Челични кутијасти стубови, који се називају и заварени кутијасти профили или затворени уграђени{0}}пресеки, се производе заваривањем четири плоче у шупљу квадратну или правоугаону призму. Њихова затворена геометрија даје симетричну крутост око обе осе, високу отпорност на торзију и одличне перформансе под великим аксијалним оптерећењима, што их чини стандардним избором за језгра високог{2}}успона, мостове великог распона-и индустријске оквире. Питање са којим се сваки пројектни тим суочава рано је: које величине треба да буде колона? Одговор долази из структуралног дизајна, а не из каталога, а овај водич објашњава факторе и провере који га одређују.
Шта је стуб од челичне кутије?
Стуб од челичне кутије је затворени, шупљи структурни елемент, који се обично производи заваривањем четири челичне плоче заједно да формирају квадратни или правоугаони попречни- пресек. У поређењу са отвореним деловима као што су И- или Х-греде, одељак са кутијом пружа:
Симетрична биаксијална крутост:нема јаке или слабе осе, па се стуб подједнако опире савијању у свим правцима.
Висока отпорност на торзију:затворена ћелија се одупире обртном моменту много ефикасније од отворених делова.
Висока ефикасност компресије:материјал је распоређен даље од тежишта, што даје велики радијус ротације за подручје пресека.
Одлична локална контрола извијања:четири зида плоче могу бити пропорционалне тако да задовоље границе компактности важећег кодекса.
Стубови са кутијама се широко користе као стубови за изградњу у високим{0}}рамовима, као стубови мостова и пилони, и као примарни елементи у индустријским и јавним зградама.
Фактори који утичу на одређивање величине колоне кутије
Пројектна оптерећења
Попречни-пресек мора да издржи факторизовано аксијално оптерећење, моменте савијања услед гравитације и бочних оптерећења и смицање, комбиновано у складу са важећим кодексом. И гранична стања чврстоће и употребљивости морају бити задовољена.
Висина и ефективна дужина без држања
Дуже невезане дужине повећавају виткост стуба и смањују његов капацитет компресије. Ефективна дужина је производ стварне дужине и фактора К- који одражава крајња ограничења: фиксне, причвршћене или делимично заустављене везе на врху и дну елемента.
Крај ограничења и гранични услови
Фиксне базе и врхови{0}}повезани моментом смањују фактор ефективне дужине, док га закачене основе и једноставне везе повећавају. Услови подршке морају бити прецизно моделирани јер они директно регулишу проверу извијања.
Стеел Граде
Виши{0}} разреди чврстоће као што су С355 (ЕН 10025-2), АСТМ А572 Граде 50 или К355Б (ГБ/Т 1591) омогућавају компактнији пресек за исто оптерећење, по цену веће јединичне цене и строжих захтева за заваривање и производњу. Класа треба да буде изабрана имајући на уму снагу дизајна и могућност израде.
Однос -према{1}} дебљине (локално извијање)
Плочасти зидови стуба кутије морају бити пропорционални како би се спречило локално извијање пре него што пресек достигне своју пуну чврстоћу. Кодови дефинишу границе компактности у смислу односа ширине-према-дебљине; на пример, АИСЦ 360 поставља гранични однос ширине-према-дебљине за витке елементе под равномерном компресијом, а ГБ 50017 и ЕН 1993-1-1 дају еквивалентне локалне захтеве за извијање. Дизајн мора да потврди да изабрана дебљина плоче испуњава применљиво ограничење.
Провере дизајна за колоне кутије
Одређивање величине колоне оквира је итеративни процес преузимања одељка, провере и прилагођавања. Главне провере, обављене са важећим кодом (на пример АИСЦ 360, ЕН 1993-1-1 или ГБ 50017), су:
Аксијална снага:пројектована чврстоћа на притисак је номинална чврстоћа умањена за одговарајући фактор отпора, при чему номинална чврстоћа узима у обзир извијање при савијању око критичне осе и заснива се на ефективној виткости КЛ/р.
Комбиновани аксијални и савијајући:чланови под аксијалним оптерећењем плус моменти су верификовани једначинама интеракције кода, које комбинују односе искоришћења аксијалне силе и момента.
Границе виткости:компресиони елементи су обично ограничени на максималан однос виткости (на пример КЛ/р не већи од 200 за главне компресионе чланове према АИСЦ 360; еквивалентно ограничење у ГБ 50017 примењује се на главне компресионе чланове).
Локално извијање:Односи ширине -према{1}} дебљине плоче се проверавају у односу на границе компактности кода тако да део може да развије свој пластични или еластични капацитет као што је претпостављено у дизајну.
Могућност сервисирања:бочни помак, аксијално скраћивање и вибрације се проверавају у односу на границе пројекта.
Пошто је геометрија у интеракцији са провером чврстоће, коначну величину најбоље потврђује квалификовани грађевински инжењер користећи признати софтвер за пројектовање, са цртежима из радњи припремљеним на основу одобреног прорачуна.
Практично упутство за димензионисање према примени
| Апликација | Класа релативног пресека | Предложени примери оцена | Покретачи за избор кључева |
|---|---|---|---|
| Стамбени и лаки пословни оквири | Компактни делови, скромна дебљина зида | К235Б (ГБ/Т 1591) или С235ЈР (ЕН 10025-2) | Ефикасност простора, економичност, једноставне везе |
| Индустријска постројења и складишта | Средњи делови са одговарајућом крутошћу | К355Б (ГБ/Т 1591) или С355ЈР (ЕН 10025-2) | Оптерећења дизалица, удари и вибрације, контрола заношења |
| Високе{0}}куле и комерцијалне куле | Велики делови, дебљи зидови | К355Б, К420 (ГБ/Т 1591) или АСТМ А572 разред 50/60 | Висок аксијални капацитет, строга контрола компактности, сеизмички детаљи |
| Мостови и инфраструктура | Дубоки пресеци, тешке плоче, детаљи о замору | С355К2 (ЕН 10025-2) или АСТМ А572 степен 50 | Динамичка оптерећења, замор, дозвољена корозија |
| Привремене потпорне структуре | Умерени делови, вијчани спојеви | К355Б (ГБ/Т 1591) или С355 | Поновна употреба, преносивост, брза монтажа и демонтажа |
Табела је само индикативна: водећи случај оптерећења, ефективна дужина и захтеви кода увек имају предност, а тачне димензије морају произаћи из прорачуна конструкције.
Израда и контрола квалитета
Заварени кутијасти стубови захтевају дисциплиновану производњу јер затворени део чини унутрашњим завареним шавовима неприступачним након монтаже:
заваривање:четири угаона шава се обично заварују заваривањем под водом (САВ) са контролисаним редоследом; поступци заваривања морају бити квалификовани према АВС Д1.1, ЕН 1090 или важећем коду.
Унутрашње укрућење:попречне дијафрагме на тачкама увођења оптерећења и, где је потребно, уздужни елементи за укрућење контролишу локално извијање и ширење концентрисаних сила.
Испитивање без{0}}разарања:Критични завари се испитују ултразвучним испитивањем (УТ), са магнетним честицама (МТ) или радиографским испитивањем (РТ) где то захтева спецификација.
Следљивост материјала:Сертификати о испитивању у млину у складу са ЕН 10204 (тип 3.1) документују хемију плоча и механичка својства.
Заштита од корозије:површине су очишћене пескарењем до Са 2,5 и премазане према ИСО 12944 за категорију изложености, или вруће{2}}поцинковане када је наведено.
Пробна скупштина:сложене или високо толерантне колоне се пробно-састављају у радњи да би се проверило поравнање рупа и геометрија пре испоруке.
Често постављана питања
П: Који облици ступца кутије су доступни?
Најчешћи су квадратни и правоугаони шупљи делови; конусни и степенасти стубови се производе када архитектонски захтеви или захтеви оптерећења захтевају променљив пресек по висини.
П: Који разред челика треба да изаберем за кутијасту колону?
За умерена оптерећења, К235Б (ГБ/Т 1591) или С235ЈР (ЕН 10025-2) је економичан. За високоградњу, мостове и тешке индустријске примене, типични су К355Б/К420 (ГБ/Т 1591), С355 (ЕН 10025-2) или АСТМ А572 степен 50/60. Класа се бира заједно са чврстоћом дизајна и захтевима производње.
П: Како се одређује дебљина зида?
Дебљина зида је одређена провером аксијалне чврстоће и чврстоће на савијање, локалним ограничењима извијања (ширина-до-дебљине) кода и свим дозвољеним количинама корозије које су потребне за окружење. Дебљи зидови се користе тамо где преовладава провера виткости или локалног извијања.
П: Који је добар однос ширине-и-дебљине за колону оквира?
Не постоји јединствена фиксна вредност. Гранични однос ширине-и-дебљине је дефинисан важећим кодом (на пример, границе компактности у АИСЦ 360, ГБ 50017 или ЕН 1993-1-1) и зависи од границе попуштања челика и нивоа напрезања зида. Дизајн мора да провери одељак у односу на применљиву границу.
П: Могу ли се стубови кутија спојити на лицу места?
Да. Теренски спојеви се израђују помоћу плоча за спајање вијцима или са завареним жлебовима са пуним-прожимањем, детаљније и проверене у складу са кодом. Продавна-припрема краја и пробно састављање помажу да се гарантује поравнање на споју.
П: Која документација прати израђене кутије?
Типична документација укључује сертификате о испитивању млинова (ЕН 10204 тип 3.1), квалификације поступка заваривања и евиденцију заваривача, НДТ извештаје, извештаје о контроли димензија и одобрене цртеже у радњи.