Seccions buides quadrades (SHS)

Seccions buides rectangulars (RHS)

Seccions buides circulars (CHS)

Atributs estructurals i geomètrics

Avantatges mecànics

• Resistència a la torsió excepcional:A causa del seu perfil tancat i circular, els esforços de cisalla induïts pels moments de torsió es distribueixen uniformement al llarg del perímetre. CHS presenta la constant de torsió més alta (J) entre tots els perfils estructurals de pes equivalent, el que el fa altament resistent a la torsió.
• Comportament òptim de compressió:Sota la compressió axial, el radi uniforme de gir impedeix el pandeig localitzat de l'eix{0}}feble. En conseqüència, CHS funciona com una columna o puntal excepcionalment eficient.
• Baixa resistència aerodinàmica:El perfil arrodonit de CHS produeix un coeficient d'arrossegament significativament més baix (C_d) quan se sotmet a forces de vent o fluids en comparació amb perfils quadrats o rectangulars{0}}de vores afilades. Això minimitza les vibracions-induïdes pel vent i les càrregues laterals en estructures altes o exposades.

Aplicacions primàries

• Estructures marines i offshore:Les plataformes petrolieres, les jaquetes de turbines eòliques i les instal·lacions portuàries utilitzen CHS per mitigar les forces de les onades i del vent.
• Sistemes de truss i marcs espacials:Els sostres de llarga-carrera, els estadis esportius i les terminals d'aeroports solen emprar tubs CHS com a membres de corda i web a causa de la seva eficiència en tensió i compressió axial.
• Transport mecànic i de fluids:Combinant el suport estructural amb el transport de fluids, CHS s'utilitza àmpliament en canonades industrials i barres de grua.

Avantatges mecànics i pràctics

• Flexió i compressió simètriques:Igual que CHS, SHS funciona de manera previsible sota compressió axial i flexió multi-direccional perquèI_x = I_y. Tanmateix, ofereix una resistència a la flexió més alta al llarg dels seus eixos principals que un CHS d'àrea de secció transversal equivalent.
• Disseny de connexió simplificat:Les cares planes d'un SHS simplifiquen molt els processos de tall, perfilat i unió. A diferència del CHS, que requereix un tall de perfil complex (talls de peix-boca o cadira) per a les juntes que s'entrecreuen, els membres SHS es poden tallar rectes-i soldar-los directament a altres superfícies planes.
• Viabilitat del cargol:Les superfícies planes permeten cargolar fàcilment amb cargols cecs o{0}}perns estàndard quan la soldadura no és pràctica al lloc-.

Aplicacions primàries

• Construcció i emmarcat modulars:Estructura d'acer residencial i comercial, on les columnes han de suportar càrregues perimetrals uniformes.
• Equipament i maquinària industrial:Xassís, suports de transport i plataformes de fabricació que requereixen superfícies de muntatge rígides i quadrades.
• Columnes de característiques arquitectòniques:Estructura d'acer estructural exposada (AESS) on es desitja una geometria lineal i neta.

Atributs estructurals i geomètrics

Avantatges mecànics i pràctics

• Alta eficiència de flexió:RHS està dissenyat específicament per resistir els moments de flexió aplicats al seu eix principal. Quan una biga està sotmesa a una càrrega que actua principalment en una direcció (p. ex., càrregues de gravetat en una biga de terra), RHS proporciona la màxima resistència amb un ús mínim de material, imitant de prop l'eficiència d'una biga I-, però amb una estabilitat torsional superior.
• Optimització de l'espai i perfil baix:El perfil rectangular permet als enginyers minimitzar la profunditat de les cavitats del sòl o de la paret. Orientant l'eix profund verticalment, es poden aconseguir altes capacitats de càrrega dins d'embolcalls arquitectònics estrets.
• Excel·lent rigidesa torsional sota càrrega excèntrica:Tot i que és lleugerament menys eficient que el CHS en torsió pura, el RHS proporciona una resistència substancial al panyament lateral-torsional (LTB), un mode de fallada comú en seccions obertes com les bigues universals.

Aplicacions primàries

• Biguetes, corretges i llindes del sòl:Aplicacions on la càrrega és predominantment unidireccional i la resistència a la flexió és el principal motor de disseny.
• Xassís de vehicles i marcs de transport:Els remolcs, les carrosseries d'autobús i la maquinària agrícola utilitzen RHS per manejar forces de flexió elevades mentre mantenen plans plans per al muntatge de panells.
• Enginyeria de parets cortina i façanes:RHS serveix com a montant vertical o travessa horitzontal en sistemes de façana de vidre, resistint les càrregues del vent en llargs trams alhora que manté un perfil prim des dels punts de vista interiors.

Preparació de juntes i soldadura

• Articulacions CHS:La connexió de membres CHS en una configuració d'armadura requereix màquines especialitzades de perfilat de plasma CNC per executar talls de cadira precisos. El perfil de soldadura varia contínuament al voltant del perímetre de la junta, passant d'una soldadura de filet a una soldadura a tope depenent de l'angle d'intersecció. Això requereix soldadors altament qualificats o sistemes robòtics automatitzats, inflant els costos laborals.
• Articulacions SHS i RHS:Les juntes que involucren seccions-planes requereixen talls senzills de quadrat o d'inglet. Les soldadures solen ser soldadures de filet uniformes al llarg de línies rectes, reduint el temps de fabricació i reduint el llindar per a la qualificació del soldador.

Tractament i manteniment de superfícies

• Per a una àrea-de secció transversal determinada,CHS té el perímetre/superfície més petit, que es tradueix directament en costos més baixos per a recobriments protectors i mitigació de la corrosió.
• L'absència de cantonades afilades en CHS també evita l'aprimament prematur dels recobriments, que es produeix amb freqüència a les cantonades afilades de 90 graus dels perfils SHS i RHS a causa de la tensió superficial durant el curat de la pintura.

Tub rectangular galvanitzat doblegat

Tub d'acer sense costures pintat de negre

Tub d'acer recobert de polietilè de 3 capes

Trieu CHS quan:

• L'estructura està exposada a la dinàmica de fluids ambientals:Els ponts, les plataformes marítimes, les torres de telecomunicacions i els pals d'il·luminació es beneficien de la baixa resistència al vent de CHS.
• La torsió o torsió dinàmica és la càrrega que governa:Eixos de conducció, estructures de grua i marquesines arquitectòniques rodones.
• L'estètica requereix línies orgàniques o suaus:Columnes d'acer estructural a la vista en espais públics, aeroports i museus.

Trieu SHS quan:

• Les columnes s'enfronten a una càrrega multi-direccional o simètrica:Columnes d'edificis de diversos-pisos, pals de cantonada i suports perimetrals on les càrregues del vent i la gravetat interactuen per igual.
• Calen connexions senzilles i múltiples-planes:Marcs espacials o quadrícules estructurals on les bigues han d'emmarcar-se en una columna des de quatre direccions en angle recte.
• Es desitja un aspecte equilibrat i robust:Marcs d'equips industrials, balustrades i portes.

Trieu RHS quan:

• L'aplicació és una biga sotmesa a càrregues verticals primàries:Llindes de-larga portada, bigues del terra i llindes sobre les obertures de portes o finestres.
• L'espai arquitectònic està restringit:Situacions en què els elements estructurals s'han d'ocultar dins de particions primes de panells de guix o buits de sostre poc profunds.
• Les superfícies de muntatge planes són obligatòries:Fabricació de línies de transport, marcs de vehicles i estructures de suport de façana de vidre on els panells o els components mecànics s'han de muntar a ras-.

• CHSregna en compressió axial pura, eficiència torsional, rendiment aerodinàmic i economia de recobriment, malgrat la seva complexitat de fabricació més alta.
• SHSproporciona el compromís estructural ideal per a columnes i marcs multi-direccionals, oferint una resistència simètrica combinada amb una fabricació senzilla i rendible-.
• RHSserveix com el perfil de flexió més eficient, superant els altres quan es manegen moments de flexió direccionals alhora que optimitzen les restriccions espacials.