1. Structurile de țevi (cunoscute și ca structuri de țevi de oțel, țevi sau structuri de țevi) sunt împărțite în sisteme plane sau spațiale.
Diferența față de fermele generale constă în modul în care conectează nodurile. Structura grilei adoptă noduri cu bile cu șuruburi sau bile goale, în timp ce structura țevilor adoptă noduri intersectate sudate direct cu țevi de oțel (țevi rotunde de oțel sau țevi pătrate de oțel) la noduri.
Structura țevii are avantajele formei simple a nodului, aspectului simplu și elegant. Între timp, datorită utilizării sudurii în intersectare, este, de asemenea, benefică pentru prevenirea ruginii și întreținerea curățării. Cu toate acestea, sudarea prin intersectare are anumite cerințe pentru echipamentele de proces și procesare, deci există și unele limitări ale structurii țevilor:
1) Direcția coardei nodurilor care se intersectează ar trebui proiectată pentru a fi pe cât posibil în concordanță cu diametrul exterior al țevii de oțel. Pentru elementele cu forțe interne diferite, se utilizează adesea același diametru exterior al țevii de oțel și grosimi diferite ale peretelui. Grosimea peretelui nu trebuie să se schimbe prea mult, altfel cantitatea de îmbinare între țevile de oțel este prea mare. Prin urmare, rezistența materialului nu poate fi utilizată pe deplin, ceea ce crește cantitatea de oțel utilizată. Acesta este unul dintre motivele pentru care structurile de țevi folosesc adesea mai mult oțel decât structurile cu grilă.
2) Prelucrarea și dispunerea nodurilor care se intersectează sunt complexe, iar canelurile de pe liniile de intersectare sunt variabile, ceea ce face dificilă tăierea manuală, necesitând astfel cerințe mecanice ridicate.
3) Structurile țevilor sunt toate noduri sudate, care necesită controlul contracției de sudare și cerințe ridicate de calitate a sudurii. În plus, toate sunt sudate la fața locului, rezultând o sarcină mare de muncă de sudare.
Odată cu dezvoltarea tehnologiei de tăiere CNC multidimensionale, au fost depășite unele dificultăți în prelucrarea structurilor de țevi. În prezent, unele întreprinderi interne au instalat această tehnologie, făcând posibilă utilizarea structurilor de țevi de tip intersectare în inginerie practică.
Structura țevii ar trebui să adopte o formă de țeavă spațială cu secțiune transversală triunghiulară, care este compusă dintr-o coardă superioară, o coardă inferioară și un membru de bandă (Figura 2). Elementul de coardă se mai numește și conductă principală, iar elementul de bandă este numit conductă de ramificație. Conducta principală are un diametru gros și conectat, care este convenabil pentru intersecția și sudarea țevilor de ramificație. Dimensiunile scheletului, lățimea și înălțimea trebuie selectate în mod rezonabil pentru a evita, pe cât posibil, ciocnirea liniilor de sudură între țevile de ramificație adiacente. Structura de depozitare a cărbunelui poate fi echipată cu mai multe țevi tridimensionale, așa cum se arată în Figura 2 (a), iar tijele de legătură și suportul oblic trebuie să fie amplasate între fiecare ferme.
Modelul utilizat în calculul și analiza structurilor de țevi este legat în principal de rigiditatea nodurilor. Există trei modele de analiză bazate pe momentul încovoietor la capătul tijei și pe dimensiunea rigidității nodului:
① Presupunând că toți membrii sunt articulați;
② Presupunând că toate elementele sunt rigide și considerate elemente ale grinzii;
③ Presupunând că țeava principală este un element de grindă conectat rigid, țeava de ramificație este articulată de țeava principală, iar țeava de ramificare suportă doar forța axială.
2. Nodurile structurii țevilor de oțel
Pentru structurile de țevi de oțel, trebuie utilizate noduri speciale de țevi. Nodul de țeavă menționat aici nu necesită plăci de noduri, bile goale sau conexiuni cu șuruburi. În schimb, se referă la țevi de oțel (țevi de oțel rotunde sau țevi de oțel pătrate) care se intersectează direct și sunt sudate la nodul de intersectare. Doar două țevi principale pe aceeași axă sunt conectate, iar elementele rămase (adică țevile ramificate) sunt prelucrate prin linia de intersectare a capătului și sudate direct pe suprafața exterioară a elementului de trecere (adică țeava principală); Elementele care nu se pătrund pot avea anumite goluri (noduri de tip gol) sau suprapunere parțială (noduri de tip lap) la locația nodului.
Forma nodurilor care se intersectează este legată de numărul de membri conectați. Când membrul web și membrul coardă sunt în același plan, este un singur nod plan. Când membrul web și membrul coardă nu sunt în același plan, este un nod cu mai multe planuri.
Luând ca exemplu structura fermă în care țevile principale și ramificația sunt ambele țevi circulare care se intersectează
Tăierea liniei de intersecție a fost odată considerată un proces de fabricație dificil, deoarece numărul, unghiul și dimensiunea țevilor de oțel care se intersectează au variat, rezultând forme diferite ale liniilor de intersecție și dificultăți în tratarea canelurilor, făcându-l și mai dificil în structurile spațiale. Dar odată cu dezvoltarea tehnologiei de tăiere CNC multidimensionale, aceste dificultăți au fost depășite. În prezent, unele întreprinderi interne sunt echipate cu această tehnologie, astfel încât structura țevilor are perspective bune de aplicare în structurile cu deschidere mare.