Duté oceľové profily: typy, normy, konštrukčné vlastnosti a aplikácie modulárnych mostov

Duté oceľové profily, často nazývané duté konštrukčné profily (HSS) v Severnej Amerike a duté profily v Európe, sú oceľové prvky s uzavretým prierezom vyrábané v štvorcových, obdĺžnikových a kruhových tvaroch. Nachádzajú sa v mostných nosníkoch, stĺpoch budov, žeriavových konštrukciách, prenosových vežiach, provizórnych prácach a modulárnych oceľových mostoch. Najjednoduchší spôsob, ako vidieť ich výhodu: štvorcový dutý profil rovnakej výšky a rovnakej hmotnosti ocele ako stĺp HEA alebo IPE valcovaný za tepla zvyčajne poskytuje polomer otáčania asi o 20 až 30 percent väčší, čo priamo znižuje riziko vybočenia a zvyšuje využiteľnú axiálnu nosnosť bez pridania ocele. Tieto čísla pochádzajú z otvorene publikovaných tabuliek vlastností sekcií, ako sú tie, ktoré sa používajú v príkladoch dizajnu Eurocode 3 a štandardných katalógoch fréz. Tento článok vysvetľuje skutočné rozdiely medzi štvorcovými, obdĺžnikovými a kruhovými dutými profilmi, ako výrobná cesta mení mechanické správanie, ktoré materiálové normy platia, ako čítať vlastnosti profilov, ako sa používajú duté profily v modulárnych oceľových mostových produktoch, ako sa špecifikuje ochrana proti korózii a čo musí byť na kontrolnom zozname nákupu pred zadaním objednávky.

Priama odpoveď na najčastejšiu otázku je toto: vyberte si štvorcový dutý profil, keď potrebujete predvídateľnú tuhosť v ohybe a čisté spoje, vyberte si obdĺžnikový dutý profil, keď nákladu dominuje jeden smer, zvoľte kruhový dutý profil, keď náklad môže prísť z ľubovoľného smeru, a pred porovnaním cien si vždy overte výrobnú cestu a kvalitu materiálu. Výrobný postup ovplyvňuje zvyškové napätie, húževnatosť a krivku vzperu použitú pri návrhu, takže nejde len o výrobný detail.

Čo sú to duté oceľové profily? Typy a základné tvary

Duté oceľové profily sú tvarované z plochého oceľového pásu alebo z vyhrievaného kruhového predvalku do uzavretého prierezu bez voľných hrán. Tri štandardné rodiny sú štvorcové duté profily (SHS), obdĺžnikové duté profily (RHS) a kruhové duté profily (CHS). Každá rodina má odlišný nosný charakter, takže prvým krokom každého výberového procesu je prispôsobenie tvaru prierezu dominantnému typu zaťaženia.

Dutý profil sa označuje svojou rodinou, vonkajším rozmerom alebo rozmermi a hrúbkou steny, napríklad SHS 150 x 150 x 8 alebo RHS 200 x 100 x 6,3. V európskej praxi sú požiadavky na výrobu a tolerancie uvedené v EN 10210 pre za tepla hotové profily a EN 10219 pre za studena tvarované zvárané profily. V severoamerickej praxi je ASTM A500 stále najbežnejšou špecifikáciou pre zvárané duté konštrukčné profily z uhlíkovej ocele, zatiaľ čo ASTM A1085 sa čoraz viac špecifikuje tam, kde sú potrebné prísnejšie tolerancie a konzistentná húževnatosť. V Číne sa GB/T 6728 vzťahuje na mnoho za studena tvarovaných zváraných dutých profilov. Vedieť, podľa ktorej normy bude váš projekt kontrolovaný, je rovnako dôležité ako poznať triedu ocele.

Ako sa vyrábajú duté oceľové profily

Výrobná cesta mení stav vnútorného napätia, umiestnenie zvarového švu, geometriu rohov a správanie materiálu pri tlaku a únave. Dva profily s identickými vonkajšími rozmermi sa môžu správať odlišne, ak je jeden hotový za tepla a druhý za studena, nejde teda o čisto akademické rozlíšenie.

1. Hotové tvárnenie (trasa EN 10210): oceľ sa zahreje nad teplotu rekryštalizácie, vytvaruje sa do okrúhleho alebo štvorcového tvaru a dokončí sa pri teplote, ktorá uvoľní väčšinu tvárniacich napätí. Výsledkom je rovnomernejšia mikroštruktúra, nižšie zvyškové napätie a lepšia húževnatosť v rohoch, čo môže zlepšiť odolnosť stĺpa pri rovnakých menovitých rozmeroch.
2. Tvarovanie za studena z pásu (postup EN 10219 alebo ASTM A500): plochý pás sa valcuje za studena do okrúhlej rúrky, uzatvára sa vysokofrekvenčným indukčným zváraním a potom sa valcuje v bubne do štvorcových alebo obdĺžnikových tvarov. Tvárnenie za studena zvyšuje medzu klzu v rohoch v dôsledku mechanického spevnenia, ale tiež zanecháva vyššie zvyškové napätia a pravidlá navrhovania zaobchádzajú s profilom inak pri posúdení vzperu.
3. Tvarovanie za tepla po zváraní: niektoré mlyny normalizujú alebo ochladzujú a temperujú zváranú rúru, aby sa obnovila ťažnosť a konzistencia. To kombinuje nižšie náklady na výrobu pásov s priaznivejším stavom vnútorného napätia, ale dostupnosť je obmedzenejšia a dodacie lehoty sú dlhšie.

Pre komponent mostíka, ktorý bude niesť opakované živé zaťaženie, je často bezpečnejším východiskovým bodom hotový alebo normalizovaný úsek, pretože únavový výkon do značnej miery závisí od zvarového švu a od koncentrácie napätia v rohoch. Pre dočasné práce, falošné konštrukcie, javiská a neunavujúce konštrukcie je zvyčajne adekvátna a ekonomickejšia časť tvarovaná za studena. Cenový rozdiel medzi časťami tvarovanými za studena a časťami dokončenými za tepla rovnakej veľkosti je zvyčajne v rozsahu 5 až 10 percent v závislosti od trhu a hrúbky steny, ale rozdiel vo výkone v spoji zaťažovanom únavou môže byť oveľa väčší ako toto číslo.

Druhy ocele a dôležité normy

Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje normy bežne používané pre duté oceľové profily a skupiny materiálov, ktoré sú k nim pripojené. Najčastejšie technické rozhodnutie je medzi S235, S275 a S355 v Európe a medzi ASTM A500 Grade B a Grade C v Severnej Amerike.

Pri porovnávaní cenových ponúk z rôznych fréz sa uistite, že štandard, trieda a požiadavka na náraz sú napísané na rovnakom riadku. Častou chybou je porovnávanie za studena tvarovaného profilu S275 s profilom S355 dokončovaným za tepla len podľa ceny. Sekcia tvarovaná za studena môže byť lacnejšia na tonu, ale sekcia dokončená za tepla môže umožniť tenšiu stenu a ľahší prvok v konštrukcii stĺpa, čo často robí konečnú vyrobenú konštrukciu lacnejšou, keď sa porovnávajú náklady na meter inštalovanej konštrukcie a nie na tonu suroviny.

Vlastnosti sekcie, ktoré riadia konštrukčný dizajn

Keď otvoríte katalóg dutých profilov, dôležité čísla nie sú len vonkajšie rozmery. Vlastnosti nižšie sú tie, ktoré stavebný inžinier používa na kontrolu pevnosti, tuhosti a stability. Mali by sa porovnávať iba medzi časťami rovnakej výrobnej cesty a triedy materiálu.

Polomer otáčania si zaslúži osobitnú pozornosť. Pre pevnú plochu prierezu štvorcový alebo kruhový dutý prierez rozprestiera materiál ďalej od ťažiska ako otvorený I-prierez tej istej oblasti, čo zvyšuje polomer otáčania a znižuje pomer štíhlosti pre danú dĺžku prvku. Zjednodušene povedané, dutý stĺp môže byť dlhší alebo tenší ako stĺp s otvoreným prierezom predtým, ako sa dizajn riadi vybočením. To je dôvod, prečo duté oceľové profily dominujú výškovým vystuženým rámom, priehradovým vežiam a modulárnym mostným systémom, ktoré musia byť prepravované ako veľké prefabrikované komponenty a postavené s minimálnou prácou na stavbe.

Krútenie je druhou praktickou výhodou. Otvorený I-profil neefektívne rozdeľuje torzné napätie a často vyžaduje dodatočné vystuženie alebo uzavretú skriňu vyrobenú zvarením dosiek dohromady. Štvorcový alebo obdĺžnikový dutý profil odoláva krúteniu priamo cez svoju uzavretú stenu. Pre mostnú stavebnú platformu, konzolový nosný rám alebo akúkoľvek konštrukciu, ktorá prijíma vietor z meniacich sa smerov, toto správanie v uzavretej sekcii znižuje množstvo potrebnej dodatočnej výstužnej ocele.

Duté profily v modulárnych oceľových mostoch a ťažkých konštrukciách

Modulárne oceľové mosty sú silným príkladom toho, ako sa duté oceľové profily používajú v praxi. Typický most Bailey alebo modulárny most panelového typu sa pri svojich hlavných nosníkoch spolieha na vysokopevnostné priehradové panely spojené kolíkmi, ale okolitý konštrukčný systém využíva veľké množstvo dutých profilov pre priečne nosníky, bočné vystuženie, veterné pásy, parapety, zábradlia a spojovacie prvky. Hlavné nosníky často nie sú duté profily, pretože musia byť prichytené a štandardizované pre rýchlu montáž. Sekundárne prvky a celý nosný rám modulárneho mosta sú však často vyrobené z profilov SHS a RHS, pretože odolávajú bočným silám a krútiacim momentom, ktoré vznikajú pri prechode ťažkých vozidiel cez most.

Pre sériu CB-100 systém využíva štandardizované modulárne panely, ktoré možno zostaviť do jednopruhových, dvojpruhových a zosilnených konfigurácií. Konštrukcia priečneho nosníka vytvára klasický profil nosníka, zatiaľ čo priečne vystuženie a vertikálne stĺpiky používajú uzavreté sekcie na udržanie nižšieho odporu vetra a na zabránenie miestnemu vybočeniu, ktoré tenké otvorené kanály trpia pri opakovanom veľkom zaťažení. Ak porovnáte modulárny most postavený so sekundárnym vystužením uzavretého prierezu so staršou konštrukciou postavenou s otvorenými kanálmi, verzia s uzavretým prierezom zvyčajne vykazuje menej vibrácií mimo roviny a vyžaduje si menej údržby v priebehu času, najmä preto, že neexistujú žiadne otvorené okraje, kde sa hromadí voda a cestné soli.

Dodávateľ modulárneho systému mosta Bailey CB 100 (321). CB 100 (321) Bailey Bridge kombinuje štandardizované panely s priečnym vystužením s uzavretým prierezom na zníženie odporu vetra a vibrácií mimo roviny, čo z neho robí odolnú možnosť pre jednopruhové, dvojpruhové a zosilnené dočasné mostné konštrukcie. Zobraziť produkt →

Vzťah medzi dutými profilmi a modulárnymi mostami funguje v oboch smeroch. Na jednej strane samotný mostný systém využíva pre svoju nosnú konštrukciu a nosné prvky uzavreté profily, a preto sa veľkokapacitné modulové mosty merajú nielen podľa hĺbky priehradového nosníka, ale aj podľa uzavretého prierezu výstuže a prvkov prenášajúcich zaťaženie. Na druhej strane sú duté oceľové profily surovinou pre mnohé prefabrikované mostné komponenty, vrátane mostov pre peších, potrubných podporných mostov, dočasných rámp a oceľových prístupových mostov. Tam, kde musí byť most odolný voči korózii a ľahko sa prepravuje, uzavretý prierez znižuje vonkajšiu plochu povrchu na jednotku pevnosti, takže na rovnaký výkon sa spotrebuje menej farby alebo galvanizácie. Pre prehľad o tom, ako sa narába so špecifikáciami a údajmi o zaťažení v štandardnom modulárnom moste, sú užitočným východiskovým bodom sprievodca nosnosťou a poznámky k porovnaniu systému, než sa zaviažete k veľkosti sekcie. Pre väčšie križovatky séria CB-200 zvyšuje pevnosť panelov a umožňuje dlhšie rozpätia a štvorradové zosilnené verzie ukazujú, ako modulárne systémy kombinujú rovnaké princípy vystuženia dutých profilov s vyššou kapacitou priehradových nosníkov.

Vo väčších mostných konštrukciách nesú duté profily veterné vystuženie spodnej mostovky a horného bočného systému. Pre pásové prvky priehradových nosníkov sa často používa obdĺžnikový dutý profil, pretože profily s plochými stranami zjednodušujú zvárané spoje. Konštrukčné pravidlá pre mriežkové mosty zaobchádzajú s uzavretým úsekom priaznivejšie ako s otvoreným uhlom alebo kanálom, keď je prvok vystavený tlaku a ohýbaniu v dvoch smeroch. V niektorých ťažkých mostných rámoch sa ako stĺpy používajú betónom vyplnené kruhové duté profily, ktoré kombinujú vysokú odolnosť betónu v tlaku s obmedzujúcim účinkom oceľovej rúry, čo zvyšuje pevnosť betónu v tlaku pri axiálnom zaťažení zhruba o 10 až 20 percent v porovnaní s rovnakým betónom v nevystuženom stĺpe. Toto zlepšenie je zdokumentované v medzinárodných ustanoveniach o dizajne kompozitných stĺpov.

Úvahy o dizajne pre duté profily

Správne používanie dutého prierezu znamená pochopenie štyroch oblastí návrhu: trieda prierezu, výber krivky vzperu, správanie spoja a zavedenie lokálneho zaťaženia. Ak sa niektorá z nich pomýli, môže sa z efektívnej dutej sekcie stať nebezpečná.

Trieda prierezu a miestne vybočenie

Hrúbka steny dutého profilu určuje jeho triedu prierezu. Sekcia triedy 1 môže vyvinúť plastický záves, sekcia triedy 2 môže dosiahnuť svoj plastický moment, sekcia triedy 3 dosiahne klzný, ale nie plastický moment a sekcia triedy 4 zaznamená lokálne vybočenie pred dosiahnutím medze klzu, takže sa musí použiť efektívna plocha alebo efektívny modul prierezu. Hranice sú zvyčajne vyjadrené ako limit pomeru šírky k hrúbke plochej steny. Ako praktické pravidlo platí, že štvorcový dutý profil s hrúbkou steny asi 5 percent vonkajšieho rozmeru zostáva pohodlne v kompaktnom rozsahu pre oceľ S355. Pre tenkostennú pravouhlú časť sa limitný pomer plochej šírky riadi dĺžkou dlhšej plochej steny, nie priemerom dvoch smerov.

Krivka vzperu a výrobná cesta

Výrobný postup ovplyvňuje krivku vzperu použitú pri návrhu. Duté profily dokončené za tepla sa vo všeobecnosti kvalifikujú pre priaznivejšiu krivku vybočenia ako profily tvarované za studena s rovnakou nominálnou pevnosťou, pretože proces tvarovania mení tvar rozloženia zvyškového napätia a medzu klzu rohu. Tento rozdiel je najdôležitejší pre stĺpy strednej štíhlosti, kde je odolnosť proti vybočeniu o 5 až 15 percent vyššia pre prvok vyrobený za tepla. V dlhom modulárnom rozpätí môže použitie sekcií vyrobených za tepla znížiť požadovanú hrúbku steny len natoľko, aby sa znížili náklady na materiál a prepravná hmotnosť.

Kĺbové správanie v nosníkoch

V priehradovom nosníku vyrobenom zo štvorcových alebo pravouhlých dutých profilov sa kapacita spoja zvyčajne riadi skôr šmykom pri pretláčaní steny pásu než zvarom. Výstužný člen, ktorý prichádza pod miernym uhlom, vytvára oválnu namáhanú zónu na čele tetivy. Konštrukčná kontrola musí potvrdiť, že čelo pásu môže niesť miestnu silu. V kruhovom dutom priereze sa rovnaký problém objavuje s rovnomernejším tokom napätia, čo je dôvod, prečo sa spoje CHS niekedy ľahšie navrhujú pre vysoké axiálne zaťaženia, aj keď rezanie a montáž okrúhlych rúr stojí viac pri výrobe. V prípade modulárneho vystuženia mosta vyrobeného z dutých profilov vedie použitie nedávnej metódy návrhu spojenia k menšiemu počtu styčníkových dosiek a jednoduchšej výrobe.

Úvod do lokálnej záťaže

Dutý profil môže byť vystavený veľkému sústredenému zaťaženiu z ložiska, čapu alebo iného člena. Uzavretá stena sa lokálne deformuje, keď zaťaženie pôsobí na príliš malú plochu. Ak je nosná sila vysoká, je potrebné skontrolovať lokálnu poddajnosť profilu a v prípade potreby ho vystužiť vnútornými membránami alebo hrubšou stenou v oblasti pripojenia. To je presne miesto, kde systémy CB-450 a ťažké systémy ukazujú svoju výhodu: ťažšie prvky s uzavretým prierezom a zosilnené panely sú navrhnuté tak, aby znášali sústredené sily z naloženej nápravy nákladného auta alebo živého zaťaženia žeriava.

Keď je dutý profil vyplnený betónom, výrazne sa zlepšuje požiarna odolnosť aj lokálna únosnosť. Betónové jadro bráni vybočeniu oceľovej steny dovnútra a oceľová rúrka obmedzuje betón, čím dáva kompozitnému stĺpu oveľa vyššiu osovú kapacitu ako súčet jeho častí. Plnené stĺpy CHS sú štandardom vo výškových konštrukciách a stávajú sa bežnejšími v ťažkých mostných pilieroch a dočasných podporných vežiach. V provizórnych spodných konštrukciách mostov sa môže po odvodnení betónu znovu použiť betónom vyplnená dutá časť, hoci v praxi sa vyplnený stĺp zvyčajne ponechá na mieste, pretože rezanie ocele na odstránenie betónu nie je ekonomické.

CB 200 Bailey Bridge pre flexibilné kombinácie rozpätia Most CB 200 Bailey Bridge sa prispôsobuje rozpätiam od 21 do 60 metrov prostredníctvom modulárnych kombinácií, vyhovuje normám GB, ANSI a EN a možno ho opakovane demontovať na opätovné použitie, čím vyhovuje núdzovým a semipermanentným mostným aplikáciám. Zobraziť produkt →

Ochrana proti korózii a povrchová úprava

Dutý oceľový profil bude korodovať zvonku a ak nie sú konce utesnené, tak aj zvnútra. Najbežnejším ochranným systémom pre vonkajšie mosty a ťažké konštrukcie je žiarové zinkovanie, pri ktorom sa vyrobený prvok očistí, nataví a ponorí do roztaveného zinku. Zinkový povlak tvorí metalurgicky viazanú vrstvu, ktorá poskytuje bariérovú ochranu aj katódovú ochranu pri škrabancoch a rezných hranách. Podľa široko používanej špecifikácie galvanizácie ISO 1461 je minimálna priemerná hrúbka povlaku pre oceľ hrubšiu ako 6 mm asi 85 mikrometrov a typický mostík s hrúbkou steny 8 až 10 mm dostane 85 až 115 mikrometrov zinkového povlaku. V námornom prostredí duplexný systém galvanizácie plus vrchný náter predlžuje interval údržby na približne dvojnásobok až trojnásobok intervalu samotného náteru.

Neustále sa vedú diskusie o tom, či galvanizovať pred alebo po výrobe. Pre mnohé konštrukcie z dutých profilov je správnou odpoveďou galvanizácia po zváraní a vŕtaní, pretože každá rezná hrana, vyvŕtaný otvor a zvarový šev sa potiahnu zinkom. Ak je profil pred výrobou pozinkovaný, zvarové oblasti strácajú svoj zinok a vyžadujú si hrubú opravu laku bohatého na zinok. Dutý profil potrebuje aj vetracie otvory, keď je pozinkovaný: vnútorný a vonkajší tlak sa musia vyrovnať, aby horúci plyn vo vnútri nevytlačil zinok von alebo nespôsobil nebezpečenstvo výbuchu. Bežným detailom sú dva malé otvory blízko koncov uzavretej časti, umiestnené tak, že dážď nemôže vnikať a zhromažďovať sa vo vnútri trubice.

Pre aplikácie, kde galvanizácia nie je praktická kvôli veľkosti, teplote alebo cene, je alternatívou dvojzložkový náterový systém so základným náterom bohatým na zinok. Povrch musí byť pripravený na vysoký štandard, ako je abrazívne otryskanie na čistotu Sa2,5 a drsnosť povrchu približne 40 až 80 mikrometrov. Celková hrúbka náterového systému pre atmosférické prostredie C3 alebo C4 je vo všeobecnosti v rozmedzí 160 až 240 mikrometrov, v závislosti od dodávateľa náteru a očakávanej životnosti. Vo vysoko korozívnych prostrediach, ako sú pobrežné mosty alebo tunely, je oceľ odolná voči poveternostným vplyvom ďalšou možnosťou, ale zvárané uzavreté časti vyrobené z ocele podliehajúcej poveternostným vplyvom vyžadujú starostlivú pozornosť na zvarový prídavný kov a detaily zachytávajúce vodu, pretože zachytená voda spôsobuje najhorší typ korózie vo vnútri uzavretého profilu.

Pre prefabrikované mostové produkty sú často štandardné pozinkované duté profily. Pozinkovaná povrchová úprava chráni prvok počas prepravy, skladovania na mieste a montáže, čo je presne vtedy, keď holá oceľ utrpí najväčšie poškodenie pri manipulácii a zafarbenie hrdzou. Továrensky aplikovaný zinkový náter tiež znamená, že miesto potrebuje iba opravný náter na skrutkových spojoch. Pozinkovaná verzia modulárneho mostíka a prispôsobené riešenia pozinkovaného mostíka demonštrujú, ako možno skombinovať uzavreté profily z nehrdzavejúcej ocele alebo pozinkované duté profily do kompletného balíka mosta s cieľovou životnosťou 50 rokov alebo viac. Jeden praktický bod: keď je potrebné na mieste zvariť pozinkovaný dutý profil, zvarová zóna stratí svoju zinkovú ochranu, takže oblasť by sa mala ihneď po zváraní vyčistiť a znovu natrieť farbou s vysokým obsahom zinku.

Pozinkovaný prispôsobený Bailey Bridge pre montáž na mieste Tento žiarovo pozinkovaný Bailey most je navrhnutý na mieru a vo výrobe predmontovaný na zjednodušenie montáže na mieste, s povrchom odolným voči korózii, ktorý vyhovuje náročným prírodným prostrediam, a štandardizovanými komponentmi pre spoľahlivý výkon. Zobraziť produkt →

Kontrolný zoznam obstarávania pre projektových inžinierov

Najčastejšou chybou pri obstarávaní dutých oceľových profilov je objednanie štandardného mlynského produktu bez stanovenia detailov, ktoré kontrolujú výkon konštrukcie. Nižšie uvedený kontrolný zoznam obsahuje body, ktoré by sa mali zapísať do akejkoľvek špecifikácie nákupu dutých oceľových profilov.

• Najprv potvrďte výrobnú cestu. Napíšte, či je prijateľná povrchová úprava za tepla, tvarovaná za studena alebo normalizovaná. Nepovoliť výmenu bez preskúmania dizajnu.
• Presne uveďte štandard a stupeň. Napríklad EN 10219 S355J2H, ASTM A500 Grade C alebo GB/T 6728 Q355B. Pred prijatím skontrolujte ekvivalentné triedy na skúšobnom dokumente mlyna.
• Opravte tolerancie. Vonkajší rozmer, hrúbka steny, priamosť a dĺžka sekcie ovplyvňujú montáž pri výrobe. Bežnou požiadavkou pre konštrukčné duté profily je odchýlka priamosti 0,2 percenta dĺžky, ale projekty s vysokou toleranciou môžu potrebovať 0,1 percenta.
• Uveďte prípravu povrchu. Pre náterové systémy definujte štandard tryskania a drsnosť. Pre pozinkované prvky potvrďte požiadavku na hrúbku povlaku a či sú potrebné vnútorné otvory.
• Definujte rozsah výroby. Zistite, či dodávateľ reže na požadovanú dĺžku, pripravuje úkosy, vŕta otvory a zvára koncové dosky. Každá pridaná operácia mení plán kontroly a náklady.
• Uveďte požiadavky na kontrolu. Pre mostové komponenty špecifikujte triedu zvaru a rozsah nedeštruktívneho skúšania. Bežná stavebná konštrukcia môže akceptovať vizuálne kontroly, zatiaľ čo most pre chodcov alebo ťažký nosný rám môžu vyžadovať ultrazvukové alebo magnetické časticové vyšetrenie kritických zvarov.
• Skontrolujte detaily koncového tesnenia. Rozhodnite sa, či duté profily potrebujú utesnené konce alebo drenážne otvory. Tento malý detail zabraňuje vnútornej korózii a poškodeniu mrazom-topením v exponovaných štruktúrach.
• Porovnajte cenové ponuky o inštalovaných nákladoch, nie o cene za tonu. O niečo drahší profil S355 hotový za tepla môže umožniť menší člen, menej výstuh a lacnejšiu prepravu vďaka zníženej hmotnosti.

V súvislosti s mostom tiež potvrďte, že rozmery profilu zodpovedajú modulárnemu systému, ktorý používate. Vonkajšia páska, ktorá je príliš široká 5 mm, môže narušiť geometriu spoja pre celý rad panelov. Najbezpečnejším prístupom je výber veľkostí dutých profilov z dokumentácie mostného systému, kde sú rozstupy spojov a priemery kolíkov už pevne dané.

Často kladené otázky o dutých oceľových profiloch

Aký je rozdiel medzi SHS, RHS a CHS?

SHS je štvorcový profil s rovnakou šírkou a výškou, RHS je obdĺžnikový profil s dvoma rôznymi vonkajšími rozmermi a CHS je kruhový profil. SHS je preferovaný pre stĺpy a momentové spojenia, RHS je preferovaný pre nosníky a prvky so silnou osou a CHS je preferovaný pre stĺpy zaťažené z akéhokoľvek smeru, námorné pilóty a architektonické exponované konštrukcie. Voľba ovplyvňuje náklady na pripojenie, účinnosť ohybu a torznú odolnosť.

Sú duté profily lacnejšie alebo drahšie ako I-profily?

Duté profily vo všeobecnosti stoja viac na tonu ako I-profily valcované za tepla, pretože proces tvarovania spotrebuje dodatočnú energiu. Avšak pre stĺp alebo prvok zaťažený v dvoch smeroch môže dutá časť s rovnakou kapacitou vážiť o 10 až 30 percent menej, takže celkové vyrobené náklady môžu byť nižšie. Porovnanie nákladov sa musí vždy vykonať na základe nákladov na inštalovaný prvok vrátane výroby, dopravy, povrchovej úpravy a spojov.

Môže byť dutý oceľový profil použitý ako ohýbací nosník?

áno. Obdĺžnikový dutý profil je veľmi dobrý nosník, keď je zaťaženie primárne v jednom smere, pretože tvar s hlbokým prierezom dáva vysoký momentový odpor a uzavretá stena dáva torznú stabilitu. Štvorcové a kruhové profily sa tiež používajú ako nosníky v priehradových nosníkoch a rámoch, ale ich účinnosť ohýbania je nižšia ako u ekvivalentne širokého RHS, pretože materiál nie je tak ďaleko od neutrálnej osi v smere ohybu.

Čo je trieda prierezu v dizajne dutých prierezov?

Trieda prierezu je klasifikačný systém, ktorý definuje, ako ďaleko môže prvok zájsť, kým sa na jeho stenách objaví lokálne vybočenie. Trieda 1 umožňuje plastickú analýzu a plastové pánty, trieda 2 umožňuje plastickú momentovú odolnosť, trieda 3 povoľuje len elastický momentový odpor a trieda 4 vyžaduje výpočet efektívnej plochy. Triedu určuje najmä pomer šírky k hrúbke plochých stien a medza klzu ocele. Zjednodušene povedané, čím je stena hrubšia v pomere k šírke, tým vyššia je trieda a tým väčšia kapacita ohybu sa môže použiť.

Akú hrúbku by mala mať stena dutého profilu?

Pre typický štvorcový stĺp v budove je hrúbka steny často medzi 4 a 8 percentami vonkajšieho rozmeru. Pre pravouhlý nosník je hrúbka steny zvyčajne medzi 3 a 6 percentami väčšieho rozmeru. Tenšia stena je povolená, ak je sekcia triedy 3 alebo triedy 4, ale konštrukcia sa stáva menej efektívnou v dôsledku zníženej efektívnej šírky. Hrúbka steny pod 3 mm sa zriedka používa v primárnej mostnej konštrukcii, pretože je náchylná na lokálne poškodenie a geometrické nedokonalosti počas zvárania.

Potrebuje dutá časť drenážne otvory?

Áno, ak je úsek vystavený poveternostným vplyvom. Utesnená dutá časť zachytáva kondenzát a vodu, ktorá sa dostane cez prerušené švy alebo nesprávne utesnené zvary. Vnútorná voda spôsobuje koróziu zvnútra a môže prasknúť rúrku, keď dôjde k zamrznutiu. Drenážne otvory s priemerom približne 10 až 15 mm v najnižších bodoch umožňujú únik vody a zároveň minimalizujú stratu plochy sekcie. Keď sa dutý profil používa ako zvonka odkrytý prvok s galvanizáciou, vetracie otvory sú potrebné aj počas samotného procesu galvanizácie.

Sú duté oceľové profily vhodné pre modulárne mosty?

áno. Modulárne panelové mosty vo veľkej miere využívajú uzavreté profily pre sekundárne prvky, vystuženie, parapety a nosné rámy. Vysoká torzná odolnosť uzavretého profilu je cenná na to, aby odolávala bočnému zaťaženiu vetrom a excentricitám zaťaženia. Uzavreté časti navyše znižujú povrchovú plochu a tým aj náklady na náter, čo je dôležité pri veľkom prefabrikovanom mostíku. Hlavné nosníky štandardného Baileyho mosta nie sú duté profily, pretože konštrukcia čapového spojenia je založená na lisovaných oceľových paneloch, ale nosné prvky a ťažšie nosné varianty využívajú uzavreté profily na dosiahnutie vyšších nosností. The sprievodca nosnosťou mosta Bailey vysvetľuje, ako je systém prispôsobený požiadavkám na rozpätie a zaťaženie.

Duté oceľové profily nie sú jediným produktom, ale skupinou konštrukčných riešení, ktoré sa musia vyberať, špecifikovať a chrániť s rovnakou starostlivosťou ako ktorýkoľvek iný konštrukčný komponent. Výrobný postup, druh materiálu, hrúbka steny a povrchová úprava ovplyvňujú konečnú kapacitu, životnosť a náklady na inštaláciu. V prípade stĺpa poskytuje obdĺžnikový alebo štvorcový dutý profil lepšiu odolnosť proti vybočeniu ako otvorený prierez rovnakej hmotnosti. V prípade krovu duté profily zmenšujú plochu vetra a zjednodušujú spojenia. Pre most vystavený poveternostným vplyvom a opakovanému zaťaženiu odolávajú pozinkované uzavreté časti korózii a únave lepšie ako väčšina otvorených častí. Keď špecifikujete dutý oceľový profil, začnite s návrhovým scenárom, potvrďte výrobnú cestu a triedu a potom porovnajte inštalované náklady na funkčnú jednotku. Táto postupnosť poskytuje konzistentné výsledky pre budovy, dočasné práce, ťažké podporné konštrukcie a modulárne mosty.