Az acéldobozos oszlopokat, amelyeket hegesztett dobozszelvényeknek vagy zárt{0}}beépített szakaszoknak is neveznek, négy lemez üreges négyzet- vagy téglalap alakú prizmába hegesztésével állítják elő. Zárt geometriájuk szimmetrikus merevséget biztosít mindkét tengely mentén, nagy csavarási ellenállást és kiváló teljesítményt nyújt nagy tengelyirányú terhelések mellett is, ami standard választássá teszi őket magas-magasságú magokhoz, hosszú{3}}fesztávú hidakhoz és ipari keretekhez. A kérdés, amellyel minden projektcsapat korán szembesül: mekkora legyen az oszlop? A válasz a szerkezeti tervezésből származik, nem a katalógusból, és ez az útmutató elmagyarázza az ezt meghatározó tényezőket és ellenőrzéseket.
Mi az acéldobozos oszlop?
Az acéldobozos oszlop egy zárt, üreges szerkezeti elem, amelyet általában négy acéllemez egymáshoz hegesztésével állítanak elő négyzet- vagy téglalap alakú keresztmetszet{0}}formává. Az olyan nyitott szakaszokhoz képest, mint az I- vagy a H-gerenda, a dobozszakasz a következőket kínálja:
Szimmetrikus biaxiális merevség:nincs erős vagy gyenge tengely, így az oszlop minden irányban egyformán ellenáll a hajlításnak.
Magas torziós ellenállás:a zárt cella sokkal hatékonyabban ellenáll a nyomatéknak, mint a nyitott szakaszok.
Magas kompressziós hatásfok:az anyag a súlyponttól távol oszlik el, ami nagy körforgási sugarat biztosít a metszet területén.
Kiváló helyi kihajlásszabályozás:a négy lemezfal arányosítható, hogy megfeleljen az irányadó kódex tömörségi határainak.
A dobozoszlopokat széles körben használják épületoszlopként-magas építésű keretekben, hídpilléreként és pilonként, valamint elsődleges elemként ipari és középületekben.
A doboz oszlopméretét meghatározó tényezők
Tervezési terhelések
A keresztmetszetnek ellen kell állnia a faktoros axiális terhelésnek, a gravitációs és oldalirányú terhelésekből eredő hajlítónyomatékoknak, valamint a nyírásnak, az irányadó kódnak megfelelően kombinálva. Mind a szilárdsági, mind a használhatósági határállapotnak teljesülnie kell.
Merevítés nélküli magasság és tényleges hossz
A hosszabb merevítetlen hosszúságok növelik az oszlop karcsúságát és csökkentik a nyomóképességét. Az effektív hossz a tényleges hossz és egy K-tényező szorzata, amely tükrözi a végkorlátokat: rögzített, rögzített vagy részben rögzített csatlakozásokat az elem tetején és alján.
Vége a korlátozásoknak és a határfeltételeknek
A rögzített talpak és a nyomatékkal{0}}összekötött felsőrészek csökkentik a tényleges hossztényezőt, míg a rögzített alapok és az egyszerű csatlakozások növelik. A támasztási feltételeket pontosan kell modellezni, mert közvetlenül szabályozzák a kihajlás ellenőrzését.
Acél minőség
A nagyobb -szilárdságú fokozatok, például az S355 (EN 10025-2), az ASTM A572 Grade 50 vagy a Q355B (GB/T 1591) kompaktabb szakaszt tesznek lehetővé ugyanazon terhelés mellett, magasabb egységár és szigorúbb hegesztési és gyártási követelmények árán. A minőséget a tervezési szilárdság és a gyártási képesség figyelembevételével kell kiválasztani.
Szélesség-–-vastagság arány (helyi kihajlás)
A dobozoszlop lemezfalait arányosan kell kialakítani, hogy megakadályozzuk a helyi kihajlást, mielőtt a szakasz elérné teljes szilárdságát. A kódok tömörségi határokat határoznak meg a szélesség-/vastagság aránya{2}}; például az AISC 360 korlátozó szélességi -–-vastagsági arányt határoz meg a karcsú elemekhez egyenletes tömörítés mellett, a GB 50017 és az EN 1993-1-1 pedig egyenértékű helyi kihajlási követelményeket ír elő. A tervezés során ellenőrizni kell, hogy a kiválasztott lemezvastagság megfelel-e az érvényes határértéknek.
Tervezési ellenőrzések dobozoszlopokhoz
A dobozoszlop méretezése egy szakasz feltételezésének, ellenőrzésének és beállításának iteratív folyamata. Az irányadó kóddal (például AISC 360, EN 1993-1-1 vagy GB 50017) végrehajtott fő ellenőrzések a következők:
Axiális szilárdság:a tervezési nyomószilárdság a megfelelő ellenállási tényezővel csökkentett névleges szilárdság, ahol a névleges szilárdság figyelembe veszi a kritikus tengely körüli hajlítási kihajlást, és a KL/r effektív karcsúságon alapul.
Kombinált axiális és hajlítás:a tengelyirányú terhelés plusz nyomatékok alatt álló tagokat a kód kölcsönhatási egyenleteivel igazoljuk, amelyek egyesítik az axiális erő és nyomaték felhasználási arányait.
A karcsúság határai:a kompressziós elemeket általában a maximális karcsúsági arányra korlátozzák (például a KL/r nem nagyobb, mint 200 az AISC 360 szerinti fő összenyomó tagok esetében; a GB 50017 szabványban szereplő egyenértékű korlátozás vonatkozik a fő összenyomó elemekre).
Helyi kihajlás:a lemez szélessége -/vastagság aránya{1}} a kód tömörségi korlátaihoz képest megtörténik, így a szakasz a tervezésben feltételezett módon fejlesztheti plasztikus vagy rugalmas kapacitását.
Szervizelhetőség:az oldalirányú eltolódást, a tengelyirányú rövidülést és a vibrációt a projekt határértékei alapján ellenőrzik.
Mivel a geometria kölcsönhatásban van a szilárdsági ellenőrzésekkel, a végső méretet legjobban egy képzett szerkezeti mérnök erősíti meg elismert tervezőszoftverrel, a jóváhagyott számításokból készített műhelyrajzokkal.
Gyakorlati méretezési útmutató alkalmazásonként
| Alkalmazás | Relatív szakaszosztály | Javasolt osztályzati példák | Kulcs kiválasztási illesztőprogramok |
|---|---|---|---|
| Lakossági és könnyű kereskedelmi keretek | Kompakt szelvények, szerény falvastagság | Q235B (GB/T 1591) vagy S235JR (EN 10025-2) | Helyhatékonyság, gazdaságosság, egyszerű csatlakozások |
| Ipari üzemek és raktárak | Közepes szakaszok megfelelő merevséggel | Q355B (GB/T 1591) vagy S355JR (EN 10025-2) | Daruterhelés, ütközés és vibráció, sodródás szabályozása |
| Magas{0}}tornyok és kereskedelmi tornyok | Nagy részek, vastagabb falak | Q355B, Q420 (GB/T 1591) vagy ASTM A572 Grade 50/60 | Nagy axiális kapacitás, szigorú tömörségszabályozás, szeizmikus részletezés |
| Hidak és infrastruktúra | Mély szakaszok, nehéz lemezek, fáradásos részletek | S355K2 (EN 10025-2) vagy ASTM A572 Grade 50 | Dinamikus terhelések, fáradtság, korróziótűrés |
| Ideiglenes tartószerkezetek | Mérsékelt szakaszok, csavaros csatlakozások | Q355B (GB/T 1591) vagy S355 | Újrafelhasználhatóság, szállíthatóság, gyors fel- és szétszerelés |
A táblázat csak tájékoztató jellegű: mindig az irányadó terhelési eset, az effektív hosszúság és a kódkövetelmények élveznek elsőbbséget, a pontos méreteknek pedig szerkezeti számításból kell származniuk.
Gyártás és minőségellenőrzés
A hegesztett dobozos oszlopok fegyelmezett gyártást igényelnek, mivel a zárt szakasz összeszerelés után elérhetetlenné teszi a belső hegesztéseket:
Hegesztés:a négy sarokvarrat általában alámerített ívhegesztéssel (SAW) hegeszthető szabályozott sorrendben; a hegesztési eljárásokat az AWS D1.1, az EN 1090 vagy a vonatkozó kód szerint kell minősíteni.
Belső merevítés:A keresztirányú membránok a terhelés bevezetési pontjain, és ahol szükséges, a hosszanti merevítők szabályozzák a helyi kihajlást és szétosztják a koncentrált erőket.
Roncsolásmentes tesztelés:{0}}a kritikus hegesztéseket ultrahangos vizsgálattal (UT), mágneses részecske (MT) vagy radiográfiás vizsgálattal (RT) vizsgálják, ahol a specifikáció ezt megköveteli.
Anyagkövethetőség:az EN 10204 (3.1 típus) szerinti malomvizsgálati tanúsítványok dokumentálják a lemez kémiai és mechanikai tulajdonságait.
Korrózióvédelem:a felületeket szemcseszórással tisztítják Sa 2,5-ig, és bevonják az ISO 12944 szabvány szerint az expozíciós kategória szerint, vagy tüzihorganyzást -mártottak, ahol előírják.
Próba összeállítás:Az összetett vagy nagy tűrésű oszlopokat próba{0}}összeszerelik az üzletben, hogy a szállítás előtt ellenőrizzék a furatok igazítását és geometriáját.
Gyakran Ismételt Kérdések
K: Milyen formájú dobozoszlop érhető el?
A négyzet alakú és téglalap alakú üreges részek a leggyakoribbak; Kúpos és lépcsős dobozoszlopokat akkor állítanak elő, ha az építészeti vagy terhelési követelmények a magasság mentén változó szakaszt kívánnak meg.
K: Melyik acélminőséget válasszam dobozoszlophoz?
Mérsékelt terhelés esetén a Q235B (GB/T 1591) vagy az S235JR (EN 10025-2) gazdaságos. Sokemeletes, híd- és nehézipari alkalmazásokhoz a Q355B/Q420 (GB/T 1591), S355 (EN 10025-2) vagy ASTM A572 Grade 50/60 a jellemző. A minőséget a tervezési szilárdság és a gyártási követelmények figyelembevételével választják ki.
K: Hogyan határozható meg a falvastagság?
A falvastagságot az axiális és hajlítószilárdság-ellenőrzések, a kód helyi kihajlási (szélessége ---vastagság) határai, valamint a környezet által megkövetelt korróziós ráhagyások határozzák meg. Vastagabb falakat használnak ott, ahol a karcsúság vagy a helyi kihajlás ellenőrzése az irányadó.
K: Mi a jó szélesség{0}}/vastagság{1}}arány egy dobozoszlophoz?
Nincs egyetlen rögzített érték. A korlátozó szélesség-–-vastagság arányt az irányadó kód határozza meg (például az AISC 360, GB 50017 vagy EN 1993-1-1 tömörségi határértékei), és az acél folyáshatárától és a fal feszültségszintjétől függ. A tervnek igazolnia kell a szakaszt a vonatkozó határértékhez képest.
K: A dobozoszlopok összeilleszthetők a helyszínen?
Igen. A helyszíni toldások csavarozott toldólemezekkel vagy teljes-hornyos hegesztéssel készülnek, részletesen és a kódnak megfelelően ellenőrizve. A bolti-vég-előkészítés és próba-összeszerelés garantálja az illesztést a toldásnál.
K: Milyen dokumentációt kell mellékelni a gyártott dobozos oszlopokhoz?
A tipikus dokumentáció tartalmazza a malomvizsgálati tanúsítványokat (EN 10204 3.1 típus), a hegesztési eljárás minősítését és a hegesztői feljegyzéseket, az NDT jelentéseket, a méretellenőrzési jelentéseket és a jóváhagyott műhelyrajzokat.