Circular Hollow Steel Pipe Column

Aceste coloane au un profil cilindric neted, drept și o secțiune transversală inelară care asigură o distribuție uniformă a sarcinii și o capacitate portantă axială superioară. Ele transferă în mod eficient sarcinile de la suprastructură la fundație și sunt potrivite pentru suport vertical în diverse aplicații, inclusiv structuri ușoare și grele din oțel, arhitectură peisagistică, stadioane, alei, fabrici industriale și clădiri prefabricate. Ele vin complete cu componentele de conectare necesare, cum ar fi plăci de bază, plăci de rigidizare, plăci de conectare și șuruburi de înaltă rezistență.

Definirea și configurarea produsului

I. Definiția de bază a coloanelor de conducte circulare

Coloana de țeavă circulară goală din oțel este o componentă verticală portantă cu o secțiune transversală circulară goală. Construite în principal din țevi de oțel circulare fără sudură sau sudate, aceste coloane sunt utilizate pe scară largă în clădirile cu structuri din oțel, proiecte municipale, poduri și stadioane, unde rezistă în principal la compresiune axială, momente de încovoiere și momente de torsiune.

1. Atribute de bază

Material: Oțel structural predominant carbon și oțel slab aliat; finisaje galvanizate, acoperiri anticorozive sau oțel inoxidabil sunt disponibile pentru medii exterioare sau corozive.

Caracteristici transversale: Definite prin diametrul exterior (D) și grosimea peretelui (t); forma circulară goală asigură distribuția uniformă a sarcinii în toate direcțiile, rezistență excelentă la torsiune și compresiune și concentrare minimă a tensiunilor.

Proces de fabricație: Disponibil ca coloane de țevi fără sudură (laminate integral, oferind o capacitate portantă mare) sau coloane de țevi sudate (formate prin laminare și sudare a plăcilor de oțel, oferind costuri mai mici).

2. Scenarii cheie de aplicare

Tuburi de bază pentru clădiri foarte înalte, locații cu deschidere mare (centre expoziționale/stadioane), gări de mare viteză, copertine, fabrici industriale, diguri de poduri, stâlpi de balustradă municipale, coloane peisagistice etc. 3. Notarea specificațiilor de bază

Notație standard: φ Diametru exterior × Grosimea peretelui × Lungime; de exemplu, φ219×8×6000 (diametrul exterior 219mm, grosimea peretelui 8mm, lungimea coloanei 6m).

II. Configurația ansamblului coloanei cu secțiune circulară goală (CHS).

Un sistem complet care cuprinde corpul principal al coloanei de țeavă circulară tubulară din oțel, conexiuni de la capătul superior și inferior, accesorii de conectare și componente auxiliare. Acesta este clasificat în cinci module majore în funcție de locație: corpul stâlpului, baza/fundația stâlpului, conexiunea superioară a stâlpului, conexiunea grindă-la-coloană și accesoriile auxiliare.

1. Corpul coloanei (componenta de bază)

Conducta circulară principală: diametrul conductei, grosimea peretelui și materialul sunt selectate în funcție de cerințele de sarcină; stâlpii extra-lungi pot fi fabricați în segmente, echipați cu îmbinări pentru îmbinare (conexiuni cu flanșă, sudate sau prin fișă).

Structuri de armare (obligatoriu pentru aplicații cu încărcături grele sau înalte):

Inele de rigidizare interioare și nervuri longitudinale de rigidizare: Pentru a preveni flambajul local al peretelui conductei.

Reducerea taliei / Secțiunea de tranziție a diametrului: Tranziția folosind țevi circulare cu diametru variabil atunci când sarcinile diferă între secțiunile superioare și inferioare.

2. Ansamblul bazei coloanei (Se conectează la fundație; determină stabilitatea generală)

Un ansamblu portant complet pentru partea inferioară a coloanei CHS; există două forme comune:

1) Tip șurub de ancorare încorporat (Cel mai comun)

·Placă de bază: placă groasă de oțel circulară sau pătrată, complet sudată pe corpul coloanei.

·Șuruburi de ancorare: șuruburi de ancorare multiple de înaltă rezistență încorporate în fundația de beton.

·Accesorii: piulițe, șaibe, lame de nivelare și material de chituire (pentru chituirea secundară pentru nivelarea și fixarea bazei).

2) Fundație tip inserție (fundație cupa)

· Priză de beton (cupă) + secțiune de coloană introdusă + beton compactat înconjurător sau beton cu agregate fine; utilizate în mod obișnuit în inginerie municipală și în construcția de poduri.

3. Ansamblul superior al coloanei (Transferă forța și susține suprastructura)

Selectat pe baza tipului de componente ale suprastructurii:

·Placă superioară a coloanei: placa de capac care etanșează partea superioară, protejează interiorul țevii și transferă sarcinile de sus.

· Scaun / Flanșă de conectare superioară a coloanei: Folosit pentru conectarea la țevi circulare superioare, ferme sau suporturi pentru cadru spațial. ·Capace de stâlp (pentru amenajare/balustrade): Decorative și rezistente la intemperii; disponibil în forme sferice, plate și conice.

4. Racorduri grindă-coloană / țeavă-țeavă (accesorii pentru transferul lateral de sarcină)

Accesorii standard pentru conectarea coloanelor de țevi circulare la grinzi de oțel, elemente secundare și coloane de țevi adiacente:

·Corbele circumferenţiale/plăci cu urechi: sudate pe corpul ţevii pentru a susţine grinzile de oţel.

·Flanșe de racord / cleme de țeavă: Pentru îmbinarea țevilor de același diametru sau trecerea între diametre diferite (imbinari reducătoare).

·Șuruburi de înaltă rezistență, plăci de sudură și plăci de conectare: pentru fixarea și consolidarea îmbinărilor.

5. Componente auxiliare (instalare, protecție și întreținere)

·Accesorii de ridicare: urechi de ridicare, inele de ridicare (instalate din fabrică pentru a facilita ridicarea la fața locului).

·Protecție anticorozivă: grund, strat intermediar și strat superior / acoperire galvanizată la cald; etanșare anticorozivă (capate pentru a preveni pătrunderea apei și ruginirea).

·Auxiliari de instalare: Suporturi de pozitionare, suporturi temporare, cricuri superioare reglabile (pentru aliniere si fixare temporara in timpul instalarii).

III. Exemple de configurații comune de asamblare

1.Coloană de țeavă circulară standard din fabrică: țeavă circulară principală + placă de bază + șuruburi de ancorare + lamele de nivelare + capac superior + corbel de corp de țeavă + șuruburi de înaltă rezistență + acoperire anti-coroziune + ureche de ridicare.

2. Stâlp de balustradă pentru drumul municipal: țeavă circulară principală + flanșă de bază încorporată / piedestal de beton + capac superior decorativ + clemă de conectare pentru balustradă / placă cu urechi + strat galvanizat anticoroziv.

3.Structură de oțel înaltă, coloană de țeavă circulară segmentată: țevi circulare segmentate + flanșe de îmbinare / îmbinări sudate + inele de rigidizare interioare + ansamblu de șuruburi de ancorare încorporate + placă de conectare grindă-coloană inelară + sistem anti-coroziune complet.

IV. Scurt rezumat

·Definiție: Un element portant vertical realizat din țeavă circulară goală din oțel; prezintă proprietăți mecanice excelente și o gamă largă de aplicații. ·Logica de sistem: Corp coloanei + ansamblu conexiune la bază + ansamblu conexiune superioară + accesorii conexiune laterală + accesorii anticoroziune/ridicare; configurațiile complete sunt selectate pe baza încărcărilor de proiect și a scenariilor de aplicație.

Care sunt avantajele de bază ale coloanelor circulare pentru țevi de oțel goale?

1. Secțiunea transversală circulară asigură distribuția uniformă a tensiunii, rezistență la compresiune axială ridicată și stabilitate la torsiune excelentă.

2. Aspectul raționalizat este minimalist, dar impresionant, sporind atractivitatea estetică generală a structurii.

3. Rezistența scăzută la vânt oferă performanțe superioare la vânt pentru aplicații în aer liber.

4. Natura ușoară simplifică ridicarea și instalarea, rezultând o eficiență ridicată a construcției.

5. Atât suprafețele interne, cât și cele externe pot fi tratate pentru rezistență la coroziune, asigurând durabilitate împotriva umezelii și o durată lungă de viață.

6. Specificații complete disponibile; înălțimea, plăcile de conectare și părțile încorporate pot fi personalizate pentru a se potrivi diferitelor scenarii arhitecturale.

În comparație cu coloanele din oțel cu secțiune în H și cu coloanele cu secțiune goală pătrată/dreptunghiulară, care sunt principalele caracteristici distinctive ale coloanelor circulare pentru țevi?

I. Avantajele mecanicii structurale

1. Portant omnidirecțional echilibrat și performanță de torsiune superioară: Momentul de inerție este consistent în toate direcțiile (fără distincție între axele puternice și slabe), oferind o adaptabilitate mult mai bună la sarcinile vântului, torsiune seismică și sarcini excentrice decât secțiunile H sau tuburile pătrate. Sunt alegerea preferată pentru locații cu deschidere mare, structuri falnice și proiecte de coastă supuse vântului puternic. În schimb, tuburile pătrate și secțiunile H au axe slabe și slăbiciuni semnificative în ceea ce privește torsiunea laterală.

2. Capacitate de încărcare compresivă mai mare și rezistență la flambaj local pentru aceeași cantitate de oțel: Sub compresie axială, stresul este distribuit uniform pe peretele țevii circulare. Pentru o anumită zonă de secțiune transversală, capacitatea de încărcare urmează ordinea: conductă circulară > tub pătrat > oțel cu secțiune în H. Coloanele rezistente pot fi făcute mai ușoare pentru a reduce costurile, economisind oțel și scăzând greutatea proprie.

3. Cel mai mic coeficient de rezistență la vânt: Forma circulară simplificată are ca rezultat un coeficient de formă a sarcinii vântului de aproximativ 0,8, comparativ cu 1,3 pentru tuburile pătrate și peste 1,5 pentru oțelul cu secțiune în H. Acest lucru reduce semnificativ încărcăturile vântului pe coloanele falnice, pasarelele exterioare, suporturile pentru energie eoliană și stâlpii baldachinului, reducând astfel costurile de ancorare a fundației. 

II. Caracteristici distinctive în fabricație și construcție

1. Design simplificat de îmbinare și conexiuni flexibile grindă la coloană: Grinzile de oțel se pot conecta la secțiuni circulare goale (CHS) în orice unghi pe întreaga circumferință de 360°, evitând constrângerile unghiurilor drepte ale tubului pătrat sau alinierii flanșelor H-grindă; aceasta oferă avantaje clare pentru scenariile care implică grinzi înclinate, ferme radiale și intersecții cu grinzi multidirecționale. Corbelele inelare standardizate și conectorii de clemă facilitează asamblarea.

2. Îmbinare segmentară convenabilă: Suportă atât sudarea cap la cap cu circumferință completă (cu teșituri interioare/exterioare) cât și conexiuni cu flanșă. Sudurile circumferențiale pe tuburile circulare distribuie tensiunile în mod uniform - spre deosebire de tuburile pătrate, care sunt predispuse la concentrarea tensiunilor la colțuri, sau grinzile în H, care necesită alinierea precisă a flanșelor și benzilor - rezultând toleranțe mai mari de fabricație.

3. Greutate de ridicare echilibrată: Distribuția uniformă a greutății elimină riscurile de încărcare excentrică sau de răsturnare în timpul ridicării.

III. Caracteristici distinctive în protecția împotriva coroziunii și întreținere

1. Suprafață optimizată pentru protecția împotriva coroziunii: Pentru o anumită zonă de secțiune transversală, aria suprafeței exterioare urmează ordinea: Tub circular < Tub pătrat/dreptunghiular < H-Beam. Acest lucru reduce volumul de vopsea sau material de galvanizare la cald necesar, scăzând costurile. Absența muchiilor ascuțite sau a „zonelor moarte” previne acumularea vopselei sau petele ratate, asigurând o durabilitate superioară în medii corozive exterioare.

2. Fără „zone moarte” pentru acumularea de apă sau praf: Spre deosebire de canelurile superioare ale tuburilor pătrate sau canalele de flanșă ale grinzilor în H – care tind să capteze apa de ploaie și praful, ducând la coroziune – suprafața curbată a tuburilor circulare permite scurgerea naturală a apei de ploaie, prelungind semnificativ durata de viață a coloanelor municipale în aer liber și a stâlpilor de peisaj.

IV. Caracteristici distinctive în estetica arhitecturală și scenarii de aplicare

1. Design decorativ integrat: Profilul curbat se potrivește arhitecturii peisagistice, montantilor de perete cortină și fațadelor sălii de expoziție. Acesta găzduiește capace de coloane sferice și elemente decorative curbate, combinând rezistența structurală cu estetica arhitecturală - în timp ce tuburile pătrate și grinzile în H par adesea extrem de industriale.

2. Adecvarea pentru spații restrânse: Oferă un diametru exterior mai mic pentru aceeași capacitate portantă, oferind avantaje distincte pentru rutarea utilităților, coloanele decorative interioare și suporturile compacte pentru echipamente. V. Compensații ale costurilor (valorificarea diferențierii: punctele slabe vs. punctele forte)

Puncte slabe: Pentru încărcături ultragrele și stâlpi dens de cadru, grinzile în H oferă o performanță mai bună a costurilor. Scenarii cheie de aplicare: Structuri înalte, deschideri lungi, încărcare multidirecțională, locații expuse/supuse la vânt și funcții structurale-decorative integrate; secțiunile goale circulare (CHS) oferă un cost total mai mic al ciclului de viață în aceste zone.

VI. Rezumatul poziționării diferențiate

Grinzi în H: Concentrați-vă pe cadre cu mai multe etaje, dens distanțate. Tuburi pătrate: concentrați-vă pe instalații industriale obișnuite, cu deschidere mică. Coloane cu secțiune circulară goală (CHS): se concentrează pe proiecte de structură peisagistică integrată, înălțime înaltă, de încărcare multidirecțională; ele stabilesc un avantaj de piață de neînlocuit prin rezistența la torsiune, rezistența scăzută la vânt și ușurința protecției împotriva coroziunii.

Flux de lucru de procesare end-to-end pentru coloana de țeavă circulară goală din oțel

I. Clasificarea produselor

1. Coloane CHS fără sudură: Produse prin prelucrarea profundă a stocului de țevi de oțel fără sudură finite; utilizat de obicei pentru diametre mici spre medii și coloane portante de înaltă precizie (φ60–φ630).

2. Coloane CHS laminate și sudate: Produse prin rularea plăcii de oțel într-un cilindru urmată de sudare longitudinală și/sau circumferențială; utilizat pentru stâlpi de diametru mare, cu încărcătură mare (metoda standard pentru coloane foarte mari >φ630).

II. Etape standard de procesare (procese în aval partajate pentru ambele tipuri)

Procesul 1: Inspecția materiei prime și aspectul de tăiere

1. Conductă fără sudură: inspecția materialului, diametrul exterior, grosimea peretelui și rapoartele de detectare a defectelor; tăiat la lungime folosind ferăstraie CNC sau tăietoare cu plasmă.

2. Țeavă laminată/sudată: detectarea defectelor de intrare și nivelarea plăcilor de oțel; Tăiere CNC la lățimea dezvoltată și teșire.

În timpul tăierii sunt incluse alocațiile pentru contracția prin sudură și prelucrare.

Procesul 2: Laminare și formare (numai pentru CHS laminat/sudat)

1. Placă de oțel laminată într-un cilindru folosind o mașină de îndoit plăci cu trei role; marginile aliniate și închise.

2. Sudura prin prindere pentru fixare; reglarea rotunjirii și a nealinierii marginilor (dezaliniere ≤ 10% din grosimea peretelui).

Procesul 3: Sudarea cusăturilor corpului conductei principale

1. Sudarea cusăturii longitudinale: Sudarea automată cu arc submers (SAW) — formând atât margele interioare cât și exterioare — pentru cusătura longitudinală a țevii laminate;

2. Post-sudare: Inspecție vizuală a cordonurilor de sudură → Testare cu ultrasunete (UT) (inspecție 100% pentru suduri de grad I);

3. Sudarea cap la cap circumferenţială pentru îmbinarea pe mai multe segmente a coloanelor lungi: utilizează, de asemenea, SAW pe două feţe şi NDT (testare nedistructivă).

Procesul 4: rotunjirea și îndreptarea țevilor circulare

Țevile laminate și sudate suferă o deformare semnificativă la sudare; o mașină de rotunjire hidraulică specializată este utilizată pentru a corecta rotunjimea și dreptatea, controlând ovalitatea la ≤D/1000; țevile fără sudură necesită doar ajustări minore de îndreptare.

Procesul 5: Teșirea capătului și prelucrarea frontală (proces critic)

Strung CNC / Frezare la capăt:

· Frezați ambele capete ale țevii plane și tăiați teșiturile de sudură, asigurând perpendicularitatea față de capăt;

· Pentru stâlpii care necesită conexiuni cu flanșă, prelucrați cu precizie un registru (scuț) la capătul țevii pentru a asigura o potrivire plată, la nivel cu flanșa.

Procesul 6: Asamblarea și sudarea componentelor de capăt de coloană

1. Ansamblul plăcii de bază a stâlpilor: Dispunerea și asamblarea plăcilor de bază pătrate/circulare și a nervurilor de rigidizare, urmată de sudare prin prindere pentru poziționare;

2. Placa superioară a coloanei și capacul de capăt: sudarea completă a capacului de capăt pentru a sigila deschiderea țevii și a preveni pătrunderea apei;

3. Corbele / Plăci cu urechi / Plăci inelare de conectare: Aranjare conform desenelor, asamblare în jurul circumferinței țevii și fixare prin sudură prin prindere;

4. Inele de rigidizare interioare (pentru stâlpi de înălțime mari cu sarcină mare): Ridicarea segmentată și instalarea plăcilor de rigidizare inelare interioare, fixate prin sudură interioară.

Procesul 7: Sudarea în toate pozițiile componentelor

1. Nervurile și corbelele plăcii de bază: sudate folosind sudare protejată cu gaz sau sudare cu arc submers (SAW);

2. Suduri critice de îmbinare: supuse testării nedistructive UT în conformitate cu cerințele de proiectare.

Procesul 8: Corecția produsului finit și forarea găurilor

1. Corectarea deformării la sudare și a dreptății coloanei folosind o combinație de încălzire cu flacără și metode mecanice;

2. Găurire CNC a găurilor pentru șuruburi și linii de utilitate în locațiile necesare. Procesul 9: Îndepărtarea ruginii și tratarea anticorozivă

1. Sablare la gradul Sa2.5 pentru a îndepărta depunerile și rugina;

2. Acoperire: Grund + strat intermediar + strat superior; treceți la procesul de galvanizare la cald dacă este necesar.

Procesul 10: Numerotarea produsului finit, inspecție, ambalare și expediere

1. Marcați ID-ul componentei, liniile de grilă și nivelurile de cotă;

2. Inspecție completă a dimensiunilor, sudurilor și acoperirii anticorozive înainte de depozitare.

III. Comparația celor două procese

1. Coloane circulare fără sudură pentru țevi de oțel goale: timp scurt de procesare, fără suduri longitudinale, integritate structurală excelentă; totuși, diametrul țevii este limitat, iar costurile de achiziție pentru diametre mari sunt mari.

2. Coloane de țevi circulare laminate și sudate: Capabile de diametre ultra-mari, cu grosimea peretelui complet personalizabilă; implică etape suplimentare de rulare și sudare longitudinală, dar oferă costuri mai mici pentru componentele la scară largă.

IV. Personalizare specializată (coloane de conducte mega circulare pentru clădiri înalte)

1. Pentru stâlpii umpluți cu beton: orificiile de chituire și de aerisire sunt pre-rezervate la capetele conductei;

2. Coloane de țevi circulare cu diametru variabil: Fabricate prin rulare și sudare a unei secțiuni conice de tranziție (reductor) pentru a conecta diferite diametre.

Parametri cheie de performanță pentru coloanele cu secțiune circulară goală (CHS).

I. Specificații geometrice

1. Denumire

Format: ϕD × t × L

·D: Diametru exterior (mm); Dimensiunile comune includ φ89, 114, 165, 219, 273, 325, 426, 530, 630, 720, 820, 920, 1020...

·t: Grosimea peretelui (mm); 4–50 mm

·L: lungime de tăiere standard; de obicei 6m/9m/12m; lungimi extra-lungi obținute prin îmbinare segmentată

2. Toleranțe dimensionale

1. Ovalitate: ≤ D/1000

2. Dreptatea corpului coloanei: În L/1000

3. Perpendicularitatea feței de capăt: ≤ t/10

II. Proprietăți mecanice ale materialului (clasele principale: Q235B/Q355B)

Q355NL este selectat pentru aplicații la temperatură scăzută datorită rezistenței sale la impactul la temperatură scăzută.

III. Parametri structurali cheie

1. Caracteristici de secțiune transversală (superioare tuburilor pătrate/grinzilor în H pentru aceeași greutate)

· Raza de rotație este uniformă în toate direcțiile; nicio distincție între axele puternice și slabe;

· Coeficient de rezistență la vânt: μ ≈ 0,8 (vs. 1,3 pentru tuburile pătrate/dreptunghiulare și 1,5 pentru grinzile H); impact redus la sarcina vântului

1. Avantaj de compresie: Coeficient ridicat de stabilitate a compresiei axiale; capacitatea portantă o depășește pe cea a stâlpilor dreptunghiulari pentru aceeași suprafață a secțiunii transversale

2. Rezistenta la torsiune: Momentul polar de inertie pentru sectiunile circulare este semnificativ mai mare decat pentru sectiunile necirculare; performanță seismică excelentă și rezistență la sarcini excentrice

IV. Performanță la sudare și NDT (testare nedistructivă).

1. Suduri longitudinale/circumferentiale (Grad I): Testare cu ultrasunete 100% (UT); Suduri grad II: 20% spot-check UT;

2. Rezistența la tracțiune la sudare nu este mai mică decât valoarea standard a metalului de bază. V. Specificații anti-coroziune

1. Grad de îndepărtare a ruginii prin sablare: Sa2.5 (Standard național);

2. Sistem standard de acoperire: Grund + Strat intermediar + Strat de acoperire; grosimea totală a peliculei uscate: 80–160 μm;

3. Galvanizare la cald: Grosimea stratului de zinc ≥85 μm; concepute pentru medii corozive de coastă.

VI. Specificații coloanei tubulare umplute cu beton (CFT).

1. Calități de beton utilizate în mod obișnuit pentru umplere: C30, C40 sau C50;

2. Acțiunea portantă sinergică între tubul de oțel și beton; capacitatea portantă axială totală a crescut de 2-3 ori; utilizate în mod obișnuit în structuri super-înalte.

VII. Specificații de instalare și conectare

1. Conexiune cu flanșă: Utilizează șuruburi de înaltă rezistență de grad 8.8 sau 10.9;

2. Placă de bază a coloanei: Grosimea plăcii 16–60 mm; echipat cu șuruburi de ancorare încorporate (M20–M64).