استفاده از مقاطع توخالی در سازه های فلزی در سازه های فلزی و ساختمان هایی با اسکلت فلزی کاربرد گسترده ای دارند. دلیل اصلی استفاده از این مقاطع، فراهم کردن ممان اینرسی بالا در هر دو محور است. بااین حال، استفاده از این نوع مقاطع در سازه های بتنی امکان پذیر نیست.
برای مثال، تیرآهن با مقطع I تنها در راستای محور اصلی ممان اینرسی دارد، بنابراین برای استفاده در تیرها گزینه ای مناسب و مطلوب به شمار می رود. اما در ستون ها که نیرو و فشار از هر دو جهت وارد می شود، این مقاطع کارایی لازم را ندارند. در چنین شرایطی بهتر است از مقاطعی استفاده شود که در هر دو راستا ممان اینرسی بالا داشته باشند. پروفیل قوطی، تیرآهن های بال پهن، و تیرهای دوبل ازجمله گزینه های ایده آل برای این کاربرد هستند.
قوطی ها مقاطع فولادی توخالی هستند که در پروژه های صنعتی و ساختمانی به کار می روند. این مقاطع فولادی در سازه های فلزی کاربردهای مختلفی دارند، اما برای بهره برداری صحیح از آن ها باید دقت زیادی به خرج داد، زیرا استفاده نادرست از قوطی ها می تواند منجر به خسارات غیرقابل جبران شود. فولاد به دلیل تحمل وزن بالا و مقاومت خوبی که دارد، در صنعت ساختمان سازی بسیار محبوب است. با این حال، وزن زیاد فولاد می تواند بار مرده ساختمان را افزایش دهد که مطلوب نیست.
در سال های اخیر، مهندسان با طراحی های متفاوت سعی کرده اند وزن سازه ها را کاهش دهند. البته باید توجه داشت که از قوطی ها تنها در بخش هایی باید استفاده شود که نیاز به استحکام فوق العاده بالا وجود ندارد. در این مقاله به سؤالاتی مانند «آیا ستون 14 برای خانه مناسب است؟» پاسخ خواهیم داد و نحوه ساخت اسکلت فلزی با قوطی، استفاده از قوطی برای ستون ها و اتصال قوطی ها به یکدیگر را توضیح خواهیم داد. اگر به استفاده از راه حل های نوین در ساختمان سازی علاقه دارید و به دنبال طراحی نقشه اسکلت فلزی با قوطی یا ساخت ویلا با قوطی فلزی هستید، با ما همراه باشید.
انواع مقاطع فولادی مورد استفاده در ساختمان های فلزی
مقاطع فولادی که در ساخت و سازهای فلزی به کار می روند، به سه دسته کلی تقسیم می شوند:
- مقاطع فشرده:این مقاطع فولادی از تنوع بالایی برخوردارند و می توان از آن ها بدون هیچ محدودیتی در ساختمان ها استفاده کرد.
- مقاطع غیر فشرده:استفاده از این نوع مقاطع در ساختمان سازی نیازمند دقت و احتیاط فراوان است تا از مشکلات سازه ای جلوگیری شود.
- مقاطع لاغر:توصیه می شود که تا حد امکان از این مقاطع در پروژه های ساختمانی استفاده نشود، زیرا ممکن است باعث کاهش استحکام سازه گردد.
استفاده از قوطی در ساختمان سازی
اسکلت فولادی ساختمان ها معمولاً از مقاطعی مانند ناودانی، نبشی، قوطی و تیرآهن تشکیل می شود. این مقاطع بر اساس ضخامت به دو دسته پروفیل سبک و سنگین تقسیم می شوند:
- پروفیل سبک: ضخامت این مقاطع بین 0.4 تا 1.5 میلیمتر است.
- پروفیل سنگین: ضخامت آن ها بیشتر از 2 میلیمتر است که باعث افزایش مقاومت و وزن این پروفیل ها می شود.
استفاده از قوطی های فلزی در ساختمان های یک یا دو طبقه
برای ساخت ویلاهای یک یا دو طبقه در مناطق توریستی که معمولاً به منظور اسکان مسافران طراحی می شوند، سرعت ساخت و تکمیل پروژه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. استفاده از قوطی در اسکلت فولادی این ساختمان ها می تواند به افزایش سرعت ساخت کمک کند.
بسیاری از سازندگان به دلیل ویژگی های مثبت پروفیل های سبک، از آن ها در ساخت و ساز استفاده می کنند. برای افزایش استحکام، داخل قوطی ها معمولاً با بتن پر می شود یا یک جدار فولادی به آن ها اضافه می شود تا مقاومت سازه بهبود یابد.
محدودیت های استفاده از قوطی در ساختمان های چندطبقه
اگرچه مقاطع توخالی در ساختمان هایی با اسکلت فلزی مورد استفاده قرار می گیرند، اما در ساختمان های چندطبقه محدودیت هایی وجود دارد:
- تقویت ستون ها:
در ساختمان های چندطبقه لازم است ستون ها با استفاده از ورق های فلزی یا دیگر مواد تقویت شوند. با توجه به توخالی بودن قوطی ها، تقویت آن ها از داخل دشوار است. تنها راه ممکن برش دادن سطح مقاطع است که این کار طبق استانداردها ممنوع است. - تغییر شکل مقاطع در زلزله:
در زمان وقوع زلزله، به دلیل ساختار توخالی قوطی ها، ممکن است مقاطع دچار تغییر شکل یا خمش شوند. این مسئله مقاومت آن ها را به طور قابل توجهی کاهش می دهد و به همین دلیل، بسیاری از مهندسان عمران استفاده از مقاطع قوطی در ساختمان های چندطبقه را توصیه نمی کنند. - پر کردن قوطی با بتن:
برخی منابع معتقدند که اگر داخل قوطی ها با بتن پر شود، مقاومت آن ها افزایش می یابد. بااین حال، منابع دیگری بر این باورند که در ساختمان های با اسکلت فلزی، تیرآهن های IPE گزینه ای مناسب تر هستند و قوطی های موجود در بازار بیشتر برای ساخت کلاف های رابط در سوله ها کاربرد دارند. - نورد مقاطع قوطی:
تنها در صورتی می توان از پروفیل قوطی در ساختمان های چندطبقه استفاده کرد که عملیات نورد روی آن ها انجام شود تا مقاومتشان معادل تیرآهن های IPE شود. البته این فرآیند بسیار دشوار و هزینه بر است.
کاربرد قوطی در ساختمان سازی
مقاطع قوطی یا توخالی کاربردهای متنوعی دارند، ازجمله:
- ساخت سازه های فلزی: استفاده از مقاطع باکس یا قوطی در این زمینه به دلیل ویژگی های مقاومتی آن ها رایج است.
- تجهیزات صنعتی و ماشین آلات: این مقاطع به دلیل استحکام و شکل پذیری بالا در ساخت ماشین آلات و تجهیزات صنعتی کاربرد دارند.
- لوازم خانگی: تولید لوازم خانگی نظیر فریم ها و سازه های فلزی سبک.
مزایای قوطی
قوطی ها مقاطع فلزی هستند که به راحتی قابل استفاده و کاربری هستند و می توان آن ها را با ابزارهای دستی برش داده یا به شکل های مختلف قالب گیری کرد. در اینجا به برخی از مزایای قوطی ها، عواملی که موجب توسعه صنعت و ساختمان شده اند، اشاره می کنیم:
- وزن کم تر و هزینه پایین تر: قوطی ها نسبت به دیگر مقاطع فلزی وزن کمتری دارند و به همین دلیل هزینه های ساخت را کاهش می دهند.
- دوام و پایداری بالا: قوطی ها به دلیل مقاومت و پایداری بالای خود در ساخت ساختمان ها به طور گسترده ای استفاده می شوند. ساختمان های ساخته شده با ستون های قوطی ایمن تر هستند.
- استحکام بالا با وزن کم: ویژگی های ساختاری قوطی ها شامل استحکام بالا و وزن سبک است که باعث می شود این مقاطع با وزن کمتر، بار بیشتری را تحمل کنند.
- مقاومت در برابر زلزله: استفاده از قوطی های فلزی برای ساخت ستون ها، موجب ایجاد ستون های مقاوم و پایدار می شود که در برابر نیروهای زلزله مقاوم تر هستند.
- چگالی بالای فولاد: قوطی های پروفیل فولادی دارای چگالی بالایی هستند که آنها را ضد آب و ضد گاز می کند.
- هزینه کم تر: قوطی های فلزی نسبت به بتن و فولاد بسیار ارزان تر هستند و به راحتی قابل تهیه می باشند.
- نقل و انتقال آسان: قوطی های فلزی به راحتی به محل پروژه منتقل می شوند و می توان آنها را با استفاده از پیچ و مهره یا جوش به هم متصل کرد.
- کمترین فشار به زیرساخت ها: با توجه به وزن کم قوطی ها، فشار کمتری به زیربنای ساختمان وارد می شود.
- نصب سریع و آسان: قوطی های فلزی به راحتی و به طور سریع نصب می شوند و زمان ساخت را کاهش می دهند.
استفاده از قوطی برای ستون ها
- در سال های اخیر، استفاده از قوطی برای ساخت ستون ها در ساختمان ها و پل ها به ویژه ستون های قوطی شکل پر شده با بتن بسیار رایج شده است. این نوع ستون ها به دلیل فولاد مصرفی، شکل پذیری و سختی مناسبی دارند. بتن محصور شده در فولاد، مقاومت فشاری بالایی را فراهم می آورد. یکی از مزایای این ستون ها نسبت به سایر سیستم های کامپوزیتی یا ترکیبی، این است که بتن داخلی از کمانش موضعی ستون جلوگیری می کند و محصور شدن بتن توسط فولاد باعث افزایش کرنش نهایی بتن می شود.
- این ستون ها به عنوان المان های عمودی در قاب های خمشی در مناطق با لرزه خیزی بالا به کار می روند، چرا که به نسبت وزن خود، مقاومت بالایی دارند. با این حال، مانند سایر سیستم های سازه ای، اتصال این ستون ها به تیرهای فولادی با چالش هایی روبه رو است. به دلیل ترکیب بتن و فولاد، نمی توان تنش ها و مسیر آن ها را در محل اتصال مانند سازه های فولادی یا بتنی به راحتی پیش بینی کرد.
- بنابراین، تحلیل انواع شکست ها و مکانیزم انتقال نیرو در این سیستم اهمیت زیادی دارد. بررسی های زیادی در مورد اتصالات ستون به تیر بال پهن انجام شده است که نشان می دهد در برخی موارد، نیروها به طور مستقیم از تیرها به بدنه قوطی فولادی منتقل می شوند و در برخی دیگر، نیروها بین هسته بتنی و قوطی فولادی توزیع می شوند.
اتصالات در ستون های قوطی شکل
- ستون های قوطی شکل ساخته شده با جوشکاری ورق، برای استفاده در قاب های خمشی در مناطق با خطر لرزه ای مناسب هستند. ویژگی های سازه ای این نوع مقطع شامل سختی خمشی بالا، مقاومت محوری عالی به دلیل داشتن شعاع ژیراسیون بالا، و مقاومت خمشی مناسب در هر دو جهت است. این مقاطع شکل پذیری کافی دارند (در صورتی که نسبت عرض به ضخامت رعایت شود) و مقاومت پیچشی مناسبی از خود نشان می دهند، که باعث کاهش نیاز به مهارهای جانبی ستون می شود.
- با وجود کارایی بالای این مقطع قوطی شکل به عنوان ستون، اتصال مناسب تیر I به ستون قوطی یکی از چالش های بزرگ است. برای سال ها، استفاده از ورق پیوستگی داخلی به عنوان روش کارآمد برای تقویت گره اتصال شناخته شده است، اما نصب این ورق ها فرآیند پیچیده و هزینه بر است.
انواع قوطی ها
برای آشنایی با کاربردهای مختلف قوطی در ساختمان سازی، ابتدا باید با انواع مختلف این محصول که در بازار موجود است، آشنا شوید. به طور کلی، قوطی های پروفیل به دو دسته باز و بسته تقسیم می شوند که هرکدام شامل زیرمجموعه های مختلفی هستند. در ادامه، به انواع قوطی های آهنی مورد استفاده در صنعت ساختمان سازی اشاره خواهیم کرد:
- قوطی های پروفیل مبلی: این قوطی ها که به پروفیل روغنی نیز شناخته می شوند، نسبت به سایر پروفیل های سازه ای ظاهری زیباتر دارند. این نوع قوطی ها در صنایع مختلفی مانند ساخت کانکس، خودروسازی، دوچرخه سازی، لوازم خانگی و تولید صندلی و مبل استفاده می شوند.
- قوطی های پروفیل گالوانیزه: این قوطی ها از طریق آبکاری پروفیل معمولی و انجام فرآیند گالوانیزاسیون تولید می شوند. این نوع قوطی ها برای استفاده در محیط های مرطوب و شرایط دشوار مناسب هستند.
- قوطی های پروفیل صنعتی: خواص مکانیکی این قوطی ها بیشتر از پروفیل های ساختمانی است و به طور عمده در ساخت سازه های فلزی مانند پل ها و دیگر پروژه های سنگین استفاده می شوند.
- قوطی های پروفیل ساختمانی: این قوطی ها در ابعاد و ضخامت های مختلف (بین ۲ تا ۴ میلی متر) طراحی و تولید می شوند و عمدتاً در ساخت سازه های فلزی مورد استفاده قرار می گیرند.
- قوطی های پروفیل لنگه دری: این نوع قوطی ها با ضخامت ۲ تا ۴ میلی متر و طول ۶ تا ۱۲ متر، برای ساخت چهارچوب درب ها، نرده های فولادی و گوشه پله ها به کار می روند.
- قوطی های پروفیل سپری یا 507: این پروفیل ها مخصوص درب و پنجره ها هستند و در ساخت خرپاهای فلزی، اتصالات پل ها و اسکلت گلخانه ها کاربرد دارند.
- قوطی های پروفیل کلافی: پروفیل های کلافی (یا 509) برای ساخت تیرآهن ها، درب ها و پنجره ها، چهارچوب ها و ناودان ها به کار می روند.
- قوطی های پروفیل Z: این نوع پروفیل ها به شکل مقطع باز بوده و عمدتاً در ساخت سوله ها، پارکینگ ها، سقف ها و دیگر سازه ها استفاده می شوند.
- قوطی های پروفیل آلومینیومی: این قوطی ها از طریق فرآیند اکستروژن آلومینیوم تولید می شوند و در صنایع مختلف به کار می روند.
- قوطی های پروفیل استیل: پروفیل های استیل در برابر خوردگی مقاوم هستند و خود به دو دسته صنعتی و دکوراتیو تقسیم می شوند.
در این نوشته، به طور خلاصه کاربردها و محدودیت های مقاطع قوطی در سازه های فلزی مورد بررسی قرار گرفت. برای اطلاع از قیمت و مشخصات این مقاطع می توانید به صفحه مربوط به این محصولات مراجعه کنید.
برای خرید قوطی و انواع پروفیل از فولاد کو، می توانید از طریق سایت یا تماس مستقیم با نمایندگان فروش این شرکت اقدام کنید. فولاد کو به عنوان یکی از تامین کنندگان معتبر محصولات فولادی، انواع مختلف قوطی ها و پروفیل های فولادی با کیفیت بالا را برای مصارف مختلف صنعتی و ساختمانی ارائه می دهد.
برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت قیمت های به روز، قیمت ورق گالوانیزه به وب سایت فولاد کو مراجعه نمایید یا با کارشناسان فروش آن تماس بگیرید تا شما را در انتخاب بهترین مقاطع فولادی برای پروژه های خود راهنمایی کنند.