مقاطع الصلب المجوفة: الأنواع والمعايير وخصائص التصميم وتطبيقات الجسور المعيارية

المقاطع الفولاذية المجوفة، والتي تسمى غالبًا المقاطع الهيكلية المجوفة (HSS) في أمريكا الشمالية والمقاطع المجوفة في أوروبا، عبارة عن أعضاء فولاذية ذات مقطع عرضي مغلق يتم إنتاجها في أشكال مربعة ومستطيلة ودائرية. توجد في دعامات الجسور، وأعمدة البناء، وهياكل الرافعات، وأبراج النقل، والأعمال المؤقتة، والجسور الفولاذية المعيارية. إن أبسط طريقة لرؤية مميزاتها: مقطع مربع مجوف بنفس الارتفاع ونفس الكتلة الفولاذية مثل عمود HEA أو IPE المدرفل على الساخن يوفر عادةً نصف قطر دوران أكبر بحوالي 20 إلى 30 بالمائة، مما يقلل بشكل مباشر من خطر الانبعاج ويزيد من سعة الحمل المحوري القابلة للاستخدام دون إضافة الفولاذ. تأتي هذه الأرقام من جداول خصائص الأقسام المنشورة بشكل مفتوح مثل تلك المستخدمة في أمثلة تصميم Eurocode 3 وكتالوجات المطاحن القياسية. تشرح هذه المقالة الاختلافات الحقيقية بين المقاطع المجوفة المربعة والمستطيلة والدائرية، وكيف يغير مسار التصنيع السلوك الميكانيكي، ومعايير المواد التي يتم تطبيقها، وكيفية قراءة خصائص القسم، وكيفية استخدام المقاطع المجوفة في منتجات الجسور الفولاذية المعيارية، وكيفية تحديد الحماية من التآكل، وما يجب أن يكون في قائمة مراجعة المشتريات قبل تقديم الطلب.

الإجابة المباشرة على السؤال الأكثر شيوعًا هي: اختر مقطعًا مجوفًا مربعًا عندما تحتاج إلى صلابة انحناء يمكن التنبؤ بها ووصلات نظيفة، واختر مقطعًا مجوفًا مستطيلًا عندما يهيمن اتجاه واحد على الحمل، واختر مقطعًا مجوفًا دائريًا عندما يمكن أن تصل الأحمال من أي اتجاه، وتأكد دائمًا من مسار التصنيع ودرجة المواد قبل مقارنة الأسعار. يؤثر مسار التصنيع على الإجهاد المتبقي، والمتانة، ومنحنى الإبزيم المستخدم في التصميم، لذلك فهو ليس مجرد تفاصيل إنتاج.

ما هي الملامح الفولاذية المجوفة؟ الأنواع والأشكال الأساسية

يتم تشكيل المقاطع الفولاذية المجوفة من شريط فولاذي مسطح أو من قطعة دائرية ساخنة إلى مقطع عرضي مغلق بدون حواف حرة. العائلات الثلاثة القياسية هي المقاطع المجوفة المربعة (SHS)، والمقاطع المجوفة المستطيلة (RHS)، والمقاطع المجوفة الدائرية (CHS). تتمتع كل عائلة بطابع حامل مميز، لذا فإن الخطوة الأولى في أي عملية اختيار هي مطابقة شكل المقطع العرضي مع نوع الحمل السائد.

يتم تحديد الشكل المجوف حسب عائلته، وبعده أو أبعاده الخارجية، وسمك الجدار، على سبيل المثال SHS 150 x 150 x 8 أو RHS 200 x 100 x 6.3. في الممارسة الأوروبية، يتم تقديم متطلبات التصنيع والتسامح في EN 10210 للمقاطع الساخنة والمعيار EN 10219 للمقاطع الملحومة المشكلة على البارد. في ممارسة أمريكا الشمالية، لا تزال أستم A500 هي المواصفات الأكثر شيوعًا للمقاطع الهيكلية المجوفة المصنوعة من الفولاذ الكربوني الملحومة، في حين يتم تحديد أستم أ1085 بشكل متزايد عندما تكون هناك حاجة إلى تفاوتات أكثر صرامة وصلابة متسقة. في الصين، يغطي جيجابايت/ت 6728 العديد من المقاطع المجوفة الملحومة على البارد. إن معرفة المعيار الذي سيتم فحص مشروعك وفقًا له لا يقل أهمية عن معرفة درجة الفولاذ.

كيف يتم تصنيع مقاطع الصلب المجوفة

يغير مسار التصنيع حالة الإجهاد الداخلي، وموقع خط اللحام، وهندسة الزاوية، وسلوك المادة تحت الضغط والتعب. يمكن أن يتصرف مقطعان جانبيان لهما أبعاد خارجية متطابقة بشكل مختلف إذا كان أحدهما مصقولًا على الساخن والآخر باردًا، لذا فإن هذا ليس تمييزًا أكاديميًا بحتًا.

1. التشكيل النهائي على الساخن (طريق EN 10210): يتم تسخين الفولاذ فوق درجة حرارة إعادة التبلور، وتشكيله على شكل دائري أو مربع، ويتم الانتهاء منه عند درجة حرارة تخفف معظم ضغوط التشكيل. والنتيجة هي بنية مجهرية أكثر اتساقًا، وإجهادًا متبقيًا أقل، وصلابة أفضل في الزوايا، مما قد يؤدي إلى تحسين أداء الانبعاج لعمود له نفس الأبعاد الاسمية.
2. التشكيل على البارد من الشريط (طريق EN 10219 أو ASTM A500): يتم لف الشريط المسطح على البارد في أنبوب دائري، ويتم إغلاقه بواسطة اللحام الحث عالي التردد، ثم يتم لفه في أشكال مربعة أو مستطيلة. يزيد التشكيل على البارد من قوة الخضوع في الزوايا بسبب تصلب العمل، ولكنه يترك أيضًا ضغوطًا متبقية أعلى، وتتعامل قواعد التصميم مع القسم بشكل مختلف في عمليات فحص التواء.
3. التشكيل الساخن بعد اللحام: تقوم بعض المطاحن بتطبيع أو إخماد وتلطيف الأنبوب الملحوم لاستعادة الليونة والاتساق. ويجمع هذا بين التكلفة المنخفضة للإنتاج القائم على الشرائط وحالة إجهاد داخلية أكثر ملاءمة، ولكن التوافر يكون محدودًا وفترات التسليم أطول.

بالنسبة لمكونات الجسر التي ستحمل أحمالًا حية متكررة، غالبًا ما يكون القسم المنتهي على الساخن أو الموحد هو نقطة البداية الأكثر أمانًا لأن أداء الكلال يعتمد بشكل كبير على وصلة اللحام وعلى تركيزات الضغط في الزوايا. بالنسبة للأعمال المؤقتة، والأعمال الزائفة، والمراحل، والهياكل غير المتعبة، عادة ما يكون القسم المشكل على البارد مناسبًا وأكثر اقتصادًا. عادةً ما يتراوح فرق السعر بين المقاطع المشكلة على البارد والأجزاء الساخنة التي لها نفس الحجم من 5 إلى 10 بالمائة اعتمادًا على السوق وسمك الجدار، ولكن فرق الأداء في الوصلة المحملة بالتعب يمكن أن يكون أكبر بكثير من هذا الرقم.

درجات ومعايير الفولاذ المهمة

يلخص الجدول أدناه المعايير المستخدمة بشكل شائع للمقاطع الفولاذية المجوفة وفئات المواد المرتبطة بها. القرار الهندسي الأكثر شيوعًا هو بين S235 وS275 وS355 في أوروبا، وبين ASTM A500 Grade B وGrade C في أمريكا الشمالية.

عند مقارنة عروض الأسعار من مصانع مختلفة، تأكد من كتابة متطلبات المعيار والدرجة والتأثير على نفس السطر. من الأخطاء الشائعة مقارنة ملف تعريف S275 المشكل على البارد مع ملف تعريف S355 المنتهي على الساخن بالسعر وحده. قد يكون القسم المُشكل على البارد أرخص للطن، لكن القسم المُجهز على الساخن يمكن أن يسمح بجدار أرق وعضو أخف في تصميم العمود، مما يجعل الهيكل النهائي المُصنع أرخص غالبًا عند مقارنة التكلفة لكل متر من الهيكل المركب بدلاً من لكل طن من المواد الخام.

خصائص القسم التي تقود التصميم الإنشائي

عند فتح كتالوج القسم المجوف، فإن الأرقام التي تهم ليست الأبعاد الخارجية وحدها. الخصائص أدناه هي تلك التي يستخدمها المهندس الإنشائي للتحقق من القوة والصلابة والثبات. يجب مقارنتها فقط بين الأقسام من نفس مسار التصنيع ودرجة المادة.

يستحق نصف قطر الدوران اهتمامًا خاصًا. بالنسبة لمنطقة مقطع عرضي ثابتة، يقوم مقطع مجوف مربع أو دائري بنشر المادة بعيدًا عن النقطه الوسطى مقارنة بالمقطع I المفتوح من نفس المنطقة، مما يزيد من نصف قطر الدوران ويقلل نسبة النحافة لطول عضو معين. بعبارات واضحة، يمكن أن يكون العمود المجوف أطول أو أنحف من العمود ذي المقطع المفتوح قبل أن يتحكم التواء في التصميم. وهذا هو السبب في أن المقاطع الفولاذية المجوفة تهيمن على الإطارات عالية الارتفاع، والأبراج الشبكية، وأنظمة الجسور المعيارية التي يجب نقلها كمكونات مسبقة الصنع كبيرة الحجم وتركيبها بأقل قدر من العمل في الموقع.

الالتواء هو الميزة العملية الثانية. يقوم القسم I المفتوح بتوزيع الضغط الالتوائي بشكل غير فعال وغالبًا ما يتطلب تقوية إضافية أو صندوقًا مغلقًا مصنوعًا بواسطة ألواح اللحام معًا. يقاوم القسم المجوف المربع أو المستطيل الالتواء مباشرة من خلال جداره المغلق. بالنسبة لمنصة إنشاء الجسر، أو إطار الدعم الكابولي، أو أي هيكل يستقبل الرياح من الاتجاهات المتغيرة، فإن سلوك القسم المغلق هذا يقلل من كمية الفولاذ الإضافي المطلوب.

المقاطع المجوفة في الجسور الفولاذية المعيارية والهياكل الثقيلة

تعد الجسور الفولاذية المعيارية مثالًا قويًا لكيفية استخدام المقاطع الفولاذية المجوفة عمليًا. يعتمد جسر بيلي النموذجي أو الجسر المعياري من النوع اللوحي على ألواح تروس عالية القوة متصلة بدبابيس لعوارضه الرئيسية، لكن النظام الهيكلي المحيط يستخدم كمية كبيرة من المقاطع المجوفة للحزم المستعرضة، والتدعيم الجانبي، وأوتار الرياح، والحواجز، والدرابزين، وعناصر الاتصال. غالبًا ما لا تكون أجزاء الجمالون الرئيسية عبارة عن مقاطع مجوفة لأنها تحتاج إلى تثبيتها وتوحيدها للتجميع السريع. ومع ذلك، فإن الأعضاء الثانوية والإطار الداعم بالكامل للجسر المعياري يتم تصنيعه في كثير من الأحيان من مقاطع SHS وRHS لأنها تقاوم القوى الجانبية ولحظات الالتواء التي تظهر عندما تعبر المركبات الثقيلة الجسر.

بالنسبة لسلسلة CB-100، يستخدم النظام لوحات معيارية قياسية يمكن تجميعها في تكوينات أحادية المسار ومسار مزدوج ومعززة. ينشئ تصميم العارضة شكل الجمالون الكلاسيكي، في حين تستخدم الدعامات المتقاطعة والعمودية أقسامًا مغلقة للحفاظ على انخفاض سحب الرياح ولتجنب الالتواء المحلي الذي تعاني منه القنوات المفتوحة الرقيقة تحت الأحمال الثقيلة المتكررة. إذا قارنت جسرًا معياريًا مبنيًا بدعامات ثانوية ذات مقطع مغلق مع تصميم قديم مبني بقنوات مفتوحة، فعادةً ما يُظهر إصدار المقطع المغلق اهتزازًا أقل خارج المستوى ويتطلب صيانة أقل بمرور الوقت، ويرجع ذلك أساسًا إلى عدم وجود حواف مفتوحة حيث تتراكم المياه وأملاح الطريق.

CB 100 (321) مورد نظام Bailey Bridge المعياري يجمع جسر بيلي CB 100 (321) بين الألواح القياسية مع دعامات متقاطعة ذات مقطع مغلق لتقليل سحب الرياح والاهتزاز خارج الطائرة، مما يجعله خيارًا دائمًا لمخططات الجسور المؤقتة ذات المسار الواحد والمزدوج والمعززة. عرض المنتج →

العلاقة بين المقاطع المجوفة والجسور المعيارية تعمل في كلا الاتجاهين. من ناحية، يستخدم نظام الجسر نفسه مقاطع جانبية مغلقة لهيكل الدعم وأعضاء التحميل الثقيل، ولهذا السبب يتم قياس الجسور المعيارية عالية السعة ليس فقط من خلال عمق الجمالون ولكن أيضًا من خلال الدعامات العرضية ذات المقطع المغلق وعناصر توزيع الأحمال. على الجانب الآخر، تعتبر المقاطع الفولاذية المجوفة المادة الخام للعديد من مكونات الجسور الجاهزة، بما في ذلك جسور المشاة، وجسور دعم خطوط الأنابيب، والمنحدرات المؤقتة، وجسور الاقتراب الفولاذية. عندما يجب أن يكون الجسر مقاومًا للتآكل وسهل النقل، فإن المقطع العرضي المغلق يقلل من مساحة السطح الخارجي لكل وحدة قوة، وبالتالي يتم استهلاك كمية أقل من الطلاء أو الجلفنة للحصول على نفس الأداء. لمراجعة كيفية التعامل مع المواصفات وبيانات التحميل في جسر معياري قياسي، يعد دليل سعة التحميل وملاحظات مقارنة النظام بمثابة نقاط بداية مفيدة قبل الالتزام بحجم القسم. بالنسبة للمعابر الأكبر حجمًا، تعمل سلسلة CB-200 على زيادة قوة اللوحة وتسمح بامتدادات أطول، وتظهر الإصدارات المعززة ذات الأربعة صفوف كيف تجمع الأنظمة المعيارية بين نفس مبادئ تقوية المقطع المجوف مع قدرة الجمالون الأعلى.

في هياكل الجسور الأكبر حجمًا، تحمل المقاطع المجوفة دعامة الرياح للسطح السفلي والنظام الجانبي العلوي. غالبًا ما يتم استخدام مقطع مجوف مستطيل لأعضاء الوتر في العوارض الشبكية لأن التشكيلات الجانبية المسطحة تبسط الوصلات الملحومة. تتعامل قواعد تصميم الجسور الشبكية مع القسم المغلق بشكل أفضل من الزاوية المفتوحة أو القناة عندما يتعرض العضو للضغط بالإضافة إلى الانحناء في اتجاهين. في بعض إطارات الجسور الثقيلة، يتم استخدام المقاطع المجوفة الدائرية المملوءة بالخرسانة كأعمدة، حيث تجمع بين مقاومة الضغط العالية للخرسانة مع التأثير المحصور للأنبوب الفولاذي، مما يزيد من قوة ضغط الخرسانة تحت الحمل المحوري بنسبة 10 إلى 20 بالمائة تقريبًا مقارنة بنفس الخرسانة في عمود غير مقوى. وقد تم توثيق هذا التحسن في أحكام تصميم الأعمدة المركبة الدولية.

اعتبارات التصميم لأعضاء القسم المجوف

إن استخدام مقطع مجوف بشكل صحيح يعني فهم أربعة مجالات للتصميم: فئة المقطع العرضي، واختيار منحنى الإبزيم، والسلوك المشترك، وإدخال الحمل المحلي. يمكن أن يؤدي ارتكاب أي خطأ من هذه الأخطاء إلى تحويل قسم مجوف فعال إلى قسم غير آمن.

فئة المقطع العرضي والالتواء المحلي

يحدد سمك جدار المقطع المجوف فئة المقطع العرضي. يمكن لقسم من الفئة 1 أن يطور مفصلًا بلاستيكيًا، ويمكن لقسم من الفئة 2 أن يصل إلى لحظة اللدونة، ويصل قسم من الفئة 3 إلى لحظة الخضوع ولكن ليس لحظة اللدونة، ويرى قسم من الفئة 4 انبعاجًا محليًا قبل الوصول إلى إجهاد الخضوع، لذلك يجب استخدام منطقة فعالة أو معامل قسم فعال. يتم التعبير عن الحدود عادة كحد لنسبة العرض إلى السمك للجدار المسطح. كقاعدة عملية، يظل المقطع المجوف المربع بسمك جدار يبلغ حوالي 5 بالمائة من البعد الخارجي مريحًا في النطاق المدمج للفولاذ S355. بالنسبة للقسم المستطيل ذي الجدران الرقيقة، فإن نسبة العرض المسطح المحددة تخضع لطول الجدار المسطح الأطول، وليس متوسط ​​الاتجاهين.

منحنى الإبزيم وطريق التصنيع

يؤثر مسار التصنيع على منحنى الإبزيم المستخدم في التصميم. المقاطع المجوفة الساخنة بشكل عام مؤهلة للحصول على منحنى انبعاج أكثر ملاءمة من المقاطع المشكلة على البارد بنفس القوة الاسمية، لأن عملية التشكيل تغير شكل توزيع الإجهاد المتبقي وقوة خضوع الزاوية. وهذا الاختلاف مهم للغاية بالنسبة للأعمدة متوسطة النحافة، حيث تكون مقاومة الانبعاج أعلى بنسبة تتراوح بين 5 و15 بالمائة بالنسبة للعضو المصقول على الساخن. على مدى وحدات طويلة، يمكن أن يؤدي استخدام المقاطع الساخنة إلى تقليل سمك الجدار المطلوب بما يكفي لخفض تكلفة المواد ووزن النقل.

السلوك المشترك في الجمالونات

في الجمالون المصنوع من أقسام مجوفة مربعة أو مستطيلة، عادة ما يتم التحكم في سعة المفصل بواسطة قص جدار الوتر بدلاً من اللحام. يؤدي العضو الداعم الذي يصل إلى زاوية معتدلة إلى إنشاء منطقة ضغط بيضاوية على وجه الوتر. يجب أن يؤكد فحص التصميم أن وجه الوتر يمكنه حمل القوة المحلية. في المقطع المجوف الدائري، تظهر نفس المشكلة مع تدفق إجهاد أكثر انتظامًا، وهذا هو السبب في أن وصلات CHS تكون في بعض الأحيان أسهل في التصميم للأحمال المحورية العالية، على الرغم من أن قطع وتركيب الأنابيب المستديرة يكلف أكثر في التصنيع. بالنسبة لدعامات الجسور المعيارية المصنوعة من المقاطع المجوفة، يؤدي استخدام طريقة تصميم اتصال حديثة إلى عدد أقل من الألواح المجمعة وتصنيع أبسط.

مقدمة التحميل المحلي

يمكن أن يتعرض القسم المجوف لحمل كبير مركز من محمل أو دبوس أو عضو آخر. يتشوه الجدار المغلق محليًا عندما يتم إدخال الحمل على مساحة صغيرة جدًا. عندما تكون قوة التحمل عالية، يجب فحص القسم لمعرفة العائد المحلي، وإذا لزم الأمر، تعزيزه بأغشية داخلية أو جدار أكثر سمكًا في منطقة الاتصال. هذا هو بالضبط المكان الذي تظهر فيه أنظمة CB-450 والحمولة الثقيلة مميزاتها: تم تصميم أعضاء المقطع المغلق الأثقل والألواح المقواة لقبول القوى المركزة من محور الشاحنة المحملة أو الحمولة الحية للرافعة.

عندما يتم ملء قسم مجوف بالخرسانة، تتحسن مقاومة الحريق ومقاومة التحمل المحلية بشكل ملحوظ. يمنع القلب الخرساني الجدار الفولاذي من الانثناء إلى الداخل، ويحصر الأنبوب الفولاذي الخرسانة، مما يمنح العمود المركب سعة محورية أعلى بكثير من مجموع أجزائه. تعتبر أعمدة CHS المملوءة قياسية في البناء الشاهق وأصبحت أكثر شيوعًا في أرصفة الجسور الثقيلة وأبراج الدعم المؤقتة. في الهياكل الأساسية للجسر المؤقت، يمكن إعادة استخدام قسم مجوف مملوء بالخرسانة بعد تصريف الخرسانة، على الرغم من أنه من الناحية العملية عادة ما يتم ترك العمود المملوء في مكانه لأن قطع الفولاذ لإزالة الخرسانة ليس اقتصاديًا.

CB 200 Bailey Bridge لمجموعات الامتداد المرنة يتكيف جسر CB 200 Bailey ليمتد من 21 إلى 60 مترًا من خلال مجموعات معيارية، ويتوافق مع معايير GB وANSI وEN، ويمكن تفكيكه بشكل متكرر لإعادة الاستخدام، مما يناسب تطبيقات الجسور في حالات الطوارئ وشبه الدائمة. عرض المنتج →

الحماية من التآكل ومعالجة الأسطح

سوف يتآكل المقطع الفولاذي المجوف من الخارج، وإذا لم يتم إغلاق الأطراف، فإنه يتآكل من الداخل أيضًا. نظام الحماية الأكثر شيوعًا للجسور الخارجية والهياكل الثقيلة هو الجلفنة بالغمس الساخن، حيث يتم تنظيف العضو المُصنع، وصهره، وغمره في الزنك المنصهر. يشكل طلاء الزنك طبقة مرتبطة معدنيًا توفر حماية حاجزة وحماية كاثودية عند الخدوش والحواف المقطوعة. وفقًا لمواصفات الجلفنة ISO 1461 المستخدمة على نطاق واسع، يبلغ الحد الأدنى لمتوسط ​​سماكة الطلاء للصلب الذي يزيد سمكه عن 6 مم حوالي 85 ميكرومترًا، ويتلقى عضو الجسر النموذجي الذي يتراوح سمك جداره من 8 إلى 10 مم ما بين 85 و115 ميكرومترًا من طلاء الزنك. في البيئات البحرية، يعمل النظام المزدوج للجلفنة بالإضافة إلى طبقة الطلاء النهائية على تمديد فترة الصيانة إلى ما يقرب من ضعفين إلى ثلاثة أضعاف فترة الطلاء وحده.

هناك جدل مستمر حول ما إذا كان يجب الجلفنة قبل التصنيع أم بعده. بالنسبة للعديد من هياكل المقاطع المجوفة، فإن الإجابة الصحيحة هي الجلفنة بعد اللحام والحفر، لأن كل حافة قطع، وثقب محفور، ودرزة لحام تصبح مغلفة بالزنك. إذا تم جلفنة القسم قبل التصنيع، فإن مناطق اللحام تفقد الزنك وتحتاج إلى إصلاح طلاء سميك غني بالزنك. يحتاج القسم المجوف أيضًا إلى فتحات تهوية عند جلفنته: يجب أن تتساوى الضغوط الداخلية والخارجية بحيث لا يؤدي الغاز الساخن الموجود بالداخل إلى إجبار الزنك على الخروج أو التسبب في خطر الانفجار. التفاصيل الشائعة هي وجود فتحتين صغيرتين بالقرب من نهايات قسم مغلق، تم وضعهما بحيث لا يمكن للمطر الدخول والتجمع داخل الأنبوب.

بالنسبة للتطبيقات التي لا تكون فيها الجلفنة عملية بسبب الحجم أو درجة الحرارة أو التكلفة، فإن البديل هو نظام طلاء مكون من عبوتين مع مادة تمهيدية غنية بالزنك. يجب أن يتم إعداد السطح وفقًا لمعايير عالية، مثل السفع الكاشطة لضمان نظافة Sa2.5 وخشونة السطح بحوالي 40 إلى 80 ميكرومتر. يتراوح إجمالي سمك نظام الطلاء للبيئة الجوية C3 أو C4 عمومًا بين 160 إلى 240 ميكرومتر، اعتمادًا على مورد الطلاء وعمر الخدمة المتوقع. في البيئات شديدة التآكل مثل الجسور الساحلية أو الأنفاق، يعد الفولاذ المقاوم للصدأ خيارًا آخر، لكن المقاطع المغلقة الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ تتطلب اهتمامًا دقيقًا بمعدن حشو اللحام وتفاصيل مصيدة الماء، لأن المياه المحبوسة تسبب أسوأ أنواع التآكل داخل الشكل المغلق.

بالنسبة لمنتجات الجسور الجاهزة، غالبًا ما تكون المقاطع المجوفة المجلفنة بالزنك هي الخيار الافتراضي. يحمي الطلاء المجلفن العضو أثناء النقل والتخزين في الموقع والتركيب، وهو بالضبط عندما يعاني الفولاذ العاري من أكبر قدر من الضرر وبقع الصدأ. ويعني طلاء الزنك المطبق في المصنع أيضًا أن الموقع يحتاج فقط إلى طلاء تهذيبي عند الوصلات المثبتة بمسامير. توضح النسخة المجلفنة من الجسر المعياري وحلول الجسور المجلفنة المخصصة كيف يمكن دمج مقاطع الفولاذ المقاوم للصدأ المغلقة أو المقاطع المجوفة المجلفنة في حزمة جسر كاملة مع عمر خدمة مستهدف يصل إلى 50 عامًا أو أكثر. نقطة عملية واحدة: عندما يجب لحام جزء مجوف مجلفن في الموقع، تفقد منطقة اللحام حماية الزنك، لذلك يجب تنظيف المنطقة وإعادة طلاءها بالطلاء الغني بالزنك مباشرة بعد اللحام.

جسر بيلي المجلفن المخصص للتجميع الجاهز للموقع تم تصميم جسر بيلي المجلفن بالغمس الساخن هذا خصيصًا وتم تجميعه مسبقًا في المصنع لتبسيط عملية التركيب في الموقع، مع طلاء مقاوم للتآكل يناسب البيئات الطبيعية الصعبة ومكونات موحدة لأداء موثوق. عرض المنتج →

قائمة مراجعة المشتريات لمهندسي المشروع

الخطأ الأكثر شيوعًا في شراء المقاطع الفولاذية المجوفة هو طلب منتج مطحنة قياسي دون تثبيت التفاصيل التي تتحكم في الأداء الهيكلي. تغطي القائمة المرجعية أدناه النقاط التي يجب كتابتها في أي مواصفات شراء للمقاطع الفولاذية المجوفة.

• قم بتأكيد طريق التصنيع أولاً. اكتب ما إذا كان التشطيب الساخن، أو التشكيل على البارد، أو التطبيع مقبولاً. لا تسمح بالاستبدال دون مراجعة التصميم.
• اذكر المعيار والصف بالضبط. على سبيل المثال، EN 10219 S355J2H، أو ASTM A500 Grade C، أو GB/T 6728 Q355B. التحقق من الدرجات المعادلة في وثيقة اختبار المطحنة قبل القبول.
• إصلاح التفاوتات. يؤثر البعد الخارجي، وسمك الجدار، والاستقامة، وطول القسم على ملاءمة التصنيع. يعد انحراف الاستقامة بنسبة 0.2 بالمائة من الطول مطلبًا شائعًا للمقاطع الهيكلية المجوفة، لكن المشاريع ذات التحمل العالي قد تحتاج إلى 0.1 بالمائة.
• تحديد إعداد السطح. بالنسبة لأنظمة الطلاء، يتم تحديد معيار التفجير والخشونة. بالنسبة للأعضاء المجلفنة، تأكد من متطلبات سمك الطلاء وما إذا كانت هناك حاجة إلى فتحات داخلية.
• تحديد نطاق التصنيع. تحديد ما إذا كان المورد يقطع الطول، ويجهز الحواف، ويحفر الثقوب، ويلحم الألواح الطرفية. كل عملية مضافة تغير خطة الفحص والتكلفة.
• قائمة متطلبات التفتيش. بالنسبة لمكونات الجسر، حدد فئة اللحام ومدى الاختبار غير المدمر. قد يقبل هيكل البناء الروتيني الفحوصات البصرية، في حين أن جسر المشاة أو إطار الدعم الثقيل قد يتطلب فحص الموجات فوق الصوتية أو الجسيمات المغناطيسية اللحامات الحرجة.
• تحقق من تفاصيل الختم النهائي. قرر ما إذا كانت المقاطع المجوفة تحتاج إلى نهايات محكمة الغلق أو فتحات تصريف. تمنع هذه التفاصيل الصغيرة التآكل الداخلي وأضرار التجميد والذوبان في الهياكل المكشوفة.
• قارن عروض الأسعار بالتكلفة المثبتة، وليس بسعر الطن. قد يسمح قسم S355 الذي تم تشطيبه على الساخن والذي يعد أكثر تكلفة قليلاً بعضوًا أصغر حجمًا، وعددًا أقل من أدوات التقوية، ونقلًا أرخص بسبب انخفاض الوزن.

في سياق الجسر، تأكد أيضًا من أن أبعاد ملف التعريف تناسب النظام المعياري الذي تستخدمه. يمكن للوتر الخارجي الذي يبلغ عرضه 5 مم أن يزعج هندسة الاتصال لخط اللوحة بالكامل. الطريقة الأكثر أمانًا هي تحديد أحجام المقاطع المجوفة من وثائق نظام الجسر، حيث تم بالفعل إصلاح تباعد الاتصال وأقطار الدبوس.

الأسئلة المتداولة حول مقاطع الصلب المجوفة

ما الفرق بين SHS وRHS وCHS؟

SHS عبارة عن مقطع جانبي مربع بنفس العرض والارتفاع، وRHS عبارة عن مقطع جانبي مستطيل ذو بعدين خارجيين مختلفين، وCHS عبارة عن مقطع جانبي دائري. يُفضل SHS للأعمدة والوصلات العزمية، ويفضل RHS للكمرات والأعضاء ذات المحور القوي، ويفضل CHS للأعمدة المحملة من أي اتجاه، والأكوام البحرية، والهياكل المعمارية المكشوفة. يؤثر الاختيار على تكلفة الاتصال وكفاءة الانحناء والمقاومة الالتوائية.

هل المقاطع المجوفة أرخص أم أغلى من المقاطع I؟

عادةً ما تكلف المقاطع المجوفة للطن الواحد أكثر من المقاطع I المدرفلة على الساخن لأن عملية التشكيل تستهلك طاقة إضافية. ومع ذلك، بالنسبة لعمود أو عضو يتم تحميله في اتجاهين، يمكن أن يكون وزن القسم المجوف بنفس السعة أقل بنسبة 10 إلى 30 بالمائة، وبالتالي فإن إجمالي تكلفة التصنيع يمكن أن تكون أقل. يجب دائمًا إجراء مقارنة التكلفة على تكلفة العضو المثبت، بما في ذلك التصنيع والنقل ومعالجة الأسطح والوصلات.

هل يمكن استخدام التشكيل الفولاذي المجوف كعارضة انحناء؟

نعم. يعتبر المقطع المجوف المستطيل شعاعًا جيدًا جدًا عندما يكون الحمل في المقام الأول في اتجاه واحد، لأن شكل المقطع العميق يعطي مقاومة عزم عالية والجدار المغلق يعطي ثباتًا التوائيًا. تُستخدم المقاطع المربعة والدائرية أيضًا كعوارض وإطارات شبكية، لكن كفاءة الانحناء الخاصة بها أقل من كفاءة RHS ذات العرض المكافئ لأن المادة ليست بعيدة عن المحور المحايد في اتجاه الانحناء.

ما هي فئة المقطع العرضي في تصميم المقطع المجوف؟

فئة المقطع العرضي هي نظام تصنيف يحدد المدى الذي يمكن أن يصل إليه العضو قبل ظهور التواء محلي في جدرانه. تسمح الفئة 1 بتحليل البلاستيك والمفصلات البلاستيكية، وتسمح الفئة 2 بمقاومة العزم البلاستيكي، وتسمح الفئة 3 بمقاومة العزم المرنة فقط، وتتطلب الفئة 4 حساب مساحة فعالة. يتم تحديد الفئة بشكل أساسي من خلال نسبة العرض إلى السمك للجدران المسطحة وقوة خضوع الفولاذ. بعبارات بسيطة، كلما كان الجدار أكثر سمكًا بما يتناسب مع العرض، كلما ارتفعت الفئة وزادت قدرة الانحناء.

ما مدى سماكة جدار المقطع المجوف؟

بالنسبة للعمود المربع النموذجي في المبنى، غالبًا ما يتراوح سمك الجدار بين 4 و8 بالمائة من البعد الخارجي. بالنسبة للعوارض المستطيلة، يتراوح سمك الجدار عادة بين 3 و6 بالمائة من البعد الأكبر. يُسمح بجدار أرق إذا كان القسم من الفئة 3 أو الفئة 4، لكن التصميم يصبح أقل كفاءة بسبب انخفاض العرض الفعال. نادرًا ما يتم استخدام سمك الجدار الذي يقل عن 3 مم في هيكل الجسر الأساسي لأنه يكون عرضة للأضرار المحلية والعيوب الهندسية أثناء اللحام.

هل يحتاج القسم المجوف إلى فتحات تصريف؟

نعم، إذا كان القسم معرضاً للعوامل الجوية. يقوم قسم مجوف محكم بحبس التكثيف والماء الذي يدخل من خلال طبقات مكسورة أو اللحامات محكمة الغلق بشكل غير صحيح. تسبب المياه الداخلية تآكلًا من الداخل ويمكن أن تؤدي إلى انقسام الأنبوب عند حدوث التجمد. تسمح فتحات الصرف التي يبلغ قطرها حوالي 10 إلى 15 ملم عند النقاط المنخفضة بخروج الماء مع تقليل فقدان مساحة القسم. عندما يتم استخدام مقطع مجوف كعضو مكشوف خارجيًا مع الجلفنة، تكون هناك حاجة أيضًا إلى فتحات التهوية أثناء عملية الجلفنة نفسها.

هل المقاطع الفولاذية المجوفة مناسبة للجسور المعيارية؟

نعم. تستخدم جسور الألواح المعيارية مقاطع مغلقة على نطاق واسع للأعضاء الثانوية، والدعامات، والحواجز، وإطارات الدعم. تعتبر المقاومة الالتوائية العالية للملف المغلق ذات قيمة لمقاومة أحمال الرياح الجانبية وغرابة التحميل. بالإضافة إلى ذلك، تعمل المقاطع المغلقة على تقليل مساحة السطح وبالتالي تكلفة الطلاء، وهو أمر مهم في مجموعة الجسور الكبيرة الجاهزة. الحبال الجمالونية الرئيسية لجسر بيلي القياسي ليست مقاطع مجوفة لأن تصميم وصلة الدبوس يعتمد على ألواح فولاذية مضغوطة، لكن العناصر الداعمة والمتغيرات الحاملة الأثقل تستخدم مقاطع جانبية مغلقة لتحقيق قدرات أعلى. ال دليل لقدرة تحميل جسر بيلي يشرح كيفية مطابقة النظام لمتطلبات الامتداد والتحميل.

لا تعد المقاطع الفولاذية المجوفة منتجًا واحدًا، ولكنها مجموعة من الحلول الهيكلية التي يجب اختيارها وتحديدها وحمايتها بنفس العناية التي يتمتع بها أي مكون هندسي آخر. يؤثر كل من مسار التصنيع، ودرجة المادة، وسمك الجدار، ومعالجة السطح على القدرة النهائية، والمتانة، وتكلفة التركيب. بالنسبة للعمود، يوفر القسم المجوف المستطيل أو المربع مقاومة أفضل للانبعاج مقارنة بالقسم المفتوح الذي له نفس الكتلة. بالنسبة للجمالون، تعمل المقاطع المجوفة على تقليل مساحة الرياح وتبسيط التوصيلات. بالنسبة للجسور المعرضة للطقس والأحمال المتكررة، فإن المقاطع المغلقة المجلفنة تقاوم التآكل والتعب بشكل أفضل من معظم المقاطع المفتوحة. عند تحديد ملف تعريف فولاذي مجوف، ابدأ بسيناريو التصميم، وتأكد من مسار التصنيع والدرجة، ثم قارن التكلفة المثبتة لكل وحدة وظيفية. ينتج عن هذا التسلسل نتائج متسقة للمباني والأعمال المؤقتة وهياكل الدعم الثقيلة والجسور المعيارية.