استفاده از قوطی در سازه‌های فولادی

قوطی در واقع پروفیل‌های توخالی بوده و سطح مقطع آن‌ها مستطیلی یا مربعی است. این سازه یکی از پرکاربردترین سازه‌های فلزی در صنعت ساختمان سازی است. علاوه بر این در صنایعی همچون خودروسازی، پزشکی، شهرسازی و ... مورد استفاده قرار می‌گیرند.

استفاده از قوطی در سازه‌های فولادی


استفاده از قوطی در سازه‌های فولادی و برای ساخت ساختمان‌های چند طبقه کاربرد دارد. به دلیل توخالی بودن این مقاطع، در زمان زلزله این احتمال وجود دارد که شکل مقطع تغییر کرده و قوطی دچار خمش شود. این خمش مقاومت را درحد بالایی کاهش می‌دهد. از همین رو برخی مهندسان معتقد هستند که استفاده از آن‌ها برای ساختمان‌های چند طبقه مناسب نیست. 

برخی افراد برای افزایش مقاومت قوطی در هنگام ساختمان سازی، داخل آن را با بتن پر می‌کنند. اما مهندسین دیگر بر این  باورند که تیراهن IPE برای این کار مناسب‌تر است. از مهمترین کاربردهای قوطی‌ها، ساخت کلاف رابط در سوله است. تنها زمانی استفاده از آن‌ها در ساختمان سازی امکان پذیر است که بر روی آن‌ها عملیات نورد انجام شود. در واقع با اجرای این فرآیند بر روی آن‌ها مقاومتی مشابه تیرآهن IPE پیدا خواهند کرد. در ادامه همراه ما باشید تا عناوین زیر را مطالعه نماییم:

  • کاربرد قوطی در ساختمان سازی چگونه است؟
  • معرفی انواع مدل‌های قوطی و پروفیل فولادی
  • مزایا و معایب قوطی‌های فلزی
  • مقاوم سازی ستون فولادی قوطی
  • مقاوم سازی ستون فولادی قوطی کوتاه با الیاف FRP
  • راه‌های مقاوم سازی ستون قوطی کوتاه

 
کاربرد قوطی در ساختمان سازی چگونه است؟


قوطی پروفیل دارای ویژگی‌هایی است که آن‌ها را به یک گزینه مناسب برای کاربردهای ساختمان سازی تبدیل کرده است. مقاومت بالا، جوش پذیری خوب، استحکام بالا، شکل پذیری آسان و کیفیت سطحی مناسب از مهمترین این ویژگی‌ها است. انواع مختلفی از پروفیل‌ها در صنعت ساختمان سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. پروفیل نورد گرم و پروفیل نورد سرد و پروفیل مرکب از جمله آن‌ها هستند. پروفیل نورد گرم به شکل قوطی است و برای ساخت آن‌ها از شمش فولادی استفاده می‌شود. نورد سرد به شکل ناودانی بوده . پروفیل‌های مرکب از اتصال چند پروفیل نورد سرد ساخته می‌شوند. 

به دلیل استفاده از قوطی در ساختمان سازی افراد بسیاری این روزها به دنبال خرید و استفاده از این مقاطع هستند. بنابراین اطلاع از مشخصات قوطی پروفیل از جمله اندازه، طول و ضخامت امری مهم است.
 

کاربرد قوطی در ساختمان سازی چگونه است؟

معرفی انواع مدل‌های قوطی و پروفیل فولادی


قوطی و پروفیل انعطاف پذیری بالایی دارند. منظور از انعطاف پذیری، امکان نصب آن‌ها در صنایع مختلف است. ساختمان سازی، پل سازی، ساخت آسمان خراش و ... از جمله کاربرد آن‌ها است.

۱)  پروفیل استاندارد با شکل S
 

این پروفیل با نام پروفیل استاندارد آمریکایی S شناخته شده و شامل یک تیغه فولادی است که به شکلی موازی به دو تیغه دیگر متصل می‌شود.


۲ )  پروفیل‌های زاویه دار، ۹۰ درجه یا پروفیل‌های فولادی L


این پروفیل‌ها با زاویه 90 درجه به هم متصل شده‌اند. طول هر دو قسمت منتهی به زاویه قائم ابعاد مختلفی دارند.


۳) پروفیل هاش یا H


پروفیل هاش می‌تواند بار بیشتری را تحمل کند. از همین رو در ساخت سازه‌های مستحکم کاربرد دارد. 


۴) پروفیل های فولادی با ساختار C


پروفیل C و یا کانال ساختمانی C از دیگر انواع پروفیل فولادی است. این پروفیل‌ها برای ساخت پل و یا اسکله دریایی کاربرد دارند.


۵)  پروفیل T


شکلی مشابه حرف T انگلیسی دارند. برای تاسیساتی که لازم است بار بیشتری تحمل شود، استفاده می‌شوند.


۶) قوطی


قوطی فولادی مانند لوله‌های فولادی هستند که زاویه دارند. پایداری و توان کششی آن‌ها بالا است و در ابعاد مختلفی استفاده می‌شوند. تاسیسات نفت و گاز، انتقال آب و ... از جمله کاربرد آن‌ها است. 


مزایا و معایب قوطی‌های فلزی 


مزایا قوطی فلزی
 

  • قوطی‌ها در برابر ضربه مقاومت بالایی دارند. 
  • در مقابل حرارت بالا مقاوم هستند.
  • می‌توانند مواد را در حالت جامد، مایع و گاز نگهداری کنند.
  • عدم آلودگی محیط زیست
  • پایین بودن خاصیت مسموم کنندگی
  • مقاومت بالا در برابر نفوذ رطوبت، نور و اکسیژن


 
معایب قوطی فلزی

 

  • در مقایسه با برخی دیگر از فلزات، سرع‌تر دچار خوردگی خواهند شد. در اثر خوردگی در سطح قوطی دچار خوردگی می‌شود. هیدروژنی که در قوطی آزاد می‌شود، باعث باد کردن قوطی و در نتیجه سوراخ شدن آن خواهد شد. 
  • خوردگی در قوطی رنگ آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
  • حمل و نقل و انبار داری آن‌ها به حجم بالایی نیاز دارد. بنابراین انباری که برای نگهداری آن‌ها استفاه می‌شود باید عاری از بخار و رطوبت باشد.

 مزایا و معایب قوطی‌های فلزی 
 
مقاوم سازی ستون فولادی قوطی 


در سال‌های اخیر با تغییر آیین نامه و ضوابط ساختمان سازی به خصوص در مناطق زلزله خیز، به منظور بهسازی ساختمان و مقاوم سازی آن در برابر زلزله، نوع موادی که برای ساخت سازه استفاده می‌شود از اهمیت بالایی برخوردار شده است. فرآیند مقاوم سازی و تقویت سازه از روش‌های نوینی است که حتی برای افزایش مقاومت ساختمان‌های قدیمی نیز استفاده می‌شود. با این عمل می‌توان طرفیت باربری سازه و سختی آن را افزایش داد. 

مقاوم سازی ستون فولادی قوطی کوتاه با الیاف FRP


همانطور که گفته شد ستون قوطی از عناصر سازه‌ای فلزی است که تحت تاثیر نیروهای فشار وارد بر سازه و عمود بر سسطح زمین قرار می‌گیرد. بنابراین برای افزایش عمر مفید و بهبود عملکرد سازه باید ستون‌ها تقویت شوند. بیشترین آسیب در این ستون‌ها از سمت کمانش موضعی و کلی و گسیختگی در درزها است. الیاف CFRP یکی از راه‌های افزایش مقاومت این ستون‌ها است. این الیاف از گروه الیاف پلیمری و از جنس کربن هستند. فیبر و رزین از مواد سازه آن بوده که به دلیل انعطاف پذیری بالا و استفاده از رزین می‌توان ان را بر روی المان‌های مختلفی اجرا نمود. 

بر اساس تحقیقات انجام شده، سیستم مقاوم سازی با الیاف FRP برای تقویت ستون قوطی و افزایش ظرفیت بار کاربرد دارد. علاوه بر این تعداد لایه‌های الیاف در میزان مقاوم سازی از اهمیت بالایی برخوردار است. زیرا می‌توان به واسطه آن سختی و مقاومت را افزایش داد.

استفاده از الیاف CFRP تاثیر زیادی در به تاخیر انداختن کمانش در مقاوم سازی ستون‌های قوطی کوتاه دارد، برخی از مهمترین مزایای مقاوم سازی ستون قوطی کوتاه فلزی با الیاف کربن عبارت است از:

محصور کردن ستون قوطی با الیاف CFRP زمان کمانش را با تخیر مواجه خواهد کرد.

تعداد لایه‌های CRF با میزان مقاوم سازی قوطی و رفع ضعف‌های المان  رابطه مستقیمی دارد.

 استفاده از ۲ لایه CFRP  قوطی سبب زیاد شدن مقدار PCR در حدود ۲۰% الی ۲۱% می‌گردد .  


 
راه‌های مقاوم سازی ستون قوطی کوتاه 
 

 ۱- افزودن ورق‌های پوششی به بال ستون

افزایش ضخامت بال ستون که به اتصال صلب متصل شده، میزان تغییر شکل ستون‌های قوطی را کاهش می‌دهد. برای افزایش ظرفیت خمشی و محوری به بال ستون ورق‌های پوششی اضافه می‌گردد. در اخر برای جلوگیری از کمانش موضعی بال ستون می‌توان ضخامت آن را بیشتر کرد.


۲-  تعبیه ورق های سخت کننده درون ستون 

ورق سخت کننده در ستون‌ها از راه‌های مناسب برای کنترل میزان تغییر شکل جداره‌ها و جلوگیری از افزایش مقدار آن است. بیشترین تاثیر کاربرد این ورق‎ها در کاهش تغییر شکل ستون در جدار ستون و محل اتصال می‌باشد.


۳-  تعبیه ورق‌های تقویتی درون ستون 


یکی از راه‌های دیگر تقویت قوطی ستون‌ها، قرار دادن ورق تقویتی در جداره ستون است. در این حالت ورق‌های تقویتی در محل اتصال صلب تا ۲۰% ارتفاع ستون تعبیه و به شکل قابل توجهی، از افزایش تغییر شکل ستون جلوگیری می‌کنند. از لحاظ اقتصادی نیز ورق‌های سخت کننده در ستون به صرفه‌تر هستند. ورق FRP برای تقویت ستون‌های قوطی کوتاه بر روی بال ستون و در محل اتصال اجرا می‌شود. 


۴-  تقویت ستون قوطی با استفاده از روکش


یکی دیگر از روش‌های مقاوم سازی قوطی فلزی استفاده از روکش‌FRP است. در این روش با محصور سازی و دورپیچ کردن ستون، مقاومت آن را افزایش می‌دهند. این عمل موجب تامین ظرفیت و خمشی ستون و ارتقا شکل پذیری آن خواهد شد.  

 

منبع تامین محتوا فولاد24

دیدگاه ها