Күч түшкөндө квадрат түбөттөр бардык төрт жакка бирдей таратылат, ал эми бул оң ийилүүгө жана бурулууга каршы төзүмдүүлүк берет. Тик бурчтуу бурчтары конструкцияга табигый катуулук кошот. Мисалы, ASTM A500 Grade B болоттон жасалган квадрат түбөттөр чейинки 46,000 фунт/дюйм² (нарк чейин) чыдай алат. Ошол өлчөмдөгү дөңгөлөк түбөттөргө салыштырмалуу, бул квадрат түбөттөрдүн инерция моменти 1,7 эсе жогору. Бул эффективдүү формасына байланыштуу инженерлер күн бою жүктөр түрдүү багыттардан келген учурларда колонналар, көпүрө фермалары жана конструкциялык рамалар үчүн көбүнчө квадрат түбөттөрдү колдонушат.
Стандарттык конструкциялык квадрат түтүктөр белгилүү бир иштеңсүү талаптарына ылайык келген карбондук болоттун сортторунан жасалат:
| Электрик үзгүчтүүлүк | ASTM A500 Grade B | ASTM A513 Type 5 |
|---|---|---|
| Акысынын берилери (фунт/инч²) | 46,000 | 50,000 |
| Күчтүүлүк чеги (psi) | 58,000 | 70,000 |
| Баштагы пайдалануу | Конструктивдүү рамкалар | Машиналардын бөлүктөрү |
Бош кесимди бекемдиктерге караганда салмакты 40% чейин жеңилдетет, ал эми периметрдеги кернеэдин тийгилди таралышы аркылуу жүктү төтөнүүчү кабилийетинин 85–92% сакталат.
Симметриялуу геометриясы аркалуу огундогу өзгөчөлүктөрдү жокко чыгарганы үчүн квадрат түтүктөр чоңдо түтүктөргө караганда 1,3 эсе, тик бурчтук түтүктөргө караганда 22% жогорку бүгүлүшкө турушкан болуп саналат. Квадрат формадагы 4" түтүк чоңдо формадагыга караганда 11 200 фунтка карата 15 000 фунт басымга чыдап турат.
Жылуулук менен кайталанган жумшак болоттун квадрат түтүктөрү ашыкча жүктөмдө болжолдошуучу сынгычтык режимдерге ээ, анын берилүү чеги 36,000 фунт/кв. дюйм (A класс)дан 50,000 фунт/кв. дюймго (C класс) чейин. Ар бир сызык боюнча типтик инерция моменти (I) 8,22 in₄ болуп, критикалык эмес колдонулуштарда I-буйруктарга салыштырмалуу 30% узунраак чейинки аралыктарды камсыз кылат.
Болот түтүктөрдүн квадрат формасы бул тууралуу бурчтуу бурчтар күчтөрдү жакшыраак таратканы үчүн аларга эң сонун бұралу беркинтишин алат. Бул түтүктөр жогорудан түшкөн вертикалдык жана жанынан таасир эткен латералдык күчтөргө каршы турууга өзгөчө жакшы, анан улам көп катамдуу имараттарды курууда алар чоң танымалдыкка ээ. Чыныгы техникалык талаптарга келгенде, ASTM A500 Grade B түтүктөр көптөгөн жер кайталоого туруштуруучу конструкцияларда стандарт болуп саналат. Бул түтүктөр 46 ksi (килоконт бут квадрат дюймүнө) чейинки минималдуу чегинүү чегин өтүшү керек. Бул материалдардын беттин бардык аянты боюнча стрессти кармоо жер кайталоосу учурунда бузулуш нүктөлөрүнүн пайда болушун алдан алат. Бул барабар таралуу жер кайталоо таасирине каршы турууга имараттарды жалпысынан сынгычтык берет.
Квадрат түтүктердин стандартташтырылган өлчөмдөрү модулдуу курулушто массалык өндүрүштү ынталандырат. МИГ-менен түйүлгөн 4"x4" гальванизацияланган квадрат түтүктөр колдонулган долбоорлор традициялык ыкмаларга салыштырмача жыйналуу убактысын 20–30% кыскартканын билдиришти. Бул өлчөмдүк тактык бульдозерлер, шатыр фермалары жана стенанын панелдери сыяктуу заводдо даярдалган компоненттердеги ишчилердин санын азайтат жана так чектерди камсыз кылат.
Квадрат түтүкчөлөр конструкциялык жактан жакшы иштеп, жакшы көрүнүшкө ээ болгондуктан архитекторлор үчүн колдонууга ыңгайлуу материалга айланды. Тозокко каршы 2 дюймдүк нержавейка түтүкчөлөрдү алалы - миңдүү жылдар бою коррозияланбайт, анын ичинде океанга жакын биналарга орнотулганда да узакка чейин сакталат, анткени туздуу ауа көпчүлүк материалдарды абдан тез тездетип жиберет. Шаарлар бардык жерде велосипед токтоп турган жерлер менен жарандык транспортто токтоп турган жайларга бул 8-12 калибрдагы кыйла мыктыраак квадрат түтүкчөлөрдү орнотуп жатышат. Бул материалдар вандалдарга каршы көпчүлүк башкаларына караганда туруктуураак, бирок заманбап түрдү шаарлар бүгүнкү күндө инфраструктура долбоорлору үчүн тилек этишет.
Жаңы 15 кабаттуу уй, сырткы каркастын жарымын түзгөн которулган болот түплөрүн иштетүү аркылуу жакшыртылган LEED Gold статусун алды. Архитекторлор бардык зарыл структуралык берилгендерди сактап, жалпы болот колдонууну 18 пайызга чейин камчылаган. Бүт иштер бутулган соң, энергияны байкоо жыл бою жылытуу үчүн чыгымдардын 12 пайызын утушту. Бул утуштун бир бөлүгү кууш болот түптөрүнүн жылуулук жагынан катуу түптөргө караганда жакшыраак иштөөсүнөн келип чыгат, уйдун капталарынын ар кандай бөлүктөрүндө жылуулуктун жоголушун камчылатат.
Квадрат түбүттүн барабар жактары бургуу кыйкычкандыгын жогору кармоого мүмкүндүк берет, робот колдору жана конвейер трек системалары сыяктуу так техника үчүн идеалдуу. CNC машиналардын негиздеринде ал иштөө вибрацияларын I-барактарга салыштырмалуу талаңыраак таратат жана гармониялык искерчиликти 40% чейин камтыйт (ASM International 2023).
Алыскы темир түтүктөр, өзгөчө, штамптоочу пресс менен же гидравликалык системанын ичинде колдонулган жерлерде, кайталанган стресс циклдерге дуушар болгондо, чындап эле турушат. Бул түтүктөрдүн четин айланасына ширетүү мүмкүн, демек биз стресстен катуу жабыркаган жерлерди бекемдей алабыз. Андан тышкары, дубалдарынын калыңдыгы бирдей, ошондуктан алар 700 МПадан ашык басымга дуушар болгондо да күтүлбөгөн жерден бузула алышпайт. Инженерлер чарчоо сыноосун өткөргөндө, төрт бурчтуу түтүктөр материалдарды иштетүүчү жабдууларда колдонулган туура бурчтуу түтүктөргө салыштырмалуу 25 пайызга узак иштейт. Бул өнөр жай тармагындагы кымбатчылыктарды түзөт.
25x25 миллиметрден 150x150 миллиметрге чейинки стандарттуу квадрат түтүкчөлөрдүн өлчөмдөрү, айрыкча жылына жана орамалоо техникасындагы өндүрүш процесстерин ынгайлуу кылууга жардам берет. Өндүрүүчүлөр ASTM A500 сертификатталган жумшак болоттун түтүкчөлөрүн колдонгондо, партиядан-партияга сапаты бирдей болот. Бул бирдейдик роботтолгон жыйналыш иштеринде убакытты тездетет, кээ бир заводдор өздөрүнүн макети боюнча жасалган профилдер менен салыштырганда жыйналыш үчүн керек болгон убакытты 18 пайызга чейин камсыз эткенин билдиришкен. Тозуудан жана лаштан коргоо керек болгон учурда, алдын ала цинктелген версиялар тамак-аш өнөр жана фармацевтикалык бекеттерде, жүзүн таза кармоо жана коррозияны болдурубоостук үчүн, ыңгайлуу болуп саналат.
Тоско жана төмөнкү деңгээлдеги унаа көпүрлөрүндө симметриялык формасы туташуулардагы кернеши концентрациясын минималдуу кылат. Көпүрлөрдү долбоорлоо боюнча изилдөөлөр квадрат тубалардын 18 метрге чейинки айланаларда I-буйруктарга салыштырмалуу жалкалуучулугунун бар болгондо 8% экендигин көрсөттү (Bridge Design International 2023).
Квадрат тубалардын жабык кесилиши ачык каналдуу бөлүктөргө караганда 22% мыкты вибрацияны жумшартуу касиетине ээ. Бул өзгөчөлүккө жел же такталуу унаа жүктөмөлөрүнө дуушар болгон инфраструктурада муктаж. Сыноолор 85 МПа кернеши деңгээлинде 1,2 миллион жүктөмө циклинен кийин тубалар бүтүндүгүн сактап келгенин тастыктады (Materials Performance Report 2023).
2022-жылы Флориданын Гольф боюнда жасалган жаңыртуу ишинде эски бетон пирлерди ысык-дип гальванизацияланган квадрат болот тубалар менен алмаштырышты. Цинк менен капталган чечим төмөнкүлөрдү камсыз этти:
Төрт бурчтуу түтүктөр кадимки жүктөмдүлүк үчүн жакшы иштесе да, материалдардын агым чыдамдуулугу 650 МПа ашканда чектөөлөрүн көрсөтө баштайт. Көпүрөлөрдүн айланасы 300 метрден ашкан учурда, бүгүнкү күндө көптөгөн конструкциялык инженерлер гибриддүү чечимдерди тандашат. Алар төрт бурчтуу түтүктөрдү ичинде камышты бетон менен бириктиришет, анткени ал жалпы алганда туруктуулукту жакшыртат. ASCE Көпүрө Кодексинин акыркы басмасы чынында эле, транспорт регулярдуу кыймылдаган аймактарда таянычсыз төрт бурчтуу түтүктөрдүн канча чейин созулушун чектейт. 2023-жылкы түзөтүү боюнча, коопсуздук себептери үчүн кошумча беркитүү керек болгонго чейин таянычсыз айланалардын максималдуу узундугу 45 метрге жетет.
Көпчүлүк иштөө үчүн жетиштүү бекемдиги бар, тегерек болгон болсо да арзан кара металлдан жасалган түтүктөр, коррозияга каршы төзүмдүү болушу үчүн хромдун минимум 10,5% камтыган 304 жана 316 сорттогу эрнеңсиз болотко чейинки коррозияга туруштуруучу пассивдүү катмарды түзөт. Демек, мунун үчүн теңсиз суу же химикаттар менен күн сайын иштеген кургак жай жана фабрикаларда бул материалдарды көрөбүз. Цинк капталган гальванистикалык болот баасы боюнча орто ченинде, бирок цинк капталганы үчүн сыртта иштөөгө жарамдуу. Көптөгөн мамлекеттик экспертиздер бул коргоо чарасынын 20ден 30 жылга чейин созулуп, кийинки жолку техникалык кызмат көрсөтүү керек экендигин айтышат.
| Электрик үзгүчтүүлүк | Жумшак болот | Сизинсиз болгон болот | Galvanized steel |
|---|---|---|---|
| Коррозияга туруктуу | Төмөнкү | Жогорку | Орточо |
| Баасы (метрге) | $18–$25 | $45–$120 | $28–$40 |
| Колдонуу мөөнөтү (жыл) | 10–15 | 30–50+ | 20–40 |
| Эң жакшы колдонум | Ички каркастар | Чечек көркөмдөр | Сырткы конструкциялар |
1-таблица: Сектордо стандарттуу материалдардын салыштырылуусунан чыккан иштөө көрсөткүчтөри
ASTM B117 стандарттарына ылайык туз дарбазасы менен сынаганда, цинк менен капталган түтүктөр жөнөкөй жумшак болотко караганда коррозияга 5–7 эсе жогорку төзүмдүүлүк көрсөттү. Башка тараптан, нерсе көп ылгалдуу же химиялык чөйрөдө болгондо, эритмеңки металл айланачын айырмаланат. Туруктуу 1000 саат муктап тургандан кийин да ал жылына 0,1 мм ден ашпаган жоюлууга бат жана коррозиянын белгилери пайда болбойт. 2023-жылы NACE укумуштук изилдөө кызыктуу натыйжа берди. Температура 60 градус Целсийден жогору болгондо цинк каптоолор тез түрдө бузулуп баштайт. Бирок эритмеңки металл? Ал 870 градуска чейинки температурада туруктуулугун сактап, чоң кемчиликтерди көрсөтпөйт. Көптөгөн секторлор жогорку температурада колдонуу үчүн аны тандап алуусу түшүнүктүү.
Кургак, ички колдонуулар үчүн көмүртектүү болот эң тиешелүү чечимди сунуштайт. Гальванизацияланган болот сыртка коюлганда каржылык чыгымды жана долгомолдукту тепе-теңдиктеп, 35–50 жыл бою пайдаланууга мүмкүндүк берет. Белгилүү аймактарда же өнөр жай шарттарында нержавейкалуу болоттун жогорку башталгыч инвестициясы эки убакыт бою сызык боюнча метрине $180 ашкан алмаштыруу чыгымдарын болтурбайт.
Квадрат түтүкчө бурчуу катуулугу жана тең салмактуу жүктөлүшү менен белгилүү, андан улам жүк көтөргөн конструкциялар, фермалар жана каркастар үчүн идеалдуу болуп саналат.
Квадрат түтүкчө дөңгөлөк түтүкчөгө караганда ийилүүгө каршы турушун жана тик бурчтук түтүкчөгө караганда бурчуу катуулугун жакшыртат, демек конструкциялык бүтүндүктү камсыз кылууда ал эффективдүүрөк.
Борбордо же химиялык заттарга тийип турган чөйрөдө коррозияга каршы туруктуулугу жогору болгондуктан, эритилбеген болот тең аралдарда же өнөр жай шарттарында колдонууга жарамдуу.
Тандоо баасын, иштөө мөөнөтүн, коррозияга каршы туруктуулугун жана трубаны орнотуу үчүн белгилүү чөйрө шарттарын камтыйт.
EN
