A több-emeletes és-magas acélépületekben az oszlopokra gyakran szükség van ahhoz, hogy ellenálljanak az összehasonlítható hajlítási követelményeknek két egymásra merőleges irányban, különösen a sarkok és a magok helyén vagy az acél-vasbeton-kompozit (SRC) vázon belül. A hagyományos H-szakasznak egy erős tengelye és egy gyenge tengelye van, így egyetlen tájolás gazdaságtalanná vagy alul{6}}kihasználttá válhat. Az acél kereszt alakú oszlop, más néven kereszt-alakú vagy plusz-alakú oszlop, egy hegesztett{10}}felépítésű szakasz, amely megoldja ezt a problémát azáltal, hogy mindkét főtengelyen közel azonos merevséget és szilárdságot biztosít.
Mi az acél kereszt alakú oszlop?
A keresztes oszlop olyan szerkezeti elem, amelynek keresztmetszete egy pluszjel alakja. Általában úgy gyártják, hogy két T-szelvényt (hosszirányban egy H-gerendából elválasztva) a fő H-szelvény bordájához hegesztenek úgy, hogy a szövedékek a középpontban metszik egymást, és a négy karima alkotja a kereszt négy szárát. A kész metszet bi-szimmetrikus tagként viselkedik, ami azt jelenti, hogy forgási sugara és hajlítási merevsége nagyon közel van a két merőleges irányban.
Fő komponensek
Webek:a metszet központi magját képező, az axiális terhelés nagy részét viselő, egymást keresztező hosszanti lemezek.
Karimák:a négy külső kar, amelyek főleg a hajlítónyomatékoknak ellenállnak, és a tartófelületet adják a gerendakötésekhez.
Keresztirányú és hosszirányú merevítők:időközönként hozzáadott lemezek a helyi lemez kihajlásának szabályozására és a koncentrált erők szétosztására.
Belső membránok:a gerenda{0}}az oszlopok csatlakozási zónáihoz{1}}elhelyezett lemezek az erők zökkenőmentes átvitele érdekében a zárt magon.
Alaplapok és cipőgerendák:nehéz fenékszerelvények, amelyek az oszlopot a betonalaphoz rögzítik.
Nyíró csapok:hegesztett rögzítések, amelyeket akkor használnak, ha az oszlop betonba van zárva, az acél és a beton közötti kompozit hatás kialakítására.
A keresztes oszlopok fő műszaki előnyei
Egyenlő biaxiális merevség
Mivel a szakasz mindkét főtengelyre szimmetrikus, nincs kifejezett gyenge tengely. Azoknál az oszlopoknál, amelyeknek minden irányból ellen kell állniuk a szélnek vagy a szeizmikus erőknek, ez leegyszerűsíti a tervezést, és elkerüli a szakasz pontos tájolását.
Magas torziós ellenállás
A nyitott szelvényekhez képest az egymást keresztező bordakonfiguráció nagyobb torziós merevséget ad a kereszt alakú oszlopnak, ami értékes a sarokoszlopoknál és azoknál a csatlakozásoknál, ahol a gerendák négy irányból kereteznek.
Jó szeizmikus hajlékonyság
A képlékeny, kompakt geometria lehetővé teszi a stabil energiaeloszlást ciklikus terhelés mellett. Ha a betont-töltik vagy burkolják, a kompozit szakasz egyesíti a környező beton körülhatárolását az acélmag szilárdságával, amelyet széles körben használnak a nagy-szeizmikus-intenzitású területeken.
Térhatékonyság
A keresztes oszlop kompakt alapterülete könnyebben elrejthető a válaszfalak belsejében, mint egy széles,{0}}karimás rész, ami megnöveli az irodai és lakótornyok hasznos alapterületét.
Szigorú elhajlási vagy rezgési határértékekkel rendelkező projektek esetén a tervezést mindig ellenőrizni kell az irányadó kóddal, mint például a GB 50017 a kínai projekteknél, az AISC 360 az észak-amerikai projekteknél, vagy a megfelelő nemzeti kód a projekt helyszínén.
Acél kereszt alakú oszlop és H{0}}metszetoszlop
| Összehasonlító elem | H-Szakaszoszlop | Keresztes (kereszt{0}}alakú) oszlop |
|---|---|---|
| keresztmetszete- | H alakú, mono{0}}szimmetrikus egy tengely körül | Plusz forma, bi{0}}szimmetrikus mindkét tengelyre |
| Hajlító viselkedés | Erős tengely és gyenge tengely; kisebb kapacitás a gyenge tengely körül | Közel azonos merevség és teherbírás mindkét irányban |
| Torziós ellenállás | Viszonylag alacsony | Magasabb, az egymást keresztező hálómag miatt |
| Gyártás | Szabványos melegen{0}}hengerelt profilok vagy egyszerű lemezhegesztés | Beépített-: H-sugárhasítás, T-szelvény-illesztés és több-menetes hegesztés |
| Csatlakozási rugalmasság | A gerendák általában a karima felületéhez illeszkednek | Lehetővé teszi a gerendák négy irányból történő keretezését tiszta részletekkel |
| Tipikus költségpozíció | Alacsonyabb gyártási ráfordítás tonnánként | Nagyobb gyártási bemenet, indokolt, ahol biaxiális kapacitásra van szükség |
| Tipikus alkalmazások | Alacsony- és közép-keretek, ipari épületek, raktárak | Magas{0}}magas magok, SRC kompozit keretek, hosszú-fesztávolságú középületek, magas-szeizmikus zónák |
A két profil közötti választás tervezési döntés. A H-szelvények továbbra is a leggazdaságosabb megoldás a túlnyomórészt egyirányú-hajlítású közönséges keretekhez. A keresztes oszlopokat akkor választják ki, ha egyenletes többirányú szilárdságra, nagy torziós merevségre vagy kompakt rejtettségre van szükség.
Gyártási folyamat és minőségellenőrzés
A kereszt{0}}alakú oszlop tipikus bolti útvonala a következő:
Anyag előkészítés:lemezvágás CNC lánggal vagy plazmával, majd éllevágás előkészítése a teljes -áthatoló varratokhoz.
H-szakasz összeállítás:a szövedéket és a karimás lemezeket egy H{0}}szelvénybe hegesztik, és kiegyenesítik a hegesztési torzulások eltávolítása érdekében.
Hosszirányú hasítás:a H-szakaszt a web középvonala mentén vágjuk, hogy két T-metszetet kapjunk egyező geometriával.
Keresztes összeszerelés és hegesztés:a két T-szakaszt a fő H-szakasz hálóján helyezik el, és hegesztik, általában merítőíves hegesztéssel (SAW) szabályozott sorrendben a torzítás korlátozása érdekében.
Felszerelés és ellenőrzés:merevítőket, ékeket és alaplemezeket szerelnek fel, majd méretellenőrzést és roncsolásmentes vizsgálatot (NDT) követnek.
A hegesztési eljárások minősítésének meg kell felelnie az AWS D1.1 szabványnak, a gyártás végrehajtásának pedig az EN 1090 szabványnak, ahol az európai keretrendszer vonatkozik. A kritikus hegesztési varratokat általában ultrahangos (UT) vagy mágneses részecske (MT) vizsgálattal vizsgálják, és az anyag nyomon követhetőségét az EN 10204 szabvány szerint kiállított malomtanúsítványok dokumentálják. Javasoljuk az összetett csomópontok bolti elő-összeszerelését, hogy a szállítás előtt ellenőrizze a furatok beállítását.
A korrózióvédelemnek követnie kell az ISO 12944 szabványt: kültéri vagy tengeri expozícióhoz általában cinkben{1}}dús alapozót írnak elő epoxi köztes bevonattal és poliuretán fedőbevonattal, vagy tüzihorganyzást; a pontos rendszer a projekt helyszínének korróziós kategóriájától függ.
Az acél keresztes oszlopok jellemző alkalmazásai
Sokemeletes-és szuper{1}}magas épületek:mag- és kerületi oszlopok acél{0}}beton kompozit keretekben, ahol a biaxiális szilárdság és a szeizmikus teljesítmény kritikus fontosságú.
SRC kompozit szerkezetek:acél-vas{1}}beton oszlopok, amelyek kereszt alakú acélmagot vasbeton burkolattal és nyírócsapokkal kombinálnak.
Hosszú{0}}középületek:stadionok, repülőtéri terminálok és kiállítási csarnokok, ahol az oszlopok nehéz térbeli rácsokat és tetőrendszereket tartanak fenn.
Ipari üzemek:elsődleges teherhordó oszlopok-, amelyek dinamikus vagy ütköző terhelésnek vannak kitéve.
Több-szintű acélplatformok:független teherhordó{0}}keretek technológiai berendezésekhez és mezzanine-szerkezetekhez.
A hegesztett oszlopok és gerendák teljes választékát az oszlopok és gerendák termékkategóriában tekintheti meg.
Gyakran Ismételt Kérdések
Hogyan készül az acél kereszt alakú oszlop?A hagyományos módszer egy H-szelvény összeállítása, hosszirányban két T-szakaszra osztása, majd a T-szelvények egy másik H-szelvény hálójába történő hegesztése a kereszt kialakításához. Az eljárás kiforrott, és jól alkalmazható nagy keresztmetszetek-és nagy axiális terhelési kapacitások esetén.
Mikor válasszak kereszt alakú oszlopot a H{0}}szelvény helyett?Keresztes oszlopot válasszon, ha az oszlopnak ellenállnia kell a kétirányú jelentős hajlításnak, ha négyirányú gerendakötésre van szükség, ha fontos a torziós merevség, vagy ha az oszlop lábnyomát el kell rejteni a falakon belül. Egyszerű, egy-irányú kereteknél a H-szakasz általában gazdaságosabb.
Milyen csatlakozási módokat használnak általában kereszt alakú oszlopokhoz?Az alaplemez csatlakozások, az oszlopkötések, a gerenda{0}}oszlophoz-és a merevítő csatlakozások mind szabványosak. Térkeretekben vagy rácsos rendszerekben az elemeket gyakran erős -szilárdságú csavarokkal vagy hegesztéssel rögzítik a hornyos lemezekhez, amelyeket az irányadó tervezési kóddal részletezünk.
Milyen korrózióvédelem javasolt?Száraz beltéri környezetben általában elegendő egy alkid korróziógátló{0}}alapozó fedőréteggel. Kitett vagy tengeri környezetben tüzihorganyzást vagy többrétegű cink-alapozórendszert, epoxicsillámos vas-oxid közbenső bevonatot és poliuretán fedőbevonatot kell megadni, a rendszert az ISO 12944 korróziós kategória szerint kell kiválasztani.
Hogyan ellenőrizhető a hegesztés minősége kereszt alakú oszlopokon?Az egymást keresztező csomópontokon a helyszíni és műhelyhegesztések kritikusak. A hegesztést szakképzett hegesztőknek kell elvégezniük az AWS D1.1 vagy a vonatkozó kóddal összhangban, és a kritikus hegesztéseket általában 100%-os ultrahangos vizsgálatnak (UT) kell elvégezni, szükség esetén mágneses részecskék (MT) nyomon követésével.
Használhatók-e kereszt alakú oszlopok kompozit (SRC) szerkezetekben?Igen. Az acél keresztes mag vasbetonba foglalható, a karimákhoz és a szalaghoz hegesztett nyírócsapokkal, így egy acél-erősítésű-beton oszlop jön létre, amely egyesíti a nagy axiális kapacitást a kiváló szeizmikus teljesítménnyel.