Coluna de aço estrutural moldada

Essas colunas de aço estrutural moldadas são fabricadas com base em projetos de construção, layouts reais do local e requisitos específicos de suporte de carga. Usando seções de aço estrutural de padrão nacional e placas de aço como matéria-prima, elas passam por uma série de processos personalizados - incluindo corte, dobra, emenda e soldagem, endireitamento, fixação de placas de base e placas de reforço, usinagem de furos e tratamento de superfície anticorrosivo - para criar colunas de suporte de carga com formato exclusivo e fora do padrão.

Definição e configuração do produto

I. Definição do Produto

1. Definição Central

Coluna de aço estrutural moldado refere-se a um membro de aço de suporte de carga vertical com uma seção transversal que está fora das categorias padrão de viga H retangular, circular ou convencional. Essas colunas são fabricadas soldando vários elementos de chapa de aço, seções estruturais e/ou tubos de aço. Eles são usados ​​principalmente em aplicações como cantos de edifícios, colunas de paredes ocultas, características arquitetônicas, locais de grandes vãos e estruturas de edifícios residenciais ou públicos, equilibrando requisitos de suporte de carga estrutural com necessidades arquitetônicas espaciais e estéticas.

2. Classificações comuns de seções transversais

Em forma de L (Coluna de Canto): Projetado para construção de cantos; composto por dois elementos; cabe rente às paredes sem se projetar no espaço interior.

Em forma de T (Coluna de Borda): Utilizado no meio de paredes ou ao longo de corredores; composto por três elementos; oferece distribuição de carga equilibrada.

Cruciforme (Coluna Central): Utilizado como coluna central do edifício; apresenta quatro elementos simétricos; oferece alta resistência à carga lateral e desempenho sísmico.

Colunas em forma de Z, em forma de diamante e treliçadas com vários elementos: projetadas para plantas baixas complexas, grandes vãos e estruturas em balanço.

Colunas Compostas: Formadas pela emenda de tubos quadrados ou redondos com seções em T ou vigas H; uma escolha convencional para aplicações em arranha-céus e cargas pesadas. ·Colunas de seção variável / curvas não padronizadas: projetadas para estilo arquitetônico de fachadas e paredes cortina curvas; o diâmetro ou largura da coluna varia ao longo do comprimento.

3. Materiais e Aplicações

·Materiais primários: Q235B, Q355B (projetos padrão); Aplicações de baixa temperatura/alta sísmica: Q355NL, Q355GJ.

·Características principais: Pernas de coluna delgadas, escondidas dentro das paredes, alta utilização de espaço, alta rigidez de juntas e estilo flexível.

II. Pacote de configuração padrão

(I) Corpo da Coluna

1. Perfis das pernas principais: Seções ocas quadradas/circulares, seções em T, seções em H ou placas de aço grossas, montadas e soldadas com base no projeto da seção transversal; espessura padrão da perna de 8–50 mm; relação altura/espessura da perna ≤ 4 (limite de código).

2.Sistema de reforço interno

o Anéis/placas de reforço transversais: Evitam flambagem local; espaçamento determinado pelo projeto de carga.

oNervuras de reforço verticais: Concentradas em junções de múltiplas pernas e zonas de juntas viga-coluna para distribuir tensões.

3.Estrutura de emenda segmentar: Colunas extralongas fabricadas em segmentos; soldas de topo circunferenciais (soldas grau I com testes 100% ultrassônicos); pré-montagem de fábrica seguida de emenda no local.

(II) Acessórios de conexão final

1.Placa de base da coluna (extremidade inferior): Placa de aço quadrada ou de formato personalizado, com 16–60 mm de espessura; inclui chumbadores (M20–M64), nervuras de reforço e placas de ancoragem para fixação na fundação de concreto.

2. Placa superior da coluna / Placa final (extremidade superior): Placa final plana, placa final chanfrada ou placa de flange personalizada; apresenta furos para parafusos pré-perfurados ou chanfros de solda para conexão a colunas de nível superior ou vigas de aço.

3. Placa da tampa final: Veda a parte superior e inferior da coluna para evitar a entrada de água e detritos; totalmente soldado para uma vedação completa.

(III) Acessórios Conjuntos

1. Mísulas / Placas de reforço: Mísulas em balanço ou placas de conexão soldadas nas laterais da coluna não padronizada para suportar vigas de aço, treliças ou membros de contraventamento. 2. Placas de conexão anulares ou laterais são dispostas ao longo das bordas externas das pernas da coluna, acomodando conexões de vigas de aço multidirecionais e fixações de estrutura de parede cortina.

3. Os pinos de cisalhamento são projetados para colunas de tubos de aço de formato especial revestidas com concreto ou preenchidas com concreto, melhorando a ação composta entre aço e concreto.

(IV) Proteção contra corrosão, revestimento e medidas de proteção

1. Remoção de ferrugem: Jateamento de superfície total ou jato de areia até grau Sa2.5.

2. Sistema de revestimento

o Proteção anticorrosiva padrão: Primer epóxi rico em zinco + camada intermediária + acabamento; espessura total do filme seco: 80–160 μm.

o Ambientes de alta corrosão (costeiros/químicos): Galvanização por imersão a quente; espessura do revestimento de zinco ≥ 85 μm.

3. Proteção contra incêndio: Aplicação de revestimentos resistentes ao fogo (filme fino ou filme espesso) em áreas com requisitos de segurança contra incêndio.

(V) Consumíveis de Instalação

· Parafusos de conexão: Parafusos padrão e parafusos de alta resistência Grau 8.8/10.9 (para ligações viga-pilar).

· Consumíveis de soldagem: Fios e eletrodos de soldagem compatíveis com o metal base.

· Componentes de posicionamento, placas de conexão temporárias e olhais de elevação (pré-instalados de fábrica).

(VI) Configurações Compostas e Derivadas

1. Coluna de tubo de aço com formato especial preenchido com concreto: O corpo da coluna apresenta reboco pré-formado e orifícios de ventilação de ar; a fundição no local de concreto C30/C40/C50 aumenta significativamente a capacidade de carga.

2. Pilar de formato especial revestido de concreto: Armaduras longitudinais e estribos são dispostos na parte externa das pernas do pilar, seguidos de fôrma e concretagem; fornece resistência ao fogo, impermeabilidade e maior rigidez.

3. Coluna treliçada de formato especial: Montagem de múltiplos perfis de aço com placas de sarrafo ou barras de amarração; projetado para aplicações leves e de longo alcance.

III. Lista completa de entrega

1. Corpo principal da coluna de aço com formato especial (incluindo reforços, placas finais e olhais de elevação);

2. Placas de base, placas superiores, placas de flange e reforços associados;

3. Chumbadores, parafusos estruturais e placas de calço;

4. Mísulas, placas de conexão e placas de olhais;

5. Componentes acabados com revestimento completo ou galvanização;

6. Certificados de conformidade do produto, especificações de materiais, relatórios de inspeção de solda e registros de inspeção dimensional.

4. Principais diferenças em relação às colunas circulares/quadradas convencionais

· Seção transversal: Seção composta multi-membros não padronizada; cabe rente às paredes sem cantos salientes; colunas circulares/quadradas apresentam seções transversais sólidas padrão.

· Configuração: Placas de conexão multidirecionais e vários conjuntos de reforços são padrão em colunas com formatos especiais; colunas circulares normalmente utilizam placas finais e placas de base simples.

· Aplicação: Colunas com formato especial equilibram os requisitos espaciais arquitetônicos com o suporte de carga estrutural; colunas circulares priorizam suporte de carga axial, resistência à torção e baixa resistência ao vento.

Principais vantagens

1. Geometria flexível: Colunas de aço estrutural moldadas podem ser personalizadas em qualquer formato não padrão, adaptando-se perfeitamente a estruturas arquitetônicas complexas e locais de canto.

2. Suporte de carga preciso: As estruturas são otimizadas para atender a requisitos específicos de carga excêntrica, forças laterais e suporte de carga em pontos de conexão especiais.

3. Adaptabilidade Espacial: Adequado para cenários onde colunas convencionais não podem ser instaladas, como espaços apertados, cantos estranhos e níveis de piso escalonados.

4. Construção Monolítica: Pré-fabricada como uma única unidade na fábrica, garantindo integridade estrutural, alta rigidez e estabilidade superior.

5. Personalização sob demanda: Materiais, dimensões, alturas e acessórios de conexão podem ser adaptados a projetos específicos.

6. Aplicações versáteis: Ideal para estruturas de fábrica não padronizadas, estruturas de aço municipais, construção de mezaninos, suportes de equipamentos e colunas especializadas para características arquitetônicas.

Diferenciando Destaques

I. Vantagens do espaço arquitetônico

1. Alinha com layouts de parede; sem colunas interiores salientes. Colunas em forma de L, em forma de T e cruciformes ficam niveladas com paredes de cisalhamento ou cantos de paredes de preenchimento, eliminando saliências que consomem área útil do piso. Em contraste, tubos redondos, vigas H e tubos quadrados sobressaem da superfície da parede, interferindo nas plantas baixas e na colocação dos móveis; colunas moldadas são a escolha preferida para edifícios residenciais e públicos pré-fabricados.

2. Acomoda formas arquitetônicas irregulares. Capaz de formar colunas compostas curvas, angulares, de seção variável e poligonais, facilitando facilmente paredes cortina curvas, fachadas exclusivas e estruturas de canto em balanço. As seções padrão redondas, quadradas e de viga H são fixas, tornando o custo de modificá-las em formatos personalizados proibitivamente alto.

3. Utilização otimizada do espaço. Embutidas na parede, mantendo a capacidade de suporte de carga equivalente, essas colunas economizam área útil - oferecendo uma vantagem distinta para incorporadores imobiliários na redução da alocação de "área comum" (proporções de espaço compartilhado).

II. Vantagens de desempenho estrutural

1. Compartilhamento de carga multidirecional. Compatível com layouts cruciformes onde convergem múltiplas vigas e com seções transversais compostas de múltiplos membros; vigas primárias, vigas secundárias e suportes diagonais podem se conectar a todos os quatro lados. O desempenho de suporte de carga nas ligações viga-pilar é superior ao de colunas simples redondas ou quadradas. Embora os tubos redondos permitam conexões de vigas em 360°, eles são difíceis de incorporar nas paredes internas; As vigas H são limitadas a duas direções de conexão ortogonais (eixos fortes e fracos).

2. Forte integridade sísmica: Apresenta um design de placa de aço composta de vários membros com reforços internos densos. Quando combinado com concreto moldado no local ou pré-moldado, forma uma estrutura integrada de aço-concreto que oferece alta rigidez lateral e excelente resistência ao cisalhamento - proporcionando vantagens distintas em zonas de alta intensidade sísmica.

3. Seção transversal flexível e espessura da parede: Permite ajustes localizados na espessura da placa ou largura do membro para otimizar o desempenho estrutural com base nas variações de cargas verticais ao longo da altura da coluna; em contraste, as seções ocas circulares ou quadradas exigem a substituição de todo o membro para alterar o diâmetro, resultando em custos de modificação mais elevados.

III. Diferenças de construção e integração

1. Integração perfeita com sistemas pré-fabricados e moldados no local: Os membros da coluna podem ser embutidos nas paredes, com vergalhões ou pinos de cisalhamento pré-instalados, permitindo o vazamento direto do concreto para formar uma coluna composta. Isto oferece uma versatilidade muito maior do que os sistemas convencionais de colunas de aço (como tubos de aço preenchidos com concreto ou concreto reforçado com aço).

2. Detalhamento da conexão sob demanda: As placas e consolos podem ser soldados exatamente onde as vigas se conectam, sem serem restringidos pelo formato da seção transversal do pilar; seções circulares ou quadradas requerem processamento mais complexo, como instalação de colares de fixação ou corte de furos.

3. Segmentação flexível: Facilita transições fáceis de diâmetro entre níveis altos e baixos para acomodar cargas variadas no piso; as dimensões da seção transversal podem ser ajustadas andar por andar sem a necessidade de alterar as especificações do material primário para toda a coluna.

4. Vantagens estéticas e específicas da aplicação

1. Estrutura oculta: A coluna fica escondida dentro da parede, resultando em uma fachada exterior limpa e sem estruturas metálicas expostas; colunas circulares e quadradas são normalmente expostas - frequentemente usadas em paisagens ou estádios - e não podem ser ocultadas.

2. Inigualável para cantos e geometrias exclusivas: Ideal para cantos de construção, bordas de poços de luz e locais de escadas irregulares onde apenas colunas em forma de L se ajustam ao layout; tipos de colunas convencionais são frequentemente inadequados para essas configurações.

V. Comparação de custos e ciclo de vida

Pontos fortes

Residential and prefabricated shear wall projects: Saves labor and materials on civil works (plastering and secondary structural elements), resulting in lower overall costs; eliminates the need for expensive custom cladding or decorative casing for complex shapes.

Fraquezas

Colunas externas autônomas ou locais abertos de grande vão: os custos de material e fabricação são mais elevados do que os de seções ocas circulares, tornando-as menos econômicas nessas aplicações específicas.

VI. Posicionamento preciso e diferenciação de produtos concorrentes

· Pilares metálicos de seção H: Estruturas padronizadas, plantas industriais em planta livre;

· Colunas de seção circular oca (CHS): Locais de grandes vãos, colunas altas, estruturas paisagísticas externas;

· Pilares de secção oca quadrada (SHS): Pórticos regulares de pequena dimensão, apoios simples;

· Pilares de aço personalizados: Unidades residenciais pré-fabricadas, estruturas de paredes de cisalhamento, projetos arquitetônicos irregulares, pilares de canto ocultos.

Processo de fabricação de colunas de aço estrutural moldado

I. Corte de materiais

1. Verificar a qualidade do material no momento da entrega da chapa; alisar e nivelar placas de aço Q235B/Q355B.

2. Cortar componentes (placas de flange principal/secundária, reforços, placas de base, placas de conexão) nas dimensões desenvolvidas utilizando máquinas CNC de corte por chama ou plasma; execute o chanfro da borda simultaneamente.

3. Permitir o encolhimento da solda; utilizar templates para layout e corte de peças irregulares ou fora do padrão.

II. Pré-tratamento de componentes

Lixe bordas e cantos de peças pequenas (reforços, placas de conexão) para remover rebarbas; marque linhas de layout em peças que requerem pinos de cisalhamento incorporados.

III. Montagem e formação de gabarito (processo principal)

1. Configurar gabaritos/acessórios de montagem especializados; estabeleça pontos de referência de posicionamento com base no tipo de seção transversal (L, T, cruciforme ou poligonal).

2. Posicione as placas do flange principal e fixe com braçadeiras; controlar o espaçamento dos flanges, a verticalidade e as dimensões da seção transversal.

3. Instale reforços transversais internos e nervuras verticais na cavidade em camadas; prenda temporariamente com soldas adesivas.

Montar pilares irregulares de seção variável em segmentos; pré-montar seções de transição (larguras variadas) separadamente.

4. Soldagem Principal

1. Realize soldagem multipasse de penetração total nas costuras principais usando soldagem por arco submerso (SAW) ou soldagem com proteção de gás CO2.

2. Priorize a soldagem por eletroescória para nervuras internas fechadas.

3. Classificar as soldaduras nas zonas de ligação viga-pilar como Grau I; marcar soldas concluídas para testes não destrutivos (END) subsequentes.

V. Correção Pós-solda

Torção correta induzida pela soldagem e arqueamento lateral usando uma combinação de aquecimento por chama e ferramentas mecânicas; controlar a retilineidade dos pilares e as tolerâncias geométricas das seções transversais; eliminar a deformação causada por tensões de soldagem.

VI. Usinagem final

Usine ambas as extremidades da coluna usando fresamento frontal ou mandrilamento tipo piso para garantir planicidade e perpendicularidade; para colunas conectadas por flange, furos de parafusos de máquina e juntas de espigão (encaixes). VII. Montagem de acessórios e soldagem

1. Montar e soldar placas de base e placas superiores com formato personalizado ao eixo da coluna; solde totalmente os reforços correspondentes às placas de base.

2. Posicionar e soldar consolos externos, placas de suporte e placas de conexão para vigas primárias e secundárias de acordo com as coordenadas do desenho.

3. Alças de elevação soldadas.

VIII. Operações de Perfuração

Use máquinas de perfuração CNC para fazer furos para parafusos de alta resistência e chumbadores, garantindo que a precisão do furo atenda aos padrões.

IX. Ensaios Não Destrutivos (END)

Realize testes ultrassônicos (UT) 100% em soldas Grau I; realizar inspeções de amostragem em soldas Grau II de acordo com as especificações; retrabalhar e inspecionar novamente quaisquer soldas não conformes.

X. Remoção de ferrugem e proteção contra corrosão

Execute o jateamento geral até o grau Sa2.5; aplique primer padrão epóxi rico em zinco, camada intermediária e acabamento; aplicar revestimento retardador de fogo em zonas designadas de proteção contra incêndio; aplicar galvanização por imersão a quente onde as condições ambientais assim o exigirem.

XI. Marcação, inspeção e armazenamento

Marque os componentes com números de eixo, níveis de piso e orientação de instalação; realizar inspeções abrangentes de dimensões, soldas e proteção contra corrosão; emitir documentação de garantia de qualidade e pacote para envio.

XII. Processos especializados para colunas únicas/de formato

1. Colunas curvas de seção variável: Formam placas curvas usando gabaritos de flexão; realizar montagem experimental em segmentos antes da soldagem de fechamento final.

2. Pilares moldados em concreto armado: Pré-instalar pinos de cisalhamento no exterior do pilar; reserve furos para rejuntamento e ventilação de ar.

3. Colunas treliçadas multi-membros: Montar os membros principais com placas de sarrafo ou barras de amarração em segmentos; enviar em segmentos para montagem no local.

XIII. Breve comparação: colunas de aço estrutural moldadas vs. colunas de seção circular oca (CHS)

1. Colunas CHS: Laminação de placas seguida de soldagem de costura circunferencial; Colunas moldadas: Montagem de múltiplas placas, modelagem baseada em gabarito e numerosas nervuras de reforço.

2. Colunas CHS: Torneamento simples; Colunas moldadas: Múltiplas faces finais irregulares que exigem fresamento extensivo de faces finais.

Principais parâmetros de desempenho

I. Parâmetros Geométricos

1. Formas de seção transversal comuns: colunas curvas em forma de L, em forma de T, cruciformes, poligonais e de seção variável; espessura da flange/placa da alma: 8–60 mm; largura de membro único: 100–600 mm.

2. Tolerâncias do produto acabado

· Linearidade da coluna: ≤L/1000;

· Desvio dimensional da seção transversal: ±2–3 mm;

· Perpendicularidade da face final: ≤1/10 da espessura do membro.

3. Comprimento de segmento único: Padrão 9 m/12 m; emenda segmentada usada para colunas extra-altas.

II. Parâmetros Mecânicos de Materiais

Materiais convencionais: Q235B, Q355B.

Nota: Q355NL é recomendado para projetos de baixa temperatura com desempenho qualificado de impacto em baixa temperatura.

III. Principais características de desempenho estrutural

1. Características de rigidez: Seção composta de múltiplos membros; os momentos de inércia nas direções X e Y podem ser ajustados de forma flexível variando a largura do membro e a espessura da placa; resistência lateral e ao cisalhamento superior em comparação com seções ocas quadradas padrão (SHS) ou vigas H; adequado para integração com paredes de cisalhamento.

2. Desempenho sísmico: Apresenta nervuras de reforço longitudinais e transversais internas; alta rigidez articular; altamente adequado para zonas de alta intensidade sísmica; podem ser revestidos de concreto para formar colunas de concreto armado com aço, mais que duplicando a capacidade de carga.

3. Adaptabilidade: Permite variação localizada na espessura da parede e largura dos membros; a seção transversal pode ser ajustada ao longo da altura da coluna conforme necessário; oferece vantagens económicas significativas para estruturas com cargas mais pesadas nos pisos superiores e cargas mais leves nos pisos inferiores.

4. Resistência ao vento: Nenhuma exposição quando embutido em paredes (carga de vento insignificante); para colunas expostas não padronizadas, a resistência ao vento é maior do que a dos tubos circulares, mas menor do que a das vigas H.

4. Parâmetros de qualidade de solda

1. Juntas viga-coluna e emendas primárias: Soldas grau I; Teste 100% ultrassônico (UT).

2. Soldas de nervuras secundárias: Soldas de grau II; 20% de inspeção aleatória via UT; as propriedades mecânicas da solda correspondem ou excedem as do metal base.

V. Especificações anticorrosão e à prova de fogo

1. Grau de remoção de ferrugem: Jateamento geral para Sa2.5;

2. Revestimento padrão: Primer epóxi rico em zinco + revestimento intermediário de óxido de ferro micáceo epóxi + acabamento; espessura total do filme seco: 80–160 μm;

3. Anticorrosão costeira: Galvanização por imersão a quente ≥85 μm;

4. À prova de fogo: classificação de resistência ao fogo de 1 a 3 horas usando revestimentos retardadores de fogo intumescentes de película fina ou espessa compatíveis.

VI. Especificações de conexão

1. Placa de base da coluna: Placa de formato personalizado (16–60 mm de espessura) com chumbadores M20–M64;

2. Conexão viga-coluna: parafusos de alta resistência grau 8.8/10.9;

3. Coluna composta de aço-concreto: pinos de cisalhamento Φ19 soldados ao exterior da coluna para aumentar a resistência de ligação entre o aço e o concreto.

VII. Especificações adicionais para pilares em formato de concreto armado com aço

Revestimento de concreto (interno/externo): Normalmente graus C30, C40 ou C50; o corpo da coluna inclui reboco pré-formado e orifícios de ventilação de ar.

VIII. Como distinguir entre os três tipos de produtos?

· Coluna de seção circular oca (CHS): Propriedades isotrópicas, baixa resistência ao vento, adequada para estruturas expostas de longo vão;

· Aço seção H: Eixos fortes e fracos distintos, padrão para estruturas de fábricas industriais;

· Coluna moldada em aço estrutural: Seção transversal flexível, ocultável em paredes, rigidez bidirecional ajustável, especializada para construção residencial pré-fabricada.