Vantaggi delle diverse sezioni in acciaio

Quante volte prestiamo attenzione alla forma geometrica delle sezioni in acciaio utilizzate nella costruzione, e renditi conto dell'importanza della forma? Tutti i design in acciaio ei codici di costruzione in tutto il mondo identificano alcune forme comuni da utilizzare come elemento in acciaio. Queste sezioni sono indicate dal loro profilo di forma della sezione trasversale. Di seguito sono menzionate alcune sezioni di uso comune.

Perché abbiamo bisogno di diversi tipi di sezione?

Dopo aver esaminato l'elenco sopra, ci si potrebbe chiedere, perché dobbiamo modellare il file profilati in acciaio in diverse forme, usa invece forme solide (rettangolare, quadrato, circolare o altri poligoni)? Per conoscere il motivo, dobbiamo capire un po 'le applicazioni di caricamento, fenomeni strutturali soggetti all'asta, parametri che controllano la capacità strutturale di un elemento.

Le applicazioni di carico più comuni che si incontrano nella costruzione includono una o una combinazione delle seguenti:

• Carichi puntuali
• Carichi distribuiti uniformemente
• Momento / flessione diretta
• Rotazione

A seconda del tipo e del modo delle applicazioni di carico, un elemento è soggetto a uno o una combinazione di fenomeni strutturali come:

• Compressione
• Tensione
• cesoia
• Flessione
• Torsione

Al fine di valutare un membro rispetto ai fenomeni sopra menzionati, ci sono pochi parametri (incluso ma non limitato a) che indicano la resistenza offerta come:

• Area della sezione trasversale
• Profondità totale
• Spessore del nastro, Flangia / e, e gambe
• Momento d'inerzia e / o modulo di sezione
• Costante torsionale

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Tornando indietro allo stampaggio di una sezione piena in diversi profili di acciaio; Sulla base di più combinazioni di carico carico applicato, fenomeni strutturali soggetti e parametro di resistenza richiesto, le sezioni piene sono stampate e configurate per vari profili di forma. Lo stampaggio di una sezione piena in profili sagomati aiuta a ottenere un elevato rapporto materiale / capacità. così, conservare il consumo di acciaio (volume e peso).

Qui esaminiamo brevemente ogni tipo di sezione. Analizziamo ogni tipo di sezione in base a criteri di progettazione strutturale, usabilità e vantaggi del profilo di forma.

Io modello / Forma a W. / Forma H.

Il profilo della forma di questa sezione è simile all'alfabeto "I" o "H". La forma a W è la notazione comune utilizzata in Acciaio AISC Manuale di costruzione per questo tipo di sezione. Questa sezione viene utilizzata per tutti i tipi di combinazioni di carico, tranne la pura rotazione. Questa sezione è molto efficiente per resistere (In ordine) flessione, e compressione. Gli usi più comuni di questa sezione sono travi / travatura, colonne in edifici e ponti.

Benefici

• Elevata conservazione dell'acciaio rispetto al massiccio a sezione rettangolare o quadrata.
• Membro universale - può essere utilizzato per la maggior parte delle applicazioni di elementi strutturali.
• Ampia gamma di disponibilità di sezioni definite nei manuali di progettazione dell'acciaio, consente una progettazione strutturale ottimale.
• Fornisce una buona compatibilità per le connessioni ad altri membri primari o secondari.

svantaggi

• Non può essere caricato nella direzione X-X, poiché la sezione offre una capacità strutturale molto ridotta rispetto alla direzione Y-Y.
• Offre una minore resistenza alla torsione, poiché è una sezione aperta.

figura: Uso tipico della sezione a forma di I come travi e colonne

Forma a C. / Canali

Il profilo della forma di questa sezione è simile all'alfabeto "C"; quindi li chiamiamo forma a C.. Channel è la notazione comune utilizzata in Costruzione in acciaio AISC manuale per questo tipo di sezione Questa sezione viene utilizzata principalmente per applicazioni di carico distribuito uniformemente con piccoli momenti / flessioni. Questa sezione è altamente efficiente per essere utilizzata come elemento strutturale secondario in cui il carico viene trasferito su altri elementi strutturali primari. Gli usi più comuni della forma a C / canali come elemento strutturale secondario sono i travetti trasversali che supportano il pavimento, arcarecci per capriate, borchie nell'inquadratura del muro, elementi di supporto per assemblaggi a soffitto, eccetera.

Benefici

• Sostituto ideale della forma a I quando la flessione non è un fattore critico, conservando quasi la metà dell'acciaio.
• Fornisce un'elevata capacità strutturale quando viene utilizzato un sistema a più membri. Ex. Sistema di travetti a pavimento, Arcarecci nella capriata del tetto, eccetera.
• Può essere posizionato schiena contro schiena per creare una sezione virtuale a forma di I.
• Fornisce una buona compatibilità per il collegamento ad altri elementi in acciaio e superfici in calcestruzzo / mattoni.

svantaggi

• Altamente instabile quando caricato senza controventatura della flangia superiore, a causa della geometria asimmetrica nell'asse Y-Y.
• Non adatto per applicazioni con carichi pesanti.

figura: Utilizzo tipico della sezione a forma di C in acciaio leggero come montanti per travetti di pareti e tetti

Forma a L. / Angolo

Il profilo della forma di questa sezione è simile all'alfabeto "L"; quindi li chiamiamo L Shape. Questa sezione è anche chiamata "Angolo" come indicato nel Manuale di costruzioni in acciaio AISC e anche per la sua fattibilità per accogliere connessioni angolari. Questa sezione è molto utilizzata per applicazioni di carico puntuale per resistere al taglio, tensione e compressione. Questa sezione è perfetta per essere utilizzata come elemento di connessione, componente principale di un membro costruito ecc. Gli usi più comuni di questa sezione sono la connessione tra le forme a I e / o altre forme, rinforzo negli elementi reticolari, Accordi, Stecche e / o merletti del membro costruito, Membrane del diaframma nel sistema della trave del ponte, Elementi di irrigidimento del nastro per sezioni a forma di I., eccetera.

Benefici

• Fornisce un'elevata capacità strutturale nelle connessioni per resistere al taglio di bulloni / saldature.
• Altamente preferito da utilizzare come elemento di rinforzo per tralicci, poiché offrono una buona combinazione di capacità di flessione assiale (Tensione / compressione).
• Può essere posizionato schiena contro schiena per creare una sezione virtuale a forma di T..

svantaggi

• Geometria asimmetrica in entrambe le direzioni X-X e Y-Y.
• Rapporto materiale/capacità strutturale molto basso offerto, rispetto ad altre sezioni di forma

figura: Utilizzo tipico di I shape come travi principali, e angoli come diaframmi nel sistema di travi a ponte

Forma a T. / Tees strutturali

Il profilo della forma di questa sezione è simile all'alfabeto "T"; quindi li chiamiamo forma a T.. Tee strutturale è una notazione comune utilizzata nel Manuale di costruzioni in acciaio AISC per questo tipo di sezione. Questa sezione viene solitamente divisa dalle forme a I standard rimuovendo la flangia inferiore. Questa sezione può essere utilizzata per tutte le applicazioni di carico simili alla sezione a forma di I.. Questa forma offre una notevole capacità di flessione sul lato della flangia rispetto al lato non flangiato. Gli usi più comuni di questa sezione sono i membri di connessione tra le forme a I o altre forme, elementi della trave secondaria (architravi), Componente della corda nelle travature reticolari e componente principale dell'elemento costruito, Membri del diaframma di estremità nel sistema della trave del ponte ecc.

Benefici

• Sostituzione ideale per sezioni a forma di I in cui la flessione laterale non è significativa o per ridurre la profondità complessiva dell'elemento.
• Offre alta assiale - capacità di flessione rispetto alla forma a L., a causa della profondità e della simmetria del nastro.

svantaggi

• Non può essere caricato nella direzione X-X, poiché la sezione offre una capacità strutturale molto ridotta rispetto alla direzione Y-Y.
• Applicazioni molto limitate a causa della geometria asimmetrica attorno all'asse X-X.

figura: Tipico elemento strutturale a forma di T.

Piazza, Rettangolare, e sezione strutturale cava rotonda (HSS)

La sezione strutturale cava (HSS) è ottenuto da tubi di acciaio nelle forme di Piazza, Rettangolare e Rotondo/circolare. Questa sezione è una classe chiusa, rispetto ad altre sezioni discusse sopra. Questa sezione è altamente applicabile per carichi puntuali e rotazione. Questa sezione fornisce un'elevata capacità strutturale contro la compressione e la torsione. Gli usi più comuni di questa sezione sono i pilastri strutturali, Aste, eccetera.

Benefici

• Fornisce un'elevata resistenza alla torsione rispetto a I., C, L, e forme a T..
• Fornisce un'elevata capacità strutturale in entrambe le direzioni (X-X e Y-Y) rispetto a me, C, L, e forme a T..
• Può essere utilizzato come rivestimento per pilastri in calcestruzzo per una maggiore capacità assiale.
• Peso relativamente vantaggioso:rapporto di capacità (in assiale)

svantaggi

• Non comunemente usato come elemento flessionale a causa del maggiore utilizzo di acciaio rispetto a una sezione a forma di I equivalente.
• I collegamenti come i bulloni sono difficili da installare, poiché la sezione è chiusa.

figura: Utilizzo tipico della forma HSS come colonna, Forma come travi primarie e forma a C come travi secondarie

Conclusione

Altre sezioni della forma che vengono utilizzate anche come elemento in acciaio sono la sezione del tubo, Sezione piastra, e le sezioni Bar. Sulla base della discussione di cui sopra possiamo ora capire le differenze tra le diverse sezioni di forma, i relativi benefici, i loro punti di forza strutturali ecc. Un progetto strutturale ottimale include tutte le sezioni di forma individuali di cui sopra da scegliere correttamente, progettato per supportare e trasmettere correttamente i carichi in tutta la struttura.

La prossima volta che vediamo varie sezioni di acciaio in costruzione, ora sappiamo perché una forma specifica viene utilizzata come file membro strutturale. Possiamo anche comprendere l'importanza del profilo di forma della sezione nel file progettazione strutturale e costruzione.