Преимущества различных стальных профилей

Как часто мы обращаем внимание на геометрическую форму стальных профилей, используемых в строительстве, и осознаем важность формы? Все стальная конструкция и строительные нормы и правила во всем мире определяют несколько распространенных форм для использования в качестве стального элемента. Эти сечения отличаются профилем формы поперечного сечения.. Ниже приведены несколько часто используемых разделов..

Зачем нужны разные типы разделов?

После просмотра приведенного выше списка, можно задаться вопросом, зачем нам лепить стальные профили в разные формы, вместо этого используйте твердые формы (прямоугольный, квадрат, круговые или другие многоугольники)? Чтобы узнать причину, нам нужно немного разобраться в загрузке приложений, структурные явления на члене, параметры, управляющие структурной способностью элемента.

Наиболее распространенные приложения нагрузки, которые встречаются в конструкции, включают одно или комбинацию следующих:

• Point Loads
• Равномерно распределенные нагрузки
• Момент / прямой изгиб
• вращение

В зависимости от типа и способа приложения нагрузки / с, элемент подвергается одному или комбинации структурных явлений, таких как:

• компрессия
• напряжение
• ножницы
• прогиб
• кручение

Чтобы оценить член против вышеупомянутых явлений, есть несколько параметров (в том числе, но не ограничиваются) которые указывают на предлагаемое сопротивление, например:

• Площадь поперечного сечения
• Общая глубина
• Толщина сети, Фланец / s, и ноги
• Момент инерции и / или модуль сечения
• Постоянная кручения

Проверьте SkyCiv калькулятор свободного момента инерции

Возвращение к формованию сплошного профиля в различные стальные профили; На основе нескольких сочетаний нагрузок приложенная нагрузка, подвержены структурным явлениям и требуются параметры сопротивления, сплошные секции формованы и конфигурируются в профили различной формы. Формование сплошного сечения в профили формы помогает достичь высокого отношения материала к производительности. таким образом, экономия потребления стали (объем и вес).

Здесь мы кратко рассмотрим каждый тип раздела.. Мы анализируем каждый тип сечения на основе критериев проектирования конструкций., удобство использования и преимущества формы профиля.

Я формирую / W форма / H форма

Профиль формы этой секции похож на букву «I» или «H».. W-образная форма - это общее обозначение, используемое в Сталь AISC Инструкция по строительству этого типа секции. Этот раздел используется для всех типов комбинаций нагрузок., кроме чистого вращения. Этот раздел очень эффективен, чтобы противостоять (Для того, чтобы) прогиб, и сжатие. Наиболее частое использование этого раздела - балки / ферма., колонны в зданиях и мостах.

Преимущества

• Высокая консервация стали по сравнению со сплошным прямоугольным или квадратным сечением.
• Универсальный член - может использоваться для большинства приложений несущих элементов.
• Наличие широкого диапазона определенных сечений в руководствах по проектированию стали, позволяет оптимизировать конструктивный дизайн.
• Обеспечивает хорошую совместимость для подключений к другим основным или дополнительным участникам.

Недостатки

• Не может быть загружен в направлении X-X, поскольку секция предлагает очень небольшую конструктивную способность по сравнению с направлением Y-Y.
• Обеспечивает меньшее сопротивление кручению, так как это открытый раздел.

фигура: Типичное использование двутаврового сечения в качестве балок и колонн

C Форма / каналы

Профиль формы этой секции похож на алфавит «C».; поэтому мы называем их C-образной формой. Канал - это общее обозначение, используемое в Стальная конструкция AISC руководство для этого типа профиля Этот раздел в основном используется для приложений с равномерно распределенной нагрузкой с небольшим моментом / изгибом. Эта секция очень эффективна для использования в качестве вторичного элемента конструкции, когда нагрузка переносится на другие основные элементы конструкции.. Чаще всего C-образная форма / каналы в качестве второстепенного конструктивного элемента - это поперечные балки, поддерживающие пол., прогоны для стропильных ферм, шпильки в обрамлении стен, несущие элементы для потолочных конструкций, и т.д.

Преимущества

• Идеальная замена I-образной формы, когда изгиб не является критическим фактором, сохраняя почти половину стали.
• Обеспечивает высокую конструктивную способность при использовании многоэлементной системы. бывший. Система перекрытий пола, Прогоны в ферме крыши, и т.д.
• Можно разместить вплотную друг к другу для создания виртуального I-образного сечения.
• Обеспечивает хорошую совместимость для соединения с другими стальными элементами и бетонными / кирпичными поверхностями..

Недостатки

• Очень нестабилен при нагрузке без крепления верхнего фланца, из-за несимметричной геометрии по оси Y-Y.
• Не подходит для тяжелых нагрузок.

фигура: Типичное использование легкого стального профиля C-образной формы в качестве стоек для стеновых и кровельных балок

L Форма / Угол

Профиль формы этой секции похож на алфавит «L».; поэтому мы называем их L-образной формой. Этот раздел также называется «Угол», как указано в Руководстве по стальным конструкциям AISC, а также из-за возможности использования угловых соединений.. Этот раздел широко используется в приложениях с точечной нагрузкой, чтобы противостоять сдвигу., растяжение и сжатие. Эта секция идеально подходит для использования в качестве соединительного элемента., основной компонент сборного элемента и т. д.. Наиболее распространенное использование этого раздела - соединение между I-образными и / или другими формами., связи в элементах фермы, Аккорды, Рейки и / или шнурки составного элемента, Элементы диафрагмы в системе балок моста, Элементы жесткости стенки для двутавровых профилей, и т.д.

Преимущества

• Обеспечивает высокую конструктивную способность соединений, чтобы противостоять сдвигу болта / сварного шва.
• Чрезвычайно предпочтительно использовать в качестве элемента связи для ферм., так как они предлагают хорошее сочетание осевой прочности на изгиб (Напряжение / Сжатие).
• Можно разместить вплотную друг к другу, чтобы создать виртуальную Т-образную секцию.

Недостатки

• Несимметричная геометрия в направлениях X-X и Y-Y.
• Предлагается очень низкое соотношение материала и несущей способности конструкции, по сравнению с другими формами

фигура: Типичное использование I-образной формы в качестве основных балок, и уголки как диафрагмы в системе мостовых балок

Т-образная форма / Структурные тройники

Профиль формы этого сечения похож на букву «Т».; поэтому мы называем их Т-образными. Структурный тройник - это стандартное обозначение, используемое в Руководстве по стальным конструкциям AISC для этого типа сечения.. Эта секция обычно отделяется от стандартных двутавровых профилей путем удаления нижнего фланца.. Эта секция может использоваться для всех приложений нагрузки, аналогичных I-образной секции.. Эта форма обеспечивает значительную способность к изгибу на стороне фланца по сравнению с стороной без фланца.. Чаще всего этот раздел используется для соединения элементов I-образных или других форм., второстепенные балки (перемычки), Элемент пояса в фермах и первичный элемент сборного элемента, Концевые элементы диафрагмы в системе балок моста и т. Д..

Преимущества

• Идеальная замена I-образных секций, где один боковой прогиб незначителен, или для уменьшения общей глубины элемента.
• Предлагает высокую осевую - способность к изгибу по сравнению с L-образной формой, за счет глубины и симметрии полотна.

Недостатки

• Не может быть загружен в направлении X-X, поскольку секция предлагает очень небольшую конструктивную способность по сравнению с направлением Y-Y.
• Очень ограниченное применение из-за несимметричной геометрии относительно оси X-X.

фигура: Типовой структурный элемент Т-образной формы

Квадрат, прямоугольный, и круглый полый структурный профиль (HSS)

Полый структурный разрез (HSS) получают из стальных труб в форме Квадрат, прямоугольный и Круглый/круглый. Это закрытый класс, по сравнению с другими разделами, обсужденными выше. Этот раздел хорошо подходит для точечных нагрузок и вращения.. Эта секция обеспечивает высокую конструктивную способность против сжатия и кручения.. Наиболее частое использование этого раздела - несущая колонна., валы, и т.д.

Преимущества

• Обеспечивает высокое сопротивление скручиванию по сравнению с I, С, L, и Т-образные формы.
• Обеспечивает высокую конструктивную способность в обоих направлениях (X-X и Y-Y) по сравнению со мной, С, L, и Т-образные формы.
• Может использоваться как оболочка для бетонной колонны для увеличения осевой нагрузки.
• Относительно выгодный вес:коэффициент мощности (в осевом)

Недостатки

• Обычно не используется в качестве изгибного элемента из-за большего использования стали по сравнению с эквивалентным I-образным сечением.
• Такие соединения, как болтовые соединения, сложно установить, поскольку секция закрыта.

фигура: Типичное использование формы HSS в качестве колонны, I форма как первичные балки и C форма как второстепенные балки

Вывод

Другие профилированные секции, которые также используются в качестве стальных элементов, - это секции трубы., Пластина секция, и Барные секции. Основываясь на приведенном выше обсуждении, теперь мы можем понять различия между различными секциями формы., их относительные преимущества, их структурные преимущества и т. д.. Оптимальный конструктивный дизайн включает в себя все указанные выше отдельные участки формы, которые необходимо правильно выбрать., спроектирован так, чтобы поддерживать и передавать нагрузки должным образом по всей конструкции.

В следующий раз мы увидим различные стальные профили в строительстве, теперь мы знаем, почему конкретная форма используется в качестве структурный элемент. Мы также можем понять важность профиля формы профиля в структурное проектирование и строительство.