Phần rỗng vuông (SHS)

Phần rỗng hình chữ nhật (RHS)

Phần rỗng tròn (CHS)

Thuộc tính cấu trúc và hình học

Ưu điểm cơ khí

• Khả năng chống xoắn đặc biệt:Do có hình tròn, khép kín nên ứng suất cắt gây ra bởi mô men xoắn được phân bố đều dọc theo chu vi. CHS thể hiện hằng số xoắn cao nhất (J) trong số tất cả các cấu trúc có trọng lượng tương đương, làm cho nó có khả năng chống xoắn cao.
• Hành vi nén tối ưu:Trong quá trình nén dọc trục, bán kính hồi chuyển đồng nhất sẽ ngăn ngừa hiện tượng mất ổn định trục{0}}yếu cục bộ. Do đó, CHS hoạt động như một cột hoặc thanh chống đặc biệt hiệu quả.
• Lực kéo khí động học thấp:Cấu hình tròn của CHS mang lại hệ số cản thấp hơn đáng kể (C_d) khi chịu tác dụng của lực gió hoặc chất lỏng so với-các mặt cắt hình vuông hoặc hình chữ nhật có cạnh sắc. Điều này giảm thiểu rung động do gió-gây ra và tải trọng ngang trên các kết cấu cao hoặc lộ thiên.

Ứng dụng chính

• Công trình ngoài khơi và biển:Các giàn khoan dầu, vỏ bọc tuabin gió và các cơ sở cảng sử dụng CHS để giảm thiểu lực sóng và gió.
• Hệ thống giàn và khung không gian:Mái-có nhịp dài, sân vận động thể thao và nhà ga sân bay thường xuyên sử dụng ống CHS làm thanh giằng và thanh giằng do tính hiệu quả của chúng trong việc chịu lực kéo và nén dọc trục.
• Vận chuyển cơ học và chất lỏng:Kết hợp hỗ trợ cấu trúc với vận chuyển chất lỏng, CHS được sử dụng rộng rãi trong đường ống công nghiệp và cần cẩu.

Ưu điểm cơ học và thực tế

• Uốn và nén đối xứng:Giống như CHS, SHS hoạt động có thể dự đoán được khi nén dọc trục và uốn cong đa hướng vìI_x = I_y. Tuy nhiên, nó mang lại cường độ uốn cao hơn dọc theo các trục chính so với CHS có diện tích mặt cắt ngang tương đương.
• Thiết kế kết nối đơn giản:Các mặt phẳng của SHS đơn giản hóa rất nhiều quá trình cắt, định hình và nối. Không giống như CHS yêu cầu cắt biên dạng phức tạp (cắt-miệng cá hoặc yên ngựa) cho các mối nối giao nhau, các bộ phận SHS có thể được cắt thẳng-và hàn trực tiếp vào các bề mặt phẳng khác.
• Tính khả thi của việc bắt vít:Bề mặt phẳng cho phép bắt vít dễ dàng bằng cách sử dụng bu lông mù hoặc bu lông xuyên qua tiêu chuẩn-khi hàn tại công trường là không thực tế.

Ứng dụng chính

• Xây dựng mô-đun và khung:Khung thép dân dụng và thương mại, nơi các cột phải hỗ trợ tải trọng chu vi đồng đều.
• Thiết bị và Máy móc Công nghiệp:Khung gầm, giá đỡ băng tải và bệ sản xuất yêu cầu bề mặt lắp đặt vuông vắn, cứng cáp.
• Cột đặc điểm kiến ​​trúc:Kết cấu thép lộ thiên (AESS) nơi mong muốn có hình học tuyến tính, rõ ràng.

Thuộc tính cấu trúc và hình học

Ưu điểm cơ học và thực tế

• Hiệu suất uốn cao:RHS được thiết kế đặc biệt để chống lại mômen uốn tác động lên trục chính của nó. Khi dầm chịu tải trọng chủ yếu theo một hướng (ví dụ: trọng lực trên dầm sàn), RHS cung cấp cường độ tối đa với mức sử dụng vật liệu tối thiểu, gần giống với hiệu quả của dầm chữ I-nhưng có độ ổn định xoắn vượt trội.
• Tối ưu hóa không gian và cấu hình thấp:Biên dạng hình chữ nhật cho phép các kỹ sư giảm thiểu độ sâu của các hốc sàn hoặc tường. Bằng cách định hướng trục sâu theo chiều dọc, có thể đạt được khả năng chịu tải cao trong phạm vi kiến ​​trúc hẹp.
• Độ cứng xoắn tuyệt vời dưới tải lệch tâm:Mặc dù kém hiệu quả hơn một chút so với CHS ở trạng thái xoắn thuần túy, nhưng RHS cung cấp khả năng chống lại đáng kể-sự mất ổn định xoắn ngang (LTB), một dạng hư hỏng phổ biến ở các phần mở như dầm vạn năng.

Ứng dụng chính

• Dầm sàn, xà gồ và lanh tô:Các ứng dụng trong đó tải trọng chủ yếu là một chiều và khả năng chống uốn là động lực thiết kế chính.
• Khung gầm xe và khung vận chuyển:Rơ moóc, thân xe buýt và máy móc nông nghiệp sử dụng RHS để xử lý lực uốn cao trong khi vẫn duy trì mặt phẳng để lắp bảng điều khiển.
• Kỹ thuật ốp tường và mặt tiền:RHS đóng vai trò như thanh chắn dọc hoặc thanh ngang trong hệ thống mặt tiền bằng kính, chống lại tải trọng gió trên các nhịp dài trong khi vẫn duy trì hình dáng thanh mảnh từ góc nhìn bên trong.

Chuẩn bị chung và hàn

• Khớp CHS:Việc kết nối các bộ phận CHS trong cấu hình giàn yêu cầu máy định hình plasma CNC chuyên dụng để thực hiện các đường cắt yên chính xác. Biên dạng hàn thay đổi liên tục xung quanh chu vi mối nối, chuyển từ mối hàn góc sang mối hàn giáp mép tùy thuộc vào góc giao nhau. Điều này đòi hỏi thợ hàn có tay nghề cao hoặc hệ thống robot tự động, làm tăng chi phí lao động.
• Khớp SHS và RHS:Các mối nối liên quan đến các phần mặt phẳng-yêu cầu các vết cắt vuông hoặc vát đơn giản. Các mối hàn thường là các mối hàn phi lê đồng nhất dọc theo các đường thẳng, giảm thời gian chế tạo và hạ thấp ngưỡng chất lượng của thợ hàn.

Xử lý và bảo trì bề mặt

• Đối với một-diện tích mặt cắt nhất định,CHS có chu vi/diện tích bề mặt nhỏ nhất, trực tiếp làm giảm chi phí cho lớp phủ bảo vệ và giảm thiểu sự ăn mòn.
• Việc không có các góc nhọn trong CHS cũng ngăn cản sự mỏng đi sớm của lớp phủ, thường xảy ra ở các góc nhọn 90 độ của các biên dạng SHS và RHS do sức căng bề mặt trong quá trình bảo dưỡng sơn.

Ống hình chữ nhật mạ kẽm uốn cong

Ống thép liền mạch sơn đen

Ống thép bọc polyethylene 3 lớp

Chọn CHS Khi:

• Cấu trúc tiếp xúc với động lực học chất lỏng môi trường:Cầu, giàn khoan ngoài khơi, tháp viễn thông và cột chiếu sáng được hưởng lợi từ sức cản gió thấp của CHS.
• Xoắn hoặc xoắn động là tải trọng chi phối:Trục truyền động, kết cấu cầu trục, mái vòm kiến ​​trúc tròn.
• Tính thẩm mỹ đòi hỏi những đường nét tự nhiên hoặc mềm mại:Các cột thép kết cấu lộ thiên ở không gian công cộng, sân bay và bảo tàng.

Chọn SHS Khi:

• Các cột phải chịu tải đa hướng hoặc đối xứng:Các cột, trụ ở góc và trụ đỡ chu vi của tòa nhà nhiều tầng là nơi tải trọng gió và trọng lực tương tác như nhau.
• Cần có các kết nối đơn giản, nhiều mặt phẳng:Khung không gian hoặc lưới kết cấu trong đó dầm phải đóng khung thành cột từ bốn hướng vuông góc.
• Mong muốn có một ngoại hình cân đối, cứng cáp:Khung thiết bị công nghiệp, lan can, cổng.

Chọn RHS Khi:

• Ứng dụng là dầm chịu tải trọng thẳng đứng chính:Xà gồ mái có nhịp dài, dầm sàn và lanh tô trên cửa ra vào hoặc cửa sổ.
• Không gian kiến ​​trúc bị hạn chế:Các tình huống mà các thành phần kết cấu phải được giấu trong các vách ngăn thạch cao mỏng hoặc các khoảng trống trên trần nông.
• Bề mặt lắp đặt phẳng là bắt buộc:Sản xuất dây chuyền băng tải, khung xe và cấu trúc đỡ mặt tiền bằng kính trong đó các tấm hoặc bộ phận cơ khí phải được gắn-bằng phẳng.

• CHSchiếm ưu thế về độ nén dọc trục thuần túy, hiệu suất xoắn, hiệu suất khí động học và tính kinh tế của lớp phủ, mặc dù độ phức tạp chế tạo cao hơn.
• SHScung cấp sự kết hợp cấu trúc lý tưởng cho các cột và khung nhiều-hướng, mang lại độ bền đối xứng kết hợp với chế tạo đơn giản,{{1}hiệu quả về mặt chi phí.
• RHSđóng vai trò là biên dạng uốn hiệu quả nhất, vượt trội so với các biên dạng khác khi xử lý mômen uốn theo hướng đồng thời tối ưu hóa các hạn chế về không gian.