Các phần cấu trúc rỗng (HSS) đã trở thành các thành phần thiết yếu trong kỹ thuật kết cấu hiện đại, cung cấp các tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng đặc biệt khiến chúng trở nên lý tưởng cho nhiều ứng dụng xây dựng và công nghiệp. Các sản phẩm thép chuyên dụng này được sản xuất theo tiêu chuẩn quốc tế nghiêm ngặt, cung cấp cho các kỹ sư các đặc điểm hiệu suất đáng tin cậy cho các dự án đòi hỏi.
Phần cấu trúc rỗng là gì?
Các phần cấu trúc rỗng là các ống thép chuyên dụng có mặt cắt rỗng được thiết kế cho các ứng dụng kết cấu. Được sản xuất thông qua các quy trình lăn lạnh theo các tiêu chuẩn như ASTM A500, EN 10219 và JIS G 3466, các sản phẩm đa năng này cung cấp khả năng chịu tải vượt trội trong khi duy trì trọng lượng tương đối nhẹ so với các phần rắn.
Sản phẩm HSS cung cấp cho các kỹ sư các tùy chọn kết nối linh hoạt cho các hệ thống khung cấu trúc trong khi cung cấp điện trở xoắn tuyệt vời và các thuộc tính vật liệu nhất quán trong toàn bộ hồ sơ phần.
Hồ sơ HSS chính và các ứng dụng của chúng
Các phần rỗng vuông (SHS)
Các phần rỗng vuông có kích thước công bằng với độ dài bên bằng nhau, thường dao động từ 20 mm đến 300mm theo thông số kỹ thuật ASTM A1085. Các hồ sơ này được sản xuất thông qua các quy trình vẽ lạnh hoặc cuộn nóng chính xác để đảm bảo độ chính xác và tính toàn vẹn cấu trúc của kích thước.
Các ứng dụng chính cho SHS bao gồm:
Xây dựng cầu làm các yếu tố chịu tải chính
Các cột cấu trúc trong các tòa nhà thương mại và công nghiệp
Khung thiết bị yêu cầu các điểm kết nối thống nhất
Các đặc điểm kiến trúc kết hợp hấp dẫn thẩm mỹ với chức năng cấu trúc
Phần rỗng hình chữ nhật (RHS)
Các phần rỗng hình chữ nhật cung cấp các lợi thế về cấu trúc của SH trong khi cung cấp tỷ lệ khung hình có thể tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cụ thể. Hồ sơ RHS cung cấp hiệu suất tối ưu trong các ứng dụng trong đó cần có các đặc tính cường độ định hướng.
Các ứng dụng phổ biến cho RHS bao gồm:
Hệ thống giàn cho các cấu trúc nhịp lớn
Khung hỗ trợ băng tải
Hệ thống kệ lưu trữ và giá đỡ
Các yếu tố kiến trúc khi yêu cầu tỷ lệ chiều cụ thể
Phần rỗng tròn (CHS)
Các phần rỗng tròn cung cấp khả năng chống tải tuyệt vời từ nhiều hướng và có các cấu hình hình trụ mịn nhằm giảm thiểu khả năng chống dòng chất lỏng. Hồ sơ CHS phù hợp với các thông số kỹ thuật như ASTM A500 Lớp C, với đường kính thường dao động từ 21,3mm đến 508mm.
Các ứng dụng CHS chính bao gồm:
Hệ thống vận chuyển chất lỏng yêu cầu mất ma sát tối thiểu
Tay vịn và rào cản an toàn trong không gian công cộng
Các cột kết cấu với phân phối tải xuyên tâm thống nhất
Các thành phần nền tảng ngoài khơi tiếp xúc với các ứng suất đa hướng
Phần rỗng liền mạch
Các phần rỗng liền mạch đại diện cho một biến thể HSS cao cấp được sản xuất thông qua các quá trình ép đùn nóng loại bỏ các đường nối hàn. Những sản phẩm hiệu suất cao này cung cấp khả năng chịu áp suất và cường độ nén vượt trội, làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng quan trọng mặc dù hồ sơ chi phí cao hơn của chúng.
Các ứng dụng HSS liền mạch bao gồm:
Hệ thống thủy lực áp suất cao
Các thành phần cấu trúc quan trọng dưới tải cực đoan
Các thành phần cơ học chịu tải theo chu kỳ
Môi trường dịch vụ chua đòi hỏi tính chất luyện kim vượt trội
Thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn kỹ thuật của HSS
Các phần cấu trúc rỗng được sản xuất theo các tiêu chuẩn quốc tế khác nhau xác định dung sai kích thước, tính chất cơ học và thành phần hóa học của chúng. Hiểu các thông số kỹ thuật này là rất cần thiết cho thiết kế kỹ thuật phù hợp và lựa chọn vật liệu.
Thông số kỹ thuật của phần rỗng vuông
Sản phẩm SHS thường phù hợp với các tiêu chuẩn sau:
ASTM A500 Lớp C: Kích thước 20 × 20 mm đến 300 × 300mm với độ dày tường 1.6-12.7mm
EN 10219 S355J2H: Kích thước 30 × 30mm đến 250 × 250mm với độ dày tường 2.0-16.0mm
JIS G 3466 STKR490: Kích thước 40 × 40mm đến 200 × 200mm với độ dày tường 2,3-12.0mm
Thông số kỹ thuật của phần rỗng hình chữ nhật
Các sản phẩm RHS thường được sản xuất để đáp ứng:
ASTM A500 Lớp B: Kích thước 50 × 25 mm đến 400 × 200mm với độ dày tường 1.9-12,5mm
EN 10219 S275J0H: Kích thước 60 × 40mm đến 350 × 150mm với độ dày tường 2,5-14.0mm
JIS G 3466 STK400: Kích thước 30 × 50mm đến 180 × 80mm với độ dày tường 1.6-9,0mm
Thông số kỹ thuật của phần rỗng tròn
Các sản phẩm CHS thường phù hợp với:
ASTM A500 Lớp C: Đường kính φ21.3mm đến φ508mm với độ dày tường 1.2-12.7mm
EN 10219 S235JRH: Đường kính φ26.9mm đến φ457mm với độ dày tường 2.0-16.0mm
JIS G 3466 STKM590A: Đường kính φ34mm đến φ318,5mm với độ dày tường 2.0-12.0mm
Lợi ích của các phần cấu trúc rỗng trong thiết kế kỹ thuật
Việc áp dụng rộng rãi HSS trong xây dựng hiện đại phản ánh nhiều lợi thế của họ so với các yếu tố cấu trúc truyền thống:
Hiệu quả cấu trúc
Các sản phẩm HSS cung cấp các tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng đặc biệt, cho phép các nhà thiết kế đạt được hiệu suất cấu trúc cần thiết với ít vật liệu hơn. Hồ sơ phần đóng của chúng cung cấp sức đề kháng vượt trội đối với các lực xoắn so với các phần mở như chùm tia hoặc kênh.
Kết nối tính linh hoạt
Các bề mặt bên ngoài đồng nhất của các cấu hình HSS tạo điều kiện cho nhiều phương thức kết nối, bao gồm các mối hàn, kết nối được bắt vít với các tấm cuối và các hệ thống kết nối đặc biệt. Tính linh hoạt này đơn giản hóa thiết kế kết cấu và quá trình chế tạo.
Kháng cáo thẩm mỹ
Các đường nét sạch sẽ và sự xuất hiện hiện đại của các yếu tố HSS làm cho chúng các lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng cấu trúc tiếp xúc. Hồ sơ đơn giản của họ tích hợp tốt với các thiết kế kiến trúc đương đại trong khi vẫn hoàn thành các chức năng cấu trúc quan trọng.
Lợi thế kinh tế
Mặc dù chi phí vật liệu ban đầu có thể cao hơn một số lựa chọn thay thế, thời gian chế tạo giảm, trọng lượng vận chuyển thấp hơn và các yêu cầu bảo trì tối thiểu thường khiến HSS trở thành lựa chọn tiết kiệm nhất trong suốt vòng đời của một cấu trúc.
Phần kết luận
Các phần cấu trúc rỗng đại diện cho một loại sản phẩm thép thiết yếu kết hợp hiệu suất kỹ thuật với tính linh hoạt trên nhiều ứng dụng. Bằng cách hiểu các loại HSS khác nhau, các tiêu chuẩn áp dụng và đặc điểm hiệu suất của chúng, các kỹ sư và nhà chế tạo kết cấu có thể tận dụng các sản phẩm này để tạo ra các cấu trúc hiệu quả, bền và thẩm mỹ cho một loạt các mục đích công nghiệp và thương mại.
Khi chọn sản phẩm HSS cho các ứng dụng cụ thể, tư vấn với các nhà cung cấp thép và kỹ sư kết cấu có kinh nghiệm để đảm bảo tuân thủ các mã xây dựng và yêu cầu hiệu suất có liên quan.
