1. A csőrácsos szerkezetek (más néven acélcsőrácsos szerkezetek, csőtartók vagy csőszerkezetek) sík vagy térbeli rácsos rendszerekre oszthatók.
A különbség az általános rácsostartókhoz képest abban rejlik, ahogyan a csomópontokat összekötik. A rácsszerkezet csavarozott golyós vagy üreges golyós csomópontokat alkalmaz, míg a csőrácsos szerkezet a csomópontoknál acélcsövekkel (kerek acélcsövekkel vagy négyzet alakú acélcsövekkel) közvetlenül hegesztett, metsző csomópontokat alkalmaz.
A csőrácsos szerkezet előnyei az egyszerű csomóponti forma, az egyszerű és elegáns megjelenés. Eközben a metszőhegesztés alkalmazása miatt a rozsdamegelőzés és a tisztítási karbantartás szempontjából is előnyös. A metsző hegesztés azonban bizonyos követelményeket támaszt a folyamat- és feldolgozóberendezésekkel szemben, ezért a csőrácsos szerkezetnek is vannak korlátozásai:
1) Az egymást metsző csomópontok húrirányát úgy kell megtervezni, hogy a lehető legnagyobb mértékben összhangban legyen az acélcső külső átmérőjével. Különböző belső erővel rendelkező elemeknél gyakran alkalmazzák az acélcső azonos külső átmérőjét és különböző falvastagságokat. A falvastagság nem változhat túlságosan, különben az acélcsövek közötti toldás mértéke túl nagy. Emiatt az anyagszilárdság nem használható ki teljesen, ami növeli a felhasznált acél mennyiségét. Ez az egyik oka annak, hogy a csőrácsos szerkezetek gyakran több acélt használnak, mint a rácsos szerkezetek.
2) A metsző csomópontok feldolgozása és elrendezése összetett, a metszővonalakon lévő barázdák változóak, ami megnehezíti a kézi vágást, így magas mechanikai követelményeket igényel.
3) A csőrácsos szerkezetek mindegyike hegesztett csomópont, amely megköveteli a hegesztési zsugorodás ellenőrzését és magas hegesztési minőségi követelményeket. Ezenkívül mindegyiket a helyszínen hegesztik, ami nagy hegesztési munkaterhelést eredményez.
A többdimenziós CNC vágási technológia kifejlesztésével a csőrácsos szerkezetek feldolgozása során felmerülő nehézségeket sikerült leküzdeni. Jelenleg néhány hazai vállalkozás telepítette ezt a technológiát, lehetővé téve a metszőpontos csőrácsos szerkezetek gyakorlati mérnöki alkalmazását.
A csőrácsos szerkezetnek háromszög keresztmetszetű térbeli rácsos formát kell felvennie, amely egy felső húrból, egy alsó húrból és egy szalagtagból áll (2. ábra). A húrelemet főcsőnek, a szalagtagot pedig elágazócsőnek is nevezik. A főcső vastag és csatlakoztatott átmérőjű, amely kényelmes az elágazó csövek metszéspontjához és hegesztéséhez. A rácsos elrendezés, a szélesség és a magasság méreteit ésszerűen kell megválasztani, hogy lehetőleg elkerüljük a hegesztési vonalak ütközését a szomszédos leágazó csövek között. A széntároló szerkezet több háromdimenziós csőtartóval is felszerelhető, amint az a 2(a) ábrán látható, és az egyes rácsostartók közé hajtórudakat és ferde támaszt kell elhelyezni.
A csőrácsos szerkezetek számításánál és elemzésénél alkalmazott modell elsősorban a csomópontok merevségére vonatkozik. Három elemzési modell létezik, amelyek a rúd végének hajlítónyomatékán és a csomópont merevségének nagyságán alapulnak:
① Feltételezve, hogy az összes tag csuklós;
② Feltételezve, hogy minden tag merev és gerendaelemnek tekintendő;
③ Feltételezve, hogy a főcső egy mereven kapcsolódó gerendaelem, az elágazó cső csuklósan van a főcsőhöz kötve, és az elágazó cső csak axiális erőt visel.
2. Acélcső rácsos szerkezeti csomópontok
Acél csőrácsos szerkezetekhez speciális csőrácsos csomópontokat kell használni. Az itt említett csőrácsos csomópont nem igényel csomóponti lemezeket, üreges golyókat vagy csavarkötéseket. Ehelyett acélcsövekre (kerek acélcsövekre vagy négyzet alakú acélcsövekre) utal, amelyek közvetlenül metszik egymást és hegesztik a metsző csomópontban. Csak két, ugyanazon a tengelyen lévő főcső van csatlakoztatva, és a fennmaradó elemeket (azaz elágazó csöveket) a végét metsző vonalon dolgozzák fel, és közvetlenül az átmenő elem (azaz a főcső) külső felületére hegesztik; A nem áthatoló elemeknek lehetnek bizonyos rések (rés típusú csomópontok) vagy részleges átfedések (lap típusú csomópontok) a csomópont helyén.
Az egymást metsző csomópontok formája a kapcsolódó tagok számától függ. Ha a szalagtag és a húrtag ugyanabban a síkban van, akkor ez egyetlen sík csomópont. Ha a szalagtag és a húrtag nincs ugyanabban a síkban, akkor ez egy többsíkú csomópont.
Példaként a rácsos szerkezetet vesszük, ahol a fő- és az elágazó csövek kör alakú csövek, amelyek egymást metszik
A metszésvonalas vágást egykor nehéz gyártási folyamatnak tekintették, mivel az egymást keresztező acélcsövek száma, szöge és mérete változott, ami különböző formájú metszésvonalakat és a horonykezelés nehézségeit eredményezte, ami még nagyobb kihívást jelent a térbeli rácsos szerkezetekben. De a többdimenziós CNC vágási technológia fejlődésével ezeket a nehézségeket sikerült legyőzni. Jelenleg néhány hazai vállalkozás fel van szerelve ezzel a technológiával, így a csőrácsos szerkezet jó alkalmazási kilátásokkal rendelkezik a nagy fesztávú szerkezetekben.