Colonna in acciaio strutturale sagomato

Queste colonne strutturali in acciaio sagomate sono fabbricate sulla base di progetti di costruzione, layout effettivi del sito e requisiti di carico specifici. Utilizzando sezioni di acciaio strutturale standard nazionali e piastre di acciaio come materie prime, vengono sottoposti a una serie di processi personalizzati, tra cui taglio, piegatura, giunzione e saldatura, raddrizzamento, fissaggio di piastre di base e fazzoletti, lavorazione dei fori e trattamento superficiale anticorrosione, per creare colonne portanti non standard e dalla forma unica.

Definizione e configurazione del prodotto

I. Definizione del prodotto

1. Definizione fondamentale

La colonna strutturale sagomata in acciaio si riferisce a un elemento portante verticale in acciaio con una sezione trasversale che non rientra nelle categorie standard di travi ad H rettangolari, circolari o convenzionali. Queste colonne sono fabbricate saldando insieme più elementi in lamiera di acciaio, sezioni strutturali e/o tubi di acciaio. Vengono utilizzati principalmente in applicazioni quali angoli di edifici, colonne a parete nascoste, elementi architettonici, locali di grandi dimensioni e strutture di edifici residenziali o pubblici, bilanciando i requisiti di carico strutturale con le esigenze architettoniche spaziali ed estetiche.

2. Classificazioni comuni delle sezioni trasversali

A forma di L (colonna angolare): progettata per la costruzione di angoli; composto da due elementi; si adatta a filo muro senza sporgere nello spazio interno.

A forma di T (colonna laterale): utilizzata al centro dei muri o lungo i corridoi; composto da tre elementi; offre una distribuzione equilibrata del carico.

Cruciforme (colonna centrale): utilizzato come colonna centrale all'interno dell'edificio; presenta quattro elementi simmetrici; offre elevata resistenza ai carichi laterali e prestazioni sismiche.

Colonne reticolari a forma di Z, a diamante e multielemento: progettate per planimetrie complesse, ampie campate e strutture a sbalzo.

Colonne a forma composita: formate dalla giunzione di tubi quadrati o rotondi con sezioni a T o travi ad H; una scelta tradizionale per applicazioni a molti piani e carichi pesanti. ·Colonne non standard a sezione variabile/curve: progettate per lo stile di facciate architettoniche e facciate continue curve; il diametro o la larghezza della colonna varia lungo la lunghezza.

3. Materiali e applicazioni

·Materiali primari: Q235B, Q355B (progetti standard); Applicazioni a bassa temperatura/alta sismica: Q355NL, Q355GJ.

·Caratteristiche principali: gambe a colonna sottili, nascoste all'interno delle pareti, elevato utilizzo dello spazio, elevata rigidità dei giunti e stile flessibile.

II. Pacchetto di configurazione standard

(I) Corpo della colonna

1. Profili della gamba principale: sezioni cave quadrate/circolari, sezioni a T, sezioni ad H o piastre di acciaio spesse, assemblate e saldate in base al design della sezione trasversale; spessore standard della gamba di 8–50 mm; rapporto altezza-spessore della gamba ≤ 4 (limite del codice).

2.Sistema di irrigidimento interno

oAnelli/piastre di irrigidimento trasversali: prevengono l'instabilità locale; spaziatura determinata dalla progettazione del carico.

oNervature verticali: concentrate nelle giunzioni a più gambe e nelle zone di giunzione trave-colonna per distribuire le sollecitazioni.

3. Struttura di giunzione segmentale: colonne extra lunghe fabbricate in segmenti; saldature di testa circonferenziali (saldature di grado I con test ultrasonico al 100%); preassemblaggio in fabbrica seguito dalla giunzione in loco.

(II) Accessori per la connessione terminale

1. Piastra di base della colonna (estremità inferiore): piastra in acciaio quadrata o sagomata su misura, spessore 16–60 mm; include bulloni di ancoraggio (M20–M64), nervature di irrigidimento e piastre di ancoraggio per il fissaggio alla fondazione in cemento.

2. Piastra superiore della colonna/piastra terminale (estremità superiore): piastra terminale piatta, piastra terminale smussata o piastra flangiata personalizzata; presenta fori per bulloni preforati o smussi di saldatura per il collegamento a colonne di livello superiore o travi in ​​acciaio.

3. Piastra del cappuccio terminale: sigilla la parte superiore e inferiore della colonna per impedire l'ingresso di acqua e detriti; completamente saldato per una tenuta completa.

(III) Accessori per giunti

1.Mensole/fazzoletti: mensole a sbalzo o piastre di connessione saldate ai lati della colonna non standard per supportare travi in ​​acciaio, capriate o elementi di controvento. 2. Le piastre di connessione anulari o laterali sono disposte lungo i bordi esterni delle gambe della colonna, accogliendo le connessioni multidirezionali delle travi in ​​acciaio e gli attacchi dell'intelaiatura della facciata continua.

3. I perni a taglio sono progettati per colonne in tubi di acciaio di forma speciale rivestite o riempite di calcestruzzo, migliorando l'azione composita tra acciaio e calcestruzzo.

(IV) Protezione dalla corrosione, rivestimento e misure protettive

1. Rimozione della ruggine: granigliatura o sabbiatura su tutta la superficie al grado Sa2.5.

2. Sistema di rivestimento

o Protezione anticorrosione standard: primer epossidico ricco di zinco + strato intermedio + finitura; spessore totale del film secco: 80–160 μm.

o Ambienti ad alta corrosione (costieri/chimici): zincatura a caldo; spessore del rivestimento di zinco ≥ 85 μm.

3. Protezione antincendio: applicazione di rivestimenti resistenti al fuoco (a film sottile o a film spesso) in aree con requisiti di sicurezza antincendio.

(V) Materiali di consumo per l'installazione

· Bulloni di connessione: Bulloni standard e bulloni ad alta resistenza Grado 8.8/10.9 (per giunti trave-colonna).

· Materiali di consumo per saldatura: Filo ed elettrodi per saldatura compatibili con il metallo base.

· Componenti di posizionamento, piastre di collegamento temporanee e golfari di sollevamento (preinstallati in fabbrica).

(VI) Configurazioni composite e derivate

1. Colonna in tubo d'acciaio di forma speciale riempita di cemento: il corpo della colonna è dotato di malta preformata e fori di ventilazione; il getto in opera di calcestruzzo C30/C40/C50 aumenta notevolmente la capacità portante.

2. Colonna di forma speciale rivestita in calcestruzzo: sull'esterno delle gambe della colonna sono disposti rinforzi longitudinali e staffe, seguiti da cassaforma e getto di calcestruzzo; fornisce resistenza al fuoco, impermeabilità e maggiore rigidità.

3. Colonna reticolare di forma speciale: assemblaggio di più sezioni in acciaio con piastre di listello o barre di allacciatura; progettato per applicazioni leggere e di lunga portata.

III. Elenco completo di consegna

1. Corpo principale della colonna in acciaio dalla forma speciale (compresi rinforzi, piastre terminali e golfari di sollevamento);

2. Piastre di base, piastre superiori, piastre di flangia e relativi irrigidimenti;

3. Bulloni di ancoraggio, bulloni strutturali e piastre di spessore;

4. Mensole, piastre di connessione e piastre ad aletta;

5. Componenti finiti con rivestimento completo o zincatura;

6. Certificati di conformità del prodotto, specifiche dei materiali, rapporti di ispezione delle saldature e registri di ispezioni dimensionali.

IV. Differenze chiave rispetto alle colonne circolari/quadrate convenzionali

· Sezione trasversale: sezione composita multi-ramo non standard; si inserisce a filo muro senza angoli sporgenti; le colonne circolari/quadrate presentano sezioni trasversali standard e solide.

· Configurazione: piastre di connessione multidirezionali e set multipli di irrigidimenti sono standard su colonne dalla forma speciale; le colonne circolari utilizzano tipicamente piastre terminali e piastre di base semplici.

· Applicazione: colonne dalla forma speciale bilanciano i requisiti spaziali architettonici con la portanza strutturale; le colonne circolari danno priorità al carico assiale, alla resistenza alla torsione e alla bassa resistenza al vento.

Vantaggi fondamentali

1. Geometria flessibile: le colonne strutturali in acciaio sagomate possono essere personalizzate in qualsiasi forma non standard, adattandosi perfettamente a strutture architettoniche complesse e posizioni angolari.

2. Portata di carico precisa: le strutture sono ottimizzate per soddisfare requisiti specifici di carico eccentrico, forze laterali e portanza in punti di connessione speciali.

3. Adattabilità spaziale: adatto a scenari in cui non è possibile installare colonne convenzionali, come spazi ristretti, angoli scomodi e livelli di pavimento sfalsati.

4. Costruzione monolitica: prefabbricata come una singola unità in fabbrica, garantendo integrità strutturale, elevata rigidità e stabilità superiore.

5. Personalizzazione su richiesta: materiali, dimensioni, altezze e accessori di connessione possono essere adattati a progetti specifici.

6. Applicazioni versatili: Ideale per strutture di fabbrica non standard, strutture comunali in acciaio, costruzioni di soppalchi, supporti di attrezzature e colonne specializzate per elementi architettonici.

Punti salienti differenzianti

I. Vantaggi dello spazio architettonico

1. Si allinea con i layout delle pareti; nessuna colonna interna sporgente. Le colonne a forma di L, a T e cruciformi si appoggiano a filo contro le pareti di taglio o gli angoli delle pareti di riempimento, eliminando le sporgenze che consumano l'area utilizzabile del pavimento. Al contrario, tubi tondi, travi ad H e tubi quadrati sporgono dalla superficie della parete, interferendo con la planimetria e il posizionamento dei mobili; le colonne sagomate sono la scelta preferita per gli edifici pubblici residenziali e prefabbricati.

2. Accoglie forme architettoniche irregolari. In grado di formare colonne composite curve, angolate, a sezione variabile e poligonali, facilitando facilmente facciate continue curve, facciate uniche e strutture angolari a sbalzo. Le sezioni standard rotonde, quadrate e con travi ad H sono fisse, rendendo proibitivo il costo per modificarle in forme personalizzate.

3. Utilizzo dello spazio ottimizzato. Incorporate all'interno del muro pur mantenendo una capacità portante equivalente, queste colonne risparmiano superficie utilizzabile, offrendo un netto vantaggio agli sviluppatori immobiliari nel ridurre l'allocazione delle "aree comuni" (rapporti di spazio condiviso).

II. Vantaggi prestazionali strutturali

1. Condivisione del carico multidirezionale. Compatibile con layout cruciformi in cui convergono più travi e con sezioni trasversali composite a più rami; le travi primarie, le travi secondarie e i controventi diagonali possono connettersi a tutti e quattro i lati. Le prestazioni portanti nei giunti trave-colonna sono superiori a quelle delle semplici colonne tonde o quadrate. Sebbene i tubi tondi consentano collegamenti tra travi a 360°, sono difficili da incorporare nelle pareti interne; Le travi ad H sono limitate a due direzioni di connessione ortogonali (asse forte e asse debole).

2. Forte integrità sismica: presenta un design a piastre in acciaio composito a più rami con densi rinforzi interni. Se combinato con calcestruzzo gettato in opera o prefabbricato, forma una struttura integrata acciaio-calcestruzzo che offre elevata rigidità laterale ed eccellente resistenza al taglio, offrendo vantaggi distinti nelle zone ad alta intensità sismica.

3. Sezione trasversale e spessore della parete flessibili: consente regolazioni localizzate dello spessore della piastra o della larghezza dei rami per ottimizzare le prestazioni strutturali in base alla variazione dei carichi verticali lungo l'altezza della colonna; al contrario, le sezioni cave circolari o quadrate richiedono la sostituzione dell'intero elemento per modificare il diametro, con conseguenti costi di modifica più elevati.

III. Differenze di costruzione e integrazione

1. Integrazione perfetta con sistemi prefabbricati e gettati in opera: i rami della colonna possono essere incastonati all'interno delle pareti, con armature o pioli di taglio preinstallati, consentendo il getto diretto di calcestruzzo per formare una colonna composita. Ciò offre una versatilità molto maggiore rispetto ai tradizionali sistemi di colonne in acciaio (come tubi di acciaio riempiti di cemento o cemento armato con acciaio).

2. Dettagli di connessione su richiesta: piastre e mensole possono essere saldate esattamente dove si collegano le travi, senza essere vincolati dalla forma della sezione trasversale della colonna; le sezioni circolari o quadrate richiedono lavorazioni più complesse, come l'installazione di collari di serraggio o il taglio di fori.

3. Segmentazione flessibile: facilita le transizioni di diametro tra livelli alti e bassi per accogliere carichi variabili sul pavimento; le dimensioni della sezione trasversale possono essere regolate piano per piano senza dover modificare le specifiche del materiale primario per l'intera colonna.

IV. Vantaggi estetici e specifici dell'applicazione

1. Struttura nascosta: la colonna è nascosta all'interno del muro, creando una facciata esterna pulita senza strutture in acciaio a vista; le colonne circolari e quadrate sono generalmente esposte, spesso utilizzate in elementi paesaggistici o stadi, e non possono essere nascoste.

2. Ineguagliabile per angoli e geometrie uniche: ideale per costruire angoli, bordi di pozzi di luce e posizioni irregolari di scale dove solo le colonne a L si adattano al layout; i tipi di colonne convenzionali spesso non sono adatti per queste configurazioni.

V. Confronto dei costi e del ciclo di vita

Punti di forza

Progetti di pareti a taglio residenziali e prefabbricate: risparmio di manodopera e materiali sulle opere civili (intonaci ed elementi strutturali secondari), con conseguente riduzione dei costi complessivi; elimina la necessità di costosi rivestimenti personalizzati o involucri decorativi per forme complesse.

Punti deboli

Colonne esterne autonome o spazi aperti di grandi dimensioni: i costi dei materiali e di fabbricazione sono più elevati di quelli delle sezioni cave circolari, rendendoli meno economici in queste applicazioni specifiche.

VI. Posizionamento preciso e differenziazione dei prodotti concorrenti

· Colonne in acciaio con sezione ad H: Strutture standard, impianti industriali open space;

· Colonne a sezione cava circolare (CHS): luoghi di grandi dimensioni, colonne imponenti, strutture paesaggistiche esterne;

· Colonne a sezione cava quadrata (SHS): strutture regolari di piccola scala, supporti semplici;

· Colonne in acciaio con forma su misura: Unità residenziali prefabbricate, strutture murarie a taglio, progetti architettonici irregolari, colonne ad angolo nascosto.

Processo di fabbricazione di colonne in acciaio strutturale sagomato

I. Taglio del materiale

1. Verificare la qualità del materiale al momento della consegna della lastra; appiattire e livellare le piastre in acciaio Q235B/Q355B.

2. Tagliare i componenti (piastre della flangia principale/secondaria, irrigidimenti, piastre di base, piastre di connessione) alle dimensioni sviluppate utilizzando macchine CNC per taglio a fiamma o al plasma; eseguire contemporaneamente la smussatura dei bordi.

3. Consentire il ritiro della saldatura; utilizzare modelli per il layout e il taglio di parti irregolari o non standard.

II. Pretrattamento dei componenti

Smerigliare i bordi e gli angoli delle piccole parti (rinforzi, piastre di collegamento) per eliminare le bave; contrassegnare le linee di layout sulle parti che richiedono pioli di taglio incorporati.

III. Assemblaggio e formatura della maschera (processo principale)

1. Impostazione di maschere/attrezzature di assemblaggio specializzate; stabilire i riferimenti di posizionamento in base al tipo di sezione trasversale (L, T, cruciforme o poligonale).

2. Posizionare le piastre della flangia principale e fissarle con i morsetti; controllare la spaziatura delle flange, la verticalità e le dimensioni della sezione trasversale.

3. Installare gli irrigidimenti trasversali interni e le nervature verticali nella cavità a strati; fissare temporaneamente con saldature a punti.

Assemblare colonne irregolari a sezione variabile in segmenti; preassemblare le sezioni di transizione (larghezze variabili) separatamente.

IV. Saldatura principale

1. Eseguire la saldatura multi-passaggio a penetrazione completa sulle giunzioni principali utilizzando la saldatura ad arco sommerso (SAW) o la saldatura con protezione di gas CO2.

2. Dare priorità alla saldatura elettroslag per le nervature interne chiuse.

3. Classificare le saldature nelle zone di connessione trave-colonna come Grado I; contrassegnare le saldature completate per i successivi controlli non distruttivi (NDT).

V. Correzione post-saldatura

Correggere la torsione e l'incurvamento laterale indotti dalla saldatura utilizzando una combinazione di riscaldamento a fiamma e attrezzature meccaniche; controllo della rettilineità della colonna e delle tolleranze geometriche della sezione trasversale; eliminare le deformazioni causate dalle sollecitazioni di saldatura.

VI. Fine della lavorazione

Lavorare entrambe le estremità della colonna utilizzando la fresatura a spianare o l'alesatura a pavimento per garantire planarità e perpendicolarità; per colonne collegate a flangia, fori per bulloni di macchina e giunti a bicchiere (battuta). VII. Assemblaggio e saldatura degli accessori

1. Assemblare e saldare le piastre di base e le piastre superiori con forma personalizzata al fusto della colonna; saldare completamente gli irrigidimenti corrispondenti alle piastre di base.

2. Posizionare e saldare mensole esterne, piastre di aggancio e piastre di connessione per travi primarie e secondarie secondo le coordinate del disegno.

3. Anelli di sollevamento saldati in officina.

VIII. Operazioni di perforazione

Utilizza trapani CNC per praticare fori per bulloni e bulloni di ancoraggio ad alta resistenza, garantendo che la precisione dei fori soddisfi gli standard.

IX. Controlli non distruttivi (NDT)

Eseguire test a ultrasuoni (UT) al 100% sulle saldature di grado I; condurre ispezioni a campione sulle saldature di Grado II secondo le specifiche; rilavorare e ispezionare nuovamente eventuali saldature non conformi.

X. Rimozione della ruggine e protezione dalla corrosione

Eseguire la granigliatura complessiva al grado Sa2.5; applicare il primer epossidico standard ricco di zinco, lo strato intermedio e la finitura; applicare il rivestimento ignifugo nelle zone antincendio designate; applicare la zincatura a caldo laddove le condizioni ambientali lo richiedono.

XI. Marcatura, ispezione e immagazzinamento

Contrassegnare i componenti con numeri di assi, livelli del pavimento e orientamento di installazione; condurre ispezioni complete di dimensioni, saldature e protezione dalla corrosione; emettere la documentazione di garanzia della qualità e il pacco per la spedizione.

XII. Processi specializzati per colonne dalla forma unica

1. Colonne sagomate curve a sezione variabile: Formare piastre curve utilizzando maschere di piegatura; eseguire un assemblaggio di prova in segmenti prima della saldatura di chiusura finale.

2. Colonne sagomate in cemento armato con acciaio: preinstallare i perni di taglio sull'esterno della colonna; fori di riserva per la stuccatura e lo sfiato dell'aria.

3. Colonne tralicciate a più elementi: assemblare gli elementi principali con piastre di listello o barre di allacciatura in segmenti; spedire in segmenti per l'assemblaggio in loco.

XIII. Breve confronto: colonne sagomate in acciaio strutturale e colonne a sezione cava circolare (CHS).

1. Colonne CHS: laminazione della lamiera seguita da saldatura continua circonferenziale; Colonne sagomate: assemblaggio di più piastre, sagomatura basata su maschere e numerose nervature di irrigidimento.

2. Colonne CHS: Tornitura semplice delle superfici frontali; Colonne sagomate: molteplici facce terminali irregolari che richiedono un'ampia fresatura delle facce finali.

Parametri chiave delle prestazioni

I. Parametri geometrici

1. Forme comuni delle sezioni trasversali: colonne curve a L, a T, cruciformi, composite poligonali e a sezione variabile; spessore flangia/piastra d'anima: 8–60 mm; larghezza a ramo singolo: 100–600 mm.

2. Tolleranze del prodotto finito

· Rettilineità della colonna: ≤L/1000;

· Deviazione dimensionale della sezione trasversale: ±2–3 mm;

· Perpendicolarità della faccia finale: ≤1/10 dello spessore del flettente.

3. Lunghezza segmento singolo: standard 9 m/12 m; giuntura segmentata utilizzata per colonne extra alte.

II. Parametri meccanici dei materiali

Materiali tradizionali: Q235B, Q355B.

Nota: Q355NL è consigliato per progetti a bassa temperatura con prestazioni qualificate di impatto a bassa temperatura.

III. Principali caratteristiche prestazionali strutturali

1. Caratteristiche di rigidità: sezione composita multi-ramo; i momenti di inerzia nelle direzioni X e Y possono essere regolati in modo flessibile variando la larghezza dei flettenti e lo spessore della piastra; resistenza laterale e al taglio superiore rispetto alle sezioni cave quadrate standard (SHS) o alle travi ad H; idoneo all'integrazione con pareti a taglio.

2. Prestazione sismica: Presenta nervature interne di irrigidimento longitudinale e trasversale; elevata rigidità articolare; altamente adatto per zone ad alta intensità sismica; può essere rivestito di cemento per formare colonne di cemento armato con acciaio, più che raddoppiando la capacità portante.

3. Adattabilità: consente variazioni localizzate nello spessore della parete e nella larghezza degli arti; la sezione trasversale può essere regolata lungo l'altezza della colonna secondo necessità; offre notevoli vantaggi economici per strutture con carichi più pesanti ai piani superiori e carichi più leggeri ai piani inferiori.

4. Resistenza al vento: Nessuna esposizione se incassato nelle pareti (carico del vento trascurabile); per i pilastri non standard a vista la resistenza al vento è superiore a quella dei tubi circolari ma inferiore a quella delle travi ad H.

IV. Parametri di qualità della saldatura

1. Giunti trave-colonna e saldature di giunzione primaria: saldature di grado I; Test ad ultrasuoni al 100% (UT).

2. Saldature secondarie delle nervature: saldature di grado II; ispezione casuale del 20% tramite UT; le proprietà meccaniche della saldatura corrispondono o superano quelle del metallo base.

V. Specifiche anticorrosione e ignifughe

1. Grado di rimozione della ruggine: granigliatura complessiva a Sa2.5;

2. Rivestimento standard: primer epossidico ricco di zinco + strato intermedio epossidico micaceo all'ossido di ferro + finitura; spessore totale del film secco: 80–160 μm;

3. Anticorrosivo costiero: zincatura a caldo ≥85 μm;

4. Ignifugazione: grado di resistenza al fuoco di 1–3 ore utilizzando rivestimenti ignifughi intumescenti compatibili a film sottile o a film spesso.

VI. Specifiche di connessione

1. Piastra di base della colonna: piastra con forma personalizzata (spessore 16–60 mm) con bulloni di ancoraggio M20–M64;

2. Collegamento trave-colonna: bulloni ad alta resistenza di grado 8.8/10.9;

3. Colonna composita acciaio-calcestruzzo: perni di taglio Φ19 saldati all'esterno della colonna per migliorare la forza di adesione tra acciaio e calcestruzzo.

VII. Specifiche aggiuntive per colonne sagomate in cemento armato con acciaio

Rivestimento in calcestruzzo (interno/esterno): tipicamente gradi C30, C40 o C50; il corpo della colonna è dotato di malta preformata e fori di ventilazione.

VIII. Come distinguere tra i tre tipi di prodotto?

· Colonna a sezione cava circolare (CHS): proprietà isotropiche, bassa resistenza al vento, adatta per strutture esposte a lunga campata;

· Acciaio con sezione ad H: assi forti e deboli distinti, standard per i telai degli stabilimenti industriali;

· Colonna strutturale sagomata in acciaio: sezione flessibile, occultabile all'interno delle pareti, rigidità bidirezionale regolabile, specializzata per l'edilizia residenziale prefabbricata.