почему в технике в место сплошных стержней применяют рельсы тубы и т. д.

Блин, как просто ответить девушке инженеру с 30 летним стажем? ? )))
Это делается для уменьшения веса и размеров и одновременном увеличении жесткости и прочности. ))) Есть такой предмет - сопротивление материалов, в ВУЗах после его сдачи студентам разрешали жениться. Думайте о прекрасном милая девушка, но Вы прелесть. )))))

Возьмите стирательную резинку и согните ее пальцами так, чтобы средняя часть выгнулась вверх, а концы - вниз. Будет видно, что верхние слои резины растянулись, а нижние сжались. Причем чем дальше от среднего слоя, тем сжатие и растяжение сильнее, а самый средний слой не сжимается и не растягивается, то есть вообще не работает. Теперь мысленно согните также стальной стержень. Его средняя часть тоже не будет работать, то есть ее можно удалить, и прочность стержня почти не уменьшится, а вес уменьшится заметно. Труба - это и есть стержень, у которого удалена середина.

экономия металла + усиление по вектору нагруженности.