مقاطع توخالی به علت خواص فوق العاده ای که دارند, از زمان های قدیم معروف بوده اند. برای مثال پل قوسی که در اسکاتلند ساخته شد (در سال 1890 با طول 521 متر) , این پل به دلیل این که آن زمان شیوه و روش دیگری برای تولید مقاطع HSS در دسترس نبود, با استفاده از ورق های رول مانند که به هم پرچ شده بودند ساخته شده است
در همان قرن اولین تولید کارخانه ای مقاطع توخالی که به صورت دایره ای بود از طریق برادران مانسمن (Mannesmann) توسعه داده شد که رول های ورق را به صورت اوریب سوراخ کرده و امکان ساخت مقاطع را ممکن ساخت .این فرایند کامل و توسعه داده شد از طریق پیگر (pilger)چند سال بعد ساخت مقاطع توخالی با ضخامت کمتر و بدون درز جوش انجام گرفت.. در ابتدای قرن پیش, یک مرد انگلیسی به اسم whitehouse جوش مقطع های توخالی را توسعه داد.اگر چه تولید مقاطع توخالی دایره ای بیشتر مورد استفاده قرار گرفت, بعد از پیشرفتی که در جوش یکپارچه این مقاطع از طریق یک مرد آمریکایی به نام فرتز (Fretz) اختراع شد.
بعد از جنگ جهانی دوم صنعت جوشکاری پرش و توسعه چشمگیری کرد. ورق تولید کننده ی این مقاطع به آسانی و بدون درز جوش به هم جوش خورد تا مقطع تو خالی ساخته شود.برش نهایی مورد نیاز مقاطع توخالی دایره ای و مستطیلی به طور قابل توجهی پیشرفت یافت از طریق دستگاهی که مولر(Müller) اختراع کرد.یکی از راه های حل کردن مشکل اتصال این مقاطع استفاده از بست پیش ساخته است که در سال 1937 از طریق Mengeringhausen ساخته شد.. این بست ساخت سازه های فضایی بزرگ را ممکن کرد .در سال 1952 مقاطع توخالی مستطیلی از طریق دو فرد Stewart , Lloyds ایجاد و توسعه داده شد. این نوع مقطع ها مانند مقاطع دایره ای تولید و بریده می شود و فقط در آخر با رول های مختلف شکل گیری می شود.
در دهه 50 تمامی مشکلات تولید,جوش و قطع این مقاطع حل شد و تنها مشکل باقی مانده, اتصالات بدون استیفنر این نوع مقاطع بودند.
اولین طراحی های مقدماتی برای اتصالات خرپایی مقاطع توخالی دایره ای از طریق Jamm در سال 1955 صورت گرفت و تا به امروز در حال تحقیق و توسعه می باشد.بررسی های صورت گرفته برای طراحی مقاطع توخالی مستطیلی از سال 1960 در اروپا با استفاده از تعدادی از آزمایش ها تئوری ها و اختراع ها انجام گرفت که بیشتر حمایت کننده آنCIDET می باشد.علاوه بر این در 25 سال پیش, تحقیقات زیادی دررفتار خستگی و جنبه های دیگر مانند پر کردن آن ها با بتن, استقامت در برابر آتش سوزی, بار باد و استقامت در برابر خوردگی انجام شد.
پروفیل به طور کلی در دو نوع ساختمانی و صنعتی وجود دارد.
به آن دسته از پروفیل هایی گفته می شود که در صنعت ساختمان سازی کاربرد دارند مانند در و پنجره های آلومینیومی و… که خود چند نوع دارد:
• اولین نوع پروفیل نورد گرم است که از نورد گرم شمش فولادی ساخته می شود و شکل قوطی است
پروفیل های نورد سرد تنها متناسب کارهای سبک ساختمانی هستند مانند ناودانی ها, تیرهای تکیه گاهی سقف کاذب و چارچوب درهای ساختمان.
• سومین نوع پروفیل مرکب است که از اتصال چند پروفیل سرد و گرم به وجود می آید .
تولید پروفیل و قوطی های ساختمانی به ۲ روش مستقیم و غیر مستقیم انجام می گردد(همان تولید لوله و تبدیل به شکل نهایی) که هر یک دارای مزایا و معایبی می باشند.
در روش تولید مستقیم نوار بر اثر عبور از بین قالب های بالا و پایین (دارای محرک) و در کنار هرزگردها که طراح با انجام محاسبات از نظر مقدارنیرو و زاویه های شکل مورد نظر که با پخش در هر دروازه طراحی نموده به صورت آهسته شکل گرفته و بعد از جوش خوردن دو لبه ورق از طریق جوشهای فرکانسی نهایتاً در بخش سایزینگ شکل کامل می گیرد.
پروفیل تولید شده در اثر اعمال نیرو از سمت قالبها و حرارت جوش، کاملاً مستقیم نبوده و از طریق پیچش گیر با اعمال نیروی دوباره، خمش، پیچش و کمانش آن اصلاح میشود. پروفیل در حال تولید، از طریق اره اتوماتیک در فواصل ۶۶ متری بریده و به تعداد مشخصی بسته بندی و بعد از نصب کارت مشخصات و تأیید کنترل کیفی به انبار محصولات منتقل می شود
مزایا و معایب:
پروفیل تولید شده به روش مستقیم از کیفیت ببیشتری بهره مند بوده و دارای زاویه های تیز، ابعاد دقیق و خط جوش ثابت در دیوارۀ بالایی می باشد و انحنای سطحی کمی دارد.
در این روش به دلیل تیز بودن گوشه و اختلاف قطر نقاط مختلف قالبها و سرعت خطی مختلف، ارزش قالبها بیشتر می باشد. همچنین از نظر ماشین کاری و عملیات حرارتی نیز دقت بیشتری لازم است از سمتی فضای هوایی بیشتر میان ایندکتور و پروفیل و فریت سرعت تولید را کم و در مقایسه به روش غیر مستقیم دارای سرعت کمتر و کارایی پائین تری خواهد بود.
در این روش پروفیل اول در دستگاه اصلی نورد بر اساس مراحل بالا و یکی از سه روش خم کردن، به لوله تبدیل می شود و بعد از جوش دو لبه، در بخش سایزینگ و پیچش گیر بر اثر فشارهای بالایی و پایینی و جانبی، این لوله به شکل های مختلف تبدیل و یا اینکه در بخش سایزینگ و پیچش گیر لوله کاملتر و محصول نهایی تولید و بعد از برش بسته بندی می گردد.
مزایا و معایب:
در این روش بخش اولیه ماشین ( حاوی Forming و Finishing ) و به یکی از ۳ روش شکل دهی لبه ای، شکل دهی مرکزی و یا شکل دهی از طریق شعاع واقعی و با توجه به نظر طراح و وضعیت ماشین نوار به لوله تبدیل و در بخش Sizing به شکل مورد نظر تبدیل می گردد که این روش Online نامیده می شود و یا بعد از اینکه در این دور، لوله کامل و بریده شد، در دستگاههای دیگری عمل تغییر شکل انجام می گردد.
در این روش چون می توان با ساخت یک لوله در بخش فرمینگ و عوض کردن حداقل چند قالب در بخش سایزینگ و یا بردن به دستگاه های بدون جوش دیگر می توان چند نوع پروفیل تهیه نمود. داشتن تنوع با حداقل ماشین لوله سازی امکان پذیر است. ضمناً چون فاصله هوایی بین ایندکتور و لوله به حداقل ممکن و قطر انتخابی می تواند به بالاترین اندازه ممکن برسد از حداکثر توان دستگاه جوش می توان استفاده کرد و سرعت تولید در مقایسه به روش مستقیم بیشتر خواهد بود.
قالبها منحنی شکل و ساخت با دستگاه راحت تر و در عملیات حرارتی گمان شکستن به علت وجود نداشتن گوشه های تیز بسیار کمتر می باشد ولی از نظر کیفیت، گوشه ها گردتر و اندازۀ ضلع ها و خط جوش و انحنای سطحی با دقت پایین تر نسبت به روش مستقیم خواهد بود.
به آن دسته از محصولاتی گفته می شود که در صنایع متفاوت مانند خودروسازی, نظامی و… به عنوان قطعات و ضمایم صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. درمقطع های صنعتی دقت به مشخصه های مکانیکی و الکتریکی از اهمیت به خصوصی بهره مند بوده و در این جهت دانش فنی و تجربه کاری و امکانات تولیدی در مقام مخصوصی قرار می گیرند به صورتی که امکان تولید قطعات ویژه با مشخصه های مشخص برای هر تولیدکننده پروفیل ساختمانی وجود نخواهد داشت.
پروفیل کامپوزیتی:
امروزه سهم بسیار بزرگی از بازار در اختیار مواد مرکب یا همان کامپوزیت است و همچنین پروفیل های کامپوزیتی به اندازه زیادی در ساختمان سازی به خصوص ساختمان سازی در وضعیت آب و هوایی که احتمال خوردگی در آن بالا است بسیار رایج شده است.
علت زیاد استفاده از این پروفیل ها خودداری از حادثه خوردگی و رشد عمر سازه در مقابل ارتعاشات است. همچنین استفاده از پروفیل های کامپوزیتی باعث سبکی بنا می شود, اما اهمیت این مزیت چندان زیاد نیست.
آنچه سبب پایداری و عمر بالای پروفیل کامپوزیتی می شود خصوصیت غیرکشسانی آن است که سبب رویکرد بهتر در برابر ارتعاشات زلزله می شود و بهترین گزینه برای محکم سازی در مقابل زلزله است.
کشور مااز نظر وضعیت سرزمینی در شمال و جنوب نیاز زیادی به استفاده از کامپوزیت در طرح پروفیل های کامپوزیتی دارد. اکنون بسیاری از سازه های بنا شده در محیط های خورنده منطقه های متفاوت کشور مانند پل های دریاچه ارومیه یا ساختمان های جنوب کشور گرفتار مسئله خوردگی هستند که استفاده از کامپوزیت ها می تواند پاسخگوی مسئله این نوع سازه ها باشد.
پروفیل گالوانیزه هم برای محکم سازی بیشتر امروزه کاربرد خوبی در در و پنجره های یو پی وی سی پیدا کرده است.از امتیاز های استفاده از پروفیل گالوانیزه در پنجره های یو پی وی سی خودداری از مسئله هرز شدن پیچ ها و افتادگی بازشوهای درها و پنجره ها است. همچنین یکی دیگر از امتیاز های آن بالا بردن استقامت در برابر فشارهای هوایی در ارتفاعات بالا است, زیراکه در ارتفاعات زیاد برج ها نیروی باد به طور قابل توجهی می تواند به پنجره ها فشار وارد کند و در طبقات پایین تر هم در اثر نشست ساختمان پنجره ها ممکن است در برابر فشار قرار گیرند.
به این نکته هم باید توجه کنید که هرچه فشار به پنجره بیشتروارد شود و سطح پنجره بزرگ تر باشد ضخامت پروفیل های گالوانیزه نیز باید بیشتر باشد که معمولا از یک میلیمتر شروع شده و براساس مورد تا دو میلیمتر نیز رشد می یابد.
توجه کنید که مشخصات دقیق پروفیلهای ساختمانی در جدول اشتال به طور کامل با درج تمامی ابعاد , اندازه , ضخامت ها و حتی شعاع خم ها ثبت شده است.
با توجه به آنچه در بخش بالا گفته شد می توان گفت انواع روش های تولید پروفیل های ساختمانی به صورت زیراست :
• پروفیل نورد گرم :
از نورد گرم شمش فولادی ساخته می شود که از انواع آن , لوله , قوطی , ( شکل معمولی ) , ( شکل بال پهن ) , ناودانی , سپری , تسمه ورق , میلگرد.
از شکل دادن ورق های فولادی از طریق خم کردن و پرس تشکیل می شود. از پروفیل های نورد سرد فقط در کارهای سبک ساختمانی استفاده می شود.همچون : لاپه ها, ناودانی, تیرهای تکیه گاهی سقف کاذب و چارچوب درهای ساختمان.
شکل و ابعاد پروفیل های باز و پروفیل های بسته با یکدیگر متفاوت است.
با بعد و ضخامت متفاوت ساخته می شوند از موارد انواع آن میتوان مقطع های Z , U, Hat , I را نام برد.. پروفیل های بازمورد استفاده مصالح ساختمانی برای چارچوب درب از جنس چوب , ام دی اف و قاب اطراف پنجره روی نمای بیرون ساختمان است.
پروفیل های باز با مقطع Z در سقف سالن های بزرگ مانند سالن ورزشی , سوله , انبار و پارکینگ کاربردهای زیادی دارند.پروفیل Z انواع متفاوتی دارد که حاوی پروفیل Z ۱۸, پروفیل Z ۲۰ و پروفیل Z ۲۲ می باشد. البته این پروفیل در ضخامت ۲٫۵ سانتی متری و ۳ سانتی متری تولید می شود که از نظر نرخ متفاوت هستند.
محصولات فولادی در صنعت ساختمان در مصارف بسیاری کاربرد دارند به همین دلیل است که به شکل های متفاوتی ساخته می شوند تا در هربخش از سازه با بهترین شکل ممکن استفاده شود و حداکثر گنجایش باربری این محصولات بهره گیری شود.از پروفیل Z برای اتصال سازه های اسکلت فلزی استفاده می شود. هر سازه اسکلت فلزی از پروفیل های جدا از هم ساخته می شود که لازم است به نحو مناسب و یکپارچه به یکدیگر متصل شوند. برای زیرسازی سقف های شیب دار در کارهای ساختمانی پروفیل Z یا نیم رخ Z را بکار می برند و اضافه بر آن در کشتی سازی نیز استفاده میشود. در نقشه های فنی مهندسی پرو فیل Z را با Z نشان می دهند و رقمی که بعد از آن نوشته می شود نشاندهنده ارتفاع پروفیل Z می باشد. همان طور که در بالا گفته شد بیشتراً برای پوشش سقف سالن های بزرگ يا کارگاه ها , سالن های ورزشی , ايستگاه های سوخت رسانی, ايستگاه های اتوبوس , ترن و مصارف صنعتی شبیه آن, استفاده میشود .
از پروفیل نیم رخ Z برای ساختن ستون های ترکیب یافته مقطع های ترکیب یافته استفاده می کنند.در دنیای امروز با بالا رفتن وزن ساختمان ها و تعداد طبقه ها , ستون ساختمان ها را به طور معمول از دو یا چند پروفیل ترکیبی می سازند. برای تولید ستون های مرکب از نیم رخ های متفاوتی استفاده می شود . پروفیل ها درکشورهای مختلف تمام دنیا, با استانداردهای متفاوتی تهیه و ساخته می شوند. دربسیاری از کشورها مانند ایران بر طبق استانداردهای اروپایی تولید انجام می گردد .
قوطی و لوله و پروفیل درب و پنجره و پروفیل یوپی وی سی و پروفیل درب های کرکره برقی و Hss و … از انواع پروفیل های بسته میباشند.
مقاطع ساختمانی توخالیHSSنوعی پروفیل فلزی با سطح مقطع توخالی است.. کلمه HSSمقطع بسته ای (تیوبلار) است که به روش نورد سرد (کلد فرم) تولید شده و در ساختمان پلها, استادیومها, مرکز های خرید و تجاری و همچنین واحدهای مسکونی استفاده می شود. این مقاطع در فرم های مربع, مستطیل و دایره ای تولید می شوند. دراین سالها استفاده از مقاطع ساختمانی توخالی به دلیل خصوصیت های ظاهری و ویژگی های مکانیکی آن, شاهد توسعه چشمگیری بوده است. معماران به این مقطع ها به دلیل ویژگی های خاص آن, لقب متریال قرن بیست و یک را داده اند. .نمونه های متعددی در طبیعت خواص عالی مقاطع توخالی را در برابر بارهای محوری, خمشی و پیچشی در تمام جهات نشان می دهد. این ویژگی ها همراه با شکل های متفاوت سبب زیبایی معماری هم شده اند.همچنین این مقاطع دارای وزن و سطح کم نسبت به مقاطع معادل باز می باشند. اضافه بر این شکل بسته و بدون گوشه های تیز این مقاطع سبب حفاظت آن ها در برابر خوردگی می شوند.یکی دیگر از خصوصیت های منحصر به فرد مقطع های HSS استفاده مطلوب از فضای خالی آنها می باشد.عنوان مثال با پر کردن آن با بتن, سبب بالا رفتن استقامت آن در برابر آتش سوزی و همچنین بیشتر شدن تحمل مقطع در برابر بارهای فشاری می شود. اضافه بر این از خالی بودن مقطع برای تهویه و گرمایش و سرمایش نیز می توان استفاده کرد.
در آیین نامه AISC نامگذاری قابل استفاده برای مقطع های توخالی HSS مربع و مستطیل به این صورت است:HSS 8×4×1/4
که در این نامگذاری رقم اول ارتفاع, رقم دوم عرض و رقم سوم ضخامت می باشد (همگی به اینچ)مقاطع توخالی HSS به صورت نورد سرد (cold form) و با درز جوش ERW پیوسته و بدون هیچ گونه مواد اضافی تولید می شود.
بیرون زدگی جوش در سطح خارجی این مقطع ها برداشته می شود اما در داخل این مقاطع در بیشترموارد در جای خود باقی می ماند. اگر چه اضافه ی جوش را می توان در صورت نیاز از داخل این مقاطع نیز برداریم. به عنوان مثال اگر بخواهیم دو مقطع توخالیHSS را در داخل دیگری قرار دهیم, مثل استفاده آن در ساخت تلسکوپ.
دو استاندارد عالی تولید این مقطع ها در ASTM A500 و EN10219-1 میباشند از این دو استاندارد می تواند به عنوان گواهی برای تولید مقطع های HSS استفاده نمود.
مقاطع HSS در ساخت پارکینگ های هوشمند و مکانیزه پارکینگ دانشگاه علوم پزشکی شیراز
مقاطع HSS در ساختمان های اسکلت فلزی ساختمان اداری کارخانه فولاد گستر آتنا
مقاطع HSS در ساخت پلهای عابر پیاده
همان طور که گفته شد, مقاطع توخالی می توانند بدون درز جوش یا با جوش تولید شوند. مقاطع توخالی بدون درز جوش در دو مرحله تولید می شوند:
مرحله اول حاوی باز کردن رول های ورق و مرحله ی دوم, ساخت لوله و اندازه گیری و ضخامت دهی آن ها به اندازه و قطر مورد نیاز است. امروزه مقاطع توخالی با استفاده از ERW و بدون درز جوش به طور زیاد تولید می شود .
ورق ها و نوارهای فولادی از طریق رول های سنگین سیلندریکالی فرم دهی می شود و در نهایت لبه های نوار به هم فشرده شده و از طریق الکتریسیته حرارت داده می شود که بهترین نوع جوش می باشد. برآمدگی خارجی جوش بعد از جوشکاری خیلی زود صاف می شود. مقاطع توخالی مستطیلی از حرارت دادن و شکل دهی مقطع های دایره ای از طریق قالب های شبیه رول ایجاد می شوند. درز جوش این مقاطع معمولادر وسط می باشد.
اگر محیط بزرگ مورد نیاز باشد, برای تولید مقاطع توخالی دایره ای, نواری که دارای پهنای زیادی است از طریق دستگاه فرم دهی و به صورت گردشی شکل دهی می شود و در آخر لبه های این ورق ها به یکدیگر جوش داده می شوند که به آن مقطع ها اسپیرال می گویند.
1. بخش بزرگی از پروفیلها برای ساختن در و پنجره های آهنی بکار می روند.
2. پروفیل های مربع و مستطیل با مقطع های کوچک به عنوان نرده های فلزی برای در و پنجره مسکن, کناره راه پله ها و همچنین نرده کشی اطراف دیوارهای کارخانجات و زمینهای حصار دار و نرده پیاده روها و خیابانها استفاده میشوند.
3. پروفیلهای مربع و مستطیل با مقطع های بزرگتر که مشهور به ستونی می باشند موارد کاربردی زیادی در صنعت و ساختمان سازی دارند این پروفیل ها که در مقطع های مربع از 60*60 میلی متر تا 270*270 میلی متر و در مقطع مستطیل از 40*100 میلی متر تا 135*300 میلی متر ساخته می شوند و ضخامت آنها از 5/2 تا 8 میلی متر می باشد می توانند در ساختن ستون و اسکلت فلزی ساختمانها مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین اگر این پروفیل ها با خصوصیتهای فیزیکی قابل اعتمادی ساخته شوند می توانند در ساختن شاسی تریلرها و نفت کش ها استفاده شوند.
4. از پروفیلهای قوطی مربع و مربع مستطیل در تکنولوژی خودروسازی استفاده می شود. کاربرد پروفیل های قوطی مستطیل در ساختن اتاق انواع خودروهای سنگین و سبک, انواع تریلرها, انواع یدک کش ها, انواع استراکچرها و سازه ها, انواع چرخ های دستی و برقی, انواع باربندها...
5. پروفیل هایی که به صورت Z ایجاد می شوند بیشتر برای پوشش سقف سوله ها استفاده میشوند.
6. پروفیل های نبشی و ناودانی با سبک نورد سرد نیز تولید می شوند. پروفیل نبشی از بال 20 تا 50 میلی متر و پروفیل های ناودانی 10, 12, 18 در این نوع از محصولات قرار می گیرند. از پروفیل های نبشی میشود در ساختن چهارچوب درهای بزرگ آهنی و انواع قالب های فلزی استفاده شده در ماشین آلات استفاده کرد. ناودانی های کوچک در مواردی مانند در کرکره ای مغازه ها استفاده میشوند.
7. مورد استفاده در تجهیزات پزشکی :
پروفیل های قوطی مستطیل در ساخت انواع تخت های بیمارستانی و وسایل حمل بیمار و وسایل آزمایشگاهی مورد استفاده قرار میگیرند.
8. مصرف های عمومی :
استفاده پروفیل های قوطی مستطیل در لوازم خانگی در ساخت انواع تخت خواب های فلزی, انواع زیرپایه ها, انواع سرویس های غذاخوری فلزی, انواع مبل های فلزی, انواع جالباسی ها, انواع قفسه های فلزی .از پروفیل های قوطی مربع در ساختن پایه میز و صندلی نیز کاربرد دارد و پروفیل های قوطی مستطیل در ساخت انواع میز و صندلی های فلزی, انواع میزهای تحریر و نیمکت ها, انواع وسایل آزمایشگاهی کاربرد دارد پروفیل های قوطی مستطیل در ساخت محافظ برای اطراف پارکها, دانشگاهها , مرکز های نظامی, اطراف بانک ها, مناطق مسکونی , مزرعه ها و باغ ها, نمای پوشش ایستگاه های متنوع,درها و پنجره ها, انواع نرده , تابلوهای راهنمایی و رانندگی و تبلیغاتی کوچک و بزرگ در بیرون شهر و درداخل شهر و بین جاده , ساخت لوازم ورزشی مانند وسایل بدن سازی ثابت در پارک ها, ایستگاه های سلامت, باشگاه های ورزشی, شهر بازی ها, انواع صندلی ها, انواع آلاچیق ها و سایه بان ها در سواحل, مجتمع های تفریحی , تالارها و …کاربرد دارد.
اما متاسفانه با تمام امتیاز هایی که پروفیل ها دارند در ساختمان سازی ( منظور استفاده از پروفیل ها به عنوان تیر و ستون می باشد ) زیاد رایج نشده است که از علت های آن می توان به موارد زیر اشاره کرد :
• تولید نشدن داخلی به مقدار زیاد : با توجه به تکنولوژی ویژه برای تولید شرکت های کمی هستند که به تولید آن می پردازند , بنابراین فراوانی آن از دیگر انواع آهن آلات کمتر است .
• احتمالا علت اصلی این پیشواز کم این دلیل باشد که روشهای معمول اتصالات صلب این نوع مقطع ها سخت و پرهزینه است و در اجرا دقت پایینی دارد. به همین دلیل پیشواز مردم برای استفاده از این اتصالات فولادی تقریبا کم بوده است. البته برای کامل کردن پروژه عرضه مقطع های ساختمانی و کامل نمودن استفاده از این مقطع, اتصال فوق مدرن ConXL از طریق بعضی شرکت های داخلی ارائه شده است تا حین از بین برداشتن سختی های اتصال صلب مقاطع , با افت هزینه ها و بالا بردن ضریب ایمنی, راه را برای توسعه استفاده از این مقطع طراز سازد.
برای مشاهده لیست قیمت پروفیل روی این لینک کلیک نمایید.
