정의와 구조적 역할
강철 상자 기둥은 정사각형 또는 직사각형의 빈 프로파일이 있는 폐쇄형 단면 부재로, 일반적으로 가장자리를 따라 4개의 강철판을 용접하여 제작됩니다. 닫힌 이중 대칭 모양은 기둥에 두 주축에 대해 거의 동일한 굽힘 강성과 무게에 대한 높은 선회 반경을 제공하므로 기둥, 교각 및 중공업 지지대에 효율적인 부재가 됩니다.
부재는 구조물을 통해 축 방향 압축, 굽힘 및 비틀림을 기초로 전달합니다. 단면이 닫혀 있기 때문에 내부 다이어프램을 하중-도입 지점에 장착할 수 있으며, 캐비티는 서비스를 위한 숨겨진 추적 역할을 하거나 콘크리트로 채워져 콘크리트-충진 강철 튜브(CFST) 부재를 형성할 수 있습니다.
강철 상자 기둥의 일반적인 유형
상자 기둥은 주로 단면 형상에 따라-분류됩니다. 세 가지 일반적인 제품군은 직사각형, 정사각형 및 테이퍼형 상자 기둥입니다.
| 유형 | 모양과 동작 | 일반적인 사용 |
|---|---|---|
| 직사각형 상자 기둥 | 두 개의 동일하지 않은 측면 치수; 긴 쪽 방향으로 더 높은 강성 | 주로 한 방향으로 강성이 요구되는 건축골조, 교각, 플랜트 구조물 |
| 정사각형 상자 기둥 | 동일한 측면 치수; 모든 수평 방향에서 동일한 강성 | 제한된 계획 공간에 노출된 건축 지지대, 코어 및 부재 |
| 테이퍼형 상자 기둥 | 단면은 굽힘 모멘트 포락선에 따라 높이에 따라 감소합니다. | 상단으로 갈수록 하중이 감소하는 캐노피, 마스트 및 포털 프레임 |
폐쇄형 단면의 구조적 장점
균형잡힌 이축 강성
두 주축에 대한 관성 모멘트가 거의 같기 때문에 기둥에는 약한 축이 없습니다. 모든 수평 방향에서 도달하는 하중은 유사한 굽힘 및 좌굴 동작을 생성하여 모멘트 프레임의 연결 설계를 단순화하고 다방향 지진 하중에 대한 응답을 향상시킵니다.-
닫힌 튜브의 비틀림 강성
4개의 플레이트는 동일한 중량의 개방형 I- 또는 H{1}} 섹션보다 비틀림에 훨씬 더 잘 견디는 폐쇄형 튜브를 형성합니다. 이는 편심 하중, 크레인 동작 또는 지진 비틀림 모멘트가 부재에 작용할 때마다 중요합니다.
효율적인 재료 사용 및 낮은 자중-
재료는 중심에서 멀리 떨어진 단면의 주변에 배치되어 주어진 강철 양에 대한 회전 반경을 최대화합니다. 그 결과 동일한 용량의 기둥이 더 가벼워지고 기초 하중이 줄어들며 취급 및 설치가 단순화됩니다.
서비스 및 콘크리트 충전을 위한 공간
GB 50017, EN 1994-1-1 및 AISC 360에 규정된 대로 내부 공간은 케이블, 배관 및 덕트의 숨겨진 경로로 사용하거나 구조용 콘크리트로 채워 더 높은 축 용량, 더 큰 강성 및 향상된 내화성을 갖춘 CFST 기둥을 형성할 수 있습니다.
제작 방법
용접 조립 제작-
구조용 박스 기둥의 표준 경로는 4개의 플레이트를 절단하고 모서리를 준비한 후 지그에 박스를 조립하고 자동 수중 아크 용접(SAW)으로 4개의 세로 이음매를 용접하는 것입니다. 내부 다이어프램과 보강재는 패널 구역, 접합부 및 하중 도입 지점에 설치되며, 접근이 제한된 일렉트로슬래그 용접(ESW)을 사용하는 경우가 많습니다. 실행은 자격을 갖춘 용접공과 승인된 절차를 통해 AWS D1.1 또는 EN 1090-2를 따릅니다.
냉간 성형과 열간 성형
프레스 제동에 의한 냉간 성형은 경량 건축 부재에 사용되는 작고 얇은{0}}벽 부분으로 제한됩니다. 판을 굽히기 전에 가열하는 열간 성형은 냉간 성형이 불가능한 크거나 두꺼운 부분에 적합합니다. 건물 및 교량의 대부분의 내력-박스 기둥은 성형된 단면이 아닌 용접된 조립 부재입니다.
제작 중 품질 관리
품질 관리에는 판 두께 및 재료 인증서 검증, 단면적 및 직진성의 치수 검사,-용접의 비파괴 검사, 일반적으로 필요한 경우 자기 입자 검사(MT)와 함께 중요한 완전 침투 용접부에 대한 100% 초음파 검사(UT){3}}가 포함됩니다. 표면 처리는 ISO 12944에 따른 코팅 또는 ISO 1461에 따른 용융 아연 도금 전 ISO 8501-1(일반적으로 Sa 2.5)을 따릅니다.
선택 및 사양 체크리스트
GB 50017, AISC 360 또는 EN 1993-1-1에 따라 지배 하중 조합과 기둥 높이를 정의합니다.
강도, 안정성 및 처짐 한계를 충족하도록 단면 크기와 판 두께를 선택하십시오.
관리 코드에 맞는 강철 등급을 선택하세요. ASTM A572 등급 50 또는 60, EN 10025-2 S355JR/J0/J2 또는 GB/T 1591 Q355B/C/D/E
패널 영역, 접합부 및 하중 도입 지점에서 다이어프램 및 보강재 레이아웃 지정{0}}
용접 표준(AWS D1.1 또는 EN 1090-2) 및 NDT 요구 사항(예: 중요한 용접에 대한 100% UT)을 명시합니다.
ISO 8501-1 Sa 2.5에 따른 표면 준비 및 ISO 12944에 따른 코팅 또는 ISO 1461에 따른 용융 아연 도금 정의
이음방식, 설치방법, 빈 공간이 콘크리트로 채워질지 여부를 확인하세요.
자주 묻는 질문
상자 열과 솔리드 열의 차이점은 무엇입니까?상자 기둥은 속이 비어 있고 주변에 물질이 집중되어 있습니다. 동일한 무게에 대해 더 적은 재료를 사용하면서 솔리드 섹션보다 더 나은 굽힘 및 비틀림 저항과 더 높은 회전 반경을 제공합니다.
상자 기둥은 지진 지역에 적합합니까?예. 균형 잡힌 이축 강성과 균일한 응력 분포를 통해 박스 기둥은 GB 50017, AISC 341 및 EN 1998-1과 같은 해당 규정 조항에 따라 설계된 내진{1}}구조 시스템에 매우 적합합니다.
상자 열을 사용자 정의할 수 있습니까?예. 단면 크기, 판 두께, 강철 등급, 다이어프램 간격 및 표면 처리를 모두 프로젝트 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다. 이는 맞춤형 구조에서 용접 조립형{1}}박스 기둥이 일반적으로 사용되는 이유 중 하나입니다.
박스 컬럼은 부식에 강합니까?강철 자체는 내부식성이 없지만 -박스 기둥은 적절한 등급으로 제조되고 ISO 12944에 따른 적합한 코팅 시스템 또는 ISO 1461에 따른 용융 아연 도금으로 보호될 때 긴 서비스 수명을 제공합니다.
상자 기둥을 콘크리트로 채울 수 있나요?예. 콘크리트-충진 강철 튜브(CFST) 기둥은 더 높은 축 용량, 더 큰 강성 및 향상된 화재 성능을 위해 강철 쉘과 콘크리트 코어를 결합하고 GB 50017, EN 1994-1-1 또는 AISC 360 Chapter I에 따라 설계되었습니다.
점점 가늘어지는 상자 기둥은 언제 선호됩니까?테이퍼 섹션은 굽힘 모멘트 범위를 따르며 마스트, 캐노피 및 포털 프레임과 같이 높이에 따라 하중이 감소하는 부분에서 자재를 절약합니다. 제조 복잡성이 추가되므로 추가 비용과 비교하여 절감 효과를 평가해야 합니다.