¿Qué es una columna de tubo circular?
Una columna de tubo circular, también llamada columna de tubo de acero o columna de sección hueca circular (CHS), es un miembro estructural cilíndrico hecho de tubo de acero soldado o sin costura. Es una sección cerrada: el material se distribuye en el perímetro del círculo, lo que maximiza el momento de inercia para un área determinada y confiere a la sección propiedades idénticas en todas las direcciones.
Debido a esta simetría, una columna de tubo circular no tiene eje débil. Resiste la compresión axial, la flexión y la torsión de manera eficiente, lo que lo convierte en un miembro vertical versátil para edificios de gran altura, plantas industriales, puentes y estructuras marinas. También se puede rellenar con hormigón para formar una columna tubular de acero rellena de hormigón-(CFST) con mayor resistencia a la compresión y al fuego.
Componentes principales
Eje de columna- el cuerpo de tubo circular que soporta compresión y flexión axial; su forma redonda proporciona baja resistencia al viento y rigidez multi-direccional.
Conjunto de base de columna- placa base, pernos de anclaje y refuerzos que transfieren carga axial, momento y corte desde la columna a la base de concreto.
Tapa de columna- la junta de conexión superior que une la columna a las vigas del techo y a las vigas de soporte primarias o secundarias.
Soportes y juntas de conexión.- miembros en voladizo soldados que se utilizan para asentar vigas transversales, vigas de grúa y conexiones de marcos multi-direccionales.
Detalles de refuerzo local- placas de refuerzo en la tapa, la base y los soportes para evitar el pandeo local de la pared de la tubería bajo cargas concentradas.
Relleno del núcleo (opcional)-hormigón auto-compactante dentro del tubo; el efecto de confinamiento del tubo de acero aumenta la capacidad de compresión y mejora la resistencia al fuego.
Propiedades de la sección y ventajas mecánicas.
Rigidez isotrópica
Para una sección transversal-circular, el momento de inercia y el radio de giro son idénticos en todos los ejes. Bajo igual área de sección transversal-, un tubo circular generalmente proporciona una mayor capacidad de compresión que los tubos cuadrados o las secciones H-y se comporta uniformemente bajo cargas que llegan desde cualquier dirección.
Baja resistencia al viento
El perfil redondo tiene un coeficiente de forma de viento bajo en comparación con las secciones de cara plana-, lo que reduce las cargas de viento en las columnas expuestas y hace que las columnas circulares sean atractivas para edificios altos y torres en regiones sensibles al viento-.
Uso eficiente del material
Colocar acero en el perímetro de la sección maximiza el radio de giro. Para columnas predominantemente cargadas axialmente, la sección circular puede alcanzar la capacidad requerida con menos acero que las secciones abiertas o de cara plana-de área equivalente.
Tecnología conjunta bien-establecida
Las conexiones de -columna circular-a-viga de gran-diámetro - uniones tubulares soldadas directamente, nodos de acero fundido y empalmes con bridas - son tecnologías probadas, y las modernas máquinas perfiladoras CNC preparan los cortes de intersección con alta precisión.
Aplicaciones típicas
Edificios-altos y muy altos-edificios- columnas de marco perimetral y columnas de tubo central-que resisten vientos fuertes y acción sísmica.
Edificios públicos-de luces largas- megacolumnas de soporte y columnas-portantes de techo en terminales de aeropuertos, estadios y centros de exposiciones.
Plantas industriales y almacenes- columnas de soporte de techo y columnas de vigas de grúa para grandes luces y cargas pesadas.
Puentes e ingeniería offshore- pilares de puentes, soportes de puentes peatonales, -torres de puentes atirantados, estructuras de plataformas marinas y cimientos de turbinas eólicas.
Columna de tubo circular versus columna de tubo cuadrado
| Característica | Columna de tubo circular | Columna de tubo cuadrado |
|---|---|---|
| Comportamiento de carga | Excelente para compresión y torsión axial; sin eje débil | Bueno para compresión excéntrica y flexión simétrica. |
| Conexiones | Requieren perfilado y soldadura; mayor costo de conexión | Las caras planas permiten un empernado y soldadura sencillos. |
| Rendimiento del viento | Baja resistencia al viento, superficie mínima | Mayor resistencia al viento en caras planas |
| Integración arquitectónica | Difícil de ocultar al ras en paredes estándar | Se adapta al ras con paneles de yeso, maximizando el área de piso utilizable |
| Estética | Moderno, simplificado | Industrial, con bordes-afilados |
Elija una columna de tubo circular para estructuras de gran-raza, techos arquitectónicos expuestos, armazones espaciales y estructuras marinas o costeras donde la resistencia del viento, la carga omnidireccional y la apariencia son importantes. Elija una columna de tubo cuadrado para estructuras comerciales de varios-pisos y plataformas industriales donde se prioricen conexiones simples atornilladas de viga-a-columna y la integración a ras de pared.
Proceso de fabricación
Preparación de materia prima- las placas o tuberías de acero estructural se verifican según el grado especificado, por ejemplo, ASTM A500, EN 10210 o GB/T 1591 Q355B, con pruebas ultrasónicas de la placa cuando sea necesario.
Laminación de placasLas placas - se conforman en frío-en carcasas cilíndricas con ovalidad y tolerancias de diámetro controladas.
Soldadura longitudinal- la costura longitudinal se suelda mediante soldadura por arco sumergido (SAW) automatizada hasta una soldadura de penetración total-o de penetración parcial-especificada.
Cortar a medida- El corte de intersección 3D o plasma CNC prepara longitudes precisas y preparaciones de juntas de montura o bisel.
Empalme y soldadura circunferencial- segmentos de tubería se alinean sobre rodillos giratorios y se unen mediante soldadura automática de múltiples-pasadas para columnas largas.
Soldadura de accesorios- las tapas de las columnas, los soportes y las placas base se sueldan de acuerdo con las especificaciones de procedimientos de soldadura calificados.
Molienda e inspección- las soldaduras se rectifican y examinan mediante pruebas ultrasónicas (UT) y de partículas magnéticas (MT) según los requisitos del contrato.
Preparación y pintura de superficies.- granallado abrasivo a Sa 2,5 seguido de imprimación especificada y sistemas de revestimiento multi-capas.
Obtenga una cotización personalizada para columnas de tubos circulares
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son las dimensiones comunes de las columnas de tubos circulares?
Las dimensiones varían ampliamente según el proyecto. Los diámetros exteriores comunes varían desde aproximadamente 100 mm hasta más de 1000 mm, con espesores de pared de aproximadamente 5 mm a 40 mm dependiendo de la carga y el proceso de fabricación. Se encuentran disponibles diámetros más grandes y paredes más gruesas a partir de tubos laminados con placas; Las dimensiones deben confirmarse con el diseño y el estándar vigente, como GB/T 3094, EN 10210 o ASTM A500.
¿Cuáles son las ventajas sobre las columnas de sección H-convencionales?
La sección redonda tiene el mismo radio de giro en todas las direcciones, por lo que resiste la compresión y la torsión de manera uniforme y no tiene un eje débil. También presenta un perfil de barlovento más pequeño y utiliza el material de manera eficiente porque el acero está colocado lejos del centroide, lo que proporciona un mayor momento de inercia por unidad de área.
¿Cómo se realizan normalmente las conexiones de columnas de tubos circulares?
Las conexiones comunes son juntas tubulares soldadas directamente (perfiles que se cruzan cortados y soldados entre sí), nodos de acero fundido para estructuras espaciales complejas y empalmes bridados con pernos-de alta resistencia para empalmes de columna-a-columna en el sitio. El diseño de la conexión debe seguir el código aplicable, por ejemplo GB 50017, EN 1993 o AISC 360.
¿Cómo se maneja la protección contra la corrosión y la ignifugación?
La superficie externa está protegida por un sistema de recubrimiento seleccionado para la categoría de corrosividad del sitio, generalmente granallado a Sa 2.5 con imprimación y capas de acabado ricas en zinc- o galvanización por inmersión en caliente-. Debido a que el interior del tubo cerrado no está expuesto al aire, el sellado externo suele ser suficiente. Las opciones de protección contra incendios incluyen revestimiento intumescente, revestimiento de tablero -clasificado contra incendios o relleno de concreto (CFST) para aumentar la clasificación de resistencia al fuego.
¿Qué grados de acero se utilizan para las columnas de tubos circulares?
Los grados típicos son ASTM A500 Grado B/C, EN 10210 S235 a S355 y grados chinos como Q235B, Q355B y Q420 según GB/T 1591. La elección depende del límite elástico requerido, la tenacidad a baja-temperatura y la soldabilidad del proyecto.
¿Se pueden suministrar las columnas de tubos circulares con ensamblaje previo-de fábrica?
Sí. Las conexiones complejas y las columnas de varias-secciones pueden realizarse-ensamblajes de prueba en el taller para verificar el ajuste dimensional antes del recubrimiento y la entrega, lo que reduce-los problemas de ajuste-en el sitio. Los componentes están marcados con códigos de identificación con referencia a los planos de taller.