Стрессийг зохицуулахад квадрат хоолимсууд нь даралтыг дөрвөн талынхаа бүх талаар ижил жигд тарааж, муруйх болон цохих хүчний эсрэг сайн эсэргүүцэл үзүүлдэг. Тэгш өнцгийн ирмэгүүд бүтэц рүү нэмэлт хатуулаг чанар нэмж өгдөг. Жишээ нь ASTM A500-ийн B ангийн гангаар хийсэн квадрат хоолимсыг авч үзэхэд, уян хатан байдал алдахаас өмнө дюйм квадратанд ойролцоогоор 46,000 фунтын ачааллыг тэсвэрлэх чадвартай байдаг. Ижил хэмжээтэй бөглөрүүгээр харьцуулбал, эдгээр квадрат хэсгүүд инерцийн моментийн хувьд ойролцоогоор 1.7 дахин илүү их байдаг. Энэ илүү үр дүнтэй хэлбэрийн улмаас инженерчид бүтээцийн багана, гүүрийн трапец, бүтэц багцыг барихад өдөр тутам чиглэлээс хамааран ачаалал өөрчлөгдөх үед квадрат хоолимсыг ихэвчлэн сонгодог.
Стандарт бүтээцийн квадрат хоолимсыг тодорхой гүйцэтгэлийн шаардлагад нийцүүлэн гарган авдаг нүүрстөрөгчийн гангаар хийдэг:
| Чадвар | ASTM A500 Grade B | ASTM A513 Type 5 |
|---|---|---|
| Уян хатан байдлын хүч (psi) | 46,000 | 50,000 |
| Хуваан татах бат бөхөн (psi) | 58,000 | 70,000 |
| Үндсэн зориулалт | Бүтэц багц | Машин хэсгүүд |
Хоосон хөндлөн огтлол нь бат бэхийн чадварыг хүрээний стрессийг үр дүнтэй тараах замаар хадгалж, цан төстэй харьцуулахад жингээ 40%-иар багасгадаг.
Тэгш өнцөгт хоолойнууд нь тэнхлэгийн дагуух сул талыг арилгах тэгш хэмийн геометртэй байдлаас шалтгаалан бөмбөлөг хоолойгоос 1.3 дахин илүү нугалах эсэргүүцэл, тэгш өнцөгт хоолойгоос 22% илүү уртаар нарийх чадвартай байдаг. 4"-ийн квадрат хоолой 11,200 lbs-ийн эсрэг тэнцүү бөмбөлөг хоолойтой харьцуулахад хугарахгүйгээр 15,000 lbs-ийн шахагдах ачааллыг тэсвэрлэж чаддаг.
Халуун багарзаж авсан зөөлөн гангаар хийсэн квадрат хоолой нь давамгайлсан ачаалал дор илрэх үедээ урьдчилан тодорхойлогдохуйц задралын загварыг үзүүлдэг бөгөөд уян хатан байдлын хязгаар нь 36,000 psi (А ангилал) -аас 50,000 psi (С ангилал)-ийн хооронд байна. Инерцийн момент (I) нь шугаман фут бүрт ердийн тохиолдолд 8.22 in₄ байхад критик бус хэрэглээнд I-баганатай харьцуулахад 30% илүү урт дахин дэмжих боломжийг олгодог.
Ган хоолойн квадрат хэлбэр нь тэдгээрийн шулуун өнцгийн ирмэгүүд хүчийг илүү сайн тараах боломжийг олгох тул эргэх хүчний эсэргүүцэлд маш сайн. Энэ нь хоолойнууд дээрээс ирэх вертикаль ачааллыг болон талын чиглэлд ирэх хүчийг эсэргүүцэхэд тус тус тохиромжтой болгоно. Ийм учраас олон давхар барилгын барьж буйдаа өргөн хэрэглэгддэг. Хэрэгжих дэх техникийн шаардлагад илүү ихэвчлэн газар хөдлөлтийн эсэргүүцэх бүтэцтэй барилганд ASTM A500 B-ангийн хоолойг стандарт болгон ашигладаг. Эдгээр хоолойнууд ойролцоогоор 46 ksi (квадрат инчид ноогдох мянган фунт) хэмжээний хамгийн бага уян хатан байдлын хязгаарыг хангасан байх ёстой. Эдгээр материалууд гадаргуугийн бүх талбайд ачааллыг хэрхэн тэвчих нь газар хөдлөлтийн үед сул цэгүүд үүсэхээс сэргийлдэг. Энэ жигд тархалт нь орон нутгийн хазайлтыг зогсоох боломжийг олгох бөгөөд ерөнхийдөө барилгыг газар хөдлөлттэй тулгарах үед илүү тэсвэртэй болгодог.
Дөрвөлжин хоолойн стандарт хэмжээс нь модуль барилгын масс үйлдвэрлэлийг хялбаршуулдаг. Традицийн арга замаас 20–30% илүү хурдан угсралт хийдэг гэж МИГ-ээр зуулсан 4"x4" цайрлаж хамарсан дөрвөлжин хоолой ашигласан төслүүд тайлагнадаг. Энэ нарийвчлал нь объект дээрх хөдөлмөрийн зардлыг бууруулдаг бөгөөд шат, гадаа таглах балка, ханын самбай зэрэг урьдчилан бэлтгэсэн элементүүдэд нарийн тусгай зааврыг дэмждэг.
Дөрвөлжин хоолимсууд нь бүтцийн хувьд сайн ажиллах зовхийн чухал гадаад дүрстэй материал хэрэгтэй архитекторуудын дунд ихэвчлэн ашиглагддаг болсон. Дахин давтан цацаж будсан 2 на 2 инчийн цэвэр төмрийн хоолимсыг жишээ болговол, далайн ойролцоох барилганд суурилуулсан ч чийгшилтээс 50 жилийн турш эвдэрдэггүй байдаг нь маш гайхамшигтай юм. Энэ нь энгийн материалыг давсны агаар хурдан идэж задалдаг болохоор онцлог шинж чанар юм. Одоогийн байдлаар дэлхийн олон хотууд вандалчуудад тэсвэртэй бөгөөд засгийн газрын байгууламжийн төслүүдэд одоогоор ихэвчлэн хайх хандлагатай цэвгэр, орчин үеийн харагдацтай 8-12 калибрын илүү хүчтэй дөрвөлжin хоолимсыг велосипедийн зогсоол, нийтийн тээврийн буудлууд зэрэг газруудад суурилуулах болсон.
Сүүлийн үед орон сууц, худалдааны зайг нэгтгэсэн шинэ 15 давхар барилга нь гарал үүслээсээ хадгалж ашигласан ган хоолойнуудыг экзоскелетын хүрээндээ 50 хувь ашигласнаар LEED Алтан сертификат хүртсэн. Загварчид бүх бүтцийн хүчийг хадгалж үлдээж, нийт ган ашиглалтыг ойролцоогоор 18 хувиар бууруулсан. Бүх зүйл барьж дууссанаар энергийн хяналт жилийн турш халаасны зардлыг ойролцоогоор 12 хувиар хэмнэснийг илчилсэн. Энэ хэмнэлтийн шалтгааны нэг бол хоолойн хоосон ган хоолойнууд биеийн хоолойнуудаас илүү сайн дулааны гүйдлийг бууруулж, барилгын цоорхорын янз бүрийн хэсгүүдэд дулаан алдагдлыг багасгадаг.
Дөрвөлжин түтүврийн тэнцвэртэй өнцөг нь шилдэг буцалттай нягтрал олгодог бөгөөд энэ нь роботын гараа, конвейерын зам зэрэг нарийвчилсан машин механизмд тохиромжтой байдаг. CNC машин дээр I-бамбартай харьцуулахад хөдөлгөөнт дүгнэлтүүдийг илүү тэгш хуваарилах бөгөөд гармоний урвалыг 40% хүртэл бууруулдаг (ASM International 2023).
Квадрат хэлбэртэй энгийн болд баганууд нь тасралтгүй стрессийн циклд орох үед маш сайн ажилладаг, ялангуяа штампны престийн хамт эсвэл гидравлик систем дотор ашигладаг газруудад илүү сайн ажиллана. Эдгээр хоолойн ирмэгүүдийг бүх тойргийн дагуу боовлон нийлүүлж болох тул стресст илүү их даралтанд орж буй хэсгүүдийг бат бөх болгох боломжтой. Мөн тэдгээрийн ханын зузаан нь бараг тогтмол байдаг тул 700 МПа-аас дээш даралтанд ч гэнэт гэмтэхгүй. Инженерүүд тэдгээрийг уналтын туршилтад хэрэглэх үед квадрат хоолойн хүрээнүүд нь материал зөөвөрлөх тоног төхөөрөмжинд ашиглагддаг төстэй тэгш өнцөгт хоолойнуудтай харьцуулахад хугацааны хувьд ойролцоогоор 25 хувиар илүү их настай байдаг. Энэ нь индустрийн нөхцөлд зогсонгилоноор алдагдсан мөнгөний хэмжээ их учраас том ач холбогдолтой.
25x25 миллиметрээс 150x150 миллиметр хүртэлх стандарт квадрат хоолойн хэмжээс нь тариалангийн тоног төхөөрөмж, баглаа боодлын машин зэрэг салбарт үйлдвэрлэлийн процессийг хялбаршуулахад ихээхэн тусалдаг. Үйлдвэрлэгчид ASTM A500-ийн дагуу баталгаажсан эвгүй гангуудыг ашиглахад нэг партидаас нөгөөд чанар ижил байх боломжийг олгодог. Энэ нь жинхэнэдээ роботоор цуглуулах үед цаг хэмнэхэд тусалдаг бөгөөд зарим үйлдвэрүүд захидалт профиль ашиглахтай харьцуулахад ойролцоогоор 18 хувийн суурилуулалтын цагийг багасгасан гэж тайлагнадаг. Зэсэлтээс болон бохирдолоос нэмэлт хамгаалалт шаардлагатай тохиолдолд урьдчилан цагаан тугалдан хийсэн хувилбарууд хоолны боловсруулалтын үйлдвэр, эмийн байгууламжуудад тусгайлан сайн ажилладаг. Учир нь гадаргууг цэвэр байлгах, исэлдэлтийг саатуулах нь хуульд нийцэх, аюулгүй байдлын хувьд маш чухал юм.
Квадрат хоолойнууд нь тэнцвэртэй ачааллын тархалт, хуйлшгийн тогтвортой байдлаас болон холбогч цэгүүд дээрх стрессийн концентрацийг хамгийн бага байлгах тэгш хэмийн хэлбэрээс шалтгаалан хүний зам, бага урсгалтай автомашины гулсны хувьд үр дүнтэй байдаг. Бүтээцийн шинжилгээ нь ижил I-хэлбэртэй балкастай харьцуулахад 18 метрийн хүрээний хэтрэлттэй хөтлөх үед зөвхөн 8% хазайлт гарна гэж зааж байна (Bridge Design International 2023).
Квадрат хоолойн хаалттай огтлол нь нээлттэй хоногийн хэсгээс 22% илүү сайн хэлбэлзлийг шингээдэг. Энэ шинж чанар нь салхи эсвэл давтагдсан тээврийн ачаалалд өртөмтгий байгууламжид маш чухал юм. Шинжилгээний үр дүнгээр эдгээр хоолойнууд 85 МПа-ийн стресст 1.2 сая ачааллын циклд дарагдсаны дараа бүтцийн бүрэн байдлыг хадгалж чаддаг байв (Materials Performance Report 2023).
2022 онд Флоридын Гольфын эргийн шинэчлэлтийн ажилд хуучирсан бетон багануудыг халуун цацруулгат галвантай квадрат шингэн ган хоолойгоор солив. Цайрын бүрсэн шийдэл нь дараах давуу талуудыг олгосон:
Квадрат хоолимог нь ердийн ачаалалд сайн ажилладаг ч төслүүд 650 МРа-аас илүү уян хатан байдлын хязгаартай материал шаарддаг үед хязгаарлалтаа илтгэдэг. 300 метрээс илүү зайтай том цутгалтуудыг барьж буй үед ихэнх бүтэцтэй инженерүүд одоо үедээ хольцуудыг сонгодог. Тэд квадрат хоолимогт хүчирхийлсэн төмөрбетон цөмийг нэмж хэрэглэдэг тул илүү сайн тогтвортой байдлыг олгодог. ASCE Гүүрийн кодын хамгийн сүүлийн хувилбар нь хүнд ачааны тээвэрт байнга ашиглагддаг хэсгүүдэд тусламжгүйгээр квадрат хоолимог хэр холдохыг хязгаарлаж байна. 2023 оны шинэчлэлтийн дагуу, аюулгүй байдлын шалтгаанаар нэмэлт хүчирхийлэл шаардагдахаас өмнө тусламжгүй дахин дээд түвшинд ойролцоогоор 45 метр хүртэл хүрч болно.
Хэрэгцээ, зарцуулах боломжит хөрөнгө, суурилуулах орчны нөхцөл байдалд нийцүүлэн элсэн болон будагт ган, цэвэрхэн ган зэрэг квадрат хоолойн янз бүрийн төрлүүдийг ашигладаг. Ихэнх дотоод ажилд зориулж хэрэглэхэд илүү тохиромжтой бөгөөд задрахаас өмнө ойролцоогоор 370-500 МПа хүртэлх чангарлыг тэсвэрлэх чадвартай түгээмэл ган нь төсөвлөсөн хязгаартаа нийцэхэд харьцангуй хямд юм. Гэсэн хэдий ч наримсаах нөхцөлд, ялангуяа далайн ус эсвэл химийн бодисын ойролцоо ажиллах үед цэвэрхэн ган доминант байдаг болдог. 304 болон 316-р ангилалд хамгийн багадаа 10.5% хром агуулагдаж, идэвхгүй давхаргыг үүсгэж ихэд зэвэрдэггүй байдлыг хангана. Ийм учраас манай тавилга, өдөр бүр хортой бодисын нөлөөнд өртөж буй үйлдвэрүүдэд эдгээр материалыг өргөн ашигладаг. Будагт ган нь үнээрээ дунд зэргийн байрлал эзэлдэг ч гэсэн цинкээр бүрсэн хамгаалалтын давхаргатайгаар гадаа байршуулахад сайн ажилладаг. Ихэнх мэргэжилтнүүд энэ хамгаалалт нь дахин засвар хийх шаардлагатай болохоос өмнө ердийн тохиолдолд 20-аас 30 жилийн хооронд үргэлжилдэг гэж үздэг.
| Чадвар | Хярцтай төмс | Цахилгаан хэрэглэлийн ган | Цагаан төмөр |
|---|---|---|---|
| Хэт зэвэрдэггүй | Бага | Их | Дунд шатны |
| Зардал (метр тутамд) | $18–$25 | $45–$120 | $28–$40 |
| Амьдралын хугацаа (жил) | 10–15 | 30–50+ | 20–40 |
| Хамгийн тохиромжтой хэрэглээ | Дотоод хүрээ | Зүрхний төвөгтэй орчинд зориулан ашиглах чанартай | Гадаа байрлах бүтээц |
Хүснэгт 1: Мэргэжлийн стандарт материалуудын харьцуулалтаас гаралтай үзүүлэлтүүд
ASTM B117 стандартын дагуу давсны шүршилтийн туршилтад зэвэрдэггүй гангууд энгийн зөөлөн гангаас 5-7 дахин илүү зэврэлтэнд тэсвэртэй байдаг нь тогтоогдсон. Харин их чийг, химийн бодисын нөлөөтэй хатуу нөхцөлд зэвэрдэггүй ган маш сайн ажилладаг. Дараалсан 1000 цагийн экспозитортой хугацаанд ч гэсэн жилийн элэгдэл 0.1 мм-ээс бага байх бөгөөд зэврэлтийн шинж тэмдэг бараг гардаггүй. 2023 онд NACE-ийн хийсэн сүүлийн үеийн судалгаанд хайрангийн хальс 60°C-с дээш температурт хурдан задардаг болохыг олжээ. Харин зэвэрдэггүй ган 870°C хүртэлх температурт ч эсэргүүцэж, хэт их гэмтэл үзүүлдэггүй. Ийм учраас их температурт ажиллах тоног төхөөрөмжинд олон мэргэжлийн салбар энэ материалыг илүүд үздэг.
Хуурай, дотоод орчинд зориулсан хэрэглээнд энгийн болд бага зардалд хамгийн үр дүнтэй шийдэл санал болгодог. Гальванизжсан болд нь гадаа суурилуулахад түүний тэсвэрт чанар ба анхны өртөгийг тэнцвэржүүлдэг бөгөөд 35–50 жилийн үйлчилгээний хугацаатай байдаг. Их сав газрын эсвэл аж үйлдвэрийн нөхцөлд цагаан болдыг ашиглах нь анхны хөрөнгө оруулалт их боловч хоёр арван жилийн турш шугаман метр тутамд 180 ам.доллараас хэтрэх солих зардлыг савалдаг.
Дөрвөлжin хоолой нь эргэлтийн хатуу чанар болон ачааллыг тэнцвэртэй тараах чадвартай тул ачаалт даацуулагч бүтэц, ферм, хүрээ бүтцийн хувьд тохиромжтой.
Дөрвөлжин хоолой нь бөглөө хоолойтой харьцуулахад муруйх эсэргүүцэл илүү сайн бөгөөд тэгш өнцөгт хоолойтой харьцуулахад эргэлтийн хатуу чанар илүү өндөр байдаг тул бүтцийн бат бөх байдлын хувьд илүү үр дүнтэй ажилладаг.
Зэвэрдэггүй ган нь чийгшил эсвэл химийн бодисын нөлөөнд өндөр тэсвэрт чанартай байдаг тул түүнийг далайн эргийн болон үйлдвэрийн орчинд суурилуулахад тохиромжтой болгодог.
Сонголтод өртөг, найдвартай байдал, зэврэлтээс хамгаалах чанар болон хоолойг суурилуулах газрын тусгай орчны нөхцөл хамаарна.
EN
