V več-nadstropnih in visokih-jeklenih zgradbah morajo stebri pogosto vzdržati primerljive zahteve po upogibanju v dveh pravokotnih smereh, zlasti na lokacijah kotov in sredic ali znotraj kompozitnih okvirjev iz jekleno-ojačenega-betona (SRC). Običajni H-rez ima eno močno os in eno šibko os, zato lahko ena sama usmeritev postane neekonomična ali premalo-izkoriščena. Jekleni križni steber, znan tudi kot steber v-obliki križa ali -obliki plus, je zvarjen vgrajen-odsek, ki rešuje to težavo z zagotavljanjem skoraj enake togosti in trdnosti okoli obeh glavnih osi.
Kaj je jekleni križni steber?
Križni steber je strukturni element, katerega prečni-prerez ima obliko znaka plus. Običajno je izdelan z varjenjem dveh T-odsekov (vzdolžno razcepljenih od H-nosilca) na mrežo glavnega H-odseka, tako da se stojini sekata na sredini in štiri prirobnice tvorijo štiri krake križa. Končni odsek se obnaša kot bi-simetrični člen, kar pomeni, da sta njegov polmer vrtenja in upogibna togost zelo blizu v obeh pravokotnih smereh.
Glavne komponente
Mreže:sekajoče se vzdolžne plošče, ki tvorijo osrednje jedro preseka in nosijo večino osne obremenitve.
Prirobnice:štiri zunanje roke, ki se večinoma upirajo upogibnim momentom in zagotavljajo nosilno površino za povezave žarkov.
Prečne in vzdolžne ojačitve:plošče, dodane v intervalih za nadzor lokalnega upogiba plošč in za širjenje koncentriranih sil.
Notranje diafragme:plošče, nameščene na območjih povezav med-in-stebrom, za gladek prenos sil skozi zaprto jedro.
Osnovne plošče in nosilci za čevlje:težki spodnji sklopi, ki zasidrajo steber na betonski temelj.
Strižni čepi:varjeni priključki, ki se uporabljajo, ko je steber obdan z betonom, za razvoj kompozitnega delovanja med jeklom in betonom.
Ključne inženirske prednosti križnih stebrov
Enaka dvoosna togost
Ker je rez simetričen glede na obe glavni osi, ni izrazite šibke osi. Za stebre, ki se morajo upreti vetru ali potresnim silam iz katere koli smeri, to poenostavi načrtovanje in se izogne potrebi po natančni orientaciji odseka.
Visoka torzijska odpornost
V primerjavi z odprtimi preseki daje konfiguracija križajočega spleta križnemu stebru višjo torzijsko togost, kar je dragoceno pri vogalnih stebrih in na povezavah, kjer grede okvirjajo iz štirih smeri.
Dobra seizmična duktilnost
Duktilna, kompaktna geometrija omogoča stabilno disipacijo energije pri cikličnih obremenitvah. Ko je beton-napolnjen ali obložen, kompozitni del združuje omejitev okoliškega betona s trdnostjo jeklenega jedra, ki se pogosto uporablja v-potresno-območjih.
Prostorska učinkovitost
Kompakten odtis križnega stebra je mogoče lažje skriti znotraj predelnih sten kot širok-odsek prirobnice, kar poveča uporabno talno površino v pisarniških in stanovanjskih stolpih.
Pri projektih s strogimi omejitvami upogiba ali vibracij je treba načrt vedno preveriti glede na veljavno kodo, kot je GB 50017 za projekte na Kitajskem, AISC 360 za Severno Ameriko ali ustrezno nacionalno kodo na lokaciji projekta.
Jekleni križni steber v primerjavi s stebrom H-preseka
| Primerjalni predmet | H-stolpec razdelka | Križni (-v obliki) steber |
|---|---|---|
| Prečni-prerez | Oblika H, mono-simetrična glede na eno os | Plus oblika, bi-simetrična glede na obe osi |
| Obnašanje pri upogibanju | Močna os in šibka os; manjša zmogljivost okoli šibke osi | Skoraj enaka togost in zmogljivost v obe smeri |
| Torzijska odpornost | Relativno nizko | Višje, zaradi sekajočega se spletnega jedra |
| Izdelava | Standardni vroče{0}}valjani profili ali preprosto varjenje plošč | Zgrajen-: cepljenje H-žarkov, prileganje T-odsekov in več-varjenje |
| Prilagodljivost povezave | Nosilci so običajno okvirji na stran prirobnice | Omogoča okvirjanje žarkov iz štirih smeri s čistimi detajli |
| Tipičen stroškovni položaj | Manjši proizvodni vložek na tono | Večji proizvodni vložek, upravičen, kadar je potrebna dvoosna zmogljivost |
| Tipične aplikacije | Nizki- in srednje-ogrodje, industrijske zgradbe, skladišča | Visok{0}}jedra, kompozitni okvirji SRC, javne zgradbe z dolgim-razponom, visoko-seizmična območja |
Izbira med obema profiloma je oblikovalska odločitev. H-prerezi ostajajo najbolj ekonomična rešitev za navadne okvirje s pretežno eno-smernim upogibanjem. Križni stebri so izbrani, kadar je potrebna enakomerna večsmerna trdnost, visoka torzijska togost ali kompaktna prikritost.
Postopek izdelave in nadzor kakovosti
Tipična nakupovalna pot za steber-v obliki križa je:
Priprava materiala:rezanje plošče s CNC plamenom ali plazmo, čemur sledi priprava poševnega roba za -polne prebojne zvare.
H-sestav odseka:pločevine in plošče prirobnice so zvarjene v H-odsek in poravnane, da se odstrani popačenje pri varjenju.
Vzdolžno cepljenje:odsek H-je razrezan vzdolž srednje črte spleta, da nastaneta dva odseka T- z ujemajočo se geometrijo.
Križna montaža in varjenje:dva T-odseka sta nameščena na stojini glavnega H-odseka in varjena, običajno z obločnim varjenjem pod praškom (SAW) v nadzorovanih zaporedjih za omejitev popačenja.
Montaža in pregled:namestijo se ojačitve, nosilci in osnovne plošče, čemur sledijo dimenzijski pregledi in ne{0}}destruktivno testiranje (NDT).
Kvalifikacije varilnega postopka morajo biti v skladu z AWS D1.1, izvedba izdelave pa z EN 1090, kjer velja evropski okvir. Kritični zvari se običajno pregledajo z ultrazvočnim (UT) ali testiranjem z magnetnimi delci (MT), sledljivost materiala pa je dokumentirana s certifikati mlina, izdanimi v skladu z EN 10204. Za potrditev poravnave lukenj pred dostavo je priporočljiva pred-sestava zapletenih vozlišč.
Zaščita pred korozijo mora slediti standardu ISO 12944: za zunanjo izpostavljenost ali izpostavljenost morju je običajno predpisan temeljni-osnovni premaz, bogat s cinkom, z epoksidnim vmesnim premazom in poliuretanskim zaključnim premazom ali vroče{2}}cinkanje; natančen sistem je odvisen od korozivne kategorije mesta projekta.
Tipične uporabe jeklenih križnih stebrov
Visoke- in super{1}}visoke zgradbe:jedrni in obodni stebri v jeklenih-betonskih kompozitnih okvirjih, kjer sta biaksialna trdnost in potresna zmogljivost kritični.
SRC kompozitne strukture:jekleni-armirani-betonski stebri, ki združujejo križno jekleno jedro z armiranobetonskim ohišjem in strižnimi čepi.
Javne-gradbe z dolgim razponom:stadioni, letališki terminali in razstavne dvorane, kjer stebri podpirajo težke prostorske nosilce in strešne sisteme.
Industrijski obrati:primarni nosilni-stebri, ki so izpostavljeni dinamičnim ali udarnim obremenitvam.
Več{0}}nivojske jeklene ploščadi:neodvisni{0}}nosilni okvirji za procesno opremo in medetažne konstrukcije.
Celotno ponudbo varjenih stebrov in nosilcev lahko pregledate v kategoriji izdelkov Stebri in nosilci.
Pogosto zastavljena vprašanja
Kako je izdelan jekleni križni steber?Običajna pot je, da sestavite H-odsek, ga vzdolžno razdelite na dva T-odseka in zvarite T-odseke na mrežo drugega H-odseka, da oblikujete križ. Postopek je zrel in zelo primeren za velike-prereze in visoke aksialne obremenitve.
Kdaj naj izberem križni stolpec namesto H-preseka?Izberite križni steber, ko se mora steber upreti precejšnjemu upogibanju v dveh smereh, ko so potrebne štiri-smerne povezave nosilcev, ko je pomembna vzvojna togost ali ko mora biti odtis stebra skrit znotraj sten. Za preproste eno-smerne okvirje je H-rez običajno bolj ekonomičen.
Katere vrste povezav se običajno uporabljajo za križne stebre?Povezave osnovne plošče, spoji stebrov, povezave-z-stebri in povezave z oporniki so standardni. V prostorskih okvirih ali nosilnih sistemih so členi pogosto povezani z vtičnicami z -sorniki visoke trdnosti ali varjenjem, ki je podrobno opisano v skladu z veljavnim kodeksom načrtovanja.
Kakšno zaščito pred korozijo priporočamo?Za suha notranja okolja običajno zadostuje alkidni proti{0}}korozivni temeljni premaz s pokrivnim premazom. Za izpostavljena ali morska okolja je treba določiti vroče-cinkanje ali več{3}}sistem temeljnega premaza, bogatega s-cinkom, epoksi sljudnega vmesnega premaza iz železovega oksida in poliuretanskega zaključnega premaza, pri čemer je sistem izbran v skladu s kategorijo korozivnosti ISO 12944.
Kako se preverja kakovost zvara na križnih stebrih?Vari na terenu in v delavnici na sekajočih se vozliščih so kritični. Varjenje morajo izvajati usposobljeni varilci v skladu z AWS D1.1 ali veljavno kodo, kritični zvari pa so običajno podvrženi 100-odstotnemu ultrazvočnemu testiranju (UT) s spremljanjem-magnetnih delcev (MT), kjer je potrebno.
Ali se križni stebri lahko uporabljajo v kompozitnih (SRC) strukturah?ja Jekleno križno jedro je mogoče obložiti z armiranim betonom s strižnimi čepi, privarjenimi na prirobnice in stojino, s čimer se ustvari jekleno-ojačan-betonski steber, ki združuje visoko aksialno zmogljivost z odlično potresno zmogljivostjo.