تیر جعبه فولادی در مقابل تیرچه صفحه: تفاوت های کلیدی و راهنمای انتخاب

تیرهای باکس فولادی و تیرهای صفحه ای چیست؟

A تیر جعبه فولادیتیری با مقطع توخالی و بسته است که با جوشکاری صفحات فولادی به صورت مقطع مستطیلی، مربعی یا ذوزنقه‌ای شکل می‌گیرد. از آنجا که بخش بسته است، جریان برشی پیوسته تحت پیچش ایجاد می کند و صلبیت پیچشی بسیار بالایی را ارائه می دهد. تیرهای جعبه ای به طور گسترده در پل های منحنی،-کابل دهانه بلند-پل های معلق و معلق، بزرگراه های مرتفع شهری و-تیرهای جرثقیل سنگین استفاده می شود.

A تیر ورق فولادییک تیر-به شکل I- (یا H-شکل) ساخته شده است که با جوش یا پیچ و مهره صفحات جداگانه مونتاژ می‌شود - یک صفحه وب و صفحات فلنج بالا/پایین - همراه با سخت‌کننده‌ها. این یک بخش باز است که در مقاومت در برابر خمش عمودی در امتداد محور قوی خود بسیار کارآمد است و معمولاً در پل‌های بزرگراهی ساده و پیوسته، باندهای جرثقیل صنعتی و تیرهای انتقال استفاده می‌شود.

هر دو نوع، اعضای ساختاری سفارشی-ساخته شده‌اند تا بخش‌های استاندارد نورد. انتخاب بین آنها با طول دهانه، مسیر بار، انحنا، دسترسی ساخت و ساز و هزینه چرخه عمر{2} تعیین می شود. این راهنما تفاوت های فنی را توضیح می دهد و یک مسیر انتخاب عملی برای پروژه های پل و ساختمان ارائه می دهد.

تفاوت های کلیدی در یک نگاه

مقایسه عملکرد ساختاری

سفتی پیچشی

مقطع جعبه بسته هنگام پیچش یک جریان برشی بسته ایجاد می کند که تاب خوردگی را مهار می کند و مقاومت پیچشی بسیار بیشتری نسبت به مقطع I- باز با وزن مشابه ایجاد می کند. این باعث می‌شود تیرهای جعبه‌ای به انتخاب استاندارد برای پل‌های منحنی افقی و برای عرشه‌هایی که به‌طور غیرعادی توسط وسایل نقلیه سنگین بارگیری می‌شوند، باشد.

ظرفیت خمشی

در تیرهای جعبه ای، صفحات فلنج بالا و پایین پهن هستند و ممان زیادی از اینرسی را ایجاد می کنند و ظرفیت خمشی جهانی بالایی را در هر دو جهت می دهند. یک تیر صفحه ای مواد را در دو فلنج که توسط یک شبکه عمیق جدا شده اند متمرکز می کند. برای بارهای گرانشی که به صورت عمودی عمل می کنند بسیار کارآمد است، اما سختی جانبی (محور ضعیف) آن محدود است.

مقاومت برشی و پایداری

برش در تیرهای جعبه ای توسط دو یا چند تار مشترک است و دیافراگم های داخلی تارها را در برابر کمانش برشی مهار می کند، بنابراین از تارهای نازک می توان از نظر اقتصادی استفاده کرد. یک تیر صفحه ای به یک شبکه متکی است. تارهای باریک عمیق به سفت کننده های عرضی و طولی برای جلوگیری از کمانش برشی مورب نیاز دارند. به همین دلیل، تیرهای صفحه ای بیشتر در برابر کمانش پیچشی جانبی- مستعد هستند و برای طول های بدون مهاربندی طولانی نیاز به سیستم مهاربندی دارند.

ساخت، نصب و نگهداری

برای تیرهای جعبه‌ای، کنترل کیفیت به مشخصات روش جوشکاری واجد شرایط (WPS)، آزمایش‌های غیرمخرب مفاصل حیاتی و مونتاژ آزمایشی بخش‌های منطبق بستگی دارد. برای تیرهای صفحه ای، خطوط جوش خودکار و بررسی ابعاد استاندارد معمولاً کافی است. هر دو نوع دارای گواهی‌های آسیاب مواد و عملیات سطحی مانند شات بلاست به Sa 2.5 با پرایمر غنی از روی و پوشش‌های تکمیلی، مطابق با ISO 12944 برای رده خورندگی پروژه هستند.

نحوه انتخاب بین تیرهای جعبه و صفحه

a را انتخاب کنیدتیر ورق فولادیهنگامی که تراز مستقیم است، مسیر بار عمدتاً عمودی است و بودجه آن تنگ است: می‌توان آن را به صورت انبوه-در خطوط خودکار تولید کرد، برای حمل و نقل و بلند کردن سبک‌تر است، و به سرعت با پیچ‌های- استحکام بالا متصل می‌شود. این یک راه حل اثبات شده برای دهانه های ساده و پیوسته در محدوده متوسط، تیرهای جرثقیل و تیرهای انتقال ساختمان است.

a را انتخاب کنیدتیر جعبه فولادیهنگامی که پل منحنی یا کج است، زمانی که بارهای زنده غیرعادی هستند، زمانی که دهانه های طولانی یا عرشه های عریض به پایه های کمتری نیاز دارند، یا زمانی که ظاهر صاف و مدرن و سطح نگهداری کم در اولویت هستند. تیرهای جعبه‌ای نیز برای پل‌ها در مناطق با باد شدید ترجیح داده می‌شوند زیرا پروفیل بسته را می‌توان به صورت آیرودینامیکی شکل داد و برای طرح‌های پرتاب تدریجی.

هر دو نوع باید بر اساس کد حاکم بر منطقه پروژه طراحی شوند - به عنوان مثال AASHTO LRFD در آمریکای شمالی، یوروکد 3 (EN 1993) در اروپا، یا GB 50017 / سری GB 50010 در چین - با استفاده از گریدهای فولادی سازه مانند ASTM A709 Grade 150, EN 350, EN 1591 Q355/Q420 با جوش پذیری و چقرمگی مورد نیاز.

بررسی رایگان انتخاب تیر و نقل قول دریافت کنید

سوالات متداول

انواع اصلی تیرهای جعبه ای کدامند؟

تیرهای جعبه‌ای بر اساس شکل مقطع به‌صورت مستطیلی، ذوزنقه‌ای یا دایره‌ای، و از نظر آرایش سلولی به‌صورت تک سلولی، چند سلولی یا چند سلولی- طبقه‌بندی می‌شوند. جعبه فولادی ذوزنقه‌ای شکل (مثلثی-پایین) به دلیل کارایی آیرودینامیکی آن در پل‌های-کابلی بلند-با دهانه بلند و معلق رایج است.

چرا تیرهای جعبه ای برای پل های منحنی ترجیح داده می شوند؟

یک عرشه پل منحنی هم به صورت عمودی و هم به صورت پیچشی بارگذاری می شود. بخش جعبه بسته در برابر چرخش با یک جریان برشی بسته مقاومت می کند و نیازی به مهاربندی خارجی ندارد، که عرشه را فشرده نگه می دارد و اجازه می دهد تا شعاع های افقی محکم و بدون اعوجاج بیش از حد ایجاد شود.

آیا تیرهای صفحه ای ارزان تر از تیرهای جعبه ای هستند؟

به طور کلی برای دهانه های ساده و مستقیم بله. ساخت تیر ورق مسطح است و به راحتی خودکار می شود، مواد نزدیک به محور خنثی فقط در صورت نیاز استفاده می شود، و نصب با اتصالات پیچ و مهره سریعتر است. این مقایسه به دهانه، عرض عرشه، درجه فولاد و شرایط سایت بستگی دارد، بنابراین یک برآورد مهندسی برای هر پروژه مورد نیاز است.

چه الزامات جوشکاری و بازرسی برای تیرهای جعبه اعمال می شود؟

درزهای اصلی معمولاً جوش‌هایی با نفوذ{0} کامل هستند که تحت مشخصات روش جوشکاری واجد شرایط (WPS) اجرا می‌شوند و با آزمایش اولتراسونیک (UT)، رادیوگرافی (RT) یا ذرات مغناطیسی (MT) بازرسی می‌شوند. مدارک مرجع شامل AWS D1.5 برای جوشکاری پل و EN 1090 برای اجرای سازه های فولادی می باشد.

آیا می توان از تیر صفحه ای برای دهانه های بلند استفاده کرد؟

بله، با یک شبکه عمیق تر و یک سیستم مهاربندی، تیرهای صفحه می توانند فواصل قابل توجهی را بپوشانند، اما فراتر از یک دهانه خاص، فولاد اضافی برای سفت کننده ها و مهاربندی ها، تیر جعبه را به ویژه در مواردی که پیچش یا انحنا درگیر است، اقتصادی تر می کند.

معمولاً برای تیرهای پل از چه گریدهای فولادی استفاده می شود؟

نمرات رایج عبارتند از ASTM A709 Grade 36/50/50W برای پروژه های ایالات متحده، EN 10025 S355J2 و S355NL در اروپا، و گریدهای GB/T 714 یا GB/T 1591 مانند Q355 و Q420 در چین. درجه نهایی به استحکام تسلیم، چقرمگی در دمای طراحی و الزامات جوشکاری پروژه بستگی دارد.