فهم الأقسام الهيكلية المجوفة: الأنواع والمواصفات والتطبيقات

أصبحت المقاطع الهيكلية المجوفة (HSS) مكونات أساسية في الهندسة الهيكلية الحديثة ، مما يوفر نسبًا استثنائية للوزن تجعلها مثالية للعديد من التطبيقات الصناعية والصناعية. يتم تصنيع منتجات الصلب المتخصصة هذه وفقًا للمعايير الدولية الصارمة ، مما يوفر للمهندسين خصائص أداء موثوقة للمشاريع الصعبة.

ما هي الأقسام الهيكلية المجوفة؟

الأقسام الهيكلية المجوفة عبارة عن أنابيب فولاذية متخصصة تتميز بمقطع عرضي مجوف مصمم للتطبيقات الهيكلية. تم تصنيع هذه المنتجات متعددة الاستخدامات من خلال عمليات التدحرج الباردة وفقًا لمعايير مثل ASTM A500 و EN 10219 و JIS G 3466 ، توفر إمكانات فائقة للحمل مع الحفاظ على الوزن الخفيف نسبيًا مقارنة بالأقسام الصلبة.

توفر منتجات HSS للمهندسين خيارات اتصال مرنة لأنظمة الإطار الهيكلي مع تقديم مقاومة الالتواء ممتازة وخصائص المواد المتسقة خلال ملف تعريف القسم.

ملامح HSS الأولية وتطبيقاتها

أقسام مربعة جوفاء (SHS)

تتميز الأقسام المجوفة المربعة بأبعاد متساوية مع أطوال جانبية متساوية ، والتي تتراوح عادة من 20 مم إلى 300 مم وفقًا لمواصفات ASTM A1085. يتم تصنيع هذه الملفات الشخصية من خلال عمليات السحب على البارد أو عمليات التدوير الساخن لضمان دقة الأبعاد والسلامة الهيكلية.

تتضمن التطبيقات الرئيسية لـ SHS:

• بناء الجسر كعناصر حاملة للأحمال الأولية

• الأعمدة الهيكلية في المباني التجارية والصناعية

• أطر المعدات التي تتطلب نقاط اتصال موحدة

• الميزات المعمارية تجمع بين الجاذبية الجمالية والوظيفة الهيكلية

أقسام جوفاء مستطيلة (RHS)

توفر المقاطع المجوفة المستطيلة المزايا الهيكلية لـ SHS مع توفير نسب عرضية قابلة للتخصيص لتلبية متطلبات الهندسة المحددة. تقدم ملفات تعريف RHS الأداء الأمثل في التطبيقات التي يلزم وجود خصائص قوة الاتجاه.

تتضمن التطبيقات الشائعة لـ RHS:

• أنظمة الجمالون للهياكل الكبيرة

• أطر دعم الناقل

• أنظمة الأرفف والرفوف

• العناصر المعمارية حيث تكون هناك حاجة إلى نسب أبعاد محددة

أقسام جوفاء دائرية (CHS)

توفر المقاطع المجوفة الدائرية مقاومة ممتازة للأحمال من اتجاهات متعددة وتتميز بملفات تعريف أسطواني ناعمة تقلل من مقاومة تدفق السوائل. تتوافق ملفات تعريف CHS مع مواصفات مثل ASTM A500 Grade C ، مع أقطار تتراوح عادة من 21.3 مم إلى 508 ملم.

تتضمن تطبيقات CHS الرئيسية:

• أنظمة نقل السوائل التي تتطلب الحد الأدنى من فقدان الاحتكاك

• الدرابزين وحواجز السلامة في الأماكن العامة

• الأعمدة الهيكلية مع توزيع الحمل الشعاعي الموحد

• مكونات المنصة الخارجية المعرضة لضغوط متعددة الاتجاهات

أقسام جوفاء سلسة

تمثل الأقسام المجوفة غير الملحومة متغير HSS متميز تم تصنيعه من خلال عمليات البثق الساخنة التي تقضي على اللحامات الملحومة. توفر هذه المنتجات عالية الأداء إمكانات فائقة للضغط وقدرات مقاومة الضغط ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الحرجة على الرغم من ارتفاع تكلفة التكلفة.

تشمل تطبيقات HSS غير الملحومة:

• النظم الهيدروليكية عالية الضغط

• المكونات الهيكلية الحرجة تحت التحميل الشديد

• المكونات الميكانيكية الخاضعة للتحميل الدوري

• بيئات الخدمة الحامضة التي تتطلب خصائص معدنية فائقة

المواصفات والمعايير التقنية HSS

يتم تصنيع الأقسام الهيكلية المجوفة وفقًا لمعايير دولية مختلفة تحدد تحمل الأبعاد والخصائص الميكانيكية والتكوين الكيميائي. فهم هذه المواصفات أمر ضروري للتصميم الهندسي المناسب واختيار المواد.

مواصفات قسم مربع جوفاء

عادة ما تتوافق منتجات SHS مع المعايير التالية:

• ASTM A500 درجة C: الأحجام 20 × 20 مم إلى 300 × 300 مم مع سمك الجدار 1.6-12.7 ملم

• EN 10219 S355J2H: الأحجام 30 × 30 مم إلى 250 × 250 مم مع سمك الجدار 2.0-16.0 مم

• JIS G 3466 STKR490: الأحجام 40 × 40 مم إلى 200 × 200 مم مع سمك الجدار 2.3-12.0 مم

مواصفات قسم جوفاء مستطيلة

عادة ما يتم تصنيع منتجات RHS للقاء:

• ASTM A500 درجة ب: الأحجام 50 × 25 مم إلى 400 × 200 مم مع سمك الجدار 1.9-12.5 ملم

• EN 10219 S275J0H: الأحجام 60 × 40 مم إلى 350 × 150 مم مع سمك الجدار 2.5-14.0 مم

• JIS G 3466 STK400: الأحجام 30 × 50 مم إلى 180 × 80 مم مع سماكة الجدار 1.6-9.0 مم

مواصفات القسم المجوف الدائري

تتوافق منتجات CHS بشكل عام مع:

• ASTM A500 GRADE C: DAIMERS.

• EN 10219 S235JRH: أقطار φ26.9mm إلى φ457mm مع سماكة الجدار 2.0-16.0 مم

• JIS G 3466 STKM590A: أقطار φ34mm إلى من 318.5 ملم بسمك الجدار 2.0-12.0 ملم

فوائد الأقسام الهيكلية المجوفة في التصميم الهندسي

يعكس اعتماد HSS على نطاق واسع في البناء الحديث مزاياها العديدة على العناصر الهيكلية التقليدية:

الكفاءة الهيكلية

توفر منتجات HSS نسبًا استثنائية قوة إلى الوزن ، مما يسمح للمصممين بتحقيق الأداء الهيكلي المطلوب مع مواد أقل. توفر ملفات تعريف القسم المغلقة مقاومة فائقة لقوى الالتواء مقارنة بأقسام مفتوحة مثل I-beams أو القنوات.

براعة الاتصال

تسهل الأسطح الخارجية الموحدة لملفات تعريف HSS طرق اتصال متعددة ، بما في ذلك المفاصل الملحومة ، والاتصالات المبللة بألواح النهاية ، وأنظمة الاتصال المتخصصة. هذا التنوع يبسط عمليات التصميم الهيكلي والتصنيع.

النداء الجمالي

الخطوط النظيفة والمظهر الحديث لعناصر HSS تجعلها خيارات شائعة للتطبيقات الهيكلية المكشوفة. تتكامل ملفات تعريفها البسيطة بشكل جيد مع التصميمات المعمارية المعاصرة مع الاستمرار في الوظائف الهيكلية الحرجة.

المزايا الاقتصادية

على الرغم من أن تكاليف المواد الأولية قد تكون أعلى من بعض البدائل ، فإن وقت التصنيع المنخفض ، وانخفاض أوزان الشحن ، وأدنى حد من متطلبات الصيانة يجعل HSS هو الخيار الأكثر اقتصادا على مدى عمر الهيكل.

خاتمة

تمثل الأقسام الهيكلية المجوفة فئة أساسية من المنتجات الفولاذية التي تجمع بين الأداء الهندسي مع التنوع عبر العديد من التطبيقات. من خلال فهم أنواع HSS المختلفة ، والمعايير المعمول بها ، وخصائص الأداء ، يمكن للمهندسين الهيكليين والمصنعين الاستفادة من هذه المنتجات لإنشاء هياكل فعالة ودائمة ومرضية من الناحية الجمالية لمجموعة واسعة من الأغراض الصناعية والتجارية.

عند اختيار منتجات HSS لتطبيقات محددة ، يوصى بالتشاور مع موردي الصلب ذوي الخبرة والمهندسين الهيكليين لضمان الامتثال لقواعد البناء ومتطلبات الأداء ذات الصلة.