Tērauda kārbu kolonnas, ko sauc arī par metinātām kastes sekcijām vai slēgtām{0}}uzbūvētām sekcijām, tiek izgatavotas, metinot četras plāksnes dobā kvadrātveida vai taisnstūrveida prizmā. To slēgtā ģeometrija nodrošina simetrisku stingrību attiecībā uz abām asīm, augstu griezes pretestību un izcilu veiktspēju pie lielām aksiālām slodzēm, kas padara tos par standarta izvēli augstas -pacelšanās serdeņiem, gariem- tiltiem un rūpnieciskiem rāmjiem. Jautājums, ar kuru katra projekta komanda saskaras agri, ir šāds: kādam jābūt kolonnas izmēram? Atbilde nāk no konstrukcijas projektēšanas, nevis no kataloga, un šajā rokasgrāmatā ir izskaidroti faktori un pārbaudes, kas to nosaka.
Kas ir tērauda kastes kolonna?
Tērauda kastes kolonna ir slēgta, doba konstrukcijas detaļa, ko parasti ražo, metinot kopā četras tērauda plāksnes, veidojot kvadrātveida vai taisnstūrveida šķērsgriezumu{0}}. Salīdzinājumā ar atvērtajām sekcijām, piemēram, I- vai H-sijām, lodziņa sadaļā ir:
Simetriskā biaksiālā stingrība:nav stipras vai vājas ass, tāpēc kolonna vienādi pretojas liecei visos virzienos.
Augsta griezes pretestība:slēgtā šūna iztur griezes momentu daudz efektīvāk nekā atvērtās sekcijas.
Augsta saspiešanas efektivitāte:materiāls ir sadalīts prom no centroīda, nodrošinot lielu griešanās rādiusu sekcijas laukumam.
Lieliska vietējā izliekuma kontrole:četras plākšņu sienas var būt proporcionālas, lai tās atbilstu regulējošā kodeksa kompaktuma ierobežojumiem.
Kastes kolonnas tiek plaši izmantotas kā ēku kolonnas augstceltņu{0}}rāmjos, kā tiltu balsti un piloni, kā arī kā galvenie elementi rūpnieciskās un sabiedriskās ēkās.
Faktori, kas nosaka kastes kolonnu izmēru noteikšanu
Dizaina slodzes
Šķērsgriezumam ir jāiztur faktorizētā aksiālā slodze, lieces momenti no gravitācijas un sānu slodzēm, kā arī bīde, kas apvienota saskaņā ar regulējošo kodu. Jāievēro gan stiprības, gan ekspluatācijas robežstāvokļi.
Augstums bez stiprinājumiem un efektīvais garums
Garāki nesastiprinātie garumi palielina kolonnas slaidumu un samazina tās saspiešanas spēju. Efektīvais garums ir faktiskā garuma un K-faktora reizinājums, kas atspoguļo gala ierobežojumus: fiksētus, piespraustus vai daļēji ierobežotus savienojumus elementa augšdaļā un apakšā.
Beigu ierobežojumi un robežnosacījumi
Fiksētas pamatnes un moment{0}}savienotas virsas samazina efektīvo garuma koeficientu, bet piespraustās pamatnes un vienkārši savienojumi to palielina. Atbalsta nosacījumi ir jāmodelē precīzi, jo tie tieši nosaka izliekuma pārbaudi.
Tērauda pakāpe
Augstākas -izturības pakāpes, piemēram, S355 (EN 10025-2), ASTM A572 Grade 50 vai Q355B (GB/T 1591), nodrošina kompaktāku sekciju vienai un tai pašai slodzei, maksājot augstāku vienības cenu un stingrākas metināšanas un izgatavošanas prasības. Klase jāizvēlas, ņemot vērā konstrukcijas izturību un ražošanas iespējas.
Platuma{0}}un{1}}biezuma attiecība (lokālā izliekšanās)
Kastes kolonnas plākšņu sienām jābūt proporcionālām, lai novērstu lokālu izliekšanos, pirms sekcija ir sasniegusi pilnu spēku. Kodi nosaka kompaktuma ierobežojumus platuma -līdz -biezuma attiecībai; piemēram, AISC 360 nosaka ierobežojošu platuma -līdz-biezuma attiecību tieviem elementiem vienmērīgā saspiešanā, un GB 50017 un EN 1993-1-1 nodrošina līdzvērtīgas vietējās prasības attiecībā uz izliekšanos. Projektam ir jāpārbauda, vai izvēlētais plāksnes biezums atbilst piemērojamajam ierobežojumam.
Lodziņu kolonnu noformējuma čeki
Kastes kolonnas izmēra noteikšana ir iteratīvs sadaļas pieņemšanas, pārbaudes un pielāgošanas process. Galvenās pārbaudes, kas veiktas ar regulējošo kodu (piemēram, AISC 360, EN 1993-1-1 vai GB 50017), ir šādas:
Aksiālā izturība:projektētā spiedes izturība ir nominālā stiprība, kas samazināta ar atbilstošo pretestības koeficientu, kur nominālā stiprība veido lieces lieces ap kritisko asi un ir balstīta uz efektīvo slaidumu KL/r.
Kombinētā aksiālā un lieces kombinācija:elementi zem aksiālās slodzes plus momenti tiek pārbaudīti ar koda mijiedarbības vienādojumiem, kas apvieno aksiālā spēka un momenta izmantošanas attiecības.
Slaiduma robežas:kompresijas elementi parasti ir ierobežoti līdz maksimālajai slaiduma pakāpei (piemēram, KL/r nav lielāka par 200 galvenajiem saspiešanas elementiem saskaņā ar AISC 360; līdzvērtīgs ierobežojums GB 50017 tiek piemērots galvenajiem saspiešanas elementiem).
Vietējā izliekšanās:plāksnes platuma-un-biezuma attiecības tiek pārbaudītas, salīdzinot ar koda kompaktuma ierobežojumiem, lai sadaļa varētu attīstīt savu plastisko vai elastīgo ietilpību, kā paredzēts dizainā.
Apkalpojamība:sānu novirze, aksiālais saīsinājums un vibrācija tiek pārbaudīta attiecībā pret projekta robežām.
Tā kā ģeometrija mijiedarbojas ar stiprības pārbaudēm, galīgo izmēru vislabāk apstiprina kvalificēts būvinženieris, izmantojot atzītu projektēšanas programmatūru un veikala rasējumus, kas sagatavoti no apstiprinātā aprēķina.
Praktiski norādījumi par izmēru noteikšanu pēc pielietojuma
| Pieteikums | Relatīvās sadaļas klase | Ieteicamie atzīmju piemēri | Atslēgu izvēles draiveri |
|---|---|---|---|
| Dzīvojamās un vieglās tirdzniecības rāmji | Kompaktas sekcijas, neliels sienu biezums | Q235B (GB/T 1591) vai S235JR (EN 10025-2) | Telpas efektivitāte, ekonomija, vienkārši savienojumi |
| Rūpniecības iekārtas un noliktavas | Vidējas sekcijas ar atbilstošu stingrību | Q355B (GB/T 1591) vai S355JR (EN 10025-2) | Celtņa slodzes, triecieni un vibrācijas, dreifēšanas kontrole |
| Daudzstāvu{0}}un komerciālie torņi | Lielas sekcijas, biezākas sienas | Q355B, Q420 (GB/T 1591) vai ASTM A572 Grade 50/60 | Augsta aksiālā jauda, stingra kompaktuma kontrole, seismiskās detaļas |
| Tilti un infrastruktūra | Dziļas sekcijas, smagas plāksnes, noguruma detaļas | S355K2 (EN 10025-2) vai ASTM A572 50. klase | Dinamiskās slodzes, nogurums, korozijas pielaide |
| Pagaidu atbalsta struktūras | Mērenas sekcijas, skrūvju savienojumi | Q355B (GB/T 1591) vai S355 | Atkārtoti lietojams, transportējams, ātra uzstādīšana un demontāža |
Tabulai ir tikai orientējošs raksturs: dominējošais slodzes gadījums, faktiskais garums un koda prasības vienmēr ir priekšroka, un precīziem izmēriem ir jābūt no konstrukcijas aprēķina.
Izgatavošana un kvalitātes kontrole
Metinātās kastes kolonnas prasa disciplinētu izgatavošanu, jo slēgtā daļa padara iekšējās šuves nepieejamas pēc montāžas:
Metināšana:četras stūru šuves parasti tiek metinātas ar zemūdens loka metināšanu (SAW) ar kontrolētām secībām; metināšanas procedūrām jābūt kvalificētām saskaņā ar AWS D1.1, EN 1090 vai piemērojamo kodu.
Iekšējā stingrība:Šķērsvirziena diafragmas slodzes ievadīšanas punktos un, ja nepieciešams, garenvirziena stingrības kontrolē vietējo izliekšanos un izkliedē koncentrētus spēkus.
Nesagraujošā{0}}testēšana:kritiskās šuves tiek pārbaudītas ar ultraskaņas testēšanu (UT), ar magnētisko daļiņu (MT) vai radiogrāfisko testēšanu (RT), ja to pieprasa specifikācija.
Materiāla izsekojamība:dzirnavu pārbaudes sertifikāti saskaņā ar EN 10204 (tips 3.1) dokumentē plāksnes ķīmiskās un mehāniskās īpašības.
Korozijas aizsardzība:virsmas tiek tīrītas ar strūklu līdz Sa 2.5 un pārklātas atbilstoši ISO 12944 iedarbības kategorijai vai karsti cinkotas, ja norādīts.
Izmēģinājuma montāža:sarežģītas vai ļoti pielaidīgas kolonnas tiek izmēģinājuma{0}}montētas veikalā, lai pirms nosūtīšanas pārbaudītu caurumu izlīdzināšanu un ģeometriju.
Bieži uzdotie jautājumi
J: Kādas kastes kolonnas formas ir pieejamas?
Visizplatītākās ir kvadrātveida un taisnstūrveida dobas sekcijas; konusveida un pakāpju kastes kolonnas tiek ražotas, ja arhitektūras vai slodzes prasības prasa dažādu sekciju visā augstumā.
J: Kuru tērauda marku izvēlēties kastes kolonnai?
Mērenām slodzēm Q235B (GB/T 1591) vai S235JR (EN 10025-2) ir ekonomisks. Daudzstāvu, tiltu un smagajiem rūpnieciskiem lietojumiem tipisks ir Q355B/Q420 (GB/T 1591), S355 (EN 10025-2) vai ASTM A572 50./60. klase. Pakāpe tiek izvēlēta kopā ar konstrukcijas izturību un ražošanas prasībām.
J: Kā tiek noteikts sienas biezums?
Sienas biezumu nosaka aksiālās un lieces stiprības pārbaudes, koda lokālās izliekšanās (platums no -līdz-biezuma) ierobežojumiem un jebkurai videi vajadzīgā korozijas pielaide. Biezākas sienas tiek izmantotas vietās, kur noteicošais ir slaidums vai lokālā izliekuma pārbaude.
J: Kāda ir laba platuma{0}}un-biezuma attiecība lodziņa kolonnai?
Nav vienas fiksētas vērtības. Ierobežojošo platuma -un-biezuma attiecību nosaka regulējošais kods (piemēram, kompaktuma ierobežojumi AISC 360, GB 50017 vai EN 1993-1-1), un tā ir atkarīga no tērauda tecēšanas robežas un sienas sprieguma līmeņa. Dizainam ir jāpārbauda sadaļa attiecībā pret piemērojamo ierobežojumu.
J: Vai kastes kolonnas var savienot uz vietas?
Jā. Lauka salaidumi tiek izgatavoti ar pieskrūvētām salaiduma plāksnēm vai ar pilnu-ieduršanas rievu metinājuma šuvēm, sīki izstrādātas un pārbaudītas saskaņā ar kodu. Veikalā-izgatavotā gala sagatavošana un izmēģinājuma montāža palīdz nodrošināt izlīdzināšanu savienojuma vietā.
J: Kāda dokumentācija ir pievienota izgatavotajām kastes kolonnām?
Tipiskā dokumentācija ietver dzirnavu pārbaudes sertifikātus (EN 10204 tips 3.1), metināšanas procedūru kvalifikāciju un metinātāja ierakstus, NDT ziņojumus, izmēru pārbaudes ziņojumus un apstiprinātos darbnīcas rasējumus.