Background: due famiglie di membri della compressione
Le colonne reticolari e le colonne solide con sezione ad H- sono le due famiglie principali di elementi di compressione negli impianti industriali, rack per tubi e supporti di strutture in acciaio. Entrambi trasportano carichi verticali e carichi di vento laterali, ma differiscono significativamente nel comportamento strutturale, nei costi di fabbricazione e nell'idoneità al trasporto marittimo.
Una colonna reticolare è un elemento costruito- aperto composto da due o più corde, solitamente angoli, canali o sezioni cave, unite da barre di allacciatura diagonali o piastre di listello. Una colonna solida con sezione ad H- è un profilo integrale laminato o saldato la cui anima e le flange formano una sezione continua. La scelta tra questi dovrebbe essere basata sull'altezza della colonna, sulla natura del carico, sul costo della manodopera in cantiere e sui vincoli di trasporto, non sull'abitudine.
Differenze chiave in breve
| Elemento di confronto | Colonna reticolare | Colonna con sezione ad H- solida |
|---|---|---|
| Composizione strutturale | Sezione costruita aperta-: accordi più allacciatura o stecche, con spazi vuoti | Sezione anima integrale-e-flangia, continua e chiusa |
| Comportamento di stabilità | Eccellente controllo della snellezza per membri alti; la stabilità della corda deve essere controllata separatamente | Stabilità della sezione continua-ben definita; gli assi forti e deboli differiscono |
| Taglio e torsione | Cesoia portata da lacci o listelli; bassa resistenza alla torsione | Il tessuto solido porta il taglio; migliore resistenza alla torsione |
| Fabbricazione | Più fasi del processo, elevata precisione di assemblaggio | Semplicità, elevata consistenza, ciclo produttivo breve |
| Trasporto | Può essere segmentato in parti smontabili-adatte ai contenitori standard | Le grandi sezioni integrali spesso superano i limiti del contenitore |
| Erezione | Richiede-assemblaggio e allineamento della bullonatura in loco | Pronto per l'installazione, montaggio veloce |
Composizione strutturale
In una colonna reticolare le corde, situate sui bordi più esterni della sezione trasversale-, forniscono la capacità di carico assiale primaria, mentre le barre di allacciatura o le piastre dei listelli assicurano che le corde agiscano insieme e resistano al taglio. La disposizione aperta consente di aumentare la profondità complessiva per controllare la snellezza con relativamente poco materiale. In una sezione ad H solida, l'anima fornisce una resistenza continua al taglio e le flange resistono alla flessione, ma le dimensioni della sezione trasversale sono fissate dal profilo laminato o saldato.
Comportamento meccanico
Le sezioni solide ad H-hanno un comportamento di stabilità ben-definito sotto compressione assiale, con l'anima che sopporta il taglio orizzontale con una deformazione minima. Le colonne reticolari mostrano una buona rigidezza attorno all'asse del materiale, mentre la rigidezza attorno all'asse libero è ridotta dalla deformazione a taglio degli elementi di allacciatura, e devono essere verificate sia la stabilità complessiva che la stabilità delle singole corde. I carichi torsionali sono sfavorevoli per le colonne reticolari e dovrebbero essere evitati o analizzati attentamente.
Considerazioni sulla progettazione e sul codice
Disposizioni per i membri create-
Entrambi i principali codici di progettazione trattano in modo speciale-gli elementi di compressione costruiti. La sezione E6 dell'AISC 360 applica un rapporto di snellezza modificato e aumentato per gli elementi costruiti-e la sezione 6.4 della norma EN 1993-1-1 adotta una snellezza equivalente con curve di instabilità corrispondenti. È inoltre necessario verificare la lunghezza effettiva dei singoli elementi della corda tra i punti di allacciamento, poiché un calcolo errato può portare a un'instabilità prematura della corda o al rifiuto del progetto.
Dettagli di allacciatura e stecca
Le barre di allacciatura sono normalmente inclinate di un angolo compreso tra 40 e 70 gradi circa rispetto all'asse della colonna, bilanciando l'efficienza strutturale con la saldabilità. Per progetti dominati dal taglio-, le piastre di listello con l'equivalente-aggiustamento della snellezza richiesto dalla normativa sono spesso preferibili all'allacciatura, perché forniscono una connessione a taglio più rigida tra i correnti.
Limiti di spedizione dei contenitori
I container standard ISO 668 hanno una larghezza interna di circa 2,35 m e le grandi sezioni saldate ad H-con flange larghe o membri alti spesso superano l'involucro. Le colonne reticolari possono essere fabbricate in segmenti smontabili-che si adattano al contenitore, evitando il trasporto di-dimensioni eccessive, mentre le sezioni integrali ad H-sopra l'involucro del contenitore richiedono una spedizione-di grandi quantità o una giunzione in loco.
Come scegliere: guida alla candidatura e alla selezione
| Tipo di progetto | Membro consigliato | Motivo chiave |
|---|---|---|
| Magazzino standard, altezza inferiore a circa 12 m | Sezione ad H-arrotolata o arrotolata | Installazione rapida e costi di fabbricazione competitivi |
| Rack per tubi a più- livelli, carico principalmente assiale | Colonna reticolare | Ottimizza la snellezza e il tonnellaggio dell'acciaio per membri alti e con carico leggero |
| Supporto per attrezzature pesanti | Sezione H-costruita.- | Elevata rigidità locale sotto vibrazioni e carichi ciclici |
| Sito remoto con logistica difficile | Colonna reticolare, abbattimento- | Adatto a contenitori standard; è accettato un assemblaggio extra sul campo |
| Zona costiera-fortemente ventosa | Sezione H-ottimizzata | Comportamento prevedibile di deriva laterale e taglio |
Queste sono raccomandazioni generali. La selezione finale deve essere confermata rispetto al momento flettente, al taglio, alla torsione effettivi e ai requisiti della normativa locale del progetto.
Domande frequenti
Cos'è più economico: colonne reticolari o solide con sezione ad H-?Dipende dall'altezza della colonna, dal carattere del carico e dai vincoli di spedizione. Per elementi alti e con carichi leggeri, una colonna a traliccio può ridurre significativamente il tonnellaggio dell'acciaio e anche ridurre i carichi sulle fondazioni. Per le colonne di media-altezza con carichi pesanti o eccentrici, una sezione ad H-di solito costa meno da fabbricare ed erigere. Il confronto dovrebbe essere effettuato sul costo totale di installazione, compreso il trasporto.
Le colonne reticolari sono adatte per le aree-fortemente ventose?Sì, quando l'allacciatura e le connessioni sono progettate per il wind shear. Le colonne reticolari sono più leggere, il che riduce la massa sismica, ma i loro giunti devono essere progettati con precisione per fornire un'adeguata rigidità. Una solida sezione ad H- offre una rigidità continua più prevedibile laddove il controllo della deriva laterale è fondamentale.
Le colonne reticolari possono essere spedite in contenitori standard?SÌ. Le colonne reticolari possono essere progettate in segmenti smontabili-adatti ai contenitori standard, evitando così-trasporto di dimensioni eccessive e tagli secondari in loco. Questo è uno dei motivi principali per cui vengono scelti per progetti di esportazione.
Perché l'angolo di allacciatura è limitato a circa 40-70 gradi?L'angolo bilancia l'efficacia dell'allacciatura nel trasferire il taglio con l'economia del materiale e della saldabilità. Angoli più ripidi o più piatti sprecano materiale o rendono la connessione inefficiente e le regole di dettaglio basate sul codice-riflettono questo intervallo.
Le colonne reticolari possono sostenere carichi concentrati pesanti?È possibile, ma i carichi concentrati locali vengono trasferiti meglio attraverso sezioni solide o irrigidimenti aggiuntivi nel punto di carico. Per carichi concentrati o eccentrici di grandi dimensioni, solitamente è più adatta una sezione ad H-con la sua anima continua.
Quali codici coprono le colonne composte-?ISC 360 Sezione E6 per progetti statunitensi e EN 1993-1-1 Sezione 6.4 per progetti europei, insieme ai requisiti di esecuzione in AWS D1.1 o EN 1090-2. I progetti cinesi seguono lo standard GB 50017 per la progettazione e lo standard GB/T 1591 per le qualità dei materiali.