka	Aplikace
Střešní vodotěsná membrána	TPO voděodolná membrána o tloušťce 1,5 mm	140	㎡	Hydroizolace střechy (odolná hurikánovému dešti)
Střešní tašky	Lehké betonové střešní tašky	150	㎡	Střešní krytina (odolná větru-)
Dveře a okna	Hliníková slitina, větru-odolná, voděodolná (vlastní velikost)	12	sady	Dveře a okna vily (6 oken na patro, 2 dveře na patro)
Izolační bavlna	tloušťka 50 mm, skelná vata	180	㎡	Izolace stěn a střech (přizpůsobení tropickému klimatu)
Materiály schodů	Lehká ocelová konstrukce + betonové stupně	1	soubor	Vnitřní schodiště (spojující dvě patra)

 

Konstrukční řešení této dvou-patrové vily z lehké oceli je plně přizpůsobeno extrémnímu hurikánovému počasí na ostrově Réunion a zaměřuje se na odolnost proti větru, stabilitu a životnost. Podrobná strukturální analýza je následující:

 

 

Největší předností konstrukce je její vynikající odolnost proti větru, která dokáže účinně odolat extrémním hurikánům (rychlost větru větší nebo rovna 150 km/h) běžným na ostrově Réunion. Za prvé, hlavní nosná-konstrukce využívá za studena -tvarovanou tenkostěnnou- ocel C-profilu G550AZ150 G550AZ150 s vysokou mezí kluzu a dobrou houževnatostí, která snese velké boční zatížení větrem bez deformace. Za druhé, celá konstrukce je vyztužena 18mm konstrukčními panely OSB, které tvoří uzavřený kompozitní smykový stěnový a střešní systém, který výrazně zlepšuje boční tuhost a integritu budovy a účinně odolává bočnímu tlaku a sací síle generované hurikány. Zatřetí, základna sloupu je pevně spojena s nezávislým základem pomocí kotevních šroubů se silnou odolností proti-převrácení a vytažení{12}}, která zabraňuje svržení nebo zvednutí budovy v důsledku hurikánového větru. Kromě toho jsou vnější stěnové panely AAC lehké a pevně upevněné, což může snížit zatížení větrem a zároveň zajistit odolnost proti větru.

 

 

Vila využívá integrovaný systém lehké ocelové konstrukce, ve kterém jsou sloupy, trámy, vaznice, pasy a OSB panely těsně spojeny pomocí vysokopevnostních spojek a tvoří tak kompletní nosný-systém a systém proti-větru. Střešní příhradová konstrukce zvyšuje tuhost střechy a zabraňuje deformaci střechy nebo poškození při nárazu hurikánu. Kompozitní podlahová deska složená z CBC pozinkovaného ocelového plechu a litého--betonu má vysokou tuhost a únosnost, zajišťuje celistvost podlahy a zabraňuje prasklinám nebo poškození způsobenému vibracemi větru. Všechny spojovací body jsou vyztuženy těsnicí hmotou a úhlovou ocelí, což dále zlepšuje strukturální integritu a voděodolnost vůči větru.

 

Ostrov Réunion se nachází v tropickém mořském klimatickém pásmu s vysokou teplotou, vysokou vlhkostí a silnou korozivností mořské solné mlhy. Konstrukce plně zohledňuje tuto charakteristiku: kýl z lehké oceli využívá materiál G550AZ150 s žárově-pozinkovaným povlakem (AZ150), který má vynikající odolnost proti korozi a dokáže účinně odolávat erozi solné mlhy a vlhkosti. Podlahová nosná deska CBC je 1 mm silný pozinkovaný ocelový plech, který má také dobrou odolnost proti korozi. Konstrukční panely OSB jsou ošetřeny proti-korozi a vlhkosti-a vnější stěnové panely AAC jsou netoxické, bez chuti a korozi{11}}netoxické. Všechny konektory jsou pozinkované nebo -ošetřené antikorozní úpravou, což zajišťuje-dlouhodobou odolnost konstrukce a životnost může dosáhnout více než 50 let.

 

 

Kromě odolnosti proti větru se konstrukce přizpůsobí také tropickému klimatu ostrova Réunion. Vnější stěnové panely AAC o tloušťce 50 mm a izolační bavlna ze skelné vlny o tloušťce 50 mm mají dobrý tepelně izolační výkon, který může účinně snížit vnitřní teplotu v horkém počasí a šetřit energii. Základová vodotěsná membrána SBS a střešní vodotěsná membrána TPO mohou účinně zabránit úniku dešťové vody způsobené silným deštěm doprovázeným hurikány. Lehká konstrukce vily je vhodná pro geologické charakteristiky ostrova Réunion (převážně horské a kopcovité oblasti), snižuje tlak na základy a usnadňuje výstavbu v horských oblastech.

 

 

Konstrukce splňuje místní bezpečnostní normy pro budovy ostrova Réunion s vysokou bezpečností. Lehká ocelová konstrukce má dobrý seismický výkon (Ostrov Reunion se nachází v seismické zóně) a kompozitní systém smykové stěny může účinně odolávat seismickým vlnám. Venkovní stěnové panely AAC a konstrukční panely OSB mají dobrou požární odolnost, která může zabránit šíření požáru. Podlahová deska má vysokou nosnost, která unese zatížení nábytku, personálu a další každodenní použití a má dobrou odolnost proti nárazu.

 

V kombinaci s charakteristikami ostrova Réunion (tropické mořské klima, časté hurikány, rozvinutý cestovní ruch, různorodé potřeby bydlení) a výhodami této vily z lehké oceli je cílový trh jasně umístěn a pokrývá především následující skupiny a obory:

 

 

Ostrov Réunion má malou rozlohu a převážně hornatý terén a místní obyvatelé mají silnou poptávku po bezpečných, odolných, ekologických -a prostor{1} úsporných obytných budovách. Tato lehká ocelová vila má vynikající odolnost vůči hurikánům a trvanlivost, což může vyřešit problém obav místních obyvatel o bezpečnost budov v extrémním počasí. Zároveň má vila flexibilní dispoziční řešení, lze ji upravit dle potřeb obyvatel a cyklus výstavby je krátký (pouze 45-60 dní), což může uspokojit naléhavou poptávku obyvatel po bydlení. Lehká konstrukce vily je navíc vhodná pro výstavbu v horských oblastech ostrova Réunion, což je pro tradiční cihlo-betonové stavby obtížné a má široký tržní prostor na místním rezidenčním trhu.

 

 

Ostrov Réunion je známé turistické letovisko v Indickém oceánu s bohatými turistickými zdroji a každoročně velkým počtem turistů. Poptávka po prázdninových domech, rodinách a hotelech v resortech je silná. Tato lehká ocelová vila má výhody krásného vzhledu, pohodlného životního prostředí, tepelné izolace a zvukové izolace a může být navržena jako luxusní -rekreační dům nebo ubytování v rodině. Odolnost vily proti větru a životnost může zajistit dlouhodobý-stabilní provoz rekreačních objektů a prefabrikovaná metoda výstavby může rychle dokončit výstavbu prázdninových komunit, čímž se sníží investiční cyklus developerů. Kromě toho lze vilu rozebrat a znovu použít, což je vhodné pro dočasné nebo trvalé potřeby rekreačních domů pro developery cestovního ruchu.

 

Místní malá komerční zařízení na ostrově Réunion (jako jsou obchody se smíšeným zbožím, kliniky, centra komunitních služeb) a veřejná zařízení (jako jsou dočasné školy, nouzové přístřešky) také vyžadují bezpečné, efektivní a levné-budovy. Tuto lehkou ocelovou vilu lze úpravou vnitřní dispozice přestavět na malé komerční prostory nebo veřejné zařízení, což má výhody v nízkých investicích, krátkém cyklu výstavby a snadné údržbě. Zejména při výstavbě nouzových přístřešků může rychlá montáž vily a odolnost proti větru poskytnout místním obyvatelům bezpečný životní prostor v případě hurikánů nebo jiných přírodních katastrof, což podporuje místní samospráva.

 

 

Postavení této vily na trhu je „vysoce-kvalitní, větru{1}}odolná, k životnímu prostředí-šetrná a nákladově{3}efektivní budova z lehké oceli“, která se zaměřuje na řešení problémů místních budov (špatná odolnost proti větru, dlouhý stavební cyklus, vysoké náklady na údržbu) a uspokojuje různorodé potřeby obyvatel, developerů cestovního ruchu a vládních úřadů. Cílovými zákazníky jsou především místní obyvatelé se středními a vysokými{5}}příjmy, podniky zabývající se rozvojem cestovního ruchu, vlastníci malých podniků a místní vládní úřady.

 

Ve srovnání s tradičními cihlovými-betonovými budovami a jinými typy budov z lehké oceli má tato dvoupatrová vila z lehké oceli zjevné výhody, zvláště vhodné pro tržní poptávku ostrova Réunion, a její hlavní výhody jsou následující:

 

 

Vila, zaměřená na extrémní hurikánové počasí na ostrově Réunion, využívá řadu větrově odolných -designů: kýl G550AZ150 z vysoce-lehké oceli, 18mm konstrukční panel OSB s plným vyztužením, pevná základna sloupů a základové spojení a dveře a okna-odolné proti větru. Celková konstrukce má vysokou boční tuhost a integritu, která dokáže účinně odolat extrémním hurikánům s rychlostí větru větší nebo rovnou 150 km/h, což zajišťuje bezpečnost budovy a obyvatel, což je největší výhoda ve srovnání s jinými budovami.

 

 

Vila využívá prefabrikovanou lehkou ocelovou konstrukci a všechny hlavní komponenty (ocelový kýl, OSB panel, AAC panel) jsou předem{0}}vyrobeny v továrně a přepraveny na místo k montáži. Stavební cyklus je pouze 45-60 dní, což je 1/3-1/2 tradiční cihlo-betonové budovy (120–180 dní). Montáž na místě vyžaduje méně práce, což může snížit náklady na výstavbu a uspokojit naléhavou poptávku zákazníků po bydlení nebo komerčních prostorech.

 

 

Lehká ocelová konstrukce je lehká a celková hmotnost vily je pouze 1/4-1/5 tradiční cihlové-betonové budovy, což výrazně snižuje tlak na základy. Nezávislý návrh základů je jednoduchý a snadno se staví, vhodný do různých terénů, zejména do horských a kopcovitých oblastí ostrova Réunion, kde je obtížné postavit tradiční cihlově-betonové budovy. Vila může být postavena na strmých svazích nebo úzkých pozemcích, což zlepšuje míru využití půdy.

 

Hlavní materiály vily (lehký ocelový kýl, OSB panel, AAC panel) jsou všechny materiály šetrné k životnímu prostředí a recyklovatelné materiály, které během výstavby neprodukují stavební odpad a jsou v souladu s místní politikou ochrany životního prostředí ostrova Réunion. Vnější stěnové panely AAC o tloušťce 50 mm a izolační bavlna ze skleněné vlny o tloušťce 50 mm mají dobrý tepelně izolační výkon, který může snížit spotřebu energie na klimatizaci a vytápění ve vile, ušetřit energii a snížit životní náklady obyvatel.

 

 

Kýl z lehké oceli využívá materiál G550AZ150 s žárově-pozinkovaným povlakem, který má vynikající odolnost proti korozi a odolá erozi tropické mořské solné mlhy a vlhkosti. Venkovní stěnové panely AAC a konstrukční panely OSB jsou odolné a snadno stárnou. Celková životnost vily může dosáhnout více než 50 let a každodenní údržba vyžaduje pouze jednoduchou kontrolu a čištění s nízkými náklady na údržbu (pouze 1/3 tradiční cihlové-betonové stavby).

 

 

Lehká ocelová konstrukce má silnou flexibilitu a vnitřní dispozice vily lze libovolně upravovat podle potřeb zákazníků, jako je zvětšování či zmenšování pokojů, změna velikosti obývacího pokoje, přestavba komerčních prostor. Vzhled vily lze také upravit podle estetických potřeb zákazníků, v souladu s místním architektonickým stylem a charakteristikami turistického střediska.

 

 

Ačkoli je počáteční investice do vily z lehké oceli o něco vyšší než u tradiční cihlové-betonové budovy, vzhledem ke krátkému stavebnímu cyklu, nízkým mzdovým nákladům, nízkým nákladům na údržbu a recyklovatelným materiálům jsou celkové náklady z dlouhodobého hlediska nižší než u tradiční cihlové-betonové budovy. Pro developery cestovního ruchu a majitele malých podniků může snížit investiční cyklus a provozní náklady a má vysokou nákladovou výkonnost.