Profile goale din oțel: tipuri, standarde, proprietăți de proiectare și aplicații pentru poduri modulare

Profilele goale din oțel, numite adesea secțiuni structurale goale (HSS) în America de Nord și secțiuni goale în Europa, sunt elemente din oțel cu secțiune transversală închisă produse în forme pătrate, dreptunghiulare și circulare. Se găsesc în ferme de poduri, stâlpi de clădiri, structuri de macarale, turnuri de transmisie, lucrări temporare și poduri modulare din oțel. Cel mai simplu mod de a le vedea avantajul: o secțiune goală pătrată de aceeași înălțime și aceeași masă de oțel ca o coloană laminată la cald HEA sau IPE oferă de obicei o rază de rotație cu aproximativ 20 până la 30% mai mare, ceea ce reduce direct riscul de flambaj și crește capacitatea de încărcare axială utilizabilă fără a adăuga oțel. Aceste numere provin din tabele de proprietăți ale secțiunilor publicate în mod deschis, cum ar fi cele utilizate în exemplele de proiectare Eurocod 3 și cataloagele standard ale fabricii. Acest articol explică diferențele reale dintre profilele goale pătrate, dreptunghiulare și circulare, modul în care traseul de fabricație modifică comportamentul mecanic, ce standarde de materiale se aplică, cum să citiți proprietățile secțiunilor, cum sunt utilizate secțiunile goale în podurile din oțel modulare, cum este specificată protecția împotriva coroziunii și ce trebuie să fie pe o listă de verificare înainte de a plasa o comandă.

Răspunsul direct la cea mai frecventă întrebare este următorul: alegeți o secțiune goală pătrată atunci când aveți nevoie de o rigiditate previzibilă la îndoire și conexiuni curate, alegeți o secțiune goală dreptunghiulară când o singură direcție domină sarcina, alegeți o secțiune goală circulară când încărcăturile pot sosi din orice direcție și confirmați întotdeauna traseul de fabricație și calitatea materialului înainte de a compara prețurile. Ruta de fabricație influențează stresul rezidual, tenacitatea și curba de flambaj utilizate în proiectare, deci nu este doar un detaliu de producție.

Ce sunt profilele goale din oțel? Tipuri și forme de bază

Profilele goale din oțel sunt formate dintr-o bandă de oțel plată sau dintr-o țagla rotundă încălzită într-o secțiune transversală închisă, fără margini libere. Cele trei familii standard sunt secțiuni goale pătrate (SHS), secțiuni goale dreptunghiulare (RHS) și secțiuni goale circulare (CHS). Fiecare familie are un caracter portant distinct, astfel încât primul pas al oricărui proces de selecție este potrivirea formei secțiunii transversale cu tipul dominant de sarcină.

Un profil gol este desemnat prin familia sa, dimensiunea sau dimensiunile exterioare și grosimea peretelui, de exemplu SHS 150 x 150 x 8 sau RHS 200 x 100 x 6,3. În practica europeană, cerințele de fabricație și toleranță sunt date în EN 10210 pentru secțiunile finisate la cald și EN 10219 pentru secțiunile sudate formate la rece. În practica nord-americană, ASTM A500 este încă cea mai comună specificație pentru secțiunile structurale goale din oțel carbon sudate, în timp ce ASTM A1085 este din ce în ce mai specificat acolo unde sunt necesare toleranțe mai strânse și rezistență constantă. În China, GB/T 6728 acoperă multe secțiuni goale sudate formate la rece. A ști cu ce standard va fi verificat proiectul tău este la fel de important ca și calitatea oțelului.

Cum sunt fabricate profilele goale din oțel

Traseul de fabricație modifică starea de solicitare internă, locația cordonului de sudură, geometria colțului și comportamentul materialului la compresie și oboseală. Două profile cu dimensiuni exterioare identice se pot comporta diferit dacă unul este finisat la cald, iar celălalt este format la rece, deci aceasta nu este o distincție pur academică.

1. Formare finisată la cald (ruta EN 10210): oțelul este încălzit peste temperatura de recristalizare, format într-o formă rotundă sau pătrată și finisat la o temperatură care ameliorează majoritatea tensiunilor de formare. Rezultatul este o microstructură mai uniformă, efort rezidual mai mic și o rezistență mai bună în colțuri, ceea ce poate îmbunătăți performanța la flambaj a unui stâlp cu aceleași dimensiuni nominale.
2. Formare la rece din benzi (ruta EN 10219 sau ASTM A500): o bandă plată este laminată la rece într-un tub rotund, închisă prin sudare prin inducție de înaltă frecvență, apoi rulată în formă pătrată sau dreptunghiulară. Formarea la rece crește rezistența la curgere în colțuri din cauza călirii prin lucru, dar lasă și tensiuni reziduale mai mari, iar regulile de proiectare tratează secțiunea diferit în verificările de flambaj.
3. Formare la cald după sudare: unele mori normalizează sau stinge și calerează tubul sudat pentru a restabili ductilitatea și consistența. Acest lucru combină costul mai scăzut al producției pe bază de benzi cu o stare internă de stres mai favorabilă, dar disponibilitatea este mai limitată și timpii de livrare sunt mai lungi.

Pentru o componentă de pod care va suporta sarcini repetate sub tensiune, o secțiune finisată la cald sau normalizată este adesea punctul de plecare mai sigur, deoarece performanța la oboseală depinde în mare măsură de cusătura de sudură și de concentrațiile de tensiuni în colțuri. Pentru lucrări temporare, false, etape și structuri fără oboseală, o secțiune formată la rece este de obicei adecvată și mai economică. Diferența de preț dintre secțiunile formate la rece și cele finisate la cald de aceeași dimensiune este de obicei în intervalul de 5 până la 10 la sută, în funcție de piață și grosimea peretelui, dar diferența de performanță într-o îmbinare încărcată la oboseală poate fi mult mai mare decât acest număr.

Clasele și standardele de oțel care contează

Tabelul de mai jos rezumă standardele utilizate în mod obișnuit pentru profilele goale din oțel și familiile de materiale atașate acestora. Cea mai frecventă decizie de inginerie este între S235, S275 și S355 în Europa și între ASTM A500 Grad B și Grad C în America de Nord.

Când comparați ofertele de la diferite fabrici, asigurați-vă că standardul, gradul și cerințele de impact sunt scrise pe aceeași linie. O greșeală comună este compararea unui profil S275 format la rece cu un profil S355 finisat la cald numai pe preț. Secțiunea formată la rece poate fi mai ieftină pe tonă, dar secțiunea finisată la cald poate permite un perete mai subțire și un element mai ușor într-un design de coloană, ceea ce face adesea ca structura finală fabricată să fie mai ieftină atunci când costul este comparat pe metru de structură instalată, mai degrabă decât pe tonă de materie primă.

Proprietățile secțiunii care conduc proiectarea structurală

Când deschideți un catalog cu secțiuni goale, numerele care contează nu sunt doar dimensiunile exterioare. Proprietățile de mai jos sunt cele pe care un inginer structural le folosește pentru a verifica rezistența, rigiditatea și stabilitatea. Acestea ar trebui comparate numai între secțiuni ale aceluiași traseu de fabricație și calitatea materialului.

Raza de rotație merită o atenție specială. Pentru o secțiune transversală fixă, o secțiune goală pătrată sau circulară împrăștie materialul mai departe de centroid decât o secțiune în I deschisă a aceleiași zone, ceea ce crește raza de rotație și scade raportul de zveltență pentru o anumită lungime a elementului. În termeni simpli, o coloană goală poate fi mai lungă sau mai subțire decât o coloană cu secțiune deschisă înainte ca flambajul să guverneze designul. Acesta este motivul pentru care profilele goale din oțel domină cadrele înalte contravântuite, turnurile cu zăbrele și sistemele de poduri modulare care trebuie transportate ca componente mari prefabricate și ridicate cu un minim de lucru pe șantier.

Torsiunea este al doilea avantaj practic. O secțiune în I deschisă distribuie ineficient stresul de torsiune și necesită adesea contravântuiri suplimentare sau o cutie închisă fabricată prin sudurarea plăcilor împreună. O secțiune goală pătrată sau dreptunghiulară rezistă răsucirii direct prin peretele său închis. Pentru o platformă de construcție a podului, un cadru de susținere în consolă sau orice structură care primește vânt din direcțiile schimbătoare, acest comportament în secțiune închisă reduce cantitatea de oțel de contravântuire suplimentară necesară.

Secțiuni goale în poduri modulare din oțel și structuri grele

Podurile modulare din oțel sunt un exemplu puternic al modului în care profilele goale din oțel sunt utilizate în practică. Un pod Bailey tipic sau un pod modular de tip panou se bazează pe panouri de înaltă rezistență conectate prin știft pentru grinzile sale principale, dar sistemul structural din jur utilizează o cantitate mare de secțiuni goale pentru grinzi transversale, contravântuiri laterale, corzi de vânt, parapeți, balustrade și elemente de legătură. Elementele principale ale fermei nu sunt adesea secțiuni goale, deoarece trebuie să fie prinse și standardizate pentru o asamblare rapidă. Oricum, elementele secundare și întregul cadru de susținere al unui pod modular sunt adesea realizate din profile SHS și RHS deoarece rezistă forțelor laterale și momentelor de răsucire care apar atunci când vehiculele grele traversează podul.

Pentru seria CB-100, sistemul utilizează panouri modulare standardizate care pot fi asamblate în configurații cu o singură bandă, cu două benzi și armate. Designul traversei creează profilul clasic al fermei, în timp ce stâlpii transversali și verticali folosesc secțiuni închise pentru a menține rezistența vântului mai scăzută și pentru a evita flambajul local pe care canalele subțiri deschise suferă la sarcini grele repetate. Dacă comparați un pod modular construit cu contravântuiri secundare cu secțiune închisă cu un design mai vechi construit cu canale deschise, versiunea cu secțiune închisă prezintă de obicei mai puține vibrații în afara planului și necesită mai puțină întreținere în timp, în principal pentru că nu există margini deschise unde se acumulează apă și săruri de drum.

CB 100 (321) Furnizor de sistem modular Bailey Bridge Podul CB 100 (321) Bailey combină panouri standardizate cu contravântuiri cu secțiune închisă pentru a reduce rezistența vântului și vibrațiile în afara planului, făcându-l o opțiune durabilă pentru amenajări cu o singură bandă, cu două benzi și poduri temporare ranforsate. Vizualizare produs →

Relația dintre secțiunile goale și podurile modulare funcționează în ambele direcții. Pe de o parte, sistemul de poduri în sine folosește profile închise pentru structura de susținere și elementele de încărcare grea, motiv pentru care podurile modulare de mare capacitate sunt măsurate nu numai prin adâncimea fermei, ci și prin contravântuirea cu secțiune închisă și elementele de împrăștiere a sarcinii. Pe de altă parte, profilele goale din oțel sunt materia primă pentru multe componente prefabricate de pod, inclusiv poduri pietonale, poduri de susținere a conductelor, rampe temporare și poduri de apropiere din oțel. Acolo unde un pod trebuie să fie rezistent la coroziune și ușor de transportat, secțiunea transversală închisă reduce suprafața exterioară pe unitatea de rezistență, astfel încât se consumă mai puțină vopsea sau galvanizare pentru aceeași performanță. Pentru o revizuire a modului în care specificațiile și datele de încărcare sunt gestionate într-un pod modular standard, ghidul privind capacitatea de încărcare și notele de comparare a sistemului sunt puncte de plecare utile înainte de a vă angaja la dimensiunea unei secțiuni. Pentru traversări mai mari, seria CB-200 mărește rezistența panoului și permite deschideri mai lungi, iar versiunile armate pe patru rânduri arată modul în care sistemele modulare combină aceleași principii de contravântuire cu secțiuni goale cu o capacitate mai mare a fermei.

În structurile de poduri mai mari, profilele goale poartă contravântuirea platformei inferioare și a sistemului lateral superior. O secțiune goală dreptunghiulară este adesea folosită pentru elementele de coardă ale grinzilor cu zăbrele, deoarece profilele cu laturi plate simplifică conexiunile sudate. Regulile de proiectare pentru podurile cu zăbrele tratează secțiunea închisă mai favorabil decât un unghi deschis sau un canal atunci când elementul este supus la compresiune plus îndoire în două direcții. În unele cadre grele de pod, secțiunile goale circulare umplute cu beton sunt folosite ca stâlpi, combinând rezistența ridicată la compresiune a betonului cu efectul de limitare al tubului de oțel, care crește rezistența la compresiune a betonului sub sarcină axială cu aproximativ 10 până la 20% în comparație cu același beton dintr-o coloană nearmată. Această îmbunătățire este documentată în prevederile internaționale de proiectare a coloanei compozite.

Considerații de proiectare pentru membrii secțiunii goale

Utilizarea corectă a unei secțiuni goale înseamnă înțelegerea a patru zone de proiectare: clasa de secțiune transversală, alegerea curbei de flambaj, comportamentul îmbinării și introducerea locală a sarcinii. A greși oricare dintre acestea poate transforma o secțiune goală eficientă într-una nesigură.

Clasa de secțiune transversală și flambaj local

Grosimea peretelui unei secțiuni goale determină clasa sa de secțiune transversală. O secțiune de Clasa 1 poate dezvolta o balama din plastic, o secțiune de Clasa 2 poate atinge momentul plastic, o secțiune de Clasa 3 atinge curgerea, dar nu momentul plastic, iar o secțiune de Clasa 4 vede flambaj local înainte de atingerea limitei de curgere, astfel încât trebuie utilizată o zonă eficientă sau un modul efectiv de secțiune. Limitele sunt de obicei exprimate ca o limită a raportului lățime-grosime al peretelui plat. Ca regulă practică, o secțiune pătrată goală, cu o grosime a peretelui de aproximativ 5% din dimensiunea exterioară, rămâne confortabil în gama compactă pentru oțelul S355. Pentru o secțiune dreptunghiulară cu pereți subțiri, raportul limitator de lățime plată este guvernat de lungimea peretelui plat mai lung, nu de media celor două direcții.

Curba de flambaj și traseul de fabricație

Calea de fabricație afectează curba de flambaj utilizată în proiectare. Secțiunile goale finisate la cald se califică, în general, pentru o curbă de flambaj mai favorabilă decât secțiunile formate la rece cu aceeași rezistență nominală, deoarece procesul de formare modifică forma distribuției tensiunilor reziduale și limita de curgere la colț. Această diferență contează cel mai mult pentru stâlpii cu zveltețe medie, unde rezistența la flambaj este între 5 și 15 la sută mai mare pentru elementul finisat la cald. Într-un interval modular lung, utilizarea secțiunilor finisate la cald poate reduce grosimea necesară a peretelui doar suficient pentru a reduce atât costul materialului, cât și greutatea de transport.

Comportamentul comun în ferme

Într-o ferme realizată din secțiuni goale pătrate sau dreptunghiulare, capacitatea îmbinării este de obicei guvernată de forfecarea de perforare a peretelui coardei, mai degrabă decât de sudură. Un element de contravântuire care ajunge la un unghi moderat creează o zonă de stres ovală pe fața coardei. Verificarea proiectării trebuie să confirme că suprafața coardei poate suporta forța locală. Într-o secțiune circulară goală, aceeași problemă apare cu un flux de tensiune mai uniform, motiv pentru care conexiunile CHS sunt uneori mai ușor de proiectat pentru sarcini axiale mari, chiar dacă tăierea și montarea tuburilor rotunde costă mai mult în fabricație. Pentru contravântuiri de punte modulare realizate din secțiuni goale, utilizarea unei metode recente de proiectare a conexiunii duce la mai puține plăci de gusset și o fabricare mai simplă.

Introducere încărcare locală

O secțiune goală poate fi supusă unei sarcini concentrate mari de la un rulment, un știft sau alt element. Peretele închis se deformează local când sarcina este introdusă pe o suprafață prea mică. Acolo unde forța portantă este mare, secțiunea trebuie verificată pentru cedarea locală și, dacă este necesar, armată cu diafragme interne sau un perete mai gros în zona de conectare. Acesta este exact locul în care CB-450 și sistemele de încărcare grea își arată avantajul: elementele cu secțiune închisă mai grea și panourile armate sunt proiectate pentru a accepta forțele concentrate de la o axă a unui camion încărcat sau o sarcină sub tensiune a macaralei.

Când o secțiune goală este umplută cu beton, atât rezistența la foc, cât și rezistența locală la rulment se îmbunătățesc semnificativ. Miezul de beton împiedică peretele de oțel să se flambeze spre interior, iar tubul de oțel limitează betonul, dând o coloană compozită o capacitate axială mult mai mare decât suma părților sale. Coloanele CHS umplute sunt standard în construcțiile înalte și devin din ce în ce mai frecvente în pilonii de poduri grele și turnurile de sprijin temporare. În substructurile de poduri temporare, o secțiune goală umplută cu beton poate fi refolosită după scurgerea betonului, deși în practică coloana umplută este de obicei lăsată pe loc, deoarece tăierea oțelului pentru îndepărtarea betonului nu este economică.

Pod CB 200 Bailey pentru combinații flexibile Podul CB 200 Bailey se adaptează la întinderi de la 21 la 60 de metri prin combinații modulare, respectă standardele GB, ANSI și EN și poate fi demontat în mod repetat pentru reutilizare, potrivit pentru aplicații de urgență și poduri semipermanente. Vizualizare produs →

Protecția împotriva coroziunii și tratarea suprafețelor

Un profil gol din oțel se va coroda din exterior și, dacă capetele nu sunt etanșate, și din interior. Cel mai comun sistem de protecție pentru podurile exterioare și structurile grele este galvanizarea la cald, în care elementul fabricat este curățat, fluxat și scufundat în zinc topit. Acoperirea cu zinc formează un strat lipit metalurgic care oferă atât protecție de barieră, cât și protecție catodică la zgârieturi și margini tăiate. Conform specificației de galvanizare ISO 1461, utilizată pe scară largă, grosimea medie minimă a acoperirii pentru oțel cu grosimea mai mare de 6 mm este de aproximativ 85 micrometri, iar un element tipic de punte cu grosimea peretelui de 8 până la 10 mm primește între 85 și 115 micrometri de acoperire cu zinc. În mediile marine, un sistem duplex de galvanizare plus un strat de vopsea extinde intervalul de întreținere la aproximativ două până la trei ori mai mare decât cel al vopselei.

Există o dezbatere persistentă cu privire la galvanizarea înainte sau după fabricare. Pentru multe structuri cu secțiune goală, răspunsul corect este galvanizarea după sudare și găurire, deoarece fiecare margine tăiată, gaură forată și cordon de sudură devin acoperite cu zinc. Dacă secțiunea este galvanizată înainte de fabricare, zonele de sudură își pierd zincul și au nevoie de o reparație groasă de vopsea bogată în zinc. Secțiunea goală are nevoie și de orificii de ventilație atunci când este galvanizată: presiunile interne și externe trebuie să se egaleze, astfel încât gazul fierbinte din interior să nu forțeze zincul să iasă și să nu provoace pericol de explozie. Un detaliu obișnuit sunt două găuri mici lângă capetele unei secțiuni închise, poziționate astfel încât ploaia să nu intre și să nu se adune în interiorul tubului.

Pentru aplicațiile în care galvanizarea nu este practică din cauza dimensiunii, temperaturii sau costului, o alternativă este un sistem de vopsea în două pachete cu un grund bogat în zinc. Suprafața trebuie să fie pregătită la un standard înalt, cum ar fi sablare abrazivă la curățenie Sa2.5 și o rugozitate a suprafeței de aproximativ 40 până la 80 de micrometri. Grosimea totală a sistemului de vopsea pentru un mediu atmosferic C3 sau C4 este în general între 160 și 240 de micrometri, în funcție de furnizorul de acoperire și de durata de viață estimată. În mediile extrem de corozive, cum ar fi podurile de coastă sau tunelurile, oțelul pentru intemperii este o altă opțiune, dar secțiunile închise sudate din oțel pentru intemperii necesită o atenție deosebită metalului de umplutură de sudură și detaliilor capcanei de apă, deoarece apa captată provoacă cel mai grav tip de coroziune în interiorul unui profil închis.

Pentru produsele de punte prefabricate, secțiunile goale galvanizate cu zinc sunt adesea implicite. Finisajul galvanizat protejează elementul în timpul transportului, depozitării pe șantier și ridicării, care este exact atunci când oțelul nu suferă cele mai multe daune de manipulare și pete de rugină. Un strat de zinc aplicat din fabrică înseamnă, de asemenea, că șantierul are nevoie doar de vopsea de retuș la conexiunile cu șuruburi. Versiunea galvanizată a podului modular și soluțiile personalizate de pod zincate demonstrează modul în care profilele închise din oțel inoxidabil sau secțiunile goale galvanizate pot fi combinate într-un pachet complet de pod cu o durată de viață țintă de 50 de ani sau mai mult. Un punct practic: atunci când o secțiune goală galvanizată trebuie sudată pe șantier, zona de sudură își pierde protecția cu zinc, astfel încât zona trebuie curățată și acoperită din nou cu vopsea bogată în zinc imediat după sudare.

Pod Bailey personalizat galvanizat pentru asamblare gata de amplasare Acest pod Bailey galvanizat la cald este proiectat la comandă și pre-asamblat din fabrică pentru a simplifica montarea la fața locului, cu un strat rezistent la coroziune care se potrivește mediului natural provocator și componente standardizate pentru performanță fiabilă. Vizualizare produs →

Lista de verificare pentru achiziții pentru inginerii de proiect

Cea mai frecventă eroare de achiziție în cazul profilelor goale din oțel este comandarea unui produs standard de freză fără a repara detaliile care controlează performanța structurală. Lista de verificare de mai jos acoperă punctele care ar trebui să fie înscrise în orice specificație de achiziție pentru secțiunile goale din oțel.

• Confirmați mai întâi calea de producție. Scrieți dacă este acceptabil finisat la cald, format la rece sau normalizat. Nu permiteți înlocuirea fără o revizuire a designului.
• Precizați cu exactitate standardul și nota. De exemplu, EN 10219 S355J2H, ASTM A500 Grad C sau GB/T 6728 Q355B. Verificați calitățile echivalente pe documentul de testare al morii înainte de acceptare.
• Fixați toleranțele. Dimensiunea exterioară, grosimea peretelui, dreptatea și lungimea secțiunii afectează toate montarea fabricației. O abatere de dreptate de 0,2% din lungime este o cerință comună pentru secțiunile goale structurale, dar proiectele cu toleranță ridicată pot necesita 0,1%.
• Specificați pregătirea suprafeței. Pentru sistemele de vopsea definiți standardul de sablare și rugozitatea. Pentru elementele galvanizate, confirmați cerința de grosime a acoperirii și dacă sunt necesare găurile interioare.
• Definiți domeniul de fabricație. Determinați dacă furnizorul taie la lungime, pregătește teșituri, forează găuri și sudează plăcile de capăt. Fiecare operațiune adăugată modifică planul de inspecție și costul.
• Enumerați cerințele de inspecție. Pentru componentele de punte specificați clasa de sudură și amploarea încercărilor nedistructive. O structură de rutină a clădirii poate accepta verificări vizuale, în timp ce un pod pietonal sau un cadru de sprijin greu pot necesita examinarea cu ultrasunete sau cu particule magnetice a sudurilor critice.
• Verificați detaliul de etanșare la capăt. Decideți dacă secțiunile goale au nevoie de capete sigilate sau găuri de drenaj. Acest mic detaliu previne coroziunea internă și deteriorarea prin îngheț-dezgheț în structurile expuse.
• Comparați cotațiile privind costul instalat, nu prețul pe tonă. O secțiune S355 finisată la cald puțin mai scumpă poate permite un element mai mic, mai puține rigidizări și un transport mai ieftin datorită greutății reduse.

Într-un context de punte, confirmați de asemenea că dimensiunile profilului se potrivesc sistemului modular pe care îl utilizați. O coardă externă care este prea lată de 5 mm poate perturba geometria conexiunii pentru întreaga linie a panoului. Cea mai sigură abordare este să selectați dimensiunile secțiunilor goale din documentația sistemului de punte, unde distanța de conectare și diametrele știfturilor sunt deja fixate.

Întrebări frecvente despre profilele goale din oțel

Care este diferența dintre SHS, RHS și CHS?

SHS este un profil pătrat cu lățime și înălțime egale, RHS este un profil dreptunghiular cu două dimensiuni exterioare diferite, iar CHS este un profil circular. SHS este preferat pentru stâlpi și conexiuni de moment, RHS este preferat pentru grinzi și elemente cu o axă puternică, iar CHS este preferat pentru stâlpi încărcați din orice direcție, piloți marini și structuri arhitecturale expuse. Alegerea afectează costul conexiunii, eficiența la îndoire și rezistența la torsiune.

Sunt secțiunile goale mai ieftine sau mai scumpe decât secțiunile I?

Secțiunile goale costă în general mai mult pe tonă decât secțiunile I laminate la cald, deoarece procesul de formare consumă energie suplimentară. Cu toate acestea, pentru o coloană sau un element încărcat în două direcții, o secțiune goală de aceeași capacitate poate cântări cu 10 până la 30% mai puțin, astfel încât costul total fabricat poate fi mai mic. Comparația costurilor trebuie făcută întotdeauna pe costul membrului instalat, inclusiv fabricarea, transportul, tratarea suprafeței și conexiunile.

Poate fi folosit un profil tubular din oțel ca grindă de îndoire?

Da. O secțiune goală dreptunghiulară este o grindă foarte bună atunci când sarcina este în primul rând într-o direcție, deoarece forma secțiunii adânci oferă o rezistență ridicată la moment, iar peretele închis oferă stabilitate la torsiune. Secțiunile pătrate și circulare sunt, de asemenea, folosite ca grinzi în grinzile și cadrele cu zăbrele, dar eficiența lor de îndoire este mai mică decât cea a unui RHS lat echivalent, deoarece materialul nu este la fel de departe de axa neutră în direcția de îndoire.

Ce este clasa de secțiune transversală în proiectarea secțiunii goale?

Clasa de secțiune transversală este un sistem de clasificare care definește cât de departe poate merge un element înainte ca flambajul local să apară în pereții săi. Clasa 1 permite analiza plasticului și balamalele din plastic, clasa 2 permite rezistența momentului plastic, clasa 3 permite doar rezistența momentului elastic, iar clasa 4 necesită calcularea unei suprafețe efective. Clasa este determinată în principal de raportul lățime-grosime al pereților plani și de limita de curgere a oțelului. În termeni simpli, cu cât peretele este mai gros proporțional cu lățimea, cu atât clasa este mai mare și se poate folosi mai multă capacitate de îndoire.

Cât de gros ar trebui să fie peretele unei secțiuni goale?

Pentru o coloană pătrată tipică dintr-o clădire, grosimea peretelui este adesea între 4 și 8% din dimensiunea exterioară. Pentru o grindă dreptunghiulară, grosimea peretelui este de obicei între 3 și 6 la sută din dimensiunea mai mare. Un perete mai subțire este permis dacă secțiunea este Clasa 3 sau Clasa 4, dar designul devine mai puțin eficient datorită lățimii efective reduse. O grosime a peretelui sub 3 mm este rar utilizată în structura podului primar, deoarece este vulnerabilă la deteriorarea locală și la imperfecțiunile geometrice în timpul sudării.

O secțiune goală are nevoie de găuri de drenaj?

Da, dacă secțiunea este expusă intemperiilor. O secțiune goală etanșă captează condensul și apa care intră prin cusături rupte sau prin suduri neetanșate incorect. Apa internă provoacă coroziune din interior și poate despica tubul atunci când are loc înghețul. Găurile de drenaj cu un diametru de aproximativ 10 până la 15 mm în punctele joase permit apei să scape, reducând în același timp pierderea suprafeței secțiunii. Când o secțiune goală este utilizată ca element expus la exterior cu galvanizare, orificiile de ventilație sunt, de asemenea, necesare în timpul procesului de galvanizare în sine.

Sunt profilele goale din oțel potrivite pentru poduri modulare?

Da. Podurile de panouri modulare folosesc în mod extensiv profile închise pentru elementele secundare, contravântuiri, parapeți și cadre de susținere. Rezistența ridicată la torsiune a unui profil închis este valoroasă pentru a rezista la sarcini laterale ale vântului și excentricități de sarcină. În plus, secțiunile închise reduc suprafața și, prin urmare, costul acoperirii, ceea ce contează într-un pachet mare de poduri prefabricate. Coardele principale ale unui pod standard Bailey nu sunt secțiuni goale deoarece designul de conectare a știfturilor se bazează pe panouri din oțel presat, dar elementele de susținere și variantele portante mai grele folosesc profile închise pentru a obține capacități mai mari. The ghid pentru capacitatea de încărcare a podului Bailey explică modul în care sistemul este adaptat la cerințele de întindere și sarcină.

Profilele goale din oțel nu sunt un singur produs, ci o familie de soluții structurale care trebuie selectate, specificate și protejate cu aceeași grijă ca orice altă componentă proiectată. Calea de fabricație, calitatea materialului, grosimea peretelui și tratamentul suprafeței influențează fiecare capacitatea finală, durabilitatea și costul instalat. Pentru o coloană, o secțiune goală dreptunghiulară sau pătrată oferă o rezistență mai bună la flambaj decât o secțiune deschisă de aceeași masă. Pentru o ferme, secțiunile goale reduc zona vântului și simplifică conexiunile. Pentru un pod expus la intemperii și la sarcini repetate, secțiunile închise galvanizate rezistă la coroziune și la oboseală mai bine decât majoritatea secțiunilor deschise. Când specificați un profil tubular din oțel, începeți cu scenariul de proiectare, confirmați traseul de fabricație și gradul, apoi comparați costul instalat pe unitate funcțională. Această secvență produce rezultate consistente pentru clădiri, lucrări temporare, structuri grele de sprijin și poduri modulare.