Voordelen van verschillende staalprofielen

Hoe vaak besteden we aandacht aan de geometrische vorm van stalen profielen die in de bouw worden gebruikt, en besef het belang van de vorm? Al de stalen ontwerp en constructiecodes over de hele wereld identificeren een paar veelvoorkomende vormen die als stalen element kunnen worden gebruikt. Deze secties worden gekenmerkt door hun vormprofiel in doorsnede. Hieronder staan ​​enkele veelgebruikte secties.

Waarom hebben we verschillende sectietypen nodig??

Na het doornemen van de bovenstaande lijst, vraagt ​​men zich misschien af, waarom moeten we de stalen profielen in verschillende vormen, gebruik in plaats daarvan vaste vormen (rechthoekig, vierkant, cirkelvormige of andere polygonen)? Om de reden te weten, we moeten iets weten over de laadtoepassingen, structurele verschijnselen onderworpen aan staaf, parameters die de structurele capaciteit van een lid bepalen.

De meest voorkomende belastingstoepassingen die in de constructie worden aangetroffen, omvatten een of een combinatie van onderstaande:

• Puntladingen
• Gelijkmatig verdeelde lasten
• Moment / directe buiging
• Rotatie

Afhankelijk van het type en de wijze van de belastingstoepassing (en), een lid is onderworpen aan een of een combinatie van structurele verschijnselen zoals:

• Compressie
• Spanning
• Schuintrekken
• Buiging
• Torsie

Om een ​​lid te beoordelen op bovengenoemde verschijnselen, er zijn enkele parameters (inclusief maar niet beperkt tot) die de geboden weerstand aangeven zoals:

• Doorsnede gebied
• Totale diepte
• Dikte van web, Flens / s, en benen
• Traagheidsmoment en / of doorsnedemodulus
• Torsieconstante

Bekijk SkyCiv's gratis traagheidsmoment calculator

Terugkeren naar het vormen van een massief deel in verschillende staalprofielen; Gebaseerd op meerdere belastingscombinaties toegepaste belasting, structurele verschijnselen onderworpen en weerstandsparameter vereist, massieve secties worden gevormd en geconfigureerd tot verschillende vormprofielen. Het vormen van een massief gedeelte tot vormprofielen helpt om een ​​hoge materiaal / capaciteitsverhouding te bereiken. Dus, besparing van staalverbruik (volume en gewicht).

Hier behandelen we elk sectietype kort. We analyseren elk sectietype op basis van structurele ontwerpcriteria, bruikbaarheid en vormprofiel voordelen.

Ik vorm / W-vorm / H-vorm

Het vormprofiel van dit gedeelte lijkt op het alfabet 'I' of 'H'. W-vorm is de gebruikelijke notatie die wordt gebruikt in AISC-staal Constructiehandleiding voor dit type sectie. Dit gedeelte wordt gebruikt voor alle soorten belastingscombinaties, behalve pure rotatie. Deze sectie is zeer efficiënt om te weerstaan (in volgorde) buiging, en compressie. De meest voorkomende toepassingen van deze sectie zijn balken / liggers, kolommen in gebouwen en bruggen.

Voordelen

• Hoge conservering van staal in vergelijking met massieve rechthoekige of vierkante doorsneden.
• Universeel lid - kan worden gebruikt voor de meeste toepassingen van structurele elementen.
• Breed scala aan gedefinieerde sectiebeschikbaarheid in handleidingen voor staalontwerp, zorgt voor een optimaal structureel ontwerp.
• Biedt goede compatibiliteit voor verbindingen met andere primaire of secundaire leden.

Nadelen

• Kan niet worden geladen in de X-X-richting, omdat de sectie zeer weinig structurele capaciteit biedt in vergelijking met de Y-Y-richting.
• Biedt minder torsieweerstand, aangezien het een open sectie is.

figuur: Typisch gebruik van de I-vormsectie als balken en kolommen

C-vorm / Kanalen

Het vormprofiel van dit gedeelte lijkt op het alfabet 'C'; daarom noemen we ze C-vorm. Kanaal is de gebruikelijke notatie die wordt gebruikt in AISC stalen constructie handleiding voor dit type sectie Deze sectie wordt meestal gebruikt voor gelijkmatig verdeelde belastingstoepassingen met een klein moment / buiging. Dit gedeelte is zeer efficiënt om te worden gebruikt als een secundair constructiedeel waar de belasting wordt overgebracht op andere primaire constructiedelen. De meest voorkomende toepassingen van C-vorm / kanalen als secundair structureel element zijn dwarsbalken die de vloer ondersteunen, gordingen voor dakspanten, studs in de omlijsting van de muur, ondersteunende leden voor plafondmontages, enzovoort. Verwant: Probeer onze gording overspanning rekenmachine voor C-secties.

Voordelen

• Ideale vervanging voor I-vorm wanneer buiging geen kritische factor is, behoud van bijna de helft van het staal.
• Biedt een hoge structurele capaciteit bij gebruik van een systeem met meerdere leden. Ex. Floor Joist-systeem, Gordingen in dakspant, enzovoort.
• Kan rug aan rug worden geplaatst om een ​​virtuele I-vormige sectie te creëren.
• Biedt een goede compatibiliteit voor verbinding met andere stalen elementen en beton / stenen oppervlakken.

Nadelen

• Zeer onstabiel bij belasting zonder ondersteunende bovenflens, vanwege asymmetrische geometrie in Y-Y-as.
• Niet geschikt voor toepassingen met zware belasting.

figuur: Typisch gebruik van lichtgewicht stalen C-vormige profielen als stijlen voor wand- en dakbalken

L-vorm / Hoek

Het vormprofiel van dit gedeelte lijkt op het alfabet 'L'; daarom noemen we ze L-vorm. Dit gedeelte wordt ook wel "Hoek" genoemd, zoals vermeld in de AISC Steel Construction Manual en ook vanwege de mogelijkheid om hoekverbindingen aan te passen. Deze sectie wordt in hoge mate gebruikt voor puntbelastingstoepassingen om afschuiving te weerstaan, spanning en compressie. Dit gedeelte is perfect geschikt om als verbindingselement te worden gebruikt, primaire component van een opgebouwd lid enz. De meest voorkomende toepassingen van deze sectie zijn de verbinding tussen I-vormen en / of andere vormen, schoren in truss-leden, Akkoorden, Latten en / of veters van opgebouwd lid, Diafragma-elementen in brugliggersysteem, Lijfverstevigende elementen voor I-vormige secties, enzovoort.

Voordelen

• Biedt een hoge structurele capaciteit in verbindingen om de bout / lasschaar te weerstaan.
• Zeer geprefereerd om te worden gebruikt als een verstevigingselement voor spanten, omdat ze een goede combinatie van axiaal-buigvermogen bieden (Spanning / compressie).
• Kan rug aan rug worden geplaatst om een ​​virtuele T-vormige sectie te creëren.

Nadelen

• Asymmetrische geometrie in zowel X-X- als Y-Y-richtingen.
• Zeer lage materiaal/structurele capaciteitsverhouding aangeboden, vergeleken met andere vormsecties

figuur: Typisch gebruik van I-vorm als hoofdliggers, en hoeken als diafragma's in het brugliggersysteem

T-vorm / Structurele T-stukken

Het vormprofiel van dit gedeelte lijkt op het alfabet 'T'; daarom noemen we ze T-vorm. Structureel T-stuk is een veelgebruikte notatie die wordt gebruikt in de AISC Steel Construction Manual voor dit type sectie. Dit gedeelte wordt meestal opgesplitst van standaard I-vormen door de onderflens te verwijderen. Deze sectie kan worden gebruikt voor alle belastingstoepassingen die vergelijkbaar zijn met de I-vormige sectie. Deze vorm biedt een aanzienlijk buigvermogen aan de flenszijde in vergelijking met de niet-flenszijde. De meest voorkomende toepassingen van deze sectie zijn verbindingselementen tussen I-vormen of andere vormen, secundaire liggers (lateien), Akkoordlid in spanten en primair lid van opgebouwd lid, Eindmembraanelementen in brugliggersysteem enz.

Voordelen

• Ideale vervanging voor I-vormige secties waarbij een zijwaartse buiging niet significant is of om de totale diepte van de staaf te verminderen.
• Biedt een hoge axiaal - buigvermogen vergeleken met L-vorm, vanwege webdiepte en symmetrie.

Nadelen

• Kan niet worden geladen in de X-X-richting, omdat de sectie zeer weinig structurele capaciteit biedt in vergelijking met de Y-Y-richting.
• Zeer beperkte toepassingen vanwege asymmetrische geometrie rond de X-X-as.

figuur: Typisch T-vormig structureel element

Vierkant, Rechthoekig, en ronde holle structurele sectie (HSS)

De holle structurele sectie (HSS) wordt verkregen door stalen buizen in de vorm van Vierkant, Rechthoekig en Rond/rond. Deze sectie is een gesloten les, vergeleken met andere secties die hierboven zijn besproken. Deze sectie is zeer geschikt voor puntbelastingen en rotatie. Deze sectie biedt een hoge structurele capaciteit tegen compressie en torsie. De meest voorkomende toepassingen van deze sectie zijn structurele kolommen, schachten, enzovoort.

Voordelen

• Biedt een hoge torsieweerstand in vergelijking met I, C, L, en T-vormen.
• Biedt een hoge structurele capaciteit in beide richtingen (X-X en Y-Y) vergeleken met ik, C, L, en T-vormen.
• Kan worden gebruikt als mantel voor betonnen kolom voor verhoogde axiale capaciteit.
• Relatief gunstig gewicht:capaciteitsverhouding (in axiaal)

Nadelen

• Niet vaak gebruikt als buigelement vanwege meer staalgebruik in vergelijking met een gelijkwaardige I-vormige sectie.
• Verbindingen zoals boutverbindingen zijn moeilijk te installeren, aangezien de sectie is gesloten.

figuur: Typisch gebruik van HSS-vorm als kolom, Ik vorm als primaire liggers en C-vorm als secundaire liggers

Gevolgtrekking

Andere vormsecties die ook als stalen element worden gebruikt, zijn buissecties, Plaatsectie, en Bar secties. Op basis van bovenstaande discussie kunnen we nu de verschillen tussen verschillende vormsecties begrijpen, hun relatieve voordelen, hun structurele sterke punten enz. Een optimaal constructief ontwerp omvat alle bovengenoemde individuele vormdelen die correct moeten worden gekozen, ontworpen om ladingen op de juiste manier door de constructie te ondersteunen en over te dragen.

De volgende keer zien we verschillende stalen profielen in aanbouw, we weten nu waarom een ​​specifieke vorm wordt gebruikt als een structureel lid. We kunnen ook het belang van het vormprofiel van de sectie in de structureel ontwerp en constructie.