Определение и структурна роля
Стоманената кутийна колона е затворен -елемент с квадратен или правоъгълен кух профил, обикновено произведен чрез заваряване на четири стоманени плочи по ръбовете им. Затворената, двойно симетрична форма придава на колоната почти еднаква коравина на огъване около двете главни оси и висок радиус на въртене за нейното тегло, което я прави ефективен елемент за колони, мостови стълбове и тежки индустриални опори.
Елементът предава аксиална компресия, огъване и усукване през конструкцията към основите. Тъй като секцията е затворена, вътрешните диафрагми могат да бъдат монтирани в точките на-въвеждане на натоварване и кухината може да служи като скрита преграда за услуги или да бъде запълнена с бетон, за да се образува -запълнена с бетон стоманена тръба (CFST) елемент.
Често срещани типове колони от стоманени кутии
Колоните с кутии се класифицират главно по-геометрия на напречното сечение. Трите често срещани семейства са правоъгълни, квадратни и заострени кутийни колони.
| Тип | Форма и поведение | Типична употреба |
|---|---|---|
| Правоъгълна кутия колона | Два неравни размера на страните; по-голяма коравина в посока на по-дългата страна | Рамки на сгради, стълбове на мостове и растителни конструкции, където се изисква твърдост главно в една посока |
| Колона с квадратна кутия | Равни размери на страните; еднаква твърдост във всички хоризонтални посоки | Открити архитектурни опори, ядра и елементи в ограничено планово пространство |
| Заострена кутия колона | Напречното-сечение намалява с височината, следвайки обвивката на огъващия момент | Навеси, мачти и портални рамки, където натоварването намалява към върха |
Конструктивни предимства на затворената секция
Балансирана двуосна коравина
Тъй като инерционните моменти около двете главни оси са почти равни, колоната няма слаба ос. Натоварванията, пристигащи от която и да е хоризонтална посока, предизвикват подобно поведение при огъване и изкълчване, което опростява дизайна на връзката в моментни рамки и подобрява реакцията при много-посочно сеизмично натоварване.
Устойчивост на усукване на затворената тръба
Четирите плочи образуват затворена тръба, която издържа на усукване много по-добре от отворена I- или H-секция със същото тегло. Това е важно, когато върху елемента действат ексцентрични натоварвания, действия на кран или сеизмични моменти на усукване.
Ефективно използване на материалите и ниско собствено{0}}тегло
Материалът се поставя по периметъра на секцията, далеч от центроида, което максимизира радиуса на въртене за дадено количество стомана. Резултатът е по-лека колона за същия капацитет, намалявайки натоварването на основата и опростявайки манипулирането и монтажа.
Помещение за услуги и запълване на бетон
Вътрешната кухина може да се използва като скрит маршрут за кабели, тръбопроводи и тръбопроводи или да се запълни със структурен бетон, за да се образува CFST колона с по-голям аксиален капацитет, по-голяма твърдост и подобрена огнеустойчивост, както е предвидено в GB 50017, EN 1994-1-1 и AISC 360.
Методи за производство
Заварена{0}}изработка
Стандартният път за структурни кутийни колони е да се изрежат четири плочи, да се подготвят ръбовете, да се сглоби кутията върху шаблон и да се заварят четирите надлъжни шевове чрез автоматично заваряване под флюс (SAW). Вътрешни диафрагми и усилващи елементи се монтират в зоните на панелите, снажданията и точките за-въвеждане на натоварване, често използвайки електрошлаково заваряване (ESW), където достъпът е ограничен. Изпълнението следва AWS D1.1 или EN 1090-2 с квалифицирани заварчици и одобрени процедури.
Студено формоване и горещо формоване
Студеното формоване чрез пресоване е ограничено до малки, тънкостенни-секции, използвани за леки архитектурни елементи. Горещото формоване, при което плочите се нагряват преди огъване, е подходящо за големи или дебели профили, където студеното формоване не е възможно. Повечето-носещи кутия колони за сгради и мостове са заварени изградени елементи, а не оформени секции.
Контрол на качеството по време на производство
Контролът на качеството включва проверка на дебелината на плочата и сертификатите за материал, проверки на размерите на напречно-сечение и праволинейност и -безразрушителен тест на заварки, обикновено 100% ултразвуков тест (UT) на критични заварки с пълно-проникване с тестване с магнитни частици (MT), където се изисква. Подготовката на повърхността следва ISO 8501-1, обикновено до Sa 2,5, преди нанасяне на покритие съгласно ISO 12944 или горещо поцинковане съгласно ISO 1461.
Контролен списък за избор и спецификация
Определете управляващите комбинации от товари и височината на колоната съгласно GB 50017, AISC 360 или EN 1993-1-1
Изберете размера на сечението и дебелината на плочата, за да задоволите границите на якост, стабилност и деформация
Изберете марката стомана, която да съответства на управляващия код: ASTM A572 клас 50 или 60, EN 10025-2 S355JR/J0/J2 или GB/T 1591 Q355B/C/D/E
Посочете оформлението на диафрагмата и усилващите елементи в зоните на панела, снажданията и точките за въвеждане-на натоварване
Посочете стандарта за заваряване (AWS D1.1 или EN 1090-2) и изискванията за NDT, например 100% UT на критични заварки
Определете подготовката на повърхността по ISO 8501-1 Sa 2.5 и покритие по ISO 12944 или горещо поцинковане по ISO 1461
Потвърдете типа снаждане, метода на монтаж и дали кухината ще бъде запълнена с бетон
Често задавани въпроси
Каква е разликата между колона с кутия и плътна колона?колоната на кутията е куха, с материал, концентриран по периметъра. За същото тегло той осигурява по-добра устойчивост на огъване и усукване и по-голям радиус на въртене в сравнение с масивна секция, като същевременно използва по-малко материал.
Подходящи ли са кутийните колони за сеизмични зони?да Балансираната двуосна коравина и равномерното разпределение на напреженията правят кутийните колони подходящи за устойчиви на сеизмични -структурни системи, проектирани съгласно приложимите разпоредби на кодове като GB 50017, AISC 341 и EN 1998-1.
Могат ли колоните на кутията да бъдат персонализирани?да Размерът на сечението, дебелината на плочата, марката стомана, разстоянието между диафрагмите и повърхностната обработка могат да бъдат коригирани според изискванията на проекта, което е една от причините заварените вградени-кутиести колони да са често срещани в конструкции по поръчка.
Колонните кутии устойчиви ли са на корозия?Самата стомана не е -устойчива на корозия, но кутийните колони осигуряват дълъг експлоатационен живот, когато са произведени от подходящи класове и са защитени с подходящи системи за покритие съгласно ISO 12944 или горещо поцинковане съгласно ISO 1461.
Може ли кутия колона да се напълни с бетон?да Стоманени тръбни -запълнени колони (CFST) съчетават стоманената обвивка с бетонна сърцевина за по-висок аксиален капацитет, по-голяма твърдост и подобрени противопожарни характеристики и са проектирани съгласно GB 50017, EN 1994-1-1 или AISC 360, глава I.
Кога е за предпочитане колона със заострена кутия?Конусните секции следват обвивката на момента на огъване и пестят материал там, където натоварванията намаляват с височината, като мачти, навеси и портални рамки. Те добавят сложност на производството, така че спестяването трябва да се оцени спрямо допълнителните разходи.