چه استاندارد فلزی در ساخت سازه فولادی استفاده میگردد؟

سازه فولادی یکی از پرکاربردترین مصالح در ساخت و سازهای تجاری و صنعتی است.

ورق مورد استفاده در سازه فولادی باید استحکام بالا، قابلیت ماشین کاری خوب و شکل پذیری بالا داشته باشد، که به عنوان ستون فقرات ساختمان های با سازه فولادی عمل می کند.

این مقاله به بررسی این موضوع می‌پردازد که چگونه ورق را به سازه فولادی یعنی یک مصالح ساختمانی سودمند تبدیل می‌کند، انواع مختلف سازه فولادی، و انواع مختلف استاندارد های فلزی و خواص مربوط به آن‌ها است.

آهن آلات مورد استفاده در ساخت سازه فولادی؟

فولاد کربنی یک نوع مصالح همه کاره است. از نظر وزن، ساختاری دارای محتوای کربن تا 2.1٪ است. انجمن آمریکایی آزمایش و مواد، ASTM بین المللی، استانداردهایی را برای ترکیب و تحمل ابعادی برای تمام گریدهای فولادی کربنی مورد استفاده در سازه ها را  تعیین می کند.

استراکچر فلزی

استراکچر فلز ستون هزاران ساختمان مسکونی و تجاری، قاب بستر وسایل نقلیه، پل ها و پایه ماشین آلات هست. تیرآهن ها را در همه جا می توانید مشاهده کنید

تیر آهن H

تیرآهن H سنگین تر از تیر آهن I شکل است و تحمل نیروی بیشتری دارد. لبه های آنها مخروطی نمی شود.

سپری

سپری T شکل است، مانند تیرآهن I اما بدون فلنج پایین. نداشتن فلنج باعث می شود تیر T به دلیل استحکام کششی کمتر، تطبیق پذیری کمتری داشته باشد. بنابراین، آنها بیشتر در تقویت استفاده می شوند نه به عنوان ستون اصلی.

ناودانی

ناودانی مانند تیرآهن I طراحی شده‌اند، جایی که فلنج‌ها به صورت عمودی در سطح جان متصل می‌شوند. این یک صفحه صاف با فلنج های موازی ایجاد می کند. صفحه های مسطح به ناودانی اجازه می دهد تا به وجه های صاف دیگر پیچ شوند.

ناودانی سی

ناودانی C در سطح فلنج داخلی شیب کمی دارند. آنها معمولاً به عنوان ستون باربر اولیه اعمال نمی شوند. در عوض، آنها مقدار زیادی تکیه گاه سازه ای را فراهم می کنند که بیشتر به عنوان قاب و برای مهاربندی مفید است.

نبشی

نبشی فولادی کاربردهای مختلفی دارند، از مصارف روزمره – در صندلی ها و چارچوب تخت ها – تا انبارها و برج های برق. نشی فولادی یک میله فولادی است که دارای مقطع L شکل است و زاویه 90 درجه را تشکیل می دهد.

نبشی L شکل

شکل L نبشی ممکن است دارای طول بال مساوی یا نابرابر باشد. هر دو برای تقویت عالی هستند.

لوله صنعتی

ساختاری توخالی (HSS) به لوله فولادی جوش داده شده با مقاومت بالا اشاره دارد. آنها در اشکال گرد، مربع و مستطیل (انواع قوطی)تولید می شوند( جهت دریافت قیمت قوطی می توانید با کار شناسان تماس بگیرید) و از تحمل بار چند جهته پشتیبانی می کنند. همانطور که از نام آن پیداست، بدون توجه به شکل، بخش های میانی توخالی دارند.

ویژگی های آهن آلات برای سازه فولادی مهم است

برای همه سازه ها ظرفیت آنها برای جذب انرژی و نیرو قابل توجه است. سه ویژگی مکانیکی مهم وجود دارد که از عملکرد سازه فولادی را با سنجش می کنند:

قدرت تسلیم

قدرن تسلیم یا استحکام تسلیم به حداقل نیروی لازم برای دستیابی به تغییر شکل دائمی اشاره دارد.

استحکام تسلیم با آزمایش کشش، در اولین نقطه انحراف از تناسب در منحنی تنش-کرنش تعیین می‌شود. فولاد مورد استفاده در ستون باید دارای مقاومت تسلیم بیشتر از 35000 psi باشد.

اسکلت فلزی و مواد غیر باربر دارای حداقل مقاومت تسلیم مورد نیاز 33000 psi است.

استحکام کششی

استحکام کششی به عنوان تنشی نهایی یا حداکثری که یک ماده می تواند قبل از شکست دائمی تحمل کند، شناخته می شود.

اگر استحکام تسلیم اولین نقطه ای باشد که یک ماده به طور دائم خم می شود، استحکام کششی نقطه ای است که ماده در آن می شکند.

استحکام کششی دارای ابعاد نیرو در واحد سطح است که معمولاً در واحد پوند بر اینچ مربع (psi) بیان می شود. 36000-50000 psi استحکام کششی معمولی برای سازه فولادی در نظر گرفته می شود، اما می تواند تا 58000-70000 psi برسد.

ازدیاد طول

ازدیاد طول، درجه کشسانی قبل از پارگی است. هرچه استحکام کششی یک ماده بیشتر باشد، تحت تنش کمتر کشیده می شود.

خواه یک ماده خمیده، کشیده یا فشرده شده باشد، ازدیاد طول نقطه ای بین استحکام کششی و استحکام تسلیم خواهد بود و به صورت درصدی از طول اولیه آن بیان می شود. برای فولاد غیر سازه ای نیازی به ازدیاد طول وجود ندارد.

آهن آلات ساختمانی کاربردی

آهن آلات ساختمانی و سازه فولادی نیازمند ملاحظات ساخت‌پذیری خاصی هستند. آیا مواد بادوام هستند؟ پایدار؟ برای مواد تحت تاثیر ناشی از شرایط آب و هوایی شدید چه اتفاقی خواهد افتاد؟ مصالح ساختمانی چقدر مقرون به صرفه و کار با آن آسان است؟

سازه فولادی تمام این ارزیابی های استفاده را برآورده می کند.

نسبت قدرت به وزن بالا

از آنجایی که نسبت استحکام به وزن نشان می‌دهد که ماده چقدر نسبت له وزن آن کار آمد است، ارزیابی‌های استفاده از ساخت و ساز تمایل دارند نسبت مقاومت به وزن بالا را در اولویت قرار دهند.

سازه فولادی نه تنها قوی است، بلکه وزن نسبتاً سبکی دارد. این به دلیل نسبت استحکام بالا به وزن کم شناخته شده است که استفاده از آن را آسان تر و ارزان تر از سایر فلزات می کند.

ماشینکاری خوب

یکی دیگر از مزایای سازه فولادی ماشینکاری خوب است. فولاد کربنی به حداقل قدرت برای برش نیاز دارد، می توان آن را به سرعت برش داد، به راحتی یک روکش خوب به آن اضافه کرد و ابزار را فرسوده نمی کند. باز هم، این مزایا به سهولت پروژه اقتصادی بودن آن کمک می کند.

شکل پذیری

یکی از ملاحظات مربوط به ساخت و ساز ساختمان، شکل پذیری است. شکل پذیری توانایی یک ماده برای کشیده شدن یا تغییر شکل بدون شکستگی را توصیف می کند.

در مهندسی زلزله، شکل‌پذیری اصطلاحی است که برای شناسایی میزان مقاومت یک ساختمان در برابر جابجایی‌های ناشی از لرزش زمین استفاده می‌شود. بنابراین، اگر می‌خواهید ساختمانی در برابر زلزله آماده باشد، ماده‌ای می‌خواهید که دارای قاب فولادی با جزئیات مناسب با درجه خاصی از کشسانی باشد که آن را قادر می‌سازد تا قبل از شروع شکست (شکستگی) تغییر شکل‌های بزرگ را تحمل کند.

همانطور که گریدهای سازه فولادی را در نظر می گیریم، به خاطر داشته باشید که افزایش کربن باعث افزایش استحکام اما کاهش شکل پذیری می شود.

100% قابل بازیافت

آیا می دانستید که فولاد بازیافتی ترین ماده در جهان است؟ این یکی دیگر از مزایای متمایز فولاد است. فولاد به طور مداوم قابل بازیافت است، به این معنی که می توان آن را بدون افت کیفیت به طور نامحدود بازیافت کرد.

مقرون به صرفه

سازه فولادی با داشتن هزینه های اولیه کمتر و خطرات کمتر نسبت به سایر مصالح ساختمانی ارزش بیشتری برای یک پروژه به ارمغان می آورد.

سهولت استفاده، تطبیق پذیری و نسبت استحکام به وزن آن همگی به معنای هزینه های کمتر است که تأثیر زیادی بر هزینه کلی ساخت دارد.

تست چارپی چیست و چرا اهمیت دارد؟

تست ضربه چارپی میزان انرژی قابل جذب توسط یک ماده خاص مانند فلزات، سرامیک ها و پلیمرها را محاسبه می کند و برای درجه بندی خرابی آن استفاده می شود.

این یک تست ارزیابی گسترده است که چقرمگی و کیفیت نسبی یک ماده را نشان می دهد. آزمایش ضربه چارپی یا آونگ همچنان به عنوان یک روش کنترل کیفیت اقتصادی استفاده می شود و به تعیین اینکه آیا یک ماده برای یک پروژه خاص مناسب است یا خیر کمک می کند.

این آزمایش شامل ضربه زدن به یک نمونه بریده بریده با چکش بر روی بازوی آونگی است.

نمونه به طور ایمن در هر انتها نگه داشته می شود در حالی که چکش در مقابل شکاف ضربه می زند. اندازه گیری کاهش حرکت بازوی آونگ نشان دهنده انرژی جذب شده است.

توجه به این نکته مهم است که چقرمگی یک ماده ممکن است بر اساس ضربه در شرایط دمای پایین و تمرکزکننده‌های استرس اضافی مانند بریدگی‌ها و ترک‌ها متفاوت باشد.

انواع سازه فولادی که وارد ساختمان های سازی می شوند کدامند؟

A36

A36 یک فولاد ارزان قیمت کم کربن ترجیح داده شده و همه کاره است که به دلیل استحکام تسلیم (36000 psi) و ماشین کاری عالی شناخته شده است. A36 می تواند تا حدود 20٪ طول اصلی خود کشیده شود و معمولاً برای ستون ها، تیرها، عرشه و عناصر پایان استفاده می شود.

در حالی که انعطاف پذیری مناسبی دارد، فولاد A36 برای تقویت استفاده نمی شود.

A572

A572 یک صفحه فولادی کم آلیاژ با مقاومت بالا (HSLA) است. این فولاد سازه‌ای جوش‌پذیر و کم آلیاژ دارای تسلیم و استحکام کششی مشابه با فولاد A36 است، اما برای کاربردهایی که به استحکام بالاتری نسبت به وزن نیاز دارند، مناسب‌تر است.

بدون کاهش قدرت، A572 سبک تر از مشابه ساخته شده با فولاد کربنی است، و آن را به یک ماده عالی برای برج های انتقال، ترن هوایی و پل ها تبدیل می کند.

A588

فولاد A588 دارای استحکام تسلیم و کششی بیشتر از 46000 psi است که بالاتر از هر دو A36 و A572 است. با ازدیاد طول مشابه، A588 از نظر مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر برتر خود متمایز می شود که منجر به چرخه عمر طولانی تر می شود. بنابراین، A588 نیازهای خاص صنایعی را که به راه حل های فضای باز نیاز دارند، برآورده می کند.

A514

A514 یک فولاد آلیاژی خاموش شده و تمپر شده با استحکام تسلیم 100000 psi و کشیدگی بین 16-18٪ است. A514 یک فولاد ساختاری با عملکرد بالا است که جوش پذیری و چقرمگی خوبی را در دماهای پایین جوی ارائه می دهد.

در درجه اول، A514 برای پشتیبانی از بارهای سنگین، در جرثقیل ها و سایر برنامه های کاربردی ماشین آلات با سایش بالا استفاده می شود.