1. Struktur rangka pipa (juga dikenal sebagai struktur rangka pipa baja, rangka pipa, atau struktur pipa) dibagi menjadi sistem rangka planar atau spasial.
Perbedaannya dengan rangka atap biasa terletak pada cara menghubungkan simpul-simpulnya. Struktur rangka atap menggunakan simpul bola yang dibaut atau simpul bola berongga, sedangkan struktur rangka pipa menggunakan simpul-simpul yang berpotongan yang dilas langsung dengan pipa baja (pipa baja bundar atau pipa baja persegi) pada simpul-simpulnya.
Struktur rangka pipa memiliki kelebihan berupa bentuk simpul yang sederhana, tampilan yang sederhana dan elegan. Sementara itu, karena penggunaan pengelasan yang berpotongan, struktur ini juga bermanfaat untuk pencegahan karat dan perawatan pembersihan. Namun, pengelasan yang berpotongan memiliki persyaratan tertentu untuk peralatan proses dan pemrosesan, sehingga ada juga beberapa keterbatasan pada struktur rangka pipa:
1) Arah tali busur dari simpul yang berpotongan harus dirancang agar sedapat mungkin konsisten dengan diameter luar pipa baja. Untuk anggota dengan gaya internal yang berbeda, diameter luar pipa baja yang sama dan ketebalan dinding yang berbeda sering digunakan. Ketebalan dinding tidak boleh terlalu banyak berubah, jika tidak jumlah penyambungan antara pipa baja akan terlalu besar. Oleh karena itu, kekuatan material tidak dapat dimanfaatkan sepenuhnya, yang meningkatkan jumlah baja yang digunakan. Ini adalah salah satu alasan mengapa struktur rangka pipa sering menggunakan lebih banyak baja daripada struktur kisi.
2) Pengolahan dan tata letak simpul yang berpotongan rumit, dan alur pada garis yang berpotongan bervariasi, sehingga pemotongan manual menjadi sulit, sehingga memerlukan persyaratan mekanis yang tinggi.
3) Struktur rangka pipa semuanya merupakan simpul yang dilas, yang memerlukan pengendalian penyusutan pengelasan dan persyaratan kualitas pengelasan yang tinggi. Selain itu, semuanya dilas di lokasi, sehingga menghasilkan beban kerja pengelasan yang besar.
Dengan berkembangnya teknologi pemotongan CNC multidimensi, beberapa kesulitan dalam pemrosesan struktur rangka pipa telah teratasi. Saat ini, beberapa perusahaan dalam negeri telah memasang teknologi ini, sehingga memungkinkan penggunaan struktur rangka pipa titik-titik yang berpotongan dalam rekayasa praktis.
Struktur rangka pipa harus mengadopsi bentuk rangka spasial penampang segitiga, yang terdiri dari tali busur atas, tali busur bawah, dan anggota web (Gambar 2). Anggota tali busur juga disebut pipa utama, dan anggota web disebut pipa cabang. Pipa utama memiliki diameter yang tebal dan terhubung, yang nyaman untuk persimpangan dan pengelasan pipa cabang. Tata letak rangka, dimensi lebar, dan tinggi harus dipilih secara wajar untuk menghindari garis pengelasan yang bertabrakan di antara pipa cabang yang berdekatan sebanyak mungkin. Struktur penyimpanan batubara dapat dilengkapi dengan beberapa rangka pipa tiga dimensi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 (a), dan batang penghubung dan penyangga miring harus dipasang di antara setiap rangka.
Model yang digunakan dalam perhitungan dan analisis struktur rangka pipa terutama terkait dengan kekakuan simpul. Ada tiga model analisis berdasarkan momen lentur di ujung batang dan ukuran kekakuan simpul:
① Dengan asumsi semua anggota berengsel;
② Dengan asumsi semua anggota kaku dan dianggap sebagai elemen balok;
③ Dengan asumsi pipa utama merupakan elemen balok yang terhubung secara kaku, pipa cabang diengselkan ke pipa utama, dan pipa cabang hanya menahan gaya aksial.
2. Node struktur rangka pipa baja
Untuk struktur rangka pipa baja, simpul rangka pipa khusus perlu digunakan. Simpul rangka pipa yang disebutkan di sini tidak memerlukan pelat simpul, bola berongga, atau sambungan baut. Sebaliknya, simpul ini mengacu pada pipa baja (pipa baja bundar atau pipa baja persegi) yang berpotongan langsung dan dilas pada simpul yang berpotongan. Hanya dua pipa utama pada sumbu yang sama yang dihubungkan, dan anggota yang tersisa (yaitu pipa cabang) diproses melalui garis persimpangan ujung dan dilas langsung ke permukaan luar anggota tembus (yaitu pipa utama); Anggota yang tidak menembus mungkin memiliki celah tertentu (simpul tipe celah) atau tumpang tindih sebagian (simpul tipe tumpang tindih) di lokasi simpul.
Bentuk simpul yang berpotongan terkait dengan jumlah anggota yang terhubung. Ketika anggota web dan anggota tali busur berada pada bidang yang sama, maka simpul tersebut merupakan simpul bidang tunggal. Ketika anggota web dan anggota tali busur tidak berada pada bidang yang sama, maka simpul tersebut merupakan simpul bidang jamak.
Mengambil contoh struktur rangka dimana pipa utama dan cabangnya merupakan pipa melingkar yang berpotongan
Pemotongan garis persimpangan dulunya dianggap sebagai proses manufaktur yang sulit, karena jumlah, sudut, dan ukuran pipa baja yang berpotongan bervariasi, sehingga menghasilkan bentuk garis persimpangan yang berbeda dan kesulitan dalam pemrosesan alur, sehingga membuatnya semakin menantang dalam struktur rangka spasial. Namun dengan perkembangan teknologi pemotongan CNC multidimensi, kesulitan ini telah diatasi. Saat ini, beberapa perusahaan domestik dilengkapi dengan teknologi ini, sehingga struktur rangka pipa memiliki prospek aplikasi yang baik dalam struktur bentang besar.