Plieninės dėžės kolonos, dar vadinamos suvirintomis dėžės sekcijomis arba uždaromis{0}}sumontuotomis sekcijomis, gaminamos suvirinant keturias plokštes į tuščiavidurę kvadratinę arba stačiakampę prizmę. Jų uždara geometrija suteikia simetrišką tvirtumą abiem ašims, didelį atsparumą sukimui ir puikų našumą esant didelėms ašinėms apkrovoms, todėl jie yra standartinis pasirinkimas aukštiems-šerdims, ilgiems{3}}tarpatramiams tiltams ir pramoniniams rėmams. Klausimas, su kuriuo kiekviena projekto komanda susiduria anksti, yra toks: kokio dydžio turi būti kolona? Atsakymas gaunamas iš konstrukcijų projektavimo, o ne iš katalogo, o šiame vadove paaiškinami veiksniai ir patikrinimai, kurie tai lemia.
Kas yra plieninės dėžės kolona?
Plieninė dėžė yra uždara, tuščiavidurė konstrukcijos dalis, paprastai gaminama suvirinant keturias plienines plokštes, kad būtų suformuotas kvadratinis arba stačiakampis skerspjūvis{0}}. Palyginti su atviromis sekcijomis, tokiomis kaip I- arba H-sijos, dėžutės skyriuje pateikiama:
Simetrinis dviašis standumas:nėra stiprios ar silpnos ašies, todėl kolona vienodai atspari lenkimui į visas puses.
Didelis atsparumas sukimui:uždara kamera daug efektyviau atlaiko sukimo momentą nei atviros sekcijos.
Didelis suspaudimo efektyvumas:medžiaga paskirstoma toliau nuo centroido, todėl pjūvio plotui suteikiamas didelis sukimosi spindulys.
Puiki vietinė lenkimo kontrolė:keturios plokščių sienos gali būti proporcingos, kad atitiktų reglamentuojančio kodekso kompaktiškumo ribas.
Dėžės kolonos plačiai naudojamos kaip statybinės kolonos aukštybiniuose{0}}karkasuose, kaip tiltų atramos ir pilonai bei kaip pagrindiniai elementai pramoniniuose ir viešuosiuose pastatuose.
Veiksniai, lemiantys dėžutės stulpelio dydį
Dizaino apkrovos
Skerspjūvis -turi atlaikyti koeficientinę ašinę apkrovą, lenkimo momentus nuo gravitacijos ir šoninių apkrovų bei šlyties, derinamų pagal reglamentuojantį kodą. Turi būti tenkinamos ir stiprumo, ir tinkamumo naudoti ribinės būsenos.
Aukštis be sutvirtinimų ir efektyvus ilgis
Ilgesni nesutvirtinti ilgiai padidina kolonos lieknumą ir sumažina jos suspaudimo pajėgumą. Efektyvus ilgis yra tikrojo ilgio ir K-faktoriaus, atspindinčio galinius suvaržymus: fiksuotas, prisegtas arba iš dalies suvaržytas jungtis elemento viršuje ir apačioje, sandauga.
Pabaigos apribojimai ir ribinės sąlygos
Fiksuoti pagrindai ir{0}}momentais sujungtos viršūnėlės sumažina efektyvų ilgio koeficientą, o prisegti pagrindai ir paprastos jungtys padidina. Atramos sąlygos turi būti tiksliai sumodeliuotos, nes jos tiesiogiai reguliuoja lenkimo patikrinimą.
Plieno klasė
Didesnės -stiprumo klasės, pvz., S355 (EN 10025-2), ASTM A572 klasė 50 arba Q355B (GB/T 1591), leidžia naudoti kompaktiškesnę sekciją tai pačiai apkrovai už didesnę vieneto kainą ir griežtesnius suvirinimo bei gamybos reikalavimus. Klasė turėtų būti parinkta atsižvelgiant į konstrukcijos stiprumą ir gamybos galimybes.
Pločio-ir-storio santykis (vietinis išlinkimas)
Dėžės kolonos plokščių sienelės turi būti proporcingos, kad būtų išvengta vietinio sulinkimo, kol sekcija nepasiekia visiško stiprumo. Kodai apibrėžia kompaktiškumo ribas pagal pločio -ir -storio santykį; pavyzdžiui, AISC 360 nustato ribojantį pločio -ir -storio santykį ploniems elementams, esant vienodai suspaustam, o GB 50017 ir EN 1993-1-1 pateikia lygiaverčius vietinius lenkimo reikalavimus. Projektuojant turi būti patikrinta, ar pasirinktas plokštės storis atitinka taikomą ribą.
Dėžučių stulpelių projektavimo čekiai
Dėžutės stulpelio dydžio nustatymas yra pasikartojantis sekcijos sudarymo, patikrinimo ir koregavimo procesas. Pagrindinės patikros, atliekamos vadovaujantis kodu (pavyzdžiui, AISC 360, EN 1993-1-1 arba GB 50017), yra šios:
Ašinis stiprumas:projektinis stipris gniuždant yra vardinis stipris, sumažintas atitinkamu pasipriešinimo koeficientu, kai vardinis stipris sudaro lenkimo lenkimą apie kritinę ašį ir yra pagrįstas efektyviuoju lieknumu KL/r.
Kombinuotas ašinis ir lenkimas:nariai, veikiantys ašine apkrova plius momentai, tikrinami kodo sąveikos lygtimis, kurios sujungia ašinės jėgos ir momento panaudojimo santykius.
Lieknumo ribos:suspaudimo elementai paprastai ribojami iki didžiausio plonumo koeficiento (pavyzdžiui, KL/r ne didesnis kaip 200 pagrindinėms suspaudimo dalims pagal AISC 360; lygiavertis GB 50017 apribojimas taikomas pagrindinėms suspaudimo dalims).
Vietinis sulenkimas:plokštės pločio-ir-storio santykis tikrinamas pagal kodo kompaktiškumo ribas, kad sekcija galėtų padidinti savo plastiškumą arba elastingumą, kaip numatyta projekte.
Tinkamumas naudoti:šoninis poslinkis, ašinis sutrumpėjimas ir vibracija tikrinami pagal projekto ribas.
Kadangi geometrija sąveikauja su stiprumo patikrinimais, galutinį dydį geriausiai patvirtina kvalifikuotas statybos inžinierius, naudodamas pripažintą projektavimo programinę įrangą ir cecho brėžinius, paruoštus pagal patvirtintus skaičiavimus.
Praktinės dydžių parinkimo instrukcijos
| Taikymas | Santykinė sekcijos klasė | Siūlomi pažymių pavyzdžiai | Raktų pasirinkimo tvarkyklės |
|---|---|---|---|
| Gyvenamųjų ir lengvųjų komercinių patalpų rėmai | Kompaktiškos sekcijos, nedidelis sienelės storis | Q235B (GB/T 1591) arba S235JR (EN 10025-2) | Erdvės efektyvumas, ekonomiškumas, paprasti sujungimai |
| Pramonės įmonės ir sandėliai | Vidutinės sekcijos su pakankamu standumu | Q355B (GB/T 1591) arba S355JR (EN 10025-2) | Krano apkrovos, smūgis ir vibracija, dreifo kontrolė |
| Aukštybiniai ir komerciniai bokštai- | Didelės sekcijos, storesnės sienos | Q355B, Q420 (GB/T 1591) arba ASTM A572 50/60 klasė | Didelė ašinė talpa, griežta kompaktiškumo kontrolė, seisminės detalės |
| Tiltai ir infrastruktūra | Gilios sekcijos, sunkios plokštės, nuovargio detalės | S355K2 (EN 10025-2) arba ASTM A572 50 klasė | Dinaminės apkrovos, nuovargis, atsparumas korozijai |
| Laikinos atraminės konstrukcijos | Vidutinės sekcijos, varžtinės jungtys | Q355B (GB/T 1591) arba S355 | Daugkartinis naudojimas, transportavimas, greitas montavimas ir išmontavimas |
Lentelė yra tik orientacinė: visada pirmenybė teikiama apkrovos atvejo, efektyvaus ilgio ir kodo reikalavimams, o tikslūs matmenys turi būti pateikti iš konstrukcijos skaičiavimų.
Gamyba ir kokybės kontrolė
Suvirintos dėžės kolonos reikalauja disciplinuotos gamybos, nes dėl uždaros dalies vidaus suvirinimo siūlės po surinkimo nepasiekiamos:
Suvirinimas:keturios kampinės siūlės paprastai suvirinamos povandeniniu lankiniu suvirinimu (SAW) su kontroliuojama seka; suvirinimo procedūros turi būti kvalifikuotos pagal AWS D1.1, EN 1090 arba taikomą kodą.
Vidinis sutvirtinimas:skersinės diafragmos apkrovos įvedimo taškuose ir, kur reikia, išilginiai standikliai kontroliuoja vietinį lenkimą ir skleidžia sutelktas jėgas.
Neardomasis bandymas:{0}}kritinės siūlės tiriamos ultragarsu (UT), magnetinėmis dalelėmis (MT) arba radiografiniu testavimu (RT), kur to reikalauja specifikacijos.
Medžiagos atsekamumas:malūno bandymo sertifikatai pagal EN 10204 (tipas 3.1) dokumentuoja plokštelių chemines ir mechanines savybes.
Apsauga nuo korozijos:paviršiai valomi srove iki Sa 2.5 ir padengiami pagal ISO 12944 poveikio kategorijai arba karštai -cinkuojami, jei nurodyta.
Bandomasis surinkimas:sudėtingi arba labai toleruojami stulpeliai yra bandomieji{0}}surenkami parduotuvėje, kad būtų galima patikrinti skylių išlygiavimą ir geometriją prieš išsiunčiant.
Dažnai užduodami klausimai
K: Kokių formų dėžutės stulpelis yra?
Kvadratinės ir stačiakampės tuščiavidurės dalys yra labiausiai paplitusios; kūginės ir pakopinės dėžės kolonos gaminamos, kai dėl architektūrinių ar apkrovos reikalavimų reikia skirtis išilgai aukščio.
Kl .: Kurią plieno rūšį turėčiau pasirinkti dėžės kolonai?
Vidutinėms apkrovoms Q235B (GB/T 1591) arba S235JR (EN 10025-2) yra ekonomiškas. Daugiaaukščiams, tiltams ir sunkiajai pramonei būdingi Q355B/Q420 (GB/T 1591), S355 (EN 10025-2) arba ASTM A572 50/60 klasės standartai. Klasė parenkama atsižvelgiant į konstrukcijos stiprumą ir gamybos reikalavimus.
K: Kaip nustatomas sienos storis?
Sienelės storis nustatomas pagal ašinį ir lenkimo stiprumo patikrinimus, vietines sulinkimo (plotis nuo -iki-storio) kodo ribas ir bet kokią aplinkai reikalingą korozijos normą. Storesnės sienos naudojamos ten, kur reguliuojamas plonumas arba vietinis sulinkimo patikrinimas.
Kl.: koks yra geras langelio stulpelio pločio{0}}ir-storio santykis?
Nėra vienos fiksuotos vertės. Ribinis pločio -ir -storio santykis yra apibrėžiamas reglamentuojančiu kodu (pavyzdžiui, kompaktiškumo ribos AISC 360, GB 50017 arba EN 1993-1-1) ir priklauso nuo plieno takumo ribos ir sienos įtempio lygio. Projektas turi patikrinti, ar sekcija atitinka taikomą ribą.
Kl.: Ar dėžutės stulpelius galima sujungti vietoje?
Taip. Lauko sujungimai gaminami su varžtinėmis sujungimo plokštėmis arba su pilnai-įsiskverbimo griovelio suvirinimo siūlėmis, išsamiai aprašytos ir patikrintos pagal kodą. Parduotuvė-pagamintas galo paruošimas ir bandomasis surinkimas padeda užtikrinti išlygiavimą sandūroje.
Kl .: Kokie dokumentai pridedami prie pagamintų dėžutės stulpelių?
Į tipinę dokumentaciją įeina malūno bandymo sertifikatai (EN 10204 3.1 tipas), suvirinimo procedūrų kvalifikacija ir suvirintojo įrašai, NDT ataskaitos, matmenų patikrinimo ataskaitos ir patvirtinti cecho brėžiniai.