مقاله در مورد فولاد ساختاری

بخشی از مقاله

فولاد ساختاری

فولاد ساختاری نوعی ماده ساختمانی در فلزات است که با یک برش خاص و نوعی استاندارد ویژه از ترکیبات شیمیایی به شکل خاصی تشکیل یافته است . شکل خاص فولاد ساختاری ، اندازۀ آن ، ترکیبات و مخازن آن در بیشتر کشور های صنعتی به یک ترتیب تنظیم شده است .
فولاد میله ای شکل در مواردی برای محافظت تیرک های چوبی در منزل بکار می رود .
نوع میله ای شکل فولاد احتمالاً عنصری است که بارز تراز موارد دیگر سازه های ساختمانی است .
نوع میله ای فولاد و انواع فوق الذکر آن در سازه های که کاملاً فلزی باشند و نیز سازه های که همراه فلز چوب و دیگر عناصر نیز بکار می رود کاربرد گسترده ای دارد.

فولاد در برخی موارد به عنوان دریائی از الکترون ها خوانده می شود
پروتونها بطور مجازی اطراف الکترون ها فرض شده اند .
بسیار ساده است که تاثیر گرما را بر انبساط فلز و سپس نرم و انعطاف پذیر شدن و سرانجام بر گداخته شدن فلز مشاهده کنیم این روشن است که محصولات فلزی و فولادی طی آن بدست می آید و نیز فرآیندی است که فلز و عناصر فولادی پس از گذر
محفظه ای پر از آتش دارای خواص شایسته و مناسب شده و به شکل نسوز در می آید .
بایستی مراقب باشیم تا اطمینان حاصل کنیم که توسعۀ ساختارهای فلزی به دیواره ها و کف ساختمان خسارتی وارد نکند و توجه ویژه ای صرف منافذی کنیم که برای دیواره های نسوز و سیم کشی های بکار رفته در سازه های ضد آتش مورد استفاده قرار می گیرد .

فولاد ساختاری در ساختمان ها :
یک شمش خام یا اولیۀ فولاد که یک طبقه را بالا نگه می دارد شامل ضمائم فلزی ( Q-DECK ) که صفحه فلزی صافی بر روی آن گذارده شده است .
دیواره های ساختمانی صافی به سمت راست این صفحه متصل شده و از کف توسط یک سیستم نگهدارندۀ آتش به صفحه چسبیده است. این صفحه از پشم و شیشه و ترکیبات آلی آب بندی شده مشتمل شده است و آنچه که برای یک سیستم محافظت کننده از آتش در سطح خارجی نیاز است را دارا می باشد .
با ایجاد چنین سیستم محافظی در برابر آتش می توان به نسوز بودن میله فولادی و سطح نگه دارنده اطمینان پیدا کرد .

میله فولادی نفوذ کننده:
سیستم محافظ کننده از آتش حصاری است اطراف میله فولادی که البته در این حالت مجموعه ای ناقص بوده و بعنوان بازاری برای بتونه کاری مورده استفاده قرار می گیرد .
میله فلزی خودش به عنوان وسیله ای ضد حرارت یا نسوز برای ممانعت از پی

چ تاب خوردن و خسارت های احتمالی به دیواره ی اجاق و هنگامی که آتش روشن است به کار میرود .در وقع میله یا شمش در اینجا نقش رسوخ کننده را بر عهده دارد .
دیواره ضمیمه و نسوز همچنین OWSJ ( دیواره آزاد فولادی ) هر دو این ویژگی پوشش و روکش ضد آتش را توسط سطحی گچی مانند و ضد آتش را بر روی آنها افشانده شده بدست می آرند ؛ این سطح نسوز شامل سنگ ، گچ و مادۀ خمیر مانند پلی استر بوده که این در واقع محصول عملکرد آزمایشگاه های متعهدی است که دارای گواهینامه تولید این پوشش ها هستند .
OWSJ به مقدار زیادی افشانۀ ضد آتش نیاز دارد چون خیلی دارای حالت متراکمی نبوده و بصورت آزاد و متحرک می باشد.
همین ویژگی باعث شده که در طی فرایند تولید این صفحات مقدار زیادی خمیر ضد آتش یا نسوز براوی این صفحه افشانده شود .
اشکال ساختاری متداول :
در بیشتر کشور های توسعه یافته اشکالی که هم اکنون در دسترس قرار دارد را در بیشتر نشریه های استاندارد موجود هستند با وجود این تعدادی از بخشهای اختصاصی هم این نمونه ها را در اختیار متخصصین امر قرار داده اند که عبارتند از :
1- شمش میله ای شکل ( شکل واسطۀ فولاد – در بریتانیا این فولاد شامل شمش های جهانی ( UB ) و نیز ستون های جهان شامل ( UC ) می باشد ؛ در اروپا چنین فراورده ای شامل نمونه های IPE، HE ، HL ، HD می باشد و در ایالات متحده این محصول به شکل عریضه آن یا ( WE ) و فرم H آن در دسترس می باشد . )
2- فرم Z مانند این فراورده یا نیم لبه های منظم که در جهان ضد یکدیگر قرار دارند .
3- شکل HSS یا نوع ساختاری میا تهی فولاد که به نام SHS نیز خوانده می شود و به آن ساختار میان تهی یا سوک گوئیم دارای اشکال مختلفی چون مربع ، مثلث ؛ دایره یا لوله ای شکل و بخش های بیضی شکل هم می باشد.
4- نوع زاویه دار یا حد واسط L شکل فولاد .

5- نوع کانالی شمش که حدود واسط C شکل هم گفته می شود .
6- نوع تی مانند شمش یا شمش T شکل .
7- شکل ریل مانند که به شمش نا متقارن نیز معروف است .

8- نوع شمشی فولادی که همانند قطعه ای فلزی می باشد و به عنوان حد واسط مستطیلی معروف است . این نوع دارای سطحی صاف و طویل بوده ، اما به اندازه ای که بتوان آنرا صفحه نامید پهنا ندارد .
9- شکل عصایی شمش که دارای شکلی گرد یا مربعی است و قطعه ای طویل از فلز یا چوب بوده که البته به شکل شمش میله ای دیده می شود .
10- نوع لوح مانند که قطعه ای ضخیم فلزی و صفحه مانند است که ضخامت آن بیش از 6 میلیمتر یا 4/1 اینچ می باشد .
در صورتی که بسیاری از بخشها توسط رٌلهای داغ یا سرد ساخته شده اند دیگر بخشها توسط جوشکاری و اتصال صفحات صاف یا خمیده به یکدیگر تهیه می شوند . ( برای مثال بزرگترین قطعۀ مدور و میان تهی از صفحات صاف و خمیده ای به شکل دایره و توسط جوشکاری شکاف ها به هم ایجاد شده . )
فولاد های ساختاری :
بیشتر کشور های صنعتی محدوده ای خاص از استاندارد را برای درجات عیار فولاد تجویز می کنند که دارای خواص ویژه ای از نیرو و فشار ، مقاومت را در برابر تحلیل و فساد و دیگر ضایعات مناسب برای فولاد است .
ویژگی های ساختاری استاندارد برای فولاد در اروپا :
بیشتر فولاد های که سر تا سر اروپا مورد استفاده قرار می گیرند توسط مؤسسه استاندارد اروپایی EN 10025 تعیین شده اند .
گرچه هنوز هم بیشتر استاندارد های ملی به قوت خود باقی اند
از آن جمله می توان به ذر جان نمونه ای همچون S275J2 یا S355K2W به عنوان مثال توجه کرد .
در این مثال ها حرف S تفکیک کنندۀ ساختار فولاد بر نسبت به ساختار مهندسی آن است ؛ رقم 275 یا 355 مشخص کننده نیروی خمش یا انعطاف فولاد بر حسب نیوتن و در هر میلیمتر مربع می باشد که معادل میلیون یا پاسکال می باشد .
J2 یا K2 نیز مشخص کنندۀ خواص جنس یا مادۀ فولاد بر حسب تست های فشردگی چاری می باشد و ) W ) نیز معرف توان و تحمل فولاد می باشد .
به علاوه حروف می توانند بعنوان معین کننده ای برای خلوص و حالت عادی فولاد بکار روند که آنرا با N یا NL نشان میدهیم.
حالت فروشانده شده و ملایمت فولاد را با Q یا q نشان میدهیم و خواص مقاومت گرمایی ورق های رٌٍل مانند فولاد را با ( M ) یا ( ML ) نشان میدهیم .

درجات نیروی خمش یا انعطاف پذیری که هم اکنون در دسترس هستند عبارت اند از :
195 ، 235 ، 355 ، 420 ، 460 . گرچه برخی از این درجات از دیگران متداول تر هستند برای مثال در اوکراین تقریباً همۀ درجات فولاد ساختاری در محدودۀ S245 وS355 می باشد. درجات *-**در مورد ملایمت و فرونشاندگی جنس فولاد در نظر می گیریم

عبارت اند از 500 ، 550 ، 620 ، 890 ، 960 که البته از میان درجات مذکور عیار 690 در حال حاضر کمتر برای فراورده ها بدست می آید .
ویژگی های ساختاری استاندارد برای فولاد در ایالات متحده :
فولادی که در سازه های فلزی در آمریکا بکار می رود دارای عیار و استاندارد شناخته شده ای است که توسط مؤسسه بین المللی ASTMاین عیار معرفی شده است .
این فولاد ها و درجۀ استاندار معین آنها از درجۀ A آغاز می شود و تا درجۀ 2 ، 3 ، 4 نیز ادامه پیدا می کند.
فولاد درجۀ 4 با عنوان AISI معمولاً برای امور مهندسی مکانیکی ، ماشین آلات و وسایل نقلیه بکار میرود و کاملاً سری متفاوتی نسبت به نمونه های دیگر می باشد .فولاد استانداردی که اکنون در سازه های مورد استفاده قرار می گیرد عبارتست از :
1- A36 – شکل ساختمانی و صفحه ای .
2- A53 – شکل لوله ای ساختمانی و لوله مانند .
3- A500 – شکل لوله مانند ساختمانی .
4- A501 – شکل لوله ای ساختمانی .
5- A529 – اشکال ساختمانی و صفحه ای .
فولاد هایی با عیار پایین و قدرت تحمل فشار بالا :
1- A441 – شکل ساختاری و صفحه ای مانند.
2- A572 – اشکال ساختاری و صفحه ای مانند.
3- A618 – شکل لوله ای ساختمانی .
4- A992 – اشکال میله ای صرف یا نوع W .
فولاد هایی با عیار پایین و مقاومت بالا در برابر فشار و پایداری بالا در برابر خوردگی یا زنگ زدگی :
1- A242 – اشکال ساختمانی صفحه ای مانند.
2- A588 - شکل ساختمانی و صفحه ای نوع aKa .
فولاد های با عیار بالا در منعطف بودن و فرونشاندگی :
1- A514 – شکل ساختمانی و صفحه ای مانند .

2- A517 – مجاری تحت فشار و مورد استفاده در دیگ بخار .

جوشکاری و اتصال فولاد :
به دلیل آنکه مواد ساختمانی دچار نوسان قیمت می
در زمانیکه قیمت فولاد پایین تر می آید بیشتر از فولاد و کمتر از مادۀ جوش استفاده می شود و بلعکس .
هم فروشندگان و هم مصرف کنندگان این فلز اساسی *****
صنفی و صنعتی را تشکیل دهند تا از به کاربرد این فلز در برابر مادۀ دیگر دفاع کنند.
به هر حال هر دوی این مواد به یکدیگر نیازمند هستند ، مادۀ اتصال بدون وجود فولاد بطور مناسب انجام وظیفه نمی کند ، چون در این حالت شمش فولادی به حالت روایردنده دنده در می آید که فولاد دسته دوم خوانده می شود .
خود فولاد هم به تنهایی و بدون مادۀ اتصال جامد شکننده بوده و بعلاوه کاربرد آن در این حالت روشی نامناسب برای ساختمان سازی است .
اگرچه هنوز هم فولاد در چنین حالتی همواره فولاد است اما مادۀ ای مناسب جهت امر ساختمانی نمی باشد و بطوره جداگانه ای در تقویت مادۀ اتصال قابل استفاده می باشد .
رقابت فولاد در کاربری برای مقاومت در برابر آتش :
از آنجائیکه درجه حرارت 540 درجه سانتیگراد میتواند بر فولاد اثر کند ( که البته این بستگی به آن دارد که چنین آزمایشی از لحاظ شرایط استاندارد کدامین کشور انجام میدهد) ور درجه حرارت آتش پس از چند دقیقه به این دما میرسد ؛ فولاد ساختمانی به یک عایق خارجی نیاز دارد تا از جذب انرژی گرمایی توسط آن جلو گیری بعمل آورد.
فولاد پس از گرم شدن منبسط می گردد و هنگامیکه به اندازۀ کافی انرژی جذب شد فولاد به حالت گداخته و انعطاف پذیر در می آید و شایستگی خود را برای کارهای ساختمانی از دست میدهد .
برای فولاد استفاده نموده بعلاوه مادۀ اتصال ساختاری چون قادر است به راحتی به این درجه از نسوز بودن برسند ماده ای است که از خرد شدن و تورق جلوگیری می کند ، مخصوصاً اگر زمانی که در حال مواجه با آتش است درون آن مقادیر رطوبت اولیه اش ****نوعی حالت ضد آتش بودن یا خاصیت نسوز داشتن همواره در مادۀ جوش فولاد وجود دارد ولی باعث کاربرد آن در مصارف ساختمانی نمی گردد و بجای آن می توان از این ماده در تونل های پر رفت آمد و اماکنی که محل

تجمع و تراکم هیدروکربن ها می باشد استفاده نمود . بنا بر این فولاد مادۀ جامد اتصال نه تنها در زمینۀ قیمت هر واحد با یکدیگر در حال رقابت هستند در زمینه ارزشمند بودن وبا توجه به خاصیت نسوز بودن که این ارزش را ایجاد می کند نیز در حال رقابت هستند که این ویژگی خاصیت متقاعد

کننده ای برای تجهیزات ضد آتش است که در مصارف ساختمانی در تماس مستقیم با حرارت آتش قرار می گیرند . روش های معمولی برای ایجاد خاصیت ضد آتش بودن در فولاد تورم یا بالا آمدگی ، گرما پذیر بودن و دارای روکش ضد آتش کردن را شامل می شود.