Antecedents: Dues famílies de membres de compressió
Les columnes de gelosia i les columnes de secció H-sòlids són les dues famílies principals d'elements de compressió a les plantes industrials, bastidors de canonades i suports d'estructura d'acer. Tots dos porten càrregues verticals i càrregues laterals del vent, però difereixen significativament en el comportament estructural, el cost de fabricació i la idoneïtat per al transport marítim.
Una columna de gelosia és un membre construït-obert compost per dos o més cordes, normalment angles, canals o seccions buides, units per barres de cordons diagonals o plaques de llistó. Una columna de secció H- sòlida és un perfil integral enrotllat o soldat, la banda i les brides del qual formen una secció contínua. L'elecció entre ells s'ha de basar en l'alçada de la columna, el caràcter de càrrega, el cost laboral del lloc i les limitacions de transport, no l'hàbit.
Diferències clau d'un cop d'ull
| Element de comparació | Columna de gelosia | Columna de secció -H sòlida |
|---|---|---|
| Composició estructural | Obriu la secció-construïda: cordons més cordons o llistons, amb espais buits | Secció integral de web-i-brida, contínua i tancada |
| Comportament d'estabilitat | Excel·lent control de l'esveltesa per als membres alts; L'estabilitat de la corda s'ha de comprovar per separat | Estabilitat-contínua-ben definida de la secció; els eixos forts i febles es diferencien |
| Cisalla i torsió | Cisalla portada per cordons o llistons; baixa resistència a la torsió | La tela sòlida porta cisalla; millor resistència a la torsió |
| Fabricació | Més passos del procés, precisió de muntatge estricta | Cicle de producció més senzill, d'alta consistència i curt |
| Transport | Es pot segmentar en peces-desmuntables que s'adaptin als contenidors estàndard | Les grans seccions integrals sovint superen els límits dels contenidors |
| Erecció | Requereix el muntatge i l'alineació de cargols al lloc- | A punt per instal·lar, muntatge ràpid |
Composició estructural
En una columna de gelosia, els cordons, situats a les vores més exteriors de la-secció transversal, proporcionen la capacitat de càrrega axial primària, mentre que les barres de cordons o les plaques de llistó asseguren que els cordons actuen junts i resisteixen la cisalla. La disposició oberta permet augmentar la profunditat general per controlar l'esveltesa amb relativament poc material. En una secció H-sòlida, la banda proporciona una resistència a tall contínua i les brides resisteixen la flexió, però les dimensions de la secció-transversal estan fixades pel perfil enrotllat o soldat.
Comportament mecànic
Les seccions H-sòlids tenen un comportament d'estabilitat-ben definit sota compressió axial, amb la banda que suporta una cisalla horitzontal amb una deformació mínima. Les columnes de gelosia mostren una bona rigidesa sobre l'eix del material, mentre que la rigidesa sobre l'eix lliure es redueix per la deformació per cisalla dels elements de cordó, i s'ha de verificar tant l'estabilitat global com l'estabilitat individual de la corda. Les càrregues de torsió són desfavorables per a les columnes de gelosia i s'han d'evitar o analitzar acuradament.
Consideracions de disseny i codi
Disposicions-de membres incorporades
Els dos codis de disseny principals tracten-els membres de compressió construïts especialment. L'AISC 360 Secció E6 aplica una relació d'esveltesa modificada i augmentada per als membres-construïts, i l'EN 1993-1-1 Secció 6.4 adopta una esveltesa equivalent amb corbes de pandeig coincidents. També s'ha de comprovar la longitud efectiva dels membres de corda individuals entre els punts de cordons, ja que un càlcul incorrecte pot provocar un pandeig prematur de la corda o el rebuig del disseny.
Detalls de cordons i llistons
Les barres de cordó normalment s'inclinen en un angle d'aproximadament 40 a 70 graus amb l'eix de la columna, equilibrant l'eficiència estructural amb la soldabilitat. Per als dissenys dominats per cisalla-, les plaques de llistó amb l'ajust d'esveltesa equivalent que requereix el codi són sovint preferibles als cordons, perquè proporcionen una connexió de cisalla més rígida entre les cordes.
Límits d'enviament de contenidors
Els contenidors estàndard ISO 668 tenen una amplada interna d'uns 2,35 m, i les grans seccions H-soldades amb brides amples o membres alts sovint superen l'embolcall. Les columnes de gelosia es poden fabricar en segments enderrocats-que s'ajustin al contenidor, evitant el transport de -dimensions excessives, mentre que les seccions H-integrades per sobre de l'embolcall del contenidor requereixen un enviament a granel-descompost o un empalmament del lloc.
Com triar: orientació de sol·licitud i selecció
| Tipus de projecte | Membre recomanat | Motiu clau |
|---|---|---|
| Magatzem estàndard, alçada inferior a uns 12 m | Secció-H-construïda o enrotllada | Muntatge ràpid i cost de fabricació competitiu |
| Bastidor de canonades multi-nivell, principalment càrrega axial | Columna de gelosia | Optimitza l'esveltesa i el tonatge d'acer per a membres alts i lleugerament carregats |
| Suport d'equips pesats | Secció-H-construïda | Alta rigidesa local sota vibracions i càrregues cícliques |
| Lloc remot amb una logística difícil | Columna de gelosia, enderroca- | S'adapta a contenidors estàndard; s'accepta un muntatge de camp addicional |
| Zona costanera de vent fort- | Secció H-optimitzada | Comportament previsible de deriva lateral i cisalla |
Aquestes són recomanacions generals. La selecció final s'ha de confirmar amb el moment de flexió real, el tallant, la torsió i els requisits del codi local del projecte.
Preguntes freqüents
Què és més econòmic: gelosia o columnes sòlides de secció H-?Depèn de l'alçada de la columna, el caràcter de càrrega i les restriccions d'enviament. Per als membres alts i lleugerament carregats, una columna de gelosia pot reduir significativament el tonatge d'acer i també reduir les càrregues de la base. Per a columnes d'alçada-mitjana amb càrregues pesades o excèntriques, una secció en H-acostuma a costar menys de fabricar i aixecar. La comparació s'ha de fer sobre el cost instal·lat total, inclòs el transport.
Les columnes de gelosia són adequades per a zones de fort-vent?Sí, quan els cordons i les connexions estan dissenyats per a la cisalla del vent. Les columnes de gelosia són més lleugeres, cosa que redueix la massa sísmica, però les seves unions s'han d'enginyar amb precisió per proporcionar una rigidesa adequada. Una secció H- sòlida ofereix una rigidesa contínua més predictible on el control de la deriva lateral és crític.
Les columnes de gelosia es poden enviar en contenidors estàndard?Sí. Les columnes de gelosia es poden dissenyar en segments enderrocats-que s'adaptin als contenidors estàndard, la qual cosa evita el transport de mercaderies sobre-dimensions i el tall secundari in situ. Aquest és un dels principals motius pels quals són escollits per a projectes d'exportació.
Per què l'angle de cordons està limitat a uns 40 a 70 graus?L'angle equilibra l'eficàcia del cordó en la transferència de cisalla amb economia de material i soldabilitat. Els angles més inclinats o més plans fan que la connexió sigui ineficient, i les regles de detall-basades en codi reflecteixen aquest interval.
Les columnes de gelosia poden suportar càrregues concentrades pesades?Ho poden fer, però les càrregues concentrades locals es transfereixen millor a través de seccions sòlides o d'un enduriment addicional al punt de càrrega. Per a càrregues concentrades o excèntriques grans, una secció H- amb la seva banda contínua sol ser més adequada.
Quins codis cobreixen les columnes-construïdes?ISC 360 Secció E6 per a projectes dels EUA i EN 1993-1-1 Secció 6.4 per a projectes europeus, juntament amb els requisits d'execució a AWS D1.1 o EN 1090-2. Els projectes xinesos segueixen GB 50017 per al disseny i GB/T 1591 per als graus de materials.