Οφέλη από διάφορα τμήματα χάλυβα

Πόσο συχνά δίνουμε προσοχή στο γεωμετρικό σχήμα των χαλύβδινων τμημάτων που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή, και συνειδητοποιήστε τη σημασία του σχήματος? Ολα τα σχεδιασμός χάλυβα και οι κώδικες κατασκευής παγκοσμίως αναγνωρίζουν μερικά κοινά σχήματα που πρέπει να χρησιμοποιηθούν ως χαλύβδινο μέλος. Αυτά τα τμήματα σημειώνονται από το προφίλ σχήματος διατομής τους. Παρακάτω αναφέρονται μερικές κοινές ενότητες.

Γιατί χρειαζόμαστε διαφορετικούς τύπους ενοτήτων?

Μετά από την παραπάνω λίστα, μπορεί να αναρωτηθεί κανείς, γιατί πρέπει να διαμορφώσουμε το τμήματα χάλυβα σε διαφορετικά σχήματα, αντ 'αυτού χρησιμοποιήστε συμπαγή σχήματα (ορθογώνιος, τετράγωνο, κυκλικά ή άλλα πολύγωνα)? Για να μάθουμε τον λόγο, πρέπει να καταλάβουμε λίγο για τις εφαρμογές φόρτωσης, δομικά φαινόμενα που υποβάλλονται σε μέλος, παραμέτρους που ελέγχουν τη δομική ικανότητα ενός μέλους.

Οι πιο συνηθισμένες εφαρμογές φόρτωσης που συναντώνται στην κατασκευή περιλαμβάνουν μία ή συνδυασμό παρακάτω:

• Φορτία σημείου
• Ομοιόμορφα κατανεμημένα φορτία
• Στιγμή / άμεση κάμψη
• Περιστροφή

Ανάλογα με τον τύπο και τον τρόπο της εφαρμογής / των φορτίων, ένα μέλος υποβάλλεται σε ένα ή συνδυασμό δομικών φαινομένων όπως:

• Συμπίεση
• Ενταση
• Κουρεύω
• Κάμψη
• Συστροφή

Προκειμένου να αξιολογηθεί ένα μέλος έναντι των παραπάνω φαινομένων, υπάρχουν λίγες παράμετροι (συμπεριλαμβανομένων, αλλά δεν περιορίζονται σε) που υποδεικνύουν την αντίσταση που προσφέρεται όπως:

• Περιοχή διατομής
• Συνολικό βάθος
• Πάχος διαδικτύου, Πέλματα, και τα πόδια
• Στιγμή αδράνειας ή / και συντελεστής ενότητας
• Στρεπτική σταθερά

Ρίξτε μια ματιά στο SkyCiv's αριθμομηχανή ελεύθερης ροπής αδράνειας

Γυρίστε πίσω στη χύτευση ενός συμπαγούς τμήματος σε διαφορετικά προφίλ χάλυβα; Με βάση πολλαπλούς συνδυασμούς φορτίων εφαρμόζεται φορτίο, δομικά φαινόμενα που υποβάλλονται και απαιτείται παράμετρος αντίστασης, Τα συμπαγή τμήματα διαμορφώνονται και διαμορφώνονται σε διάφορα προφίλ σχήματος. Η χύτευση ενός συμπαγούς τμήματος σε προφίλ σχήματος συμβάλλει στην επίτευξη υψηλού λόγου υλικού προς χωρητικότητα. Ετσι, διατήρηση της κατανάλωσης χάλυβα (όγκος και βάρος).

Εδώ περνάμε εν συντομία κάθε τύπο ενότητας. Αναλύουμε κάθε τύπο ενότητας με βάση κριτήρια δομικής σχεδίασης, οφέλη χρηστικότητας και προφίλ σχήματος.

Σχήμα / W Σχήμα / H σχήμα

Το προφίλ σχήματος αυτής της ενότητας μοιάζει με το αλφάβητο "I" ή "H". Το σχήμα W είναι ο κοινός συμβολισμός που χρησιμοποιείται στο Χάλυβας AISC Εγχειρίδιο κατασκευής για αυτόν τον τύπο τμήματος. Αυτή η ενότητα χρησιμοποιείται για όλους τους τύπους συνδυασμών φορτίων, εκτός από την καθαρή περιστροφή. Αυτή η ενότητα είναι πολύ αποτελεσματική για να αντισταθεί (για να) κάμψη, και συμπίεση. Οι πιο συνηθισμένες χρήσεις αυτής της ενότητας είναι δοκοί / δοκός, στήλες σε κτίρια και γέφυρες.

Οφέλη

• Υψηλή συντήρηση χάλυβα σε σύγκριση με το στερεό ορθογώνιο ή τετράγωνο τμήμα.
• Καθολικό μέλος - μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τις περισσότερες εφαρμογές δομικών μελών.
• Μεγάλη γκάμα καθορισμένης διαθεσιμότητας ενότητας στα εγχειρίδια σχεδίασης χάλυβα, επιτρέπει τη βέλτιστη δομική σχεδίαση.
• Παρέχει καλή συμβατότητα για συνδέσεις με άλλα κύρια ή δευτερεύοντα μέλη.

Μειονεκτήματα

• Δεν είναι δυνατή η φόρτωση στην κατεύθυνση X-X, καθώς το τμήμα προσφέρει πολύ μικρή δομική χωρητικότητα σε σύγκριση με την κατεύθυνση Υ-Υ.
• Προσφέρει λιγότερη στρεπτική αντίσταση, αφού είναι ένα ανοιχτό τμήμα.

φιγούρα: Τυπική χρήση του τμήματος σχήματος I ως δοκάρια και στήλες

Γ σχήμα / Κανάλια

Το προφίλ σχήματος αυτής της ενότητας μοιάζει με το αλφάβητο "C"; ως εκ τούτου τα ονομάζουμε σχήμα C. Το κανάλι είναι ο κοινός συμβολισμός που χρησιμοποιείται στο Κατασκευή χάλυβα AISC εγχειρίδιο για αυτόν τον τύπο ενότητας Αυτή η ενότητα χρησιμοποιείται κυρίως για ομοιόμορφα κατανεμημένες εφαρμογές φορτίου με μικρή ροπή / κάμψη. Αυτή η ενότητα είναι πολύ αποτελεσματική για χρήση ως δευτερεύον δομικό μέλος όπου η φόρτωση μεταφέρεται σε άλλα κύρια δομικά μέλη. Οι πιο συνηθισμένες χρήσεις του σχήματος C / καναλιών ως δευτερεύον δομικό μέλος είναι εγκάρσιες δοκοί στήριξης δαπέδου, κουρτίνες για δοκούς στέγης, στηρίγματα στον τοίχο, υποστηρικτικά μέλη για συγκροτήματα οροφής, και τα λοιπά.

Οφέλη

• Ιδανικό υποκατάστατο του σχήματος Ι όταν η κάμψη δεν είναι κρίσιμος παράγοντας, διατηρώντας σχεδόν το μισό χάλυβα.
• Παρέχει υψηλή δομική χωρητικότητα όταν χρησιμοποιείται ένα σύστημα πολλαπλών μελών. Πρώην. Σύστημα Joist δαπέδου, Κουρτίνες στη στέγη, και τα λοιπά.
• Μπορεί να τοποθετηθεί πλάτη με πλάτη για να δημιουργήσει μια εικονική ενότητα σχήματος Ι.
• Παρέχει καλή συμβατότητα για σύνδεση με άλλα μέλη χάλυβα και επιφάνειες από σκυρόδεμα / τούβλο.

Μειονεκτήματα

• Ιδιαίτερα ασταθής όταν φορτώνεται χωρίς να στερεώνεται η επάνω φλάντζα, λόγω ασύμμετρης γεωμετρίας στον άξονα Υ-Υ.
• Δεν είναι κατάλληλο για εφαρμογές μεγάλου φορτίου.

φιγούρα: Τυπική χρήση του ελαφρού χάλυβα C σχήμα τμήματος ως καρφιά για δοκούς τοίχου και οροφής

L σχήμα / Γωνία

Το προφίλ σχήματος αυτής της ενότητας μοιάζει με το αλφάβητο "L"; ως εκ τούτου τα ονομάζουμε L Shape. Αυτή η ενότητα ονομάζεται επίσης "Angle" όπως σημειώνεται στο AISC Steel Construction Manual και επίσης λόγω της δυνατότητάς της να φιλοξενεί γωνιακές συνδέσεις. Αυτή η ενότητα χρησιμοποιείται ιδιαίτερα για εφαρμογές σημειακού φορτίου για αντοχή στη διάτμηση, ένταση και συμπίεση. Αυτή η ενότητα είναι ιδανική για χρήση ως μέλος σύνδεσης, κύριο συστατικό ενός ενσωματωμένου μέλους κ.λπ.. Οι πιο συνηθισμένες χρήσεις αυτής της ενότητας είναι η σύνδεση μεταξύ των σχημάτων I και / ή άλλων σχημάτων, στηρίγματα στα μέλη του ζευκτόν, Χορδές, Μπάλες ή / και κορδόνια του ενσωματωμένου μέλους, Μέλη διαφράγματος στο σύστημα δοκών γέφυρας, Στοιχεία ενίσχυσης Ιστού για τμήματα σχήματος Ι, και τα λοιπά.

Οφέλη

• Παρέχει υψηλή δομική χωρητικότητα σε συνδέσεις που αντιστέκονται στη διάτμηση κοχλία / συγκόλλησης.
• Προτιμάται ιδιαίτερα να χρησιμοποιείται ως στήριγμα για δοκούς, καθώς προσφέρουν καλό συνδυασμό αξονικής κάμψης (Ένταση / συμπίεση).
• Μπορεί να τοποθετηθεί πλάτη με πλάτη για να δημιουργήσει μια εικονική ενότητα σχήματος Τ.

Μειονεκτήματα

• Μη συμμετρική γεωμετρία και στις δύο κατευθύνσεις X-X και Y-Y.
• Προσφέρεται πολύ χαμηλός λόγος ικανότητας υλικού/δομικής, σε σύγκριση με άλλα τμήματα σχήματος

φιγούρα: Τυπική χρήση του σχήματος I ως κύριες δοκούς, και Angles ως διαφράγματα στο Bridge Girder System

Σχήμα / Δομικά Τσάι

Το προφίλ σχήματος αυτής της ενότητας μοιάζει με το αλφάβητο "T"; ως εκ τούτου τα ονομάζουμε σχήμα Τ. Το Structural Tee είναι ένας κοινός συμβολισμός που χρησιμοποιείται στο εγχειρίδιο κατασκευής χάλυβα AISC για αυτόν τον τύπο ενότητας. Αυτή η ενότητα χωρίζεται συνήθως από τα τυπικά σχήματα I αφαιρώντας την κάτω φλάντζα. Αυτή η ενότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όλες τις εφαρμογές φόρτωσης παρόμοιες με την ενότητα σχήματος Ι. Αυτό το σχήμα προσφέρει σημαντική ικανότητα κάμψης στην πλευρά της φλάντζας σε σύγκριση με την πλευρά της φλάντζας. Οι πιο συνηθισμένες χρήσεις αυτής της ενότητας είναι μέλος σύνδεσης μεταξύ σχήματος I ή άλλων σχημάτων, μέλη δευτερεύουσας δέσμης (υπέρθυρα), Μέλος χορδής σε δοκούς και κύριο μέλος του ενσωματωμένου μέλους, Τέλος μέλη του διαφράγματος στο σύστημα δοκών γέφυρας κ.λπ..

Οφέλη

• Ιδανικό υποκατάστατο για τμήματα σχήματος Ι όπου η κάμψη μιας πλευράς δεν είναι σημαντική ή για μείωση του συνολικού βάθους του μέλους.
• Προσφέρει υψηλό αξονικό - ικανότητα κάμψης σε σύγκριση με το σχήμα L., λόγω του βάθους και της συμμετρίας του ιστού.

Μειονεκτήματα

• Δεν είναι δυνατή η φόρτωση στην κατεύθυνση X-X, καθώς το τμήμα προσφέρει πολύ μικρή δομική χωρητικότητα σε σύγκριση με την κατεύθυνση Υ-Υ.
• Πολύ περιορισμένες εφαρμογές λόγω ασύμμετρης γεωμετρίας σχετικά με τον άξονα X-X.

φιγούρα: Τυπικό δομικό μέλος σχήματος Τ

τετράγωνο, Ορθογώνιος, και στρογγυλό κοίλο δομικό τμήμα (HSS)

Το κοίλο δομικό τμήμα (HSS) λαμβάνεται με χαλύβδινη σωλήνωση σε σχήματα τετράγωνο, Ορθογώνιος και Στρογγυλή/Κυκλική. Αυτή η ενότητα είναι κλειστή τάξη, σε σύγκριση με άλλες ενότητες που συζητήθηκαν παραπάνω. Αυτή η ενότητα ισχύει ιδιαίτερα για σημειακά φορτία και περιστροφή. Αυτή η ενότητα παρέχει υψηλή δομική ικανότητα έναντι συμπίεσης και στρέψης. Οι πιο συνηθισμένες χρήσεις αυτής της ενότητας είναι δομική στήλη, άξονες, και τα λοιπά.

Οφέλη

• Παρέχει υψηλή στρεπτική αντίσταση σε σύγκριση με το I, ντο, μεγάλο, και σχήματα Τ.
• Παρέχει υψηλή δομική ικανότητα και στις δύο κατευθύνσεις (X-X και Y-Y) σε σύγκριση με το I, ντο, μεγάλο, και σχήματα Τ.
• Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σακάκι για στήλη από σκυρόδεμα για αυξημένη αξονική χωρητικότητα.
• Σχετικά ωφέλιμο βάρος:αναλογία χωρητικότητας (σε αξονικό)

Μειονεκτήματα

• Δεν χρησιμοποιείται συνήθως ως στοιχείο κάμψης λόγω περισσότερης χρήσης χάλυβα σε σύγκριση με ένα αντίστοιχο τμήμα σχήματος Ι.
• Είναι δύσκολο να εγκατασταθούν συνδέσεις όπως το μπουλόνι, αφού το τμήμα είναι κλειστό.

φιγούρα: Τυπική χρήση του σχήματος HSS ως Στήλη, Διαμορφώνω ως πρωτογενείς δοκοί και σχήμα C ως δευτερεύουσες δοκοί

συμπέρασμα

Άλλα τμήματα σχήματος που χρησιμοποιούνται επίσης ως μέλος χάλυβα είναι το τμήμα σωλήνων, Τμήμα πλάκας, και τμήματα μπαρ. Με βάση την παραπάνω συζήτηση μπορούμε πλέον να κατανοήσουμε τις διαφορές μεταξύ διαφορετικών τμημάτων σχήματος, τα σχετικά οφέλη τους, τις δομικές τους αντοχές κ.λπ.. Η βέλτιστη δομική σχεδίαση περιλαμβάνει όλα τα παραπάνω ξεχωριστά τμήματα σχήματος για σωστή επιλογή, σχεδιασμένο να υποστηρίζει και να μεταδίδει φορτία σωστά σε όλη τη δομή.

Την επόμενη φορά που θα δούμε διάφορες κατασκευές από χάλυβα, τώρα ξέρουμε γιατί ένα συγκεκριμένο σχήμα χρησιμοποιείται ως δομικό μέλος. Μπορούμε επίσης να κατανοήσουμε τη σημασία του προφίλ σχήματος της ενότητας στο δομικός σχεδιασμός και κατασκευή.