Teraskarbi sambad, mida nimetatakse ka keevitatud kasti sektsioonideks või suletud{0}}ehitatud sektsioonideks, valmistatakse nelja plaadi keevitamise teel õõnsaks ruudu- või ristkülikukujuliseks prismaks. Nende suletud geomeetria tagab sümmeetrilise jäikuse mõlema telje suhtes, suure väändetakistuse ja suurepärase jõudluse suurte telgkoormuste korral, mistõttu on need standardvalikuks kõrge -kõrgusega südamike, pikkade-sildade ja tööstuslike raamide jaoks. Küsimus, millega iga projektimeeskond varakult silmitsi seisab, on järgmine: kui suur peaks veerg olema? Vastus tuleb konstruktsiooniprojektist, mitte kataloogist ning see juhend selgitab selle määravaid tegureid ja kontrolle.
Mis on teraskasti kolonn?
Terasest kastkolonn on suletud õõnes konstruktsioonielement, mis tavaliselt valmistatakse nelja terasplaadi kokku keevitamisel, et moodustada ruudu- või ristkülikukujuline{0}}ristlõige. Võrreldes avatud osadega, nagu I- või H-talad, pakub kastijaotis järgmist:
Sümmeetriline kaheteljeline jäikus:ei ole tugevat ega nõrka telge, seega peab sammas vastu igas suunas paindumisele võrdselt.
Kõrge väändetakistus:suletud element talub pöördemomenti palju tõhusamalt kui avatud sektsioonid.
Kõrge survetõhusus:materjal jaotub tsentroidist eemale, andes lõikepinnale suure pöörderaadiuse.
Suurepärane kohalik paindekontroll:nelja plaadiseina saab proportsionaalselt proportsionaalselt kohandada, et need vastaksid reguleeriva koodi kompaktsuse piirangutele.
Kastsammasid kasutatakse laialdaselt hoonesammastena-kõrghoonetes, sildade ja püstpostidena ning peamiste osadena tööstus- ja avalikes hoonetes.
Kasti veeru suuruse määramist mõjutavad tegurid
Disaini koormused
Ristlõige peab vastu pidama faktorite aksiaalsele koormusele, raskusjõust tingitud paindemomentidele ja külgkoormustele ning nihkele, mis on kombineeritud vastavalt reguleerivale koodile. Nii tugevuse kui ka kasutuskõlblikkuse piirseisundid peavad olema täidetud.
Traksideta kõrgus ja tegelik pikkus
Pikemad kinnitamata pikkused suurendavad samba saledust ja vähendavad selle kokkusurumisvõimet. Efektiivne pikkus on tegeliku pikkuse ja K-teguri korrutis, mis peegeldab otsapiire: fikseeritud, tihvtidega või osaliselt kinnitatud ühendused elemendi üla- ja alaosas.
Piirangude ja piirtingimuste lõpp
Fikseeritud alused ja{0}}momendiga ühendatud ülaosa vähendavad efektiivset pikkustegurit, samas kui kinnitatud alused ja lihtsad ühendused suurendavad seda. Toetuse tingimused peavad olema täpselt modelleeritud, kuna need reguleerivad otseselt paindumise kontrolli.
Terase klass
Kõrgemad -tugevusklassid, nagu S355 (EN 10025-2), ASTM A572 klass 50 või Q355B (GB/T 1591), võimaldavad sama koormuse jaoks kompaktsemat sektsiooni kõrgema ühikuhinna ning rangemate keevitus- ja valmistamisnõuete hinnaga. Hinne tuleks valida disaini tugevust ja tootmisvõimet silmas pidades.
Laiuse{0}}ja-paksuse suhe (kohalik paindumine)
Kastisamba plaatseinad peavad olema proportsionaalsed, et vältida lokaalset paindumist enne, kui sektsioon saavutab oma täistugevuse. Koodid määravad kompaktsuse piirid laiuse{1}}ja-paksuse suhte järgi; Näiteks AISC 360 seab ühtlase kokkusurumise korral õhukeste elementide laiuse -ja- piirava paksuse suhte ning GB 50017 ja EN 1993-1-1 pakuvad samaväärseid kohalikke paindenõudeid. Projekt peab kontrollima, et valitud plaadi paksus vastab kehtivale piirnormile.
Kasti veergude kujunduskontrollid
Kasti veeru suuruse määramine on iteratiivne protsess, mille käigus eeldatakse jaotist, kontrollitakse seda ja kohandatakse. Põhilised kontrollid, mida tehakse reguleeriva koodiga (nt AISC 360, EN 1993-1-1 või GB 50017), on järgmised:
Aksiaalne tugevus:arvutuslik survetugevus on nimitugevus, mida on vähendatud sobiva takistusteguriga, kus nimitugevus arvestab paindekõverdumist kriitilise telje ümber ja põhineb efektiivsel saledusel KL/r.
Kombineeritud aksiaalne ja painutamine:aksiaalse koormuse ja momentide all olevaid liikmeid kontrollitakse koodi vastasmõju võrranditega, mis ühendavad telgjõu ja momendi kasutussuhted.
Sihvakuse piirid:kokkusurutud osad on tavaliselt piiratud maksimaalse sihvakuse astmega (näiteks KL/r ei ole suurem kui 200 põhiliste kokkusurutud osade puhul AISC 360 alusel; samaväärset piirangut GB 50017-s kohaldatakse peamistele kokkusurumiselementidele).
Kohalik paindumine:plaadi laiuse -ja-paksuse suhet kontrollitakse koodi kompaktsuse piiridega, et sektsioon saaks arendada oma plastilisust või elastsust, nagu konstruktsioonis eeldatakse.
Hoolduskõlblikkus:külgsuunalist triivi, aksiaalset lühenemist ja vibratsiooni kontrollitakse projekti piirväärtuste suhtes.
Kuna geomeetria on koostoimes tugevuskontrolliga, kinnitab lõpliku suuruse kõige paremini kvalifitseeritud ehitusinsener, kes kasutab tunnustatud projekteerimistarkvara, koos kinnitatud arvutuste põhjal koostatud tööjoonistega.
Praktilised suuruse määramise juhised rakenduse järgi
| Rakendus | Suhteline sektsiooni klass | Soovitatud hindenäited | Võtmevaliku draiverid |
|---|---|---|---|
| Elamute ja kergete äripindade raamid | Kompaktsed sektsioonid, tagasihoidlik seinapaksus | Q235B (GB/T 1591) või S235JR (EN 10025-2) | Ruumiefektiivsus, säästlikkus, lihtsad ühendused |
| Tööstusettevõtted ja laod | Keskmised osad piisava jäikusega | Q355B (GB/T 1591) või S355JR (EN 10025-2) | Kraana koormused, löök ja vibratsioon, triivi juhtimine |
| Kõrghooned-ja kaubanduslikud tornid | Suured sektsioonid, paksemad seinad | Q355B, Q420 (GB/T 1591) või ASTM A572 klass 50/60 | Suur aksiaalvõimsus, range kompaktsuse kontroll, seismilised detailid |
| Sillad ja infrastruktuur | Sügavad lõigud, rasked plaadid, väsimusdetailid | S355K2 (EN 10025-2) või ASTM A572 klass 50 | Dünaamilised koormused, väsimus, korrosioonivaru |
| Ajutised tugistruktuurid | Mõõdukad sektsioonid, poltühendused | Q355B (GB/T 1591) või S355 | Korduvkasutatavus, transporditavus, kiire paigaldamine ja demonteerimine |
Tabel on vaid soovituslik: valitsev koormusjuhtum, tegelik pikkus ja koodinõuded on alati ülimuslikud ning täpsed mõõtmed peavad tulenema konstruktsiooniarvutusest.
Valmistamine ja kvaliteedikontroll
Keevitatud kastisambad nõuavad distsiplineeritud valmistamist, kuna suletud sektsioon muudab sisemised keevisõmblused pärast kokkupanekut kättesaamatuks:
Keevitamine:neli nurgaõmblust keevitatakse tavaliselt kontrollitud järjestusega sukelkaarkeevitusega (SAW); keevitusprotseduurid peavad olema kvalifitseeritud AWS D1.1, EN 1090 või kohaldatava koodi järgi.
Sisemine jäikus:põikmembraanid koormuse sisestamise kohtades ja vajaduse korral pikisuunalised jäigastajad kontrollivad kohalikku paindumist ja hajutavad kontsentreeritud jõude.
Mittepurustav testimine:kriitilisi keevisõmblusi uuritakse ultraheliuuringuga (UT), magnetosakeste (MT) või radiograafilise testimisega (RT), kus spetsifikatsioon seda nõuab.
Materjali jälgitavus:veski testimise sertifikaadid vastavalt standardile EN 10204 (tüüp 3.1) dokumenteerivad plaadi keemilisi ja mehaanilisi omadusi.
Korrosioonikaitse:pinnad puhastatakse pritspuhastusega kuni Sa 2,5 ja kaetakse kokkupuutekategooria ISO 12944 järgi või kuumtsingitud, kui see on ette nähtud.
Proovi kokkupanek:keerulised või suure tolerantsiga veerud pannakse proovi{0}}poes kokku, et kontrollida avade joondust ja geomeetriat enne tarnimist.
Korduma kippuvad küsimused
K: Millise kujuga kasti kolonnid on saadaval?
Kõige tavalisemad on ruudukujulised ja ristkülikukujulised õõnesprofiilid; kitsenevaid ja astmelisi kastisambaid toodetakse siis, kui arhitektuursed või koormusnõuded nõuavad erinevat kõrgust.
K: Millise terase klassi peaksin kasti kolonni jaoks valima?
Mõõduka koormuse korral on Q235B (GB/T 1591) või S235JR (EN 10025-2) ökonoomne. Kõrghoonete, sildade ja raskete tööstuslike rakenduste jaoks on tüüpilised Q355B/Q420 (GB/T 1591), S355 (EN 10025-2) või ASTM A572 klass 50/60. Hinne valitakse koos konstruktsiooni tugevuse ja valmistamisnõuetega.
K: Kuidas määratakse seina paksus?
Seina paksuse määravad aksiaal- ja paindetugevuse kontrollid, koodi kohalikud paindumise (laius -kuni -paksus) piirid ja keskkonna jaoks vajalik korrosioonivaru. Paksemaid seinu kasutatakse seal, kus reguleeritakse sihvakust või lokaalset paindumist.
K: Milline on kasti veeru hea laiuse{0}}ja-paksuse suhe?
Ühte kindlat väärtust pole. Piirav laiuse -ja- paksuse suhe on määratletud reguleeriva koodiga (nt kompaktsuse piirangud standardites AISC 360, GB 50017 või EN 1993-1-1) ning see sõltub terase voolavuspiirist ja seina pingetasemest. Disain peab kontrollima lõiku vastavust kehtivale piirangule.
K: Kas kasti veerge saab kohapeal ühendada?
Jah. Põldliited tehakse poltidega ühendusplaatide või täieliku-läbiviiguga soonega keevisõmblustega, üksikasjalikud ja kontrollitud vastavalt koodile. Valmistatud-otste ettevalmistamine ja proovikokkupanek aitavad tagada joondamise ühenduskohas.
K: Millised dokumendid on valmistatud kasti veergudega kaasas?
Tüüpiline dokumentatsioon sisaldab veski testimise sertifikaate (EN 10204 tüüp 3.1), keevitusprotseduuride kvalifikatsiooni ja keevitajate dokumente, NDT aruandeid, mõõtmete kontrollimise aruandeid ja kinnitatud tööjooniseid.