1. Boru kafes yapıları (çelik boru kafes yapıları, boru kafesleri veya boru yapıları olarak da bilinir) düzlemsel veya uzaysal kafes sistemleri olarak ikiye ayrılır.
Genel kafeslerden farkı, düğümleri bağlama biçiminde yatar. Izgara yapısı cıvatalı bilyalı veya içi boş bilyalı düğümleri benimserken, boru kafes yapısı düğümlerde çelik borularla (yuvarlak çelik borular veya kare çelik borular) doğrudan kaynaklanmış kesişen düğümleri benimser.
Boru kafes yapısı basit düğüm formu, basit ve şık görünüm avantajlarına sahiptir. Bu arada, kesişen kaynak kullanımı nedeniyle pas önleme ve temizlik bakımı için de faydalıdır. Ancak, kesişen kaynak, işlem ve işleme ekipmanı için belirli gereksinimlere sahiptir, bu nedenle boru kafes yapısı için bazı sınırlamalar da vardır:
1) Kesişen düğümlerin akor yönü, çelik borunun dış çapıyla mümkün olduğunca tutarlı olacak şekilde tasarlanmalıdır. Farklı iç kuvvetlere sahip elemanlar için, genellikle aynı çelik boru dış çapı ve farklı duvar kalınlıkları kullanılır. Duvar kalınlığı çok fazla değişmemelidir, aksi takdirde çelik borular arasındaki ekleme miktarı çok fazla olur. Bu nedenle, malzeme mukavemeti tam olarak kullanılamaz ve bu da kullanılan çelik miktarını artırır. Bu, boru kafes yapılarının genellikle ızgara yapılarından daha fazla çelik kullanmasının nedenlerinden biridir.
2) Kesişen düğümlerin işlenmesi ve yerleşimi karmaşıktır ve kesişen çizgilerdeki oluklar değişkendir, bu da manuel kesimi zorlaştırır ve dolayısıyla yüksek mekanik gereksinimler gerektirir.
3) Boru kafes yapıları, kaynak çekmesinin kontrol edilmesini ve yüksek kaynak kalitesi gereksinimlerini gerektiren, hepsi kaynaklı düğümlerdir. Dahası, hepsi yerinde kaynaklanır ve bu da büyük bir kaynak iş yüküyle sonuçlanır.
Çok boyutlu CNC kesme teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, boru kafes yapılarının işlenmesindeki bazı zorluklar aşılmıştır. Şu anda, bazı yerli işletmeler bu teknolojiyi kurmuş ve kesişen nokta boru kafes yapılarının pratik mühendislikte kullanılmasını mümkün kılmıştır.
Boru kafes yapısı, üst kiriş, alt kiriş ve bir ağ elemanından oluşan üçgen kesitli bir uzaysal kafes formu benimsemelidir (Şekil 2). Kiriş elemanına ana boru, ağ elemanına da dal borusu denir. Ana boru, dal borularının kesişimi ve kaynaklanması için uygun olan kalın ve bağlı bir çapa sahiptir. Kafes düzeni, genişlik ve yükseklik boyutları, kaynak hatlarının bitişik dal boruları arasında çarpışmasını mümkün olduğunca önlemek için makul bir şekilde seçilmelidir. Kömür depolama yapısı, Şekil 2 (a)'da gösterildiği gibi birkaç üç boyutlu boru kafes ile donatılabilir ve her kafes arasına bağlantı çubukları ve eğik destek yerleştirilmelidir.
Boru kafes yapılarının hesaplanmasında ve analizinde kullanılan model esas olarak düğümlerin sertliği ile ilgilidir. Çubuğun ucundaki eğilme momentine ve düğümün sertliğinin büyüklüğüne dayalı üç analiz modeli vardır:
① Tüm elemanların menteşeli olduğunu varsayarak;
② Tüm elemanların rijit ve kiriş elemanı olarak kabul edildiğini varsayarak;
③ Ana borunun rijit bağlı bir kiriş elemanı olduğu varsayıldığında, branşman borusu ana boruya menteşelenmiştir ve branşman borusu yalnızca eksenel kuvvet taşımaktadır.
2. Çelik boru kafes yapı düğümleri
Çelik boru kafes yapıları için özel boru kafes düğümlerinin kullanılması gerekir. Burada bahsedilen boru kafes düğümü düğüm plakaları, içi boş bilyeler veya cıvata bağlantıları gerektirmez. Bunun yerine, doğrudan kesişen ve kesişen düğümde kaynaklanmış çelik boruları (yuvarlak çelik borular veya kare çelik borular) ifade eder. Aynı eksende yalnızca iki ana boru bağlanır ve kalan üyeler (yani dal boruları) uç kesişen çizgiden işlenir ve doğrudan geçiş üyesinin (yani ana borunun) dış yüzeyine kaynaklanır; Nüfuz etmeyen üyeler düğüm konumunda belirli boşluklara (boşluk tipi düğümler) veya kısmi örtüşmeye (bindirme tipi düğümler) sahip olabilir.
Kesişen düğümlerin biçimi, bağlı üyelerin sayısıyla ilişkilidir. Web üyesi ve akor üyesi aynı düzlemde olduğunda, tek düzlemli bir düğümdür. Web üyesi ve akor üyesi aynı düzlemde olmadığında, çok düzlemli bir düğümdür.
Ana ve dal borularının kesişen dairesel borular olduğu kafes yapısını örnek olarak alalım
Kesişen çelik boruların sayısı, açısı ve boyutu değiştiğinden, kesişen hat kesimi bir zamanlar zor bir üretim süreci olarak kabul ediliyordu, bu da farklı kesişme hattı şekillerine ve oluk işlemede zorluğa yol açıyordu ve bu da onu mekansal kafes yapılarında daha da zorlu hale getiriyordu. Ancak çok boyutlu CNC kesme teknolojisinin geliştirilmesiyle bu zorluklar aşıldı. Şu anda, bazı yerli işletmeler bu teknolojiyle donatılmış durumda, bu nedenle boru kafes yapısı geniş açıklıklı yapılarda iyi uygulama beklentilerine sahip.