Шаршы түтіктердің барлық бағытта күшті біркелкі тарататын симметриялық қасиеті бар, сондықтан олар сығылу мен бұралу күштеріне өте жақсы төтеп береді. Егер біз дөңгелек немесе тік төртбұрышты түтіктерді қарастырсақ, қысым астында әлсіз нүктелер пайда болады. Ал шаршы пішінде мұндай ақаулар болмайды, себебі күш материал бойынша біркелкі таралады. Қосылыстар ерте ыдырамай, бүкіл конструкция ұзақ уақыт тұрақты болып тұруы үшін құрылыс инженерлері осы қасиетті жақсы көреді. Ұзақ уақыт пайдалануға шыдайтын материал ретінде көптеген құрылыс жобалары қазір осы шаршы түтіктерді пайдалануды талап етеді.
Төртбұрышты түтік иілуге кедергі көрсететіні оның пішініне байланысты жақсырақ. Мысалы, 3x3 болат түтікті алып қарастырайық, оның қабырғаларының қалыңдығы - ширек дюйм. Құрылыс инженерлері осындай конструкциялардың дәл осындай дөңгелек түтіктермен салыстырғанда иілуге шамамен 40 пайызға артық кедергі көрсететінін айтады. Төртбұрышты пішін әртүрлі бағыттардан келетін салмақты ұстап тұру үшін жақсы жұмыс істейді. Төртбұрышты түтік вертикаль және жан-жаққа ауыр салмақты көтере алады, бірақ осы барлық жұмысты құрылысында аз металды қолдана отырып орындайды. Бұл кез келген адам үшін құндылықты құрылыс жасамай-ақ, тұрақты құрылымдар жасау үшін материалдық шығындарды төмендететінін білдіреді.
Қабырғалардың қалыңдығы бір нәрсенің қаншалықты салмақты көтере алатынын анықтауда үлкен рөл атқарады. Қабырғалар қалыңдаған сайын, мысалы, 0,125 дюймнен 0,375 дюймге дейін, олар әлбетте берік болып келеді, бірақ қосымша салмақ пен жоғары бағаға тұрады. Жүк көтергіштік қабілеті мен қабырғаның қалыңдығының кубы арасында байланыс бар екенін көптеген инженерлер біледі, бұл оларға беріктік пен тиімділік арасындағы тиімді тепе-теңдік нүктесін табуға көмектеседі. Нақты сандарға тоқталсақ, 11 өлшемді қабырғалы стандартты болат құбырлар қозғалмайтын заттар үшін шаршы дюймге шамамен 4800 фунтқа дейін өңдей алады. Бірақ егер біз 7 өлшемді болатқа көшсек, осындай құбырлар 12000 psi-дан астам күшке шыдай алады, бұл ауыр жүктерді көтеру күтілетін жерлерде жиі қолданылатынын түсіндіреді.
2023 жылғы ең соңғы Металл нарығының есебіне сәйкес, қазіргі кезде өндірістік жабын жүйелерінің 62% құрайтын жоғары беріктікке ие төменгі қорытпалы немесе HSLA болатын шаршы түтіктер 2018 жылы 45% болғаннан кейін өте күшті өсіп тұр. Бұл тенденцияның артындағы себеп? HSLA болатының өзі жақсырақ өнімділік көрсететінінде. Біз 70 кси-ге дейінгі беріктік туралы айтып жатырмыз, ал қарапайым көміртекті болат тек 36 кси ғана жетеді. Бұл тұрғыдан не нәрсені білдіреді? HSLA-мен салынған құрылыстар салмақты болмауымен қатар бір мезгілде өте берік болуы мүмкін. Сондықтан біз оны биік ғимараттар, көпір конструкциялары және тұрақтылықтың ең маңызды болып табылатын ауыр техника бөліктері сияқты заманауи құрылыс жобаларында кеңінен қолданылатынын көреміз.
Көлденең құбырлар көптеген жобаларда кездеседі, себебі олар соңғы жылы ASTM стандарттарына сәйкес шамамен 400-ден 550 МПа-ға дейінгі созу беріктігін қамтамасыз етеді. Бюджет маңызды болып табылатын көптеген жобалар үшін көміртегі болаты жақсы күш пен бюджетке тиімділікті ұштастырады. Болаттан тыс таңдау ретінде металл ерітіндісін пайдалануға болады, ол әдеттегі болаттың екі есесін құрайды, бірақ уақыт өте тат және коррозияға тұрақты болып қалады. Ал енді 6061-Т6 құймалы алюминий болаттан 30 пайыз жеңілірек, бірақ күші оның тек 40-50 пайызын ғана құрайды. Бұл транспорттық құралдар немесе жиі орнын ауыстырып тұратын уақытша құрылыстар сияқты салмақ маңызды болып табылатын жағдайларда алюминийді таңдау керек.
| Материал | Созылу күші (Мпа) | Салмақ (кг/м³) | Коррозияға тұрақтылық |
|---|---|---|---|
| Көміртекті болат | 400–550 | 7,850 | Төмен |
| Нержавеющая болат | 500–700 | 8,000 | Жогары |
| Aluminum 6061-T6 | 260–310 | 2,700 | Орташа |
Нержелі болат 10,5% хромнан (ASTM A276 бойынша) тұрады, бұл теңіздік, химиялық және ылғалды орталарда коррозияға тұрақты өзекшелі тот баспайтын қабат түзеді. 2205 сияқты дуплекс нержелі болат маркалары NACE International бағдарламасына сәйкес стандартты 304 болаттан үш есе көп хлоридке тұрақтылық қамтамасыз етеді, сонымен қатар оларды теңіз және өнеркәсіптік қолданбалар үшін қолайлы етеді.
Экструзияланған алюминийден жасалған шаршы түтіктер ыстық түрде өңдеу арқылы өте дәл өлшемді ауытқуларды (±0,1 мм) қамтамасыз етеді, соның арқасында өндірістен кейінгі өңдеудің қажеттілігі азаяды. 6063-Т5 қорытпасы күшті дән аралық коррозияға тұрақтылық көрсетеді, ылғалды жағдайда өңделмеген көміртекті болаттан 78% жоғары өнімділік көрсетеді (Aluminum Association 2023), бұл сыртқы және сәулеттік қолданулардағы ұзақ мерзімділігін арттырады.
Көміртегі болат әлі де ең арзан таңдау болып табылады, сызықтық футына 1,20-ден 2,50 долларға дейінгі құн төлейді, ал инелі құралдар 2024 жылы 4,50-ден 8 долларға дейінгі құн төлейді. Айта кету керек, жағалау жақын аймақтарда коррозия үлкен мәселе болып табылатын жерлерде, көптеген инелі болат 50 жыл бойы қызмет ететінін байқаңыз, бұл бастапқы құнына қарамастан мағыналы. Сонымен қатар, қазіргі кезде жасыл сертификат алуға ұмтылған жобалар үшін өте пайдалы болатын жаңадан материал жасау үшін қажетті энергияның тек 8% ғана қажет ететін алюминийді қайта өңдеуді де атап өтуге болады.
Төрт қабырғалы түтіктер салмақ тарату жағынан жақсырақ және басқа көптеген түрлеріне қарағанда бұралу күштеріне төзімдірек болғандықтан құрылыс аяқтары үшін таңдау нұсқасы болып табылады. Біркелкі пішіні құрылыстар бойынша кернеуді біркелкі таратуға көмектеседі, қарапайым төбе тірегі немесе күрделі бірнеше қабатты құрылыстар туралы болсын. Өткен жылы Құрылыс Материалдары Институты жариялаған соңғы зерттеулерге сәйкес орташа биіктіктегі құрылыстарда дәстүрлі I-арқалықты жүйелермен тікелей салыстырғанда төрт қабырғалы түтік каркасы бар ғимараттарда қысым астында иілу 22 пайызға аз болды. Мұндай көрсеткіштер беріктік пен құрылыс жобаларындағы тиімділікті іздеуші архитекторлар арасында олардың танымалдылығын арттырып отыр.
Модульді құрылыс квадрат түтіктердің дәл өлшемділігі мен дәнекерлеуге дайын қырларына сүйене отырып, соңғы жылдары кеңінен қолданылуда. Цинктелген болат квадрат түтіктер жиі құрастырма қабырға панельдерінде және еден кассеталарында пайдаланылады, бұл құрылыс уақытын миллиметрлік дәлдікпен қысқартып, жинақтау процесін жылдамдатады. Бұл әдіс құрылыс мерзімін 40%-ға дейін қысқартады, бұл көлемді тұрғын үй мен коммерциялық құрылыстар үшін маңызды артықшылық болып табылады.
Архитекторлар квадрат түтіктерді дәстүрлі және заманауи материалдарды біріктіру үшін пайдаланады. Олардың жазық беттері шыныдан жасалған фасадтар, композитті панельдер және крест-қосылған қабатты шыршамен жалғануды жеңілдетеді. Қайта жөндеу жобаларында құрылысшылар квадрат түтіктердің созындыларын тірек жүйесіне енгізе алады, ал жүктеме траекториясын бұзбай конструкциялық тұтастықты сақтайды.
Құрылыс квадрат құбырларының 85%-дан астамы қайта өңделіп, жаңа құрылыстарда пайдаланылып, LEED сертификациясы мен тұрақты даму концепциясын қолдайды. Сонымен қатар, зауыттарда құбыр өндірісінің қалдықсыз технологиялары – тұйық циклді темір қорытуды пайдалану есебінен материалды пайдалану 99% дейін жетеді.
Квадрат құбырлар өнеркәсіптік механизмдерге қаттылық қамтамасыз етіп, гидравликалық престер мен жинау желілерінде дәл туралауға кепілдік береді. Тұйық көлденең қима иілу мен бұралу күштерін біркелкі таратып, жоғары дәлдікті жүйелердегі тербелістерге байланысты қателерді 40%-ға дейін азайтады. 2024 жылғы әлемдік құрылыс құбырлары нарығының талдауы ).
Модульді тасымалдауыштар квадрат құбырлардың стандартталған өлшемдерін пайдаланып, жинақтау мен қайта реттеуді тездетеді. Зауыттар квадрат құбырлардың бұрандалы жүйелерін пайдалану арқылы дәстүрлі түрде дәнекерленген жүйелерге қарағанда өндірістік жолдарды реттеуді 15–20% тездетіп отыр, бұл операциялық икемділікті арттырады.
Квадрат құбырлар көптеген бағыттағы күштерге төтеп беретін трактордың жүктеуіштері мен комбайндар сияқты ауыр техникаларда маңызды рөл атқарады. Қалың қабырғалы түрлері (≥0,25") тегіс емес жерде динамикалық жағдайларда болса да 5 тоннадан астам жүк көтеруге сенімді түрде қол жеткізеді.
Қайнатылған цинкпен және полимерлік бояумен қапталған квадрат құбырлар ылғалды, химиялық заттар немесе экстремалды температуралы орталарда да өз қасиеттерін сақтайды. Осындай қорғанышты қаптамалар химиялық өңдеу сияқты қиын секторларда он жыл ішінде жөндеу шығындарын 60% азайтады.
Тікбұрышты құбырлар көлік зауыттарында және жол сыртындағы көліктерде кездеседі, себебі олар артық салмақ қоспай, қаттылықтың дұрыс үйлесімін ұсынады. Осындай құбырлардың пішіні айналу қақпашалары мен көлік аяқтамалары сияқты құрылымдар бойынша қысымды біркелкі таратуға көмектеседі, яғни металл тұрақты күш түсіру нәтижесінде әлсірейтін көптеген нүктелер болмайды. Сол себепті механиктер күнделікті қатты соққыларға ұшырайтын бөліктерді бекіткенде жиі тікбұрышты құбырларды таңдайды, әсіресе ілініс жүйелері мен тіркеме шассилерінде. Ралли көліктерімен жұмыс істеген адамның бәрі жақсы бекітудің осындай қатты жағдайларда қаншалықты маңызды екенін біледі.
Электр көліктерін шығаруда экструдерленген алюминий квадрат түтіктерге ауысу салмағын дәстүрлі болат нұсқалармен салыстырғанда шамамен 30% азайтатындықтан және беріктігін сақтайтындықтан толқын тудырып отыр. Жеңіл көліктер энергияны тиімді пайдалануға және зарядтау аралығында ұзағырақ жүруге әкеледі. Алюминийдің тағы бір үлкен артықшылығы - таттан және бұзылуға тұрақтылығы, әсіресе қыс мезгілінде жол тұзы мен сумен соқтығысатын батарея корпусы мен шасси бөліктері үшін маңызды. Көптеген өндірушілер көліктерді ұзақ қызмет етіп, қатты жағдайларда жақсырақ жұмыс істеу үшін осындай алюминий шешімдерге ауысуда.
Жақсырақ өнімдер жасау инженерлердің еркін таңдауына байланысты. Мысалы, 2 дюймге 2 дюймдік алюминийден жасалған құбырдың қабырғаларының қалыңдығы 0,125 дюйм болады. Бұл көрсеткіш бұралу қаттылығының 1,8 кН м² тең болуын қамтамасыз етеді, бұл жеңіл өнімдер үшін жеткілікті. Ал ауыр машиналар жасау кезінде көптеген шығарушылар қызу дәнекерлеген болат құбырларды таңдайды. Бұл құбырлардың қабырғаларының қалыңдығы ¼ дюймнен ½ дюймге дейін болады. Олар соққыға тұрақты болып келеді, бірақ раманың барлық бөліктерінде қатты сәулелерді пайдаланғаннан 15-20 пайыз жеңіл болып табылады. Бұл машина салмағы мен конструкциялық беріктік талаптарын салыстырмалы түрде қарастырған жөн.
Төрт қабырғалы түтіктер өнеркәсіп пен көлік транспортынан тыс әртүрлі шығармашылық бағыттарда қолданылады. Модульді мебель жобаларын, қалалық кеңістіктерде кездесетін әсем әуездік құрылыстарды, тіпті үй шеберханаларында салынған заттарды айтуға болады. Олардың ыңғайлылығы стандартты өлшемдері мен жазық қабырғаларында, бұрыштамаларды пайдаланып немесе дәнекерлеу арқылы біріктіру жеңіл болады. Бұл өзін-өзі жасау жобаларымен айналысатын адамдар үшін өте қолайлы! Қазіргі таңда дүкендерде 8 футтық алюминий төрт қабырғалы түтіктің бағасы әдетте $23-тан $35-қа дейін болып келеді. Бір ғана осындай көп қызмет көрсететін бөлшек арқылы адамдар өз кітап қорына сәйкес ұлғаятын регулирленетін кітап сөрелерінен бастап, достары жиналатын ыңғайлы аялдамалы үйдің сыртында тұрғызылған тұрақты дәліздеріне дейін, сонымен қатар қажетсіз құрылғыларсыз гаражға дәл келетін арнайы жұмыс үстелдерін жасайды. Материалдардың арзан, бірақ кең мүмкіндіктерге ие болуы оны өзін-өзі жасау сүйетін шеберлер арасында өте танымал етіп отыр.
Симметриясы арқасында төртбұрышты түтіктер күштерді біркелкі таратып, әлсіз орындарды азайтып, жүкті көтеру қабілетін жақсартады.
Қабырғаның қалыңдығын арттыру беріктікті арттырса да, сол сияқты салмақ пен құнын да көбейтеді. Инженерлер оптималды беріктік үшін қабырғаның қалыңдығының кубы ережесін қолданады.
Көп тараған материалдарға көміртекті болат, нержавеющий болат және алюминий жатады, олардың әрқайсысы коррозияға тұрақтылық пен жеңіл салмақ сияқты әртүрлі артықшылықтары бар.
HSLA (жоғары беріктік, төмен қоспалы) болаты жоғары аққыштық беріктігі мен жеңіл салмақты ұсынады, заманауи құрылыста кеңінен тараған.
Алюминий беріктігін жоғалтпай-ақ жеңіл вариант болып табылады, энергияны үнемдеу мен қатты жағдайларда ұзақ қызмет етуге ықпал етеді.
EN
