مقاطع توخالی مربعی (SHS)

مقاطع توخالی مستطیلی (RHS)

مقاطع توخالی دایره ای (CHS)

ویژگی های ساختاری و هندسی

مزایای مکانیکی

• مقاومت پیچشی استثنایی:تنش های برشی ناشی از لنگرهای پیچشی به دلیل پروفیل بسته و دایره ای آن به طور یکنواخت در طول محیط توزیع می شوند. CHS بالاترین ثابت پیچشی را نشان می دهد (J) در میان تمام پروفیل های سازه ای با وزن معادل، آن را در برابر پیچش بسیار مقاوم می کند.
• رفتار فشرده سازی بهینه:تحت فشار محوری، شعاع چرخش یکنواخت از کمانش ضعیف-محور جلوگیری می‌کند. در نتیجه، CHS به عنوان یک ستون یا پایه فوق العاده کارآمد عمل می کند.
• کشش آیرودینامیک کم:نمایه گرد CHS ضریب پسا قابل توجهی کمتری را به همراه دارد (C_d) هنگامی که در مقایسه با نیمرخ های مربع یا مستطیل شکل تیز-در معرض نیروهای باد یا سیال قرار می گیرند. این ارتعاشات ناشی از باد و بارهای جانبی در سازه های بلند یا در معرض را به حداقل می رساند.

برنامه های کاربردی اولیه

• سازه های دریایی و دریایی:سکوهای نفتی، روکش‌های توربین بادی و تأسیسات بندری از CHS برای کاهش نیروی موج و باد استفاده می‌کنند.
• سیستم های خرپا و قاب های فضایی:سقف‌های بلند-، استادیوم‌های ورزشی، و پایانه‌های فرودگاه اغلب از لوله‌های CHS به‌عنوان اعضای وتر و وب استفاده می‌کنند زیرا کارایی آن‌ها در کشش و فشرده‌سازی محوری است.
• انتقال مکانیکی و سیالات:با ترکیب پشتیبانی ساختاری با حمل و نقل سیال، CHS به طور گسترده در لوله کشی صنعتی و بوم جرثقیل استفاده می شود.

مزایای مکانیکی و عملی

• خمش و فشرده سازی متقارن:مانند CHS، SHS تحت فشار محوری و خمش چند جهته قابل پیش بینی است زیراI_x = I_y. با این حال، مقاومت خمشی بالاتری را در امتداد محورهای اصلی خود نسبت به CHS با سطح مقطع- معادل ارائه می‌دهد.
• طراحی اتصال ساده:سطوح صاف یک SHS فرآیندهای برش، پروفیل و اتصال را بسیار ساده می کند. بر خلاف CHS، که برای اتصالات متقاطع به برش پروفیل پیچیده (-برش دهان یا زین ماهی) نیاز دارد، اعضای SHS را می توان مستقیم-برش داد و مستقیماً به سطوح صاف دیگر جوش داد.
• امکان سنجی پیچ و مهره:هنگامی که جوشکاری در سایت غیرعملی است، سطوح مسطح با استفاده از پیچ‌های کور یا پیچ‌های استاندارد استاندارد اجازه می‌دهند.

برنامه های کاربردی اولیه

• ساخت و ساز مدولار و قاب بندی:اسکلت فلزی مسکونی و تجاری، که در آن ستون ها باید بارهای محیطی یکنواخت را تحمل کنند.
• تجهیزات و ماشین آلات صنعتی:شاسی‌ها، تکیه‌گاه‌های نوار نقاله، و سکوهای تولیدی که به سطوح نصب صلب و مربعی نیاز دارند.
• ستون های ویژگی های معماری:فولاد سازه‌ای در معرض (AESS) که در آن هندسه خطی و تمیز مورد نظر است.

ویژگی های ساختاری و هندسی

مزایای مکانیکی و عملی

• راندمان خمشی بالا:RHS به طور خاص برای مقاومت در برابر گشتاورهای خمشی اعمال شده در محور اصلی خود مهندسی شده است. هنگامی که یک تیر تحت باری قرار می‌گیرد که عمدتاً در یک جهت عمل می‌کند (مثلاً بارهای ثقلی روی یک تیر کف)، RHS حداکثر استحکام را با حداقل استفاده از مواد فراهم می‌کند، که تقریباً کارایی یک تیر I- را تقلید می‌کند اما با پایداری پیچشی برتر.
• بهینه سازی فضا و مشخصات کم:پروفیل مستطیلی به مهندسان اجازه می دهد تا عمق حفره های کف یا دیوار را به حداقل برسانند. با جهت دهی محور عمیق به صورت عمودی، می توان به ظرفیت های بار بالا در پوشش های باریک معماری دست یافت.
• سفتی پیچشی عالی تحت بارگذاری خارج از مرکز:در حالی که کارایی کمی کمتر از CHS در پیچش خالص دارد، اما RHS مقاومت قابل توجهی در برابر کمانش پیچشی جانبی (LTB) ارائه می‌کند، یک حالت خرابی رایج در بخش‌های باز مانند تیرهای جهانی.

برنامه های کاربردی اولیه

• تیرچه های کف، پرلین ها و لنگه ها:کاربردهایی که در آن بارگذاری عمدتاً یک طرفه است و مقاومت خمشی محرک اصلی طراحی است.
• شاسی خودرو و چارچوب های حمل و نقل:تریلرها، بدنه اتوبوس‌ها و ماشین‌آلات کشاورزی از RHS برای کنترل نیروهای خمشی بالا استفاده می‌کنند و در عین حال سطوح صاف را برای نصب پانل حفظ می‌کنند.
• کرتین والینگ و مهندسی نما:RHS به عنوان ضامن عمودی یا گذرگاه افقی در سیستم‌های نمای شیشه‌ای عمل می‌کند و در برابر بارهای باد در طول دهانه‌های طولانی مقاومت می‌کند و در عین حال نمایه باریکی را از دیدگاه‌های داخلی حفظ می‌کند.

آماده سازی و جوشکاری اتصالات

• مفاصل CHS:اتصال اعضای CHS در یک پیکربندی خرپایی به ماشین‌های پروفیل پلاسما CNC تخصصی برای اجرای برش‌های زینی دقیق نیاز دارد. پروفیل جوش به طور مداوم در اطراف محیط اتصال تغییر می کند و بسته به زاویه تقاطع از یک جوش پره به یک جوش لب به لب تغییر می کند. این امر نیازمند جوشکارهای بسیار ماهر یا سیستم‌های رباتیک خودکار است که هزینه‌های نیروی کار را افزایش می‌دهد.
• مفاصل SHS و RHS:مفاصلی که شامل بخش‌های{0}روی صاف می‌شوند به برش‌های مربعی یا میتر ساده نیاز دارند. جوش ها معمولاً جوش های فیله ای یکنواخت در امتداد خطوط مستقیم هستند که زمان ساخت را کاهش می دهند و آستانه صلاحیت جوشکار را کاهش می دهند.

درمان و نگهداری سطح

• برای یک منطقه مقطع-مشخص،CHS دارای کوچکترین محیط / سطح است، به طور مستقیم به هزینه های کمتر برای پوشش های محافظ و کاهش خوردگی ترجمه می شود.
• عدم وجود گوشه های تیز در CHS همچنین از نازک شدن زودرس پوشش ها جلوگیری می کند، که اغلب در گوشه های تیز 90 درجه پروفیل های SHS و RHS به دلیل کشش سطحی در طول عمل آوری رنگ رخ می دهد.

لوله مستطیلی گالوانیزه خم شده

لوله فولادی بدون درز با رنگ مشکی

لوله فولادی 3 لایه با روکش پلی اتیلن

CHS را انتخاب کنید وقتی:

• ساختار در معرض دینامیک سیالات محیطی است:پل ها، سکوهای دریایی، برج های مخابراتی و تیرهای روشنایی از مقاومت کم CHS در برابر باد بهره می برند.
• پیچش یا چرخش دینامیکی بار حاکم است:محورهای محرک، سازه های جرثقیل و سایبان های معماری گرد.
• زیبایی شناسی به خطوط ارگانیک یا نرم نیاز دارد:ستون‌های فولادی سازه‌ای در فضاهای عمومی، فرودگاه‌ها و موزه‌ها.

وقتی SHS را انتخاب کنید:

• ستون‌ها با بارگیری چند جهته یا متقارن روبرو هستند:ستون‌های ساختمان چند طبقه، ستون‌های گوشه و تکیه‌گاه‌های محیطی که در آن بارهای باد و گرانش به طور مساوی با هم تعامل دارند.
• اتصالات ساده و چند{0}}مسطح لازم است:قاب‌های فضایی یا شبکه‌های سازه‌ای که در آن تیرها باید از چهار جهت در زوایای قائم به ستونی قاب شوند.
• ظاهری متعادل و محکم مورد نظر است:قاب، نرده و دروازه تجهیزات صنعتی.

RHS را انتخاب کنید زمانی که:

• کاربرد تیری است که تحت بارهای عمودی اولیه قرار می گیرد:دیوارهای سقف دهانه بلند-، تیرهای کف، و لنگه های روی دهانه در یا پنجره.
• فضای معماری محدود است:موقعیت هایی که اعضای سازه باید در پارتیشن های دیوار خشک نازک یا فضاهای خالی سقف کم عمق پنهان شوند.
• سطوح نصب صاف اجباری است:ساخت خطوط نقاله، قاب خودرو، و سازه‌های پشتیبان نمای شیشه‌ای که در آن‌ها باید پانل‌ها یا اجزای مکانیکی نصب شوند-.

• CHSبا وجود پیچیدگی ساخت بالاتر، در تراکم محوری خالص، راندمان پیچشی، عملکرد آیرودینامیکی و اقتصاد پوشش برتری دارد.
• SHSسازش ساختاری ایده‌آل را برای ستون‌ها و قاب‌های چند جهته ارائه می‌کند و استحکام متقارن همراه با ساخت ساده و مقرون به صرفه را ارائه می‌کند.
• RHSبه عنوان کارآمدترین پروفیل خمشی عمل می‌کند، و در هنگام مدیریت ممان‌های خمشی جهت‌دار و در عین حال بهینه‌سازی محدودیت‌های فضایی، بهتر از دیگران عمل می‌کند.