Duté ocelové profily: Typy, normy, konstrukční vlastnosti a aplikace modulárních mostů

Duté ocelové profily, často nazývané duté konstrukční profily (HSS) v Severní Americe a duté profily v Evropě, jsou ocelové prvky s uzavřeným průřezem vyráběné ve čtvercových, obdélníkových a kruhových tvarech. Nacházejí se v mostních vaznících, stavebních sloupech, jeřábových konstrukcích, přenosových věžích, provizorních stavbách a modulárních ocelových mostech. Nejjednodušší způsob, jak vidět jejich výhodu: čtvercový dutý profil stejné výšky a stejné hmotnosti oceli jako za tepla válcovaný sloup HEA nebo IPE obvykle poskytuje poloměr otáčení asi o 20 až 30 procent větší, což přímo snižuje riziko vybočení a zvyšuje použitelnou axiální nosnost bez přidání oceli. Tato čísla pocházejí z veřejně publikovaných tabulek vlastností průřezů, jako jsou ty, které se používají v příkladech návrhu Eurocode 3 a standardních katalozích fréz. Tento článek vysvětluje skutečné rozdíly mezi čtvercovými, obdélníkovými a kruhovými dutými profily, jak výrobní postup mění mechanické chování, které materiálové normy platí, jak číst vlastnosti profilů, jak se duté profily používají v produktech modulárních ocelových mostů, jak je specifikována ochrana proti korozi a co musí být na kontrolním seznamu nákupu před zadáním objednávky.

Přímá odpověď na nejčastější otázku je tato: vyberte si čtvercový dutý profil, když potřebujete předvídatelnou tuhost v ohybu a čisté spoje, zvolte obdélníkový dutý profil, když zatížení dominuje jeden směr, zvolte kruhový dutý profil, když náklad může dorazit z libovolného směru, a před porovnáním cen si vždy ověřte výrobní cestu a jakost materiálu. Výrobní postup ovlivňuje zbytkové napětí, houževnatost a křivku vzpěru použitou při návrhu, takže se nejedná pouze o výrobní detail.

Co jsou duté ocelové profily? Typy a základní tvary

Duté ocelové profily jsou tvarovány z plochého ocelového pásu nebo z vyhřívaného kruhového sochoru do uzavřeného průřezu bez volných hran. Tři standardní rodiny jsou čtvercové duté profily (SHS), obdélníkové duté profily (RHS) a kruhové duté profily (CHS). Každá rodina má odlišný nosný charakter, takže prvním krokem jakéhokoli procesu výběru je přizpůsobení tvaru průřezu dominantnímu typu zatížení.

Dutý profil je označen svou rodinou, vnějším rozměrem nebo rozměry a tloušťkou stěny, například SHS 150 x 150 x 8 nebo RHS 200 x 100 x 6,3. V evropské praxi jsou požadavky na výrobu a tolerance uvedeny v EN 10210 pro za tepla hotové profily a EN 10219 pro za studena tvarované svařované profily. V severoamerické praxi je ASTM A500 stále nejběžnější specifikací pro svařované duté konstrukční profily z uhlíkové oceli, zatímco ASTM A1085 je stále více specifikována tam, kde jsou zapotřebí přísnější tolerance a konzistentní houževnatost. V Číně pokrývá GB/T 6728 mnoho za studena tvářených svařovaných dutých profilů. Vědět, podle jaké normy bude váš projekt kontrolován, je stejně důležité jako znát jakost oceli.

Jak se vyrábí duté ocelové profily

Výrobní postup mění stav vnitřního napětí, umístění svarového švu, geometrii rohu a chování materiálu při tlaku a únavě. Dva profily se stejnými vnějšími rozměry se mohou chovat odlišně, pokud je jeden hotový za tepla a druhý za studena, nejde tedy o čistě akademické rozlišení.

1. Tváření hotové za tepla (postup EN 10210): ocel se zahřeje nad teplotu rekrystalizace, vytvaruje se do kulatého nebo čtvercového tvaru a dokončí se při teplotě, která uvolní většinu pnutí při tváření. Výsledkem je jednotnější mikrostruktura, nižší zbytkové napětí a lepší houževnatost v rozích, což může zlepšit odolnost proti vzpěru sloupu se stejnými jmenovitými rozměry.
2. Tváření za studena z pásu (postup EN 10219 nebo ASTM A500): plochý pás je válcován za studena do kulaté trubky, uzavřen vysokofrekvenčním indukčním svařováním, poté válcován v bubnu do čtvercových nebo obdélníkových tvarů. Tváření za studena zvyšuje mez kluzu v rozích v důsledku mechanického zpevnění, ale také zanechává vyšší zbytková napětí a pravidla pro navrhování zacházejí s průřezem jinak při posudcích na vzpěr.
3. Tváření za tepla po svařování: některé mlýny normalizují nebo kalí a temperují svařenou trubku, aby se obnovila tažnost a konzistence. To kombinuje nižší náklady na výrobu pásů s příznivějším stavem vnitřního napětí, ale dostupnost je omezenější a dodací lhůty jsou delší.

Pro komponent mostu, který bude přenášet opakovaná živá zatížení, je často bezpečnější výchozí bod hotový nebo normalizovaný úsek, protože únavový výkon silně závisí na svarovém švu a na koncentracích napětí v rozích. Pro provizorní práce, falcované konstrukce, jeviště a neunavující konstrukce je obvykle adekvátní a ekonomičtější profil tvarovaný za studena. Cenový rozdíl mezi částmi tvářenými za studena a za tepla dokončenými částmi stejné velikosti se obvykle pohybuje v rozmezí 5 až 10 procent v závislosti na trhu a tloušťce stěny, ale rozdíl ve výkonu ve spoji zatíženém únavou může být mnohem větší než toto číslo.

Třídy oceli a normy, na kterých záleží

Níže uvedená tabulka shrnuje normy běžně používané pro duté ocelové profily a skupiny materiálových tříd k nim připojených. Nejčastější technické rozhodnutí je mezi S235, S275 a S355 v Evropě a mezi ASTM A500 Grade B a Grade C v Severní Americe.

Při porovnávání cenových nabídek z různých fréz se ujistěte, že požadavky na normu, jakost a dopad jsou napsány na stejném řádku. Častou chybou je srovnávání za studena tvářeného profilu S275 s profilem S355 zpracovaným za tepla pouze podle ceny. Sekce tvářená za studena může být levnější na tunu, ale sekce hotová za tepla může umožnit tenčí stěnu a lehčí prvek v konstrukci sloupu, což často činí konečnou vyrobenou konstrukci levnější, když se porovnají náklady na metr instalované konstrukce spíše než na tunu suroviny.

Vlastnosti sekce, které řídí konstrukční návrh

Když otevřete katalog dutých profilů, čísla, na kterých záleží, nejsou pouze vnější rozměry. Níže uvedené vlastnosti jsou vlastnosti, které stavební inženýr používá ke kontrole pevnosti, tuhosti a stability. Měly by být porovnávány pouze mezi sekcemi stejné výrobní cesty a třídy materiálu.

Poloměr otáčení si zaslouží zvláštní pozornost. Pro pevnou plochu průřezu čtvercový nebo kruhový dutý průřez rozprostírá materiál dále od těžiště než otevřený I-profil stejné oblasti, což zvyšuje poloměr otáčení a snižuje štíhlostní poměr pro danou délku prvku. Jednoduše řečeno, dutý sloup může být delší nebo tenčí než sloup s otevřeným průřezem, než se návrh řídí vybočením. To je důvod, proč duté ocelové profily dominují výškovým vyztuženým rámům, příhradovým věžím a modulárním mostním systémům, které musí být přepravovány jako velké prefabrikované komponenty a postaveny s minimální prací na staveništi.

Torze je druhou praktickou výhodou. Otevřený I-profil rozděluje torzní napětí neefektivně a často vyžaduje dodatečné vyztužení nebo uzavřenou skříň vyrobenou svařením desek dohromady. Čtvercový nebo obdélníkový dutý profil odolává kroucení přímo skrz svou uzavřenou stěnu. Pro mostní konstrukční platformu, konzolový nosný rám nebo jakoukoli konstrukci, která přijímá vítr z měnících se směrů, toto chování v uzavřené části snižuje množství potřebné další výztužné oceli.

Duté profily v modulárních ocelových mostech a těžkých konstrukcích

Modulární ocelové mosty jsou silným příkladem toho, jak se v praxi používají duté ocelové profily. Typický most Bailey nebo modulární most panelového typu se u svých hlavních nosníků spoléhá na vysokopevnostní příhradové panely spojené kolíky, ale okolní konstrukční systém používá velké množství dutých profilů pro příčné nosníky, boční ztužení, zavětrovací pásy, parapety, zábradlí a spojovací prvky. Hlavní příhradové prvky často nejsou duté profily, protože musí být přichyceny a standardizovány pro rychlou montáž. Sekundární prvky a celý nosný rám modulového mostu jsou však často vyrobeny z profilů SHS a RHS, protože odolávají bočním silám a kroutícím momentům, které se objevují, když těžká vozidla přejíždějí most.

Pro řadu CB-100 systém používá standardizované modulární panely, které lze sestavit do jednoproudých, dvouproudých a zesílených konfigurací. Konstrukce průchozího nosníku vytváří klasický příhradový profil, zatímco příčné ztužení a vertikální sloupky využívají uzavřené sekce k udržení nižšího odporu větru a k zamezení lokálního vybočení, které tenké otevřené kanály trpí při opakovaném velkém zatížení. Pokud porovnáte modulární most postavený se sekundárním ztužením s uzavřeným průřezem se starší konstrukcí postavenou s otevřenými kanály, verze s uzavřeným průřezem obvykle vykazuje méně vibrací mimo rovinu a vyžaduje v průběhu času méně údržby, hlavně proto, že zde nejsou žádné otevřené okraje, kde se hromadí voda a silniční soli.

Dodavatel modulárního systému CB 100 (321) Bailey Bridge CB 100 (321) Bailey Bridge kombinuje standardizované panely s příčným ztužením s uzavřeným průřezem, aby se snížil odpor větru a vibrace mimo rovinu, což z něj činí odolnou volbu pro jednoproudové, dvouproudové a zesílené dočasné mostní konstrukce. Zobrazit produkt →

Vztah mezi dutými profily a modulárními mosty funguje v obou směrech. Na jedné straně vlastní mostní systém využívá pro svou nosnou konstrukci a nosné prvky uzavřené profily, a proto jsou velkokapacitní modulové mosty měřeny nejen hloubkou vazníku, ale také ztužením uzavřeného průřezu a nosnými prvky. Na druhé straně jsou duté ocelové profily surovinou pro mnoho prefabrikovaných mostních komponentů, včetně lávek pro pěší, podpěrných mostů potrubí, provizorních ramp a ocelových nájezdových mostů. Tam, kde musí být můstek odolný proti korozi a snadno se přepravuje, zmenšuje uzavřený průřez vnější plochu na jednotku pevnosti, takže při stejném výkonu se spotřebuje méně barvy nebo galvanizace. Pro přehled toho, jak se zachází se specifikacemi a údaji o zatížení ve standardním modulárním mostě, jsou užitečné výchozí body průvodce nosností a poznámky k porovnání systému, než se pustíte do velikosti sekce. U větších křížení zvyšuje řada CB-200 pevnost panelu a umožňuje delší rozpětí a čtyřřadé zesílené verze ukazují, jak modulární systémy kombinují stejné principy ztužení dutými průřezy s vyšší kapacitou příhradových nosníků.

U větších mostních konstrukcí nesou duté profily zavětrování spodní mostovky a horního bočního systému. Pro pásnice příhradových nosníků se často používá pravoúhlý dutý profil, protože ploché profily zjednodušují svařované spoje. Pravidla návrhu pro příhradové mosty zacházejí s uzavřeným úsekem příznivěji než s otevřeným úhlem nebo kanálem, když je prvek vystaven tlaku a ohybu ve dvou směrech. U některých těžkých mostních rámů se jako sloupy používají betonem vyplněné kruhové duté profily, které kombinují vysokou pevnost betonu v tlaku s omezujícím účinkem ocelové trubky, což zvyšuje pevnost betonu v tlaku při axiálním zatížení zhruba o 10 až 20 procent ve srovnání se stejným betonem v nevyztuženém sloupu. Toto zlepšení je dokumentováno v mezinárodních ustanoveních o návrhu kompozitních sloupů.

Úvahy o návrhu dutých profilů

Správné použití dutého průřezu znamená pochopení čtyř návrhových oblastí: třída průřezu, volba křivky vzpěru, chování spoje a zavedení místního zatížení. Pokud se některý z těchto případů pomýlí, může se z účinné duté sekce stát nebezpečná.

Třída průřezu a místní vzpěr

Tloušťka stěny dutého profilu určuje jeho třídu průřezu. Sekce třídy 1 může vyvinout plastický závěs, sekce třídy 2 může dosáhnout svého plastického momentu, sekce třídy 3 dosáhne kluzného, ​​ale nikoli plastického momentu a sekce třídy 4 zaznamená místní vybočení před dosažením meze kluzu, takže je nutné použít efektivní plochu nebo efektivní modul průřezu. Hranice jsou obvykle vyjádřeny jako limit poměru šířky k tloušťce ploché stěny. Praktickým pravidlem je, že čtvercový dutý profil s tloušťkou stěny asi 5 procent vnějšího rozměru zůstává pohodlně v kompaktním rozsahu pro ocel S355. U tenkostěnného obdélníkového průřezu se limitní poměr ploché šířky řídí délkou delší ploché stěny, nikoli průměrem obou směrů.

Vzpěrná křivka a výrobní cesta

Výrobní postup ovlivňuje křivku vzpěru použitou při návrhu. Za tepla dokončené duté profily obecně splňují podmínky pro příznivější křivku vzpěru než profily tvářené za studena se stejnou jmenovitou pevností, protože proces tváření mění tvar rozložení zbytkového napětí a mez kluzu rohu. Tento rozdíl je nejdůležitější u sloupů střední štíhlosti, kde je odolnost proti vzpěru o 5 až 15 procent vyšší u prvku vyrobeného za tepla. V dlouhém modulárním rozpětí může použití hotových profilů snížit požadovanou tloušťku stěny právě natolik, aby se snížily náklady na materiál a přepravní hmotnost.

Společné chování v vaznících

U příhradového nosníku vyrobeného ze čtvercových nebo obdélníkových dutých profilů se kapacita spoje obvykle řídí smykem protlačení stěny tětivy spíše než svarem. Výztuha, která přichází pod mírným úhlem, vytváří oválnou napěťovou zónu na čele tětivy. Kontrola návrhu musí potvrdit, že čelo tětivy unese místní sílu. U kruhového dutého průřezu se stejný problém objevuje s rovnoměrnějším tokem napětí, což je důvod, proč se spoje CHS někdy snáze navrhují pro velká axiální zatížení, i když řezání a montáž kulatých trubek stojí více při výrobě. U modulárního vyztužení mostu vyrobeného z dutých profilů vede použití nejnovější metody návrhu spojení k menšímu počtu styčníkových plechů a jednodušší výrobě.

Úvod do místní zátěže

Dutý profil může být vystaven velkému soustředěnému zatížení od ložiska, čepu nebo jiného prvku. Uzavřená stěna se lokálně deformuje, když zatížení působí na příliš malou plochu. Tam, kde je nosná síla velká, je třeba zkontrolovat místní poddajnost profilu a v případě potřeby jej vyztužit vnitřními membránami nebo silnější stěnou v oblasti připojení. To je přesně místo, kde CB-450 a systémy pro těžké zatížení ukazují svou výhodu: těžší prvky s uzavřeným průřezem a zesílené panely jsou navrženy tak, aby přenesly soustředěné síly z naložené nápravy nákladního automobilu nebo zatížení jeřábu.

Když je dutý profil vyplněn betonem, výrazně se zlepší jak požární odolnost, tak místní únosnost. Betonové jádro chrání ocelovou stěnu před vyboulením dovnitř a ocelová trubka omezuje beton, což dává kompozitnímu sloupu mnohem vyšší axiální kapacitu než součet jeho částí. Plněné sloupy CHS jsou standardem ve výškových konstrukcích a jsou stále běžnější v těžkých mostních pilířích a dočasných podpůrných věžích. V provizorních spodních konstrukcích mostů lze po odvodnění betonu znovu použít betonem vyplněný dutý profil, i když v praxi je vyplněný sloup obvykle ponechán na místě, protože řezání oceli pro odstranění betonu není ekonomické.

CB 200 Bailey Bridge pro flexibilní kombinace rozpětí CB 200 Bailey Bridge se přizpůsobí rozpětím od 21 do 60 metrů prostřednictvím modulárních kombinací, vyhovuje normám GB, ANSI a EN a lze jej opakovaně demontovat pro opětovné použití, což vyhovuje nouzovým a semipermanentním mostním aplikacím. Zobrazit produkt →

Ochrana proti korozi a povrchová úprava

Dutý ocelový profil bude korodovat zvenčí a pokud nejsou konce utěsněny, i zevnitř. Nejběžnějším ochranným systémem pro venkovní mosty a těžké konstrukce je žárové zinkování, při kterém se vyrobený prvek očistí, nataví a ponoří do roztaveného zinku. Zinkový povlak tvoří metalurgicky spojenou vrstvu, která poskytuje jak bariérovou ochranu, tak katodickou ochranu při poškrábání a řezných hranách. Podle široce používané specifikace ISO 1461 pro zinkování je minimální průměrná tloušťka povlaku pro ocel tlustší než 6 mm asi 85 mikrometrů a typický můstkový prvek s tloušťkou stěny 8 až 10 mm získá 85 až 115 mikrometrů zinkového povlaku. V mořském prostředí prodlužuje duplexní systém galvanizace plus vrchní nátěr barvy interval údržby na zhruba dvojnásobek až trojnásobek intervalu samotného nátěru.

Neustále se vedou debaty o tom, zda galvanizovat před nebo po výrobě. U mnoha konstrukcí z dutých profilů je správnou odpovědí galvanizace po svařování a vrtání, protože každá řezná hrana, vyvrtaná díra a svarový šev jsou pokryty zinkem. Pokud je profil před výrobou galvanizován, svarové oblasti ztrácejí svůj zinek a vyžadují opravu silného nátěru bohatého na zinek. Když je dutá sekce galvanizována, potřebuje také větrací otvory: vnitřní a vnější tlaky se musí vyrovnat, aby horký plyn uvnitř nevytlačil zinek ven nebo nezpůsobil nebezpečí výbuchu. Běžným detailem jsou dva malé otvory blízko konců uzavřené části, umístěné tak, aby déšť nemohl vniknout a shromažďovat se uvnitř trubky.

Pro aplikace, kde galvanizace není praktická kvůli velikosti, teplotě nebo ceně, je alternativou dvousložkový nátěrový systém se základním nátěrem bohatým na zinek. Povrch musí být připraven na vysoký standard, jako je abrazivní otryskání na čistotu Sa2,5 a drsnost povrchu zhruba 40 až 80 mikrometrů. Celková tloušťka nátěrového systému pro atmosférické prostředí C3 nebo C4 je obecně v rozmezí 160 až 240 mikrometrů v závislosti na dodavateli nátěru a předpokládané životnosti. Ve vysoce korozivních prostředích, jako jsou pobřežní mosty nebo tunely, je ocel odolná proti povětrnostním vlivům další možností, ale svařované uzavřené sekce vyrobené z oceli odolné proti povětrnostním vlivům vyžadují pečlivou pozornost k přídavnému kovu svaru a detailům lapače vody, protože zachycená voda způsobuje nejhorší typ koroze uvnitř uzavřeného profilu.

U prefabrikovaných můstkových výrobků jsou často standardem pozinkované duté profily. Pozinkovaná povrchová úprava chrání prvek během přepravy, skladování na místě a montáže, což je přesně tehdy, když holá ocel utrpí největší poškození při manipulaci a zašpinění od rzi. Továrně aplikovaný zinkový povlak také znamená, že místo potřebuje pouze opravný nátěr na šroubových spojích. Pozinkovaná verze modulárního mostu a přizpůsobená řešení pozinkovaného mostu demonstrují, jak lze kombinovat uzavřené profily z nerezové oceli nebo pozinkované duté profily do kompletního balíčku mostů s cílovou životností 50 let nebo více. Jeden praktický bod: když je třeba na místě svařit pozinkovaný dutý profil, svarová zóna ztratí svou zinkovou ochranu, takže by měla být oblast očištěna a znovu natřena barvou bohatou na zinek ihned po svařování.

Pozinkovaný přizpůsobený Bailey Bridge pro montáž připravenou na místě Tento žárově pozinkovaný Baileyův most je navržen na zakázku a předem smontován ve výrobě pro zjednodušení montáže na místě, s korozivzdorným povlakem, který vyhovuje náročným přírodním prostředím, a standardizovanými součástmi pro spolehlivý výkon. Zobrazit produkt →

Kontrolní seznam nákupu pro projektové inženýry

Nejčastější chybou při zadávání zakázek u dutých ocelových profilů je objednání standardního frézovacího produktu bez stanovení detailů, které řídí konstrukční výkon. Níže uvedený kontrolní seznam pokrývá body, které by měly být zapsány do jakékoli specifikace nákupu dutých ocelových profilů.

• Nejprve potvrďte výrobní cestu. Napište, zda je přijatelné za tepla, za studena tvarované nebo normalizované. Nepovolit náhradu bez přezkoumání návrhu.
• Uveďte standard a stupeň přesně. Například EN 10219 S355J2H, ASTM A500 Grade C nebo GB/T 6728 Q355B. Před přijetím zkontrolujte ekvivalentní třídy na zkušebním dokumentu frézy.
• Opravte tolerance. Vnější rozměr, tloušťka stěny, přímost a délka sekce – to vše má vliv na montáž při výrobě. Odchylka přímosti 0,2 procenta délky je běžným požadavkem pro konstrukční duté profily, ale projekty s vysokou tolerancí mohou potřebovat 0,1 procenta.
• Specifikujte přípravu povrchu. Pro nátěrové systémy definujte standard tryskání a drsnost. U pozinkovaných prvků potvrďte požadavek na tloušťku povlaku a zda jsou potřeba vnitřní otvory.
• Definujte rozsah výroby. Zjistěte, zda dodavatel řeže na požadovanou délku, připravuje úkosy, vrtá otvory a svařuje koncové desky. Každá přidaná operace mění plán kontrol a náklady.
• Uveďte požadavky na kontrolu. U mostních součástí specifikujte třídu svaru a rozsah nedestruktivního zkoušení. Běžná stavební konstrukce může akceptovat vizuální kontroly, zatímco lávka pro pěší nebo těžký nosný rám mohou vyžadovat ultrazvukové nebo magnetické zkoušení kritických svarů.
• Zkontrolujte detail koncového těsnění. Rozhodněte se, zda duté profily potřebují utěsněné konce nebo drenážní otvory. Tento malý detail zabraňuje vnitřní korozi a poškození mrazem-rozmrazování v exponovaných strukturách.
• Porovnejte nabídky na instalované náklady, nikoli na cenu za tunu. O něco dražší profil S355 hotový za tepla může umožnit menší člen, méně výztuh a levnější přepravu díky snížené hmotnosti.

V kontextu mostu také potvrďte, že rozměry profilu odpovídají modulárnímu systému, který používáte. Vnější pás, který je o 5 mm příliš široký, může narušit geometrii napojení celé linie panelu. Nejbezpečnějším přístupem je výběr velikostí dutých profilů z dokumentace mostního systému, kde jsou rozteče spojů a průměry kolíků již pevně dané.

Často kladené otázky o dutých ocelových profilech

Jaký je rozdíl mezi SHS, RHS a CHS?

SHS je čtvercový profil se stejnou šířkou a výškou, RHS je obdélníkový profil se dvěma různými vnějšími rozměry a CHS je kruhový profil. SHS je preferován pro sloupy a momentová spojení, RHS je preferován pro nosníky a prvky se silnou osou a CHS je preferován pro sloupy zatížené z libovolného směru, námořní piloty a architektonické exponované konstrukce. Volba ovlivňuje náklady na připojení, účinnost ohybu a torzní odolnost.

Jsou duté profily levnější nebo dražší než I-profily?

Duté profily obecně stojí více na tunu než I-profily válcované za tepla, protože proces tváření spotřebovává další energii. Avšak pro sloup nebo prvek zatížený ve dvou směrech může dutá sekce stejné kapacity vážit o 10 až 30 procent méně, takže celkové zhotovené náklady mohou být nižší. Porovnání nákladů musí být vždy provedeno na základě nákladů na instalovaný člen, včetně výroby, dopravy, povrchové úpravy a spojů.

Lze použít dutý ocelový profil jako ohýbací nosník?

Ano. Obdélníkový dutý profil je velmi dobrý nosník, když je zatížení primárně v jednom směru, protože tvar hlubokého průřezu poskytuje vysoký momentový odpor a uzavřená stěna poskytuje torzní stabilitu. Čtvercové a kruhové profily se také používají jako nosníky v příhradových nosnících a rámech, ale jejich účinnost ohýbání je nižší než u ekvivalentně širokého RHS, protože materiál není tak daleko od neutrální osy ve směru ohybu.

Co je třída průřezu v návrhu dutých průřezů?

Třída průřezu je klasifikační systém, který definuje, jak daleko může prvek zajít, než se v jeho stěnách objeví místní vybočení. Třída 1 umožňuje plastickou analýzu a plastové závěsy, třída 2 umožňuje plastickou momentovou únosnost, třída 3 povoluje pouze elastickou momentovou únosnost a třída 4 vyžaduje výpočet efektivní plochy. Třída je určena především poměrem šířky k tloušťce plochých stěn a mezí kluzu oceli. Jednoduše řečeno, čím silnější je stěna v poměru k šířce, tím vyšší třída a tím větší ohybová kapacita může být použita.

Jak silná by měla být stěna dutého profilu?

U typického čtvercového sloupu v budově je tloušťka stěny často mezi 4 a 8 procenty vnějšího rozměru. U obdélníkového nosníku je tloušťka stěny obvykle mezi 3 a 6 procenty většího rozměru. Tenčí stěna je povolena, pokud je sekce třídy 3 nebo třídy 4, ale návrh se stává méně účinným kvůli zmenšené efektivní šířce. Tloušťka stěny pod 3 mm se v primární mostní konstrukci používá jen zřídka, protože je náchylná na místní poškození a geometrické nedokonalosti během svařování.

Potřebuje dutá sekce drenážní otvory?

Ano, pokud je sekce vystavena povětrnostním vlivům. Utěsněná dutá sekce zachycuje kondenzát a vodu, která se dostává přes porušené švy nebo nesprávně utěsněné svary. Vnitřní voda způsobuje korozi zevnitř a při zamrznutí může trubku roztrhnout. Drenážní otvory o průměru asi 10 až 15 mm v nejnižších bodech umožňují únik vody a zároveň minimalizují ztrátu plochy průřezu. Když je dutý profil použit jako vnější exponovaný prvek s galvanizací, jsou ventilační otvory také potřebné během samotného procesu galvanizace.

Jsou duté ocelové profily vhodné pro modulární mosty?

Ano. Modulární panelové mosty široce využívají uzavřené profily pro sekundární prvky, ztužení, parapety a nosné rámy. Vysoká torzní odolnost uzavřeného profilu je cenná pro odolnost proti bočnímu zatížení větrem a excentricitě zatížení. Kromě toho uzavřené sekce zmenšují povrchovou plochu a tím i náklady na potahování, což je u velkého balíku prefabrikovaných můstků důležité. Hlavní příhradové pásy standardního Baileyho mostu nejsou duté, protože konstrukce čepového spoje je založena na lisovaných ocelových panelech, ale nosné prvky a těžší nosné varianty využívají pro dosažení vyšších nosností uzavřené profily. The průvodce nosností mostu Bailey vysvětluje, jak je systém přizpůsoben požadavkům na rozpětí a zatížení.

Duté ocelové profily nejsou jediným produktem, ale řadou konstrukčních řešení, která musí být vybrána, specifikována a chráněna se stejnou péčí jako jakákoli jiná konstrukční součást. Výrobní postup, druh materiálu, tloušťka stěny a povrchová úprava ovlivňují konečnou kapacitu, životnost a náklady na instalaci. U sloupu poskytuje obdélníkový nebo čtvercový dutý průřez lepší odolnost proti vzpěru než otevřený průřez stejné hmoty. U krovu duté sekce zmenšují plochu větru a zjednodušují spojení. U mostu vystaveného povětrnostním vlivům a opakovanému zatížení odolávají pozinkované uzavřené části korozi a únavě lépe než většina otevřených částí. Když určíte dutý ocelový profil, začněte s návrhovým scénářem, potvrďte výrobní cestu a jakost a poté porovnejte instalované náklady na funkční jednotku. Tato sekvence poskytuje konzistentní výsledky pro budovy, dočasné práce, těžké podpůrné konstrukce a modulární mosty.