חתכים חלולים מרובעים (SHS)

חתכים חלולים מלבניים (RHS)

חלקים חלולים עגולים (CHS)

תכונות מבניות וגאומטריות

יתרונות מכניים

• התנגדות פיתול יוצאת דופן:בשל הפרופיל הסגור והמעגלי שלו, מתחי הגזירה הנגרמים על ידי מומנטים פיתולים מתפזרים באופן אחיד לאורך ההיקף. CHS מציג את קבוע הפיתול הגבוה ביותר (J) בין כל הפרופילים המבניים בעלי משקל שווה, מה שהופך אותו לעמיד מאוד בפני פיתול.
• התנהגות דחיסה אופטימלית:תחת דחיסה צירית, רדיוס התנועה האחיד מונע התכווצות ציר חלשה- מקומית. כתוצאה מכך, CHS מתפקד כעמוד או עמוד יעיל במיוחד.
• גרירה אווירודינמית נמוכה:הפרופיל המעוגל של CHS מניב מקדם גרר נמוך משמעותית (C_d) כאשר נתון לכוחות רוח או נוזלים בהשוואה לפרופילים מרובעים או מלבניים חדים-. זה ממזער רעידות-הנגרמות על ידי רוח ועומסים רוחביים על מבנים גבוהים או חשופים.

יישומים ראשיים

• מבנים ימיים וימיים:אסדות נפט, מעילי טורבינות רוח ומתקני נמל משתמשים ב-CHS כדי להפחית את כוחות הגלים והרוח.
• מערכות מסבך ומסגרות חלל:גגות-ארוכים, אצטדיוני ספורט ומסופי שדות תעופה משתמשים לעתים קרובות בצינורות CHS כחברי אקורד ורשת, בשל היעילות שלהם במתח צירי ובדחיסה.
• שינוע מכני ונוזל:שילוב של תמיכה מבנית עם הובלת נוזלים, CHS נמצא בשימוש נרחב בצנרת תעשייתית ובום מנוף.

יתרונות מכניים ומעשיים

• כיפוף ודחיסה סימטריים:כמו CHS, SHS מתפקד כצפוי תחת דחיסה צירית וכיפוף רב-כיווני מכיווןI_x = I_y. עם זאת, הוא מציע חוזק כיפוף גבוה יותר לאורך הצירים העיקריים שלו מאשר CHS של שטח חתך שווה-.
• עיצוב חיבור פשוט:הפנים השטוחים של SHS מפשטים מאוד את תהליכי החיתוך, הפרופיל והחיבור. בניגוד ל-CHS, שדורש חיתוך פרופיל מורכב (-פה של דגים או חיתוך אוכף) לחיבורים מצטלבים, ניתן לחתוך חלקי SHS ישרים- ולרתך ישירות למשטחים שטוחים אחרים.
• היתכנות הברגה:משטחים שטוחים מאפשרים הברגה פשוטה באמצעות ברגים עיוורים או ברגים-רגילים כאשר הריתוך אינו מעשי באתר-.

יישומים ראשיים

• בנייה ומסגור מודולריים:מסגרות פלדה למגורים ומסחריים, שבהם העמודים חייבים לתמוך בעומסים היקפיים אחידים.
• ציוד ומכונות תעשייתיות:שלדות, תומכי מסוע ופלטפורמות ייצור הדורשות משטחי הרכבה קשיחים ומרובעים.
• עמודות מאפיינים אדריכליים:עבודת פלדה מבנית חשופה (AESS) שבה רצוי גיאומטריה נקייה וליניארית.

תכונות מבניות וגאומטריות

יתרונות מכניים ומעשיים

• יעילות כיפוף גבוהה:RHS תוכנן במיוחד כדי להתנגד לרגעי כיפוף המופעלים על הציר הראשי שלו. כאשר קורה נתונה לעומס הפועל בעיקר בכיוון אחד (למשל, עומסי כבידה על קורת רצפה), RHS מספק חוזק מקסימלי עם שימוש מינימלי בחומרים, מחקה מקרוב את היעילות של קורת I- אך עם יציבות פיתול מעולה.
• אופטימיזציה של שטח ופרופיל נמוך:הפרופיל המלבני מאפשר למהנדסים למזער את עומק חללי הרצפה או הקיר. על ידי כיוון הציר העמוק אנכית, ניתן להשיג יכולות עומס גבוהות בתוך מעטפות אדריכליות צרות.
• קשיחות פיתול מעולה תחת עומס אקסצנטרי:למרות שהוא מעט פחות יעיל מ-CHS בפיתול טהור, RHS מספק התנגדות משמעותית ל-פיתול צידי (LTB), מצב כשל נפוץ בקטעים פתוחים כמו קורות אוניברסליות.

יישומים ראשיים

• קורות רצפה, פורלינים ומשקופים:יישומים שבהם הטעינה היא בעיקר חד-כיוונית והתנגדות לכיפוף היא המניע העיקרי של התכנון.
• שלדות רכב ומסגרות תחבורה:נגררים, מרכבי אוטובוסים ומכונות חקלאיות משתמשים ב-RHS כדי להתמודד עם כוחות כיפוף גבוהים תוך שמירה על מישורים שטוחים להרכבת לוח.
• הנדסת קירות מסך וחזיתות:RHS משמש כעמוד אופקי או עמוד אופקי במערכות חזית זכוכית, עמיד בפני עומסי רוח על פני טווחים ארוכים תוך שמירה על פרופיל דק מנקודות מבט פנימיות.

הכנת מפרקים וריתוך

• מפרקי CHS:חיבור חברי CHS בתצורת מסבך דורש מכונות פרופיל פלזמה CNC מיוחדות לביצוע חיתוכים מדויקים של האוכף. פרופיל הריתוך משתנה ברציפות סביב היקף המפרק, עובר מריתוך פילה לריתוך קת בהתאם לזווית החתך. זה דורש רתכים מיומנים מאוד או מערכות רובוטיות אוטומטיות, המנפחים את עלויות העבודה.
• מפרקי SHS ו-RHS:חיבורים הכוללים חלקים שטוחים- דורשים חיתוכים פשוטים מרובעים או מצנפת. ריתוכים הם בדרך כלל ריתוך פילה אחיד לאורך קווים ישרים, מצמצמים את זמן הייצור ומפחיתים את הסף להסמכת רתך.

טיפול ותחזוקה של פני השטח

• עבור אזור חתך נתון-,ל-CHS יש את ההיקף/שטח הפנים הקטן ביותר, המתורגם ישירות לעלויות נמוכות יותר עבור ציפויים מגנים והפחתת קורוזיה.
• היעדר פינות חדות ב-CHS מונע גם דילול מוקדם של ציפויים, המתרחש לעיתים קרובות בפינות החדות של 90 מעלות של פרופילי SHS ו-RHS עקב מתח פני השטח במהלך אשפרת הצבע.

צינור מלבני מגולוון מכופף

צינור פלדה ללא תפרים צבוע שחור

צינור פלדה מצופה פוליאתילן 3 שכבות

בחר CHS כאשר:

• המבנה חשוף לדינמיקת נוזלים סביבתית:גשרים, פלטפורמות ימיות, מגדלי תקשורת ועמודי תאורה נהנים מהתנגדות הרוח הנמוכה של CHS.
• פיתול או פיתול דינמי הוא העומס השולט:פירי הנעה, מבני מנוף וחופות ארכיטקטוניות עגולות.
• אסתטיקה דורשת קווים אורגניים או רכים:עמודי פלדה מבניים חשופים במרחבים ציבוריים, שדות תעופה ומוזיאונים.

בחר SHS כאשר:

• עמודות מתמודדות עם טעינה- רב כיוונית או סימטרית:עמודי בניין מרובים-, עמודי פינות ותומכים היקפיים שבהם עומסי הרוח והכבידה מתקשרים באופן שווה.
• נדרשים חיבורים פשוטים מרובים-מישוריים:מסגרות שטח או רשתות מבניות שבהן קורות חייבות למסגר לעמוד מארבעה כיוונים בזוויות ישרות.
• רצוי מראה מאוזן וחזק:מסגרות לציוד תעשייתי, מעקות ושערים.

בחר RHS כאשר:

• היישום הוא קרן הנתונה לעומסים אנכיים ראשוניים:גגונים ארוכים-, קורות רצפה ומשקופים מעל פתחי דלת או חלונות.
• שטח אדריכלי מוגבל:מצבים שבהם יש להסתיר איברים מבניים בתוך מחיצות קיר גבס דקות או חללים רדודים בתקרה.
• משטחי הרכבה שטוחים הם חובה:ייצור קווי מסועים, מסגרות רכב ומבנים תומכים לחזית זכוכית שבהם יש להתקין לוחות או רכיבים מכניים בצורה חלקה-.

• CHSשולט עליון בדחיסה צירית טהורה, יעילות פיתול, ביצועים אווירודינמיים וחסכון בציפוי, למרות מורכבות הייצור הגבוהה יותר שלו.
• SHSמספק את הפשרה המבנית האידיאלית עבור עמודות ומסגרות מרובות-כיווניות, ומציע חוזק סימטרי בשילוב עם ייצור פשוט-חסכוני.
• RHSמשמש כפרופיל הכיפוף היעיל ביותר, ועולה על האחרים בטיפול ברגעי כיפוף כיוונים תוך אופטימיזציה של אילוצים מרחביים.