ท่อนั่งร้านเหล็กชุบสังกะสี – กำหนดการ 40 เทียบกับ. กำหนดการ 80

บทพูดคนเดียวภายใน: น้ำหนักของการตัดสินใจเชิงโครงสร้าง

เมื่อฉันเริ่มชั่งน้ำหนักความแตกต่างระหว่างกำหนดการ 40 และตารางการแข่งขัน 80 ในบริบทนั่งร้าน, ฉันเริ่มคำนวณการแลกเปลี่ยนระหว่างความหนาแน่นของวัสดุและฟิสิกส์ของแรงโน้มถ่วงทันที. มันเป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อยในสาขานั้น “หนากว่าจะดีกว่าเสมอ” ในใจของฉัน, ฉันเห็นโครงนั่งร้านไม่ใช่แค่โครงที่อยู่นิ่งเท่านั้น แต่ยังเป็นสิ่งมีชีวิตที่ทำจากเหล็กที่ต้องรับน้ำหนักของมันเองด้วย “โหลดที่ตายแล้ว”—ก่อนที่มันจะเริ่มพกพามันไปได้อย่างปลอดภัย “โหลดสด” ของช่างก่ออิฐ, เครื่องมือ, และวัสดุ. กำหนดการ 80 ท่อจะหนักกว่ามากเนื่องจากความหนาของผนังเพิ่มขึ้นในขณะที่เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกคงที่; สำหรับท่อมาตรฐานขนาด 1.5 นิ้ว, เรากำลังดูการกระโดดจากผนัง 3.68 มม. ไปเป็นผนัง 5.08 มม. เหล็กพิเศษนี้จะเพิ่มประมาณ 30% น้ำหนักต่อฟุตมากขึ้น. หากคุณกำลังสร้างนั่งร้านอาคารสูง, ที่ 30% การเพิ่มขึ้นของน้ำหนักตัวเองส่งผลให้แรงกดในแนวดิ่งที่กระทำบนแผ่นฐานและธรณีโคลนเพิ่มขึ้นอย่างมาก. ฉันกำลังคิดถึงเรื่อง “อัตราส่วนความเรียว” ($L/r$); ในขณะที่กำแพงหนาของตาราง 80 ปรับปรุงรัศมีของการหมุนเล็กน้อย, โหมดความล้มเหลวหลักในนั่งร้านมักจะไม่ใช่การบดขยี้เหล็กเอง, แต่เป็นการโก่งงอของทั้งชุด. กำหนดการ 40 นัดหยุดงานทางโลหะวิทยาที่สมบูรณ์แบบ “จุดหวาน” โดยที่โมเมนต์ความเฉื่อยเพียงพอที่จะป้องกันการโก่งงอเฉพาะที่โดยที่ท่อไม่หนักมากจนต้องมีการขนส่งแบบงานหนักโดยเฉพาะและการสนับสนุนพื้นฐานที่มีราคาแพงเกินไป. ในขณะเดียวกัน, ฉันกำลังพิจารณาความเข้ากันได้ของอุปกรณ์ต่างๆ. ข้อต่อนั่งร้าน—the “มุมขวา” และ “หมุน” ที่หนีบ—ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างแม่นยำเพื่อกัดเหล็กที่มีความแข็งและความหนาตามช่วงที่กำหนด. หากท่อแข็งเกินไป (เหมือนช 80), ที่หนีบอาจไม่ “ที่นั่ง” ด้วยด้ามจับแบบเสียดสีแบบเดียวกับที่ทำกับ Sch 40 พื้นผิว. จากนั้นก็มีการทดสอบ. เมื่อผมมองไปที่ มาตรฐาน ASTM A53 หรือภาษาอังกฤษ 39 โปรโตคอล, ฉันเห็นถุงมืออันเข้มงวดที่ออกแบบมาเพื่อค้นหาข้อบกพร่องระดับโมเลกุลที่เล็กที่สุด. การทดสอบการแบน, เช่น, ไม่ใช่แค่การบีบท่อเท่านั้น; เป็นการค้นหาการรวมตัวด้วยกล้องจุลทรรศน์ในตะเข็บเชื่อม. ฉันจินตนาการว่าท่อถูกบีบอัดจนกระทั่งระยะห่างระหว่างแผ่นเปลือกโลกเป็นเพียงเศษเสี้ยวของเส้นผ่านศูนย์กลาง หากรอยเชื่อมไม่ทนต่อแรงเค้นแรงดึงสูงสุดที่รัศมีภายนอก, ทั้งชุดถูกบุกรุก. มันเกี่ยวกับ “สำรองความเหนียว” ในยุโรป EN 39 มาตรฐาน, โฟกัสจะเลื่อนไปทางเคมีของการชุบสังกะสีเล็กน้อยและความเข้มงวดของค่าเผื่อความตรง, ซึ่งมักจะแน่นกว่าท่อประปาทั่วไป. เราไม่ได้แค่ทำหลอดเท่านั้น; เรากำลังสร้างตาข่ายนิรภัยสำหรับชีวิตมนุษย์.

การวิเคราะห์เปรียบเทียบและมาตรฐานความปลอดภัยสากลสำหรับท่อนั่งร้าน

กำหนดการ 40 เทียบกับ. กำหนดการ 80: การแลกเปลี่ยนทางวิศวกรรม

ในการคัดเลือก ท่อเหล็กชุบสังกะสี สำหรับนั่งร้าน, ความขัดแย้งหลักคือระหว่าง ความแข็งแกร่งของโครงสร้าง และ ความสามารถในการรับน้ำหนักของระบบ. กำหนดการ 40 และตารางการแข่งขัน 80 เป็นตัวแทนของปรัชญาที่แตกต่างกันสองประการในการออกแบบท่อ. เพราะเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) ขนาดท่อที่กำหนดจะคงที่ตามตารางเวลาที่แตกต่างกันเพื่อให้มั่นใจว่าสามารถใช้งานร่วมกับอุปกรณ์มาตรฐานได้, การเพิ่มความหนาของผนังตามกำหนดการ 80 เกิดขึ้นภายใน, ลด Bore ของท่อ (รหัส).¹

จากมุมมองทางกลล้วนๆ, โมเมนต์แห่งความเฉื่อย ($I$) เป็นการวัดความต้านทานต่อการดัดงอของท่อ. สำหรับกระบอกสูบกลวง, $I$ คำนวณเป็น:

ที่ $D$ คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและ $d$ คือเส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน. ในขณะที่กำหนดการ 80 มีสูงกว่า $I$ และทำให้ทนต่อการดัดงอได้มากขึ้น, มันยังเพิ่ม Dead Load อย่างมากอีกด้วย ($G$). ในนั่งร้าน, ความสูงสูงสุดของโครงสร้างถูกจำกัดด้วยกำลังอัดของมาตรฐาน (ท่อแนวตั้ง). ถ้าเป็นท่อเอง 30% หนักกว่า, ความสูงทั้งหมดที่สามารถเข้าถึงได้ก่อนที่ท่อฐานจะถึงจุดครากจะลดลงอย่างมาก.

โต๊ะ 4: การเปรียบเทียบทางกล (1.5″ ท่อขนาดที่กำหนด)

สำหรับนั่งร้านอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่, กำหนดการ 40 คือความชอบระดับโลก. โดยให้ปัจจัยด้านความปลอดภัยที่จำเป็นในขณะเดียวกันก็รักษาน้ำหนักซึ่งช่วยให้ประกอบและแยกชิ้นส่วนด้วยตนเองได้อย่างมีประสิทธิภาพ. กำหนดการ 80 โดยทั่วไปจะสงวนไว้สำหรับเฉพาะทางเท่านั้น “งานหนัก” เสาค้ำยันที่ใช้ท่อเป็นเสาขนาดใหญ่เพื่อรองรับน้ำหนักของคอนกรีตเปียกหรือเครื่องจักรหนัก.

โปรโตคอลการทดสอบทั่วโลก: กรอบงาน ASTM และ EN

เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของท่อนั่งร้าน, ต้องปฏิบัติตามระเบียบวิธีการทดสอบเฉพาะที่จำลองความเครียดที่รุนแรงของสถานที่ก่อสร้าง. สองมาตรฐานที่โดดเด่นที่สุดคือ มาตรฐาน ASTM A53 (โดยทั่วไปจะเป็นเกรด B) ในอเมริกาและ บน 39 / บน 10219 ในยุโรปและตลาดต่างประเทศส่วนใหญ่.

1. การทดสอบการทำให้แบน (มาตรฐาน ASTM A53)

นี่คือการทดสอบที่สำคัญที่สุดสำหรับการเชื่อมความต้านทานไฟฟ้า (ERW) ท่อ. ตัวอย่างของท่อถูกวางระหว่างแผ่นขนานสองแผ่นแล้วบีบอัด. สำหรับท่อนั่งร้าน, นี้จะเสร็จสิ้นในสองขั้นตอน:

• • เวที 1: เน้นความคล่องตัว. ท่อเรียบจนระยะห่างระหว่างแผ่นประมาณ 2/3 ของ OD เดิม. รอยเชื่อมต้องไม่เกิดรอยแตกร้าว.
  • เวที 2: เน้นความแข็งแรงทนทานของเหล็ก. ท่อจะถูกแบนต่อไปจนเกือบปิด. เพื่อให้แน่ใจว่าเหล็กปราศจากการเคลือบภายในหรือ “สกปรก” การรวมที่อาจทำให้เกิดการแตกแยกอย่างกะทันหันภายใต้แรงกดดัน.

2. การทดสอบการโค้งงอเย็น

นั่งร้านมักเกี่ยวข้องกับการใช้ “งอ” ท่อสำหรับนั่งร้านสถาปัตยกรรมหรือทางเลี่ยงโครงสร้างเฉพาะ.² การทดสอบการโค้งงอเกี่ยวข้องกับการพันท่อรอบแกนหมุนทรงกระบอก (โดยปกติ 6 ถึง 12 คูณด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ). ท่อจะต้องทำมุม 90 องศา โดยไม่ทำให้พื้นผิวแตกร้าวหรือ “เปลือกส้ม” พื้นผิว, ซึ่งจะบ่งบอกถึงโครงสร้างเกรนหยาบหรือการรักษาความร้อนที่ไม่ดี.

3. ความตรงและความคลาดเคลื่อนมิติ (บน 39)

ยุโรป EN 39 มาตรฐานมีความเข้มงวดเป็นพิเศษเกี่ยวกับรูปทรงทางกายภาพของท่อ. ท่อนั่งร้านที่โค้งงอเล็กน้อยทำหน้าที่เป็น “โค้งก่อน” คอลัมน์, ซึ่งช่วยลดภาระการโก่งงอลงอย่างมาก.

• ความตรงใน: ส่วนเบี่ยงเบนจากเส้นตรงต้องไม่เกิน 0.002NS (โดยที่ L คือความยาว). สำหรับท่อมาตรฐานขนาด 6 เมตร, ส่วนเบี่ยงเบนต้องน้อยกว่า 12 มม. ตลอดความยาวทั้งหมด.

• ความอดทนต่อมวล: น้ำหนักที่แท้จริงของท่อจะต้องไม่แตกต่างจากน้ำหนักทางทฤษฎีเกินกว่า $\pm 7.5\%$, ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุยังไม่ได้รับ “ผอมบางออก” ในระหว่างกระบวนการรีดเพื่อประหยัดต้นทุนโดยคำนึงถึงความปลอดภัย.

4. การทดสอบการยึดเกาะของสังกะสี (มาตรฐาน ASTM A123 / A153)

เนื่องจากท่อนั่งร้านถูกค้อนทุบซ้ำแล้วซ้ำอีกและขูดด้วยข้อต่อเหล็ก, การชุบสังกะสีจะต้องเป็นมากกว่าแค่ชั้นผิว. The “การทดสอบค้อน” หรือ “พรีซ เทส” ช่วยให้มั่นใจได้ว่าชั้นโลหะผสมสังกะสีและเหล็กจะเกิดขึ้นอย่างเหมาะสม. หากการเคลือบหนาและเปราะเกินไป (เนื่องจากมีระดับซิลิกอนสูง), มันจะ “สปอล” หรือสะเก็ดออก, ปล่อยให้เหล็กที่อยู่ด้านล่างเสี่ยงต่อการแปลอย่างรวดเร็ว การกร่อน (บ่อ), ซึ่งสามารถซ่อนจุดอ่อนของโครงสร้างไว้ใต้ชั้นสนิมได้.

โต๊ะ 5: สรุปมาตรฐานความปลอดภัยสากลสำหรับท่อนั่งร้าน

คำแนะนำด้านวิศวกรรมขั้นสุดท้าย

สำหรับผลิตภัณฑ์ของบริษัทของคุณ—ตารางเหล็กชุบสังกะสี 40 ท่อ— ความได้เปรียบทางการแข่งขันอยู่ที่ ความสม่ำเสมอของการบำบัดความร้อนแบบปกติ และ ความบริสุทธิ์ของอ่างสังกะสี. โดยยึดตามข้อกำหนดเกรด B ภายใต้ ASTM A53, คุณจัดหาท่อที่ให้บริการ 20% ความแข็งแรงของผลผลิตสูงกว่าเหล็ก S235 พื้นฐานที่พบได้ทั่วไป “งบประมาณ” นั่งร้าน. ความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นนี้เป็นสิ่งที่ทำให้วิศวกรสามารถออกแบบส่วนสูงได้อย่างมั่นใจ, โครงสร้างนั่งร้านที่ซับซ้อนมากขึ้น.