Għaliex l-Inġiniera Strutturali Agħżel Sezzjonijiet vojta?

Imxi fuq kważi kull sit ta' kostruzzjoni b'qafas ta' l-azzar-modern u tara sezzjonijiet vojta jagħmlu xogħol li jiftħu profili bħal I-travi u kanali sempliċement ma jistgħux jagħmlu b'mod effiċjenti: wieqfa daqs kolonni rqaq esposti f'atriju tal-ħġieġ, jiffurmaw l-irbit djagonali f'qafas sismiku, jew iġorru t-tagħbijiet torsjonali f'pont mgħawġa. Il-preferenza mhix estetika. Jirriżulta għal numru żgħir ta 'prinċipji ta' inġinerija strutturali li l-biċċa l-kbira tat-timijiet ta 'akkwist qatt ma jaraw diskussi, iżda li bil-kwiet jiddeterminaw għaliex speċifikazzjoni titlob SHS, RHS, jew CHS fl-ewwel lok.

Dan l-artikolu jħares lejn ir-raġunijiet ta' inġinerija attwali għaliex is-sezzjonijiet vojta għandhom prestazzjoni akbar mill-profili miftuħa f'każijiet ta' tagħbija speċifiċi - u, daqstant importanti, fejn I-raġġ jew kanal għadu l-għażla l-aktar effiċjenti u ekonomika. Il-fehim taż-żewġ naħat ta 'dak il-paragun huwa dak li jifred speċifikazzjoni ġenwinament infurmata minn vizzju default.

L-akbar vantaġġ strutturali uniku ta 'sezzjoni vojta jaqa' għal numru wieħed: ir-raġġ ta 'girazzjoni.

Sezzjoni miftuħa bħal-flanġ wiesa' I-raġġ għandha żewġ raġġi ta' girazzjoni differenti ħafna - wieħed madwar l-assi qawwi tiegħu, wieħed madwar l-assi dgħajjef tiegħu, ħafna drabi jvarja b'fattur ta' tnejn jew aktar. Dan ifisser li kolonna tas-sezzjoni I-hija b'saħħitha biss daqs id-direzzjoni l-aktar dgħajfa tagħha ta 'buckling, u jekk membru jkun espost għal tagħbija jew pressjoni tar-riħ minn direzzjonijiet multipli, l-inġinier irid jiddisinja madwar l-assi l-aktar dgħajjef irrispettivament minn kemm jista' jkun aktar b'saħħtu l-assi l-ieħor.

Sezzjoni vojta kwadra jew ċirkolari, għall-kuntrarju, għandha raġġ ta 'girazzjoni ugwali (jew qrib ħafna ta' l-istess) f'kull direzzjoni. M'hemm l-ebda "assi dgħajjef." Għal kolonna li teħtieġ tirreżisti l-bukkjar taħt tagħbija kompressiva applikata minn sorsi imprevedibbli jew multi-direzzjonali - li tiddeskrivi sehem kbir ta’ kolonni reali tal-bini, speċjalment fi pjani tal-art miftuħa mingħajr ħitan ta’ bracing biex tiddefinixxi direzzjoni ta’ tagħbija dominanti - din il-proprjetà ġeometrika waħedha ħafna drabi tagħmel sezzjoni vojta eħfef minn sezzjoni vojta eħfef minn sezzjoni vojta ekwivalenti li tipprovdi direzzjoni mhux kapaċità ta’ materjal m'għandux bżonn daqshekk.

Dan huwa wkoll għaliex sezzjonijiet vojta jiddominaw bħala l-membri tal-kompressjoni fl-oqfsa spazjali u l-irfid tal-kannizzata: kull membru djagonali u vertikali f'sistema ta 'rfid 3D jesperjenza tagħbija minn orjentazzjoni differenti, u sezzjoni b'reżistenza uniformi fid-direzzjonijiet kollha hija strutturalment effiċjenti b'tali mod li sezzjoni I-fundamentalment ma tistax taqbel mingħajr materjal miżjud.

Uri l-Immaġni

Jekk ir-raġġ ta 'girazzjoni huwa l-vantaġġ sottili, l-ebusija tat-torsjoni hija dik drammatika - u bla dubju hija l-iktar raġuni sottovalutata għaliex is-sezzjonijiet vojta jiġu speċifikati għal ċerti membri.

Sezzjonijiet miftuħa jirreżistu t-torsjoni primarjament permezz ta 'warping u kostanti ta' torsjoni ta' St. Venant relattivament dgħajfa, minħabba li forma miftuħa b'ħitan irqiq-sempliċement m'għandhiex mogħdija ta' tagħbija kontinwa madwar il-perimetru tagħha biex iġorr shear flow b'mod effiċjenti. Sezzjoni magħluqa - kwalunkwe sezzjoni vojta - tirreżisti t-torsjoni permezz ta 'shear flow għaddej b'mod kontinwu madwar il-perimetru magħluq, li huwa mekkaniżmu drammatikament aktar iebes. F'termini prattiċi, sezzjoni vojta magħluqa jista 'jkollha kostanti torsjonali ordni ta' kobor ogħla minn sezzjoni miftuħa ta 'daqs u piż komparabbli.

Dan huwa importanti direttament fil-membri li jaraw tagħbija torsjonali sinifikanti: travi tal-pont mgħawġa, travi tar-runway tal-krejn soġġetti għal tagħbijiet tar-roti eċċentrika, travi spandrel li jsostnu tagħbijiet tal-art eċċentrika tul perimetru tal-bini, u kwalunkwe membru fi struttura fejn it-tagħbija mhix applikata b'mod nadif permezz taċ-ċentru tal-shear. L-ispeċifikazzjoni ta' sezzjoni miftuħa għal applikazzjoni ġenwinament ta' torsjoni-kritika ġeneralment tfisser iż-żieda ta' stiffeners, dijaframmi, jew qies żejjed tal-membru biex tikkumpensa - fabbrikazzjoni żejda u spiża tal-materjal li sezzjoni vojta ħafna drabi tevita bil-ġeometrija biss.

 

PROĊESS TA ' TOQBA TĦAFFIR

PROĊESSAR TA' TAQSIMA BOXA

Ipproċessar tal-pajp ta 'l-azzar tond

Xejn minn dan ma jfisser li sezzjonijiet vojta huma superjuri bla kundizzjoni, u dan huwa fejn jidħol punt aktar sfumat u inqas komunement diskuss: imġieba ta 'buckling lokali.

Kodiċi tad-disinn - EN 1993-1-1 fl-Ewropa, AISC 360 fl-Istati Uniti - jikklassifikaw sezzjonijiet strutturali (miftuħa u magħluqa bl-istess mod) bil-wisa-sa-ħxuna jew proporzjon dijametru għal ħxuna tal-proporzjon individwali tagħhom tal-pjanċa jew tal-ħajt li jvarjaw (fil-klassijiet "li jistgħu jilħqu" sħaħ minn pjanċi individwali jew elementi li jvarjaw mill- kapaċità u jsostnu r-rotazzjoni għad-disinn tal-plastik) permezz ta '"Slender" (fejn il-buckling lokali jseħħ qabel is-sezzjoni tilħaq rendiment, u l-kapaċità tad-disinn trid titnaqqas kif xieraq).

Għal sezzjonijiet vojta minn ġewwa, din il-klassifikazzjoni hija marbuta direttament mal-proporzjon tal-wisa-għall--ħxuna tal-uċuħ ċatti (għal SHS/RHS) jew il-proporzjon tad-dijametru-għall--ħxuna (għal CHS). CHS-rqaq, b'dijametru-kbir jew RHS wiesa',-ħitan irqaq jistgħu jaqgħu fi klassifikazzjoni rqiqa daqstant sezzjoni miftuħa rqiqa-flanġjata tista' - il-profil magħluq ma jeżentax awtomatikament sezzjoni minn kontrolli ta' buckling lokali. L-inġiniera li jispeċifikaw sezzjonijiet vojta minn ġewwa ikbar u irqaq-ħitan għal applikazzjonijiet arkitettoniċi jew ta'-medda twila jeħtieġ li jivverifikaw il-klassifikazzjoni tas-sezzjoni b'mod espliċitu aktar milli jassumu li "vojta" timplika "kompatta." Din hija waħda mill-aktar sorveljanza komuni fid-daqs preliminari, maqbuda biss meta finalment isir kontroll dettaljat.

Vantaġġ wieħed ġenwinament sottodiskuss ta 'sezzjonijiet vojta jidher fl-inġinerija tan-nar, mhux gravità jew disinn tat-tagħbija laterali.

Ir-rekwiżiti strutturali tal-protezzjoni min-nirien huma mmexxija sostanzjalment minn "fattur ta' sezzjoni" ta' sezzjoni - il-proporzjon tal-perimetru msaħħna mal-erja tas-sezzjoni-transversali (spiss miktuba Hp/A). Sezzjoni bi proporzjon Hp/A aktar baxx tissaħħan aktar bil-mod waqt nar, minħabba li hemm erja tal-wiċċ proporzjonalment inqas esposta li tmexxi s-sħana f'massa partikolari ta 'azzar. Sezzjonijiet miftuħa bħal I-travi jesponu l-erja tal-wiċċ fuq iż-żewġ naħat tal-web u ż-żewġ flanġijiet, kollha msaħħna separatament. Sezzjoni vojta ta 'kapaċità ta' tagħbija komparabbli ħafna drabi jkollha proporzjon Hp/A aktar baxx sempliċement minħabba li l-ġeometrija tagħha tikkonċentra l-istess massa tal-azzar wara wiċċ espost aktar kompatt u kontinwu.

Il-konsegwenza prattika hija li l-membri tas-sezzjoni vojta xi kultant jistgħu jiksbu klassifikazzjoni meħtieġa ta' reżistenza għan-nar b'kisja intumexxenti irqaq jew inqas materjal ta' protezzjoni min-nar minn sezzjoni miftuħa li ġġorr l-istess tagħbija tad-disinn - iffrankar reali ta' spiża u piż li rarament jidher f'materjal ta' kummerċjalizzazzjoni ġenerali minħabba li jeħtieġ kalkolu speċifiku ta' sezzjoni- biex juri, mhux pretensjoni ġenerali għal kull daqs u applikazzjoni uniformi.

Dan huwa l-punt fejn is-sezzjonijiet vojta jitilfu xi ftit mill-vantaġġ li jiksbu x'imkien ieħor, u jistħoqqlu aktar attenzjoni fid-deċiżjonijiet ta 'speċifikazzjoni milli normalment jieħu.

Is-sezzjonijiet miftuħa joffru flanġ u uċuħ tal-web ċatti u aċċessibbli li jagħmlu konnessjonijiet imbarrati sempliċi - pjanċa ta' konnessjoni tista' tiġi mbarrata direttament ma' flanġ bi spazju standard u dettalji standard. Is-sezzjonijiet vojta minn ġewwa, min-natura magħluqa tagħhom, ma joffrux dak l-istess wiċċ aċċessibbli għal konnessjoni konvenzjonali bil-bolt mingħajr ħardwer addizzjonali: permezz-boltjar jeħtieġ aċċess għall-intern tat-tubu (spiss impossibbli ladarba l-istruttura tkun immuntata), u konnessjonijiet boltjati immuntati fil-wiċċ-tipikament jeħtieġu pjanċi tal-flanġ, pjanċi għat-tapp, jew sezzjonijiet blind-boltijiet iddisinjati speċifikament għal sistemi ta’ boltijiet magħluqa.

Konnessjonijiet iwweldjati jġorru l-kumplessità tagħhom stess. Fejn il-membri tas-sezzjoni vojta jiltaqgħu f'node ta' l-irfid - ġonta K, T, Y, jew X f'kostruzzjoni ta' trave tal-kannizzata - il-konnessjoni mhix biss kwistjoni ta' wweldjar ta' żewġ tubi flimkien. Il-wiċċ tal-korda fil-ġonta jrid jiġi ċċekkjat għal punching shear u plastifikazzjoni lokali taħt it-tagħbija kkonċentrata mill-membru tal-brace li jkun dieħel, wara dispożizzjonijiet tad-disinn bħal dawk fl-EN 1993-1-8 Taqsima 7 jew il-gwidi tad-disinn CIDECT żviluppati speċifikament għad-disinn tal-ġonta tubulari. Dawn il-kontrolli huma ġenwinament aktar involuti minn disinn ta 'konnessjoni standard ta' sezzjoni miftuħa, u s-sottovalutazzjoni ta 'din il-kumplessità fl-istadju tad-disinn hija waħda mis-sorsi l-aktar komuni ta' disinn mill-ġdid fi stadju tard fuq proġetti ta 'rfid tubulari.

Xejn minn dan ma jagħmel konnessjonijiet ta' sezzjoni vojta mhux prattika - irfid tubulari jinbnew b'suċċess mad-dinja kollha - iżda jfisser li l-ispiża tad-disinn tal-fabbrikazzjoni u tal-konnessjoni trid tiġi mwieżna kontra l-effiċjenza tal-materjal miksuba mis-sezzjoni nnifisha, aktar milli jassumi li sezzjoni vojta hija spiża sempliċi f'kull każ.

Meta wieħed iqis kollox hawn fuq, ta' min ikun dirett dwar fejn I-raġġ jew kanal jibqa' l-aħjar għażla: membri primarji tal-liwi fejn it-tagħbija hija applikata b'mod predominanti dwar assi wieħed, u fejn dak l-assi huwa magħruf u ffissat mill-ġeometrija tal-istruttura - travu ta' l-art tipiku li jsostni ċangatura, pereżempju, liwja madwar assi wieħed biss, f'materjal ikkonċentrata mill-assi newtrali, huwa aktar effiċjenti fil-liwi uniaxial pur minn materjal ta 'sezzjoni vojta mqassma madwar perimetru magħluq.

Sezzjonijiet miftuħa huma wkoll ġeneralment irħas biex jgħaqqdu, kif diskuss hawn fuq, u huma disponibbli b'mod aktar wiesa 'f'firxa usa' ta 'daqsijiet irrumblati standard għal membri kbar ħafna u fondi milli tipikament huma sezzjonijiet vojta. Għal travu ta' l-art sempliċi, sezzjoni I-normalment tibqa' l-ispeċifikazzjoni l-aktar ekonomika; għal kolonna esposta għal tagħbija multi-direzzjonali, membru tal-irfid taħt kompressjoni u torsjoni possibbli, jew korda tal-irfid f'qafas spazjali, sezzjoni vojta tipikament tirbaħ kemm fuq l-effiċjenza tal-materjal kif ukoll, f'ħafna każijiet, fuq il-prestazzjoni tan-nar.

 

 

 

 

L-għażla bejn sezzjonijiet vojta u miftuħa mhijiex kwistjoni li wieħed ikun kategorikament superjuri - hija kwistjoni li tqabbel il-ġeometrija tas-sezzjoni mal-każ attwali tat-tagħbija li l-membru jesperjenza. Inġinier strutturali li jiżen din id-deċiżjoni verament qed jistaqsi: dan il-membru jara t-tagħbija minn direzzjoni waħda prevedibbli, jew minn direzzjonijiet multipli u possibilment torsjoni? Il-klassifikazzjoni tal-buckling lokali se tirregola d-disinn fil-ħxuna tal-ħajt taħt konsiderazzjoni? X'jiswa d-disinn tal-konnessjoni fil-fatt ladarba l-pjanċi tal-flanġ, il-pjanċi tal-kappa, jew il-kontrolli tal-ġonta tubulari jiġu kkunsidrati, aktar milli sempliċement il-prezz għal kull-tunnellata tal-azzar innifsu?

Li tikseb dan id-dritt fl-istadju ta 'speċifikazzjoni - aktar milli tonqos għall-drawwa jew għal kwalunkwe tip ta' sezzjoni proġett passat li ġara li juża - huwa fejn materjal reali u tfaddil ta 'spejjeż jiġu minn fuq proġett ta' azzar strutturali, u hija deċiżjoni ta 'min wieħed jerġa' jeżamina mill-ġdid fuq kull struttura ġdida aktar milli tassumi li l-għażla tas-sezzjoni tal-proġett preċedenti għadha tapplika.

Ikkuntattja issa