Tło: Dwie rodziny członków kompresji
Kolumny kratowe i kolumny o pełnym przekroju H- to dwie główne rodziny elementów ściskanych w zakładach przemysłowych, estakady z rurami i podpory konstrukcji stalowych. Obydwa przenoszą obciążenia pionowe i boczne obciążenia wiatrem, ale różnią się znacznie zachowaniem konstrukcyjnym, kosztami produkcji i przydatnością do transportu morskiego.
Słup kratowy to otwarty-element konstrukcyjny składający się z dwóch lub więcej pasów, zwykle kątowników, ceowników lub profili pustych, połączonych ukośnymi prętami łączącymi lub listwami. Słup o przekroju pełnym H-to integralny profil walcowany lub spawany, którego środnik i półki tworzą jedną ciągłą sekcję. Wybór między nimi powinien opierać się na wysokości kolumny, charakterze obciążenia, kosztach pracy na budowie i ograniczeniach transportowych, a nie na przyzwyczajeniu.
Kluczowe różnice w skrócie
| Element porównawczy | Kolumna kratowa | Pełna kolumna-o przekroju H |
|---|---|---|
| Skład strukturalny | Otwarta sekcja-zabudowana: cięciwy i sznurowanie lub listwy, z pustymi przestrzeniami | Zintegrowana sekcja środnika-i-kołnierza, ciągła i zamknięta |
| Zachowanie stabilności | Doskonała kontrola smukłości dla wysokich członków; stabilność cięciwy należy sprawdzić osobno | Dobrze-zdefiniowana ciągła-stabilność sekcji; mocne i słabe osie różnią się |
| Ścinanie i skręcanie | Ścięcie przenoszone przez sznurowanie lub listwy; niski opór skrętny | Solidna wstęga przenosi ścinanie; lepsza odporność na skręcanie |
| Produkcja | Więcej etapów procesu, wysoka dokładność montażu | Prostszy, wysoka konsystencja, krótki cykl produkcyjny |
| Transport | Można go podzielić na-rozbieralne części, które pasują do standardowych kontenerów | Duże sekcje integralne często przekraczają limity kontenerów |
| Erekcja | Wymaga-montażu i wyrównania śrub na miejscu | Gotowy do montażu, szybki montaż |
Skład strukturalny
W słupie kratowym pasy znajdujące się na najbardziej zewnętrznych krawędziach- przekroju poprzecznego zapewniają główną nośność osiową, podczas gdy pręty łączące lub blachy przewiązek zapewniają wzajemne współdziałanie pasów i odporność na ścinanie. Otwarty układ pozwala na zwiększenie całkowitej głębokości w celu kontrolowania smukłości przy stosunkowo niewielkiej ilości materiału. W przekroju pełnym H- środnik zapewnia ciągłą wytrzymałość na ścinanie, a półki są odporne na zginanie, ale wymiary- przekroju poprzecznego są ustalane przez walcowany lub spawany profil.
Zachowanie mechaniczne
Pełne przekroje H-mają dobrze-zdefiniowaną stabilność pod wpływem ściskania osiowego, przy czym środnik przenosi poziome ścinanie przy minimalnym odkształceniu. Kolumny kratowe wykazują dobrą sztywność wokół osi materiału, podczas gdy sztywność wokół swobodnej osi zmniejsza się w wyniku odkształcenia ścinającego elementów przewiązki, dlatego należy sprawdzić zarówno ogólną stabilność, jak i stabilność poszczególnych cięciw. Obciążenia skręcające są niekorzystne dla słupów kratowych i należy ich unikać lub dokładnie je analizować.
Rozważania dotyczące projektu i kodu
Zbudowane-rezerwy członkowskie
Obydwa główne przepisy projektowe traktują-zbudowane elementy kompresyjne w specjalny sposób. W AISC 360, sekcja E6, zastosowano zmodyfikowany, zwiększony współczynnik smukłości dla-elementów złożonych, a EN 1993-1-1, sekcja 6.4 przyjmuje równoważną smukłość z dopasowanymi krzywymi wyboczenia. Należy również sprawdzić efektywną długość poszczególnych prętów pomiędzy punktami przeciągnięcia, ponieważ nieprawidłowe obliczenia mogą prowadzić do przedwczesnego wyboczenia pasa lub odrzucenia projektu.
Szczegóły sznurowania i listew
Pręty łączące są zwykle nachylone pod kątem około 40 do 70 stopni w stosunku do osi kolumny, co równoważy wydajność konstrukcyjną i spawalność. W przypadku projektów, w których dominują{{3}ścinania, blachy przewiązek z równoważną-regulacją smukłości wymaganą przez przepisy są często lepsze niż sznurowanie, ponieważ zapewniają sztywniejsze połączenie na ścinanie pomiędzy pasami.
Limity przewozów kontenerowych
Standardowe kontenery ISO 668 mają szerokość wewnętrzną około 2,35 m, a duże, spawane sekcje H-z szerokimi kołnierzami lub wysokimi elementami często przekraczają obwiednię. Kolumny kratowe można wytwarzać z rozkładanych-segmentów pasujących do kontenera, co pozwala uniknąć-transportu o ponadwymiarowych wymiarach, natomiast integralne sekcje H-ponad kopertą kontenera wymagają-przerwanej wysyłki zbiorczej lub łączenia na miejscu.
Jak wybrać: wskazówki dotyczące stosowania i wyboru
| Typ projektu | Polecany członek | Kluczowy powód |
|---|---|---|
| Magazyn standardowy, wysokość poniżej około 12 m | Złożony-przekrój H-lub walcowany | Szybki montaż i konkurencyjne koszty produkcji |
| Wielopoziomowy-ruszt do rur, głównie obciążenie osiowe | Kolumna kratowa | Optymalizuje smukłość i tonaż stali w przypadku wysokich, lekko obciążonych elementów |
| Wsparcie sprzętu ciężkiego | Zabudowana-przekrój H- | Wysoka sztywność lokalna pod wpływem wibracji i obciążeń cyklicznych |
| Odległa lokalizacja z trudną logistyką | Kolumna kratowa, przewróć- | Pasuje do standardowych pojemników; akceptowany jest dodatkowy montaż w terenie |
| Przybrzeżny obszar-silnego wiatru | Zoptymalizowana sekcja H- | Przewidywalny dryft boczny i zachowanie przy ścinaniu |
Są to zalecenia ogólne. Ostateczny wybór należy potwierdzić w oparciu o rzeczywisty moment zginający, ścinanie, skręcanie i wymagania lokalnych przepisów projektu.
Często zadawane pytania
Co jest bardziej ekonomiczne: kolumny kratowe czy pełne o przekroju H-?Zależy to od wysokości kolumny, charakteru obciążenia i ograniczeń transportowych. W przypadku wysokich, lekko obciążonych elementów kolumna kratowa może znacznie zmniejszyć tonaż stali, a także zmniejszyć obciążenia fundamentów. W przypadku słupów o średniej-wysokości i obciążonych dużymi lub mimośrodowymi obciążeniami wytworzenie i wzniesienie przekroju H-jest zwykle tańsze. Porównania należy dokonać na podstawie całkowitego kosztu instalacji, łącznie z transportem.
Czy kolumny kratowe nadają się do stosowania w obszarach-silnych wiatrów?Tak, jeśli sznurowanie i połączenia są zaprojektowane pod kątem uskoku wiatru. Kolumny kratowe są lżejsze, co zmniejsza masę sejsmiczną, ale ich połączenia muszą być precyzyjnie zaprojektowane, aby zapewnić odpowiednią sztywność. Solidny przekrój H- zapewnia bardziej przewidywalną ciągłą sztywność tam, gdzie kontrola znoszenia bocznego ma kluczowe znaczenie.
Czy kolumny kratowe można transportować w standardowych kontenerach?Tak. Kolumny kratowe można zaprojektować w postaci-rozbijanych segmentów, które pasują do standardowych kontenerów, co pozwala uniknąć-transportu ponadwymiarowego i wtórnego cięcia na miejscu. Jest to jeden z głównych powodów, dla których wybiera się je do projektów eksportowych.
Dlaczego kąt sznurowania jest ograniczony do około 40 do 70 stopni?Kąt równoważy skuteczność sznurowania w przenoszeniu ścinania z oszczędnością materiału i spawalnością. Bardziej strome lub bardziej płaskie kąty marnują materiał lub powodują, że połączenie jest nieefektywne, a reguły dotyczące szczegółów oparte na kodzie odzwierciedlają ten zakres.
Czy kolumny kratowe mogą przenosić duże obciążenia skupione?Można, ale lokalne obciążenia skupione najlepiej przenosić poprzez sekcje pełne lub dodatkowe usztywnienia w punkcie obciążenia. W przypadku dużych obciążeń skupionych lub mimośrodowych zwykle bardziej odpowiedni jest przekrój H-z ciągłym środnikiem.
Które kody obejmują-kolumny zabudowane?ISC 360 Sekcja E6 dla projektów w USA i EN 1993-1-1 Sekcja 6.4 dla projektów europejskich wraz z wymaganiami wykonawczymi w AWS D1.1 lub EN 1090-2. Projekty chińskie są zgodne z normą GB 50017 w zakresie projektowania i GB/T 1591 w zakresie gatunków materiałów.