Què són les bigues de caixa d'acer i les bigues de plaques?
A biga de caixa d'acerés una biga de-secció buida i tancada fabricada mitjançant la soldadura de plaques d'acer en una secció transversal- rectangular, quadrada o trapezoïdal. Com que la secció està tancada, desenvolupa un flux de cisalla continu sota torsió i ofereix una rigidesa torsional molt elevada. Les bigues de caixa s'utilitzen àmpliament en ponts corbats, ponts de llarg-cables-atirants i penjants, carreteres elevades urbanes i bigues de grua-de càrrega pesada.
A biga de placa d'acerés una biga-en forma de I-amunt (o en forma de H-) muntada soldant o cargolant plaques individuals - una placa web i plaques de brida superior/inferior - juntament amb reforços. És una secció oberta que és altament eficient a l'hora de resistir la flexió vertical al llarg del seu eix fort, i s'utilitza habitualment en ponts d'autopistes senzills i continus, pistes de grua industrial i bigues de transferència.
Tots dos tipus són elements estructurals fabricats a mida-en lloc de seccions estàndard enrotllades. L'elecció entre ells es regeix per la longitud de l'envergadura, la trajectòria de càrrega, la curvatura, l'accés a la construcció i el cost del cicle de vida-. Aquesta guia explica les diferències tècniques i ofereix una ruta pràctica de selecció per a projectes de ponts i edificis.
Diferències clau d'un cop d'ull
| Element de comparació | Biga de caixa d'acer | Biga de placa d'acer |
|---|---|---|
| -Secció transversal | Rectangle tancat, quadrat o trapezoïdal | Obriu la forma I o H |
| Rigidesa torsional | Alt (flux de cisalla tancat) | Baix (secció oberta, necessita reforç) |
| Comportament a la flexió | Excel·lent en totes direccions | Excel·lent només amb eix fort |
| Resistència al tall | Compartit per dues o més webs | Portat per una única web |
| Estabilitat global | Elevada resistència a la-torsió lateral | Requereix tirants laterals i reforços |
| Complexitat de fabricació | Alt (cel·les tancades, molts reforços, soldadures de penetració total-) | Moderat (conjunt pla, possibles línies automatitzades) |
| Muntatge del lloc | Majoritàriament segments soldats, soldadura-alta altitud | Sovint{0}}empalmes cargolats d'alta resistència |
| Aplicació típica | Rampes corbes, vans llargs, cobertes amples | Vans mitjans rectes, bigues de grua, bigues de transferència |
| Manteniment | Buit tancat, necessària deshumidificació, petita àrea exposada | Superfície exposada més gran, inspecció més fàcil |
Comparació del rendiment estructural
Rigidesa torsional
La secció transversal de caixa tancada -desenvolupa un flux de cisalla tancat quan es torça, que restringeix la deformació i ofereix una resistència a la torsió molt més gran que una secció I- oberta de pes similar. Això fa que les bigues de caixa siguin l'opció estàndard per als ponts corbats horitzontalment i per a cobertes carregades excèntricament per vehicles pesants.
Capacitat de flexió
En una biga de caixa, les plaques de brida superior i inferior són amples i aporten un gran moment d'inèrcia, donant una gran capacitat de flexió global en ambdues direccions. Una biga de placa concentra el material en dues brides separades per una única xarxa profunda; és molt eficient per a càrregues de gravetat que actuen verticalment, però la seva rigidesa lateral (-feble) és limitada.
Resistència al cisallament i estabilitat
La cisalla en una bigueta de caixa es comparteix per dues o més xarxes, i els diafragmes interns restringeixen les xarxes contra el pandeig de cisalla, de manera que les xarxes primes es poden utilitzar econòmicament. Una biga de placa es basa en una xarxa; Les xarxes esveltes profundes requereixen reforços transversals i longitudinals per evitar el panyament de cisalla diagonal. Per la mateixa raó, les bigues de plaques són més susceptibles al panyament torsional-lateral i necessiten un sistema d'arriostrament per a llargs llargs sense arriostrament.
Fabricació, muntatge i manteniment
| Aspecte | Biga de caixa d'acer | Biga de placa d'acer |
|---|---|---|
| Demanda de soldadura | Soldadures de-penetració completa, soldadura interior restringida de múltiples-cel·les, NDT exigent | Majoritàriament soldadures de penetració-de filet o parcial; distorsió més fàcil de controlar |
| Prefabricació de botiga | Segments (-única o multi-cel·la) integrats a la botiga, transportats al lloc | Bigues senceres o segmentades; peces més lleugeres, menor demanda de transport |
| Muntatge del lloc | Segments units per soldadura; el control de l'alineació és fonamental | Sovint-empalmes cargolats d'alta resistència; instal·lació més ràpida |
| Aixecament | Es requereixen grues de gran-pes-i de gran-tonatge | Peses moderats, menys exigents amb la capacitat de la grua |
| Protecció contra la corrosió | La cavitat tancada necessita un recobriment intern o deshumidificació; l'àrea exterior és petita | Totes les superfícies exposades; granallat, recobriment i inspecció són senzills |
Per a les bigues de caixa, el control de qualitat es basa en les especificacions qualificades del procediment de soldadura (WPS), les proves no-destructives de les juntes crítiques i el muntatge de proves en taller de segments coincidents. Per a les bigues de plaques, solen ser suficients les línies de soldadura automatitzades i els controls dimensionals estàndard. Tots dos tipus es subministren amb certificats de molí de materials i tractaments superficials com ara granallat a Sa 2.5 amb imprimació i capes d'acabat rics en zinc-, d'acord amb la norma ISO 12944 per a la categoria de corrosivitat del projecte.
Com triar entre les bigues de caixa i plaques
Seleccioneu abiga de placa d'acerquan l'alineació és recta, la trajectòria de càrrega és principalment vertical i el pressupost és ajustat: es pot produir-en massa en línies automàtiques, és més lleuger de transportar i aixecar i es connecta ràpidament amb cargols-de gran resistència. És una solució provada per a vans senzills i continus de rang mitjà, bigues de grua i bigues de transferència d'edificis.
Seleccioneu abiga de caixa d'acerquan el pont és corbat o esbiaixat, quan les càrregues vives són excèntriques, quan les llargues llums o les cobertes amples requereixen menys molls, o quan es prioritzen un aspecte llis i modern i una superfície de baix manteniment. Les bigues de caixa també són preferides per als ponts en regions de vent fort perquè el perfil tancat es pot modelar aerodinàmicament i per a esquemes de llançament incrementals.
Tots dos tipus s'han de dissenyar segons el codi de govern de la regió del projecte -, per exemple, AASHTO LRFD a Amèrica del Nord, Eurocodi 3 (EN 1993) a Europa o sèrie GB 50017/GB 50010 a la Xina - utilitzant qualitats d'acer estructural com ASTM A709 Grau 50, EN 10551 o GB/S3T 10595 Q355/Q420 amb els corresponents requisits de soldabilitat i tenacitat.
Obteniu una revisió i un pressupost gratuïts de selecció de bigues
Preguntes freqüents
Quins són els principals tipus de bigues de caixa?
Les bigues de caixa es classifiquen segons la forma de-secció transversal com a rectangular, trapezoïdal o circular, i per la disposició de les cel·les com a bigues de cel·la única,{-multi-o multi-de caixa. La caixa d'acer de forma trapezoïdal (de fons-triangular) és habitual en ponts de cable-tirants de llarga-carrera-a causa de la seva eficiència aerodinàmica.
Per què es prefereixen les bigues de caixa per als ponts corbats?
Una coberta de pont corba es carrega tant verticalment com de torsió. La secció de caixa tancada resisteix la torsió amb un flux de cisalla tancat i no necessita cap reforç extern, la qual cosa manté la coberta compacta i permet uns radis horitzontals ajustats sense una distorsió excessiva.
Les bigues de placa són més barates que les bigues de caixa?
En general, sí per a trams rectes i senzills. La fabricació de bigues de plaques és plana i s'automatitza més fàcilment, el material s'utilitza prop de l'eix neutre només quan és necessari i l'erecció és més ràpida amb empalmes cargolats. La comparació depèn de l'envergadura, l'amplada de la coberta, el grau d'acer i les condicions del lloc, de manera que es necessita una estimació d'enginyeria per a cada projecte.
Quins requisits de soldadura i inspecció s'apliquen a les bigues de caixa?
Les costures principals solen ser soldadures de-penetració total executades sota les especificacions de procediment de soldadura qualificades (WPS) i inspeccionades mitjançant proves d'ultrasons (UT), radiogràfiques (RT) o de partícules magnètiques (MT). Els documents de referència inclouen AWS D1.5 per a la soldadura de ponts i EN 1090 per a l'execució d'estructures d'acer.
Es pot utilitzar una biga de placa per a llargs trams?
Sí, amb una xarxa més profunda i un sistema d'arriostrament, les bigues de plaques poden abastar distàncies considerables, però més enllà d'un cert interval, l'acer addicional per a reforços i arriostraments fa que la biga de caixa sigui més econòmica, especialment quan hi ha torsió o curvatura.
Quins graus d'acer s'utilitzen normalment per a les bigues del pont?
Els graus habituals inclouen ASTM A709 Grau 36/50/50W per a projectes dels EUA, EN 10025 S355J2 i S355NL a Europa i GB/T 714 o GB/T 1591, com ara Q355 i Q420 a la Xina. La qualificació final depèn de la resistència a la fluència, la tenacitat a la temperatura de disseny i els requisits de soldabilitat del projecte.