HSS مخفف عبارت (Hollow structural section ) است و مقاطع HSS یک نوع پروفیل فولادی با سطح مقطعی توخالی در اشکال گرد، مربعی و مستطیلی می‌باشد. این مقاطع از متنوع ترین و کارآمدترین پروفیل های سازه ای هستند که کاربردهای فراوانی در صنعت و ساختمان دارند.
تاریخچه مقاطع توخالی فولادی (HSS):
بشر از دیر باز به دلیل سبکی و به صرفه بودن از مقاطع تو خالی مانند چوب بامبو جهت ساخت و ساز استفاده می‌نمودند، همچنین ایرانیان باستان نیز از این گونه مقاطع جهت سازه ها استفاده می‌نمودند که نمونه هایی از این مقاطع در موزه لوور پاریس موجود می‌باشد.
بعدها و در ابتدای قرن بیستم به دلیل به صرفه بودن و ویژگی های مکانیکی این مقاطع، مهندسین از مقاطع HSS جهت سازه های سبک به خصوص پل ها استفاده می‌نمودند.
جالب است بدانید در ابتدا مقاطع توخالی مدور ساخته می‌شدند ولی به دلیل وجود درزجوش، کارایی زیادی نداشتند اما پس از جنگ جهانی دوم و با پیشرفت صنعت جوشکاری، جوش بصورت ممتد انجام می‌شد و رول های ورق به صورت مداوم در دستگاه نورد قرار می‌گرفتند و بطور کامل و ممتد جوشکاری صورت می‌گرفت، در این حالت لبه های جوشکاری راحت تر و با کیفیت تر تولید می‌گردید. که بعد از گذشت 50 سال مقاطع تو خالی مستطیلی در اروپا تولید می‌گردد و در ساخت سازه های کوچک و بزرگ استفاده های فراوانی دارد.
کاربردهای مقاطع HSS:
همانطور که در پاراگراف اول اشاره نمودیم مقاطع HSS کاربردهای فراوانی در صنعت و ساختمان بشرح ذیل دارد:
- ساختمان
- استادیوم
- جرثقیل
- فرودگاه
- پالایشگاه
- شهربازی
- مراکز تجاری
- تابلو اعلانات و...
مراحل ساخت مقاطع تو خالی فولادی:
- 1-مرحله فرمینگ
- 2- مرحله جوش
- 3- مرحله سایزینگ
روش های ساخت مقاطع توخالی فولادی:
تبدیل ورق به لوله و ستون باکس: بر طبق این روش مطابق شکل ذیل ورق را طی مراحل 1 تا 6 به لوله تبدیل و لبه‌های ورق در مرحله 7 کنار هم قرارگرفته و به‌وسیله جوش القایی با فرکانس بالا یا جوشکاری تماسی حرارت داده می‌شود، که نهایتاً لبه‌های جوشکاری به علت حرارت بالا در هم فرو می‌روند. پس از خنک شدن درز جوش، با عبور از یکسری غلتک‌های سایزینگ مقطع دایره‌ای را به مقاطع تبدیل می‌شود.
روش تولید مستقیم:روش تولید مستقیم جهت ساخت مقطع مربع و مستطیل توخالی استفاده می‌گردد. در این روش در اولین گام، شکل‌دهی دو گوشه بالای ورقِ صاف، فرم داده می‌شوند (مرحله 2). در مرحله بعد دو گوشه پایین فرم داده می‌شوند (مرحله 3). لازم به ذکر است نورد سرد در هیچ وجهی از ورق اعمال نمی‌شود و درز آن زمانی انجام می‌گدرد که به شکل مدنظر رسیده به وسیله جوش تماسی یا القایی با فرکانس بالا جوش داده می‌شود (مرحله 4). پس از خنک شدن درز جوش، جهت سایزینگ از قالب های مختلفی عبور می‌کند تا به‌اندازه مدنظر برسد.
تولید دو تکه: دوتکه ورق صاف و یکسان پس از قرارگیری در دستگاه پرس به شکل زیر تبدیل، سپس یک تسمه نگهداری به قسمت بال مقطع وصل و دونیمه ساق را به هم منطبق می‌کنند و از طریق جوش زیر پودری به هم جوش می‌دهند و در نهایت مقطع نهایی مربع یا مستطیل را به وجود می‌آورند.
مزایا استفاده از مقاطع توخالی فولادی
1- مقرون به صرفه بودن مقاطع: با توجه به سرعت ساخت و مکانیزه بودن روند اجرا، پروژه در زمان کوتاهی به بهره برداری خواهد رسید از طرفی با توجه به مصرف کمتر فولاد موجب کاهش هزینه ها می‌گردد.
2- نسبت زیاد مقاومت به وزن: همانطور که می‌دانیم فولاد نسبت به سایر مصالح نسبت مقاومت به وزن بالایی داردکه در صورت استفاده از مقاطع توخالی، مجدداً وزن مقطع کمتر شده و نسبت مذکور کاهش بیشتری می‌یابد.
3- استفاده در سبک سازی: با توجه به سبک بودن مقاطع در نتیجه نیروی زلزله کمتری را جذب می‌نماید لذا می‌توان سازه های سبک تری را طراحی نمود.
4- کیفیت ساخت و جوشکاری در مقاطع: از آنجاییکه مقاطع HSS در کارخانه تولید می‌گردد پس بر خلاف مقاطع ساخته شده با ورق، از کیفیت بالاتری برخوردار می‌باشد در این مقاطع از یک خط جوش مقاومت الکتریکی(ERW ) به جای جوش دستی استفاده می‌شود و باعث کاهش پسماند در مقاطع می‌گردد.
5- استفاده در ساخت ستون
6- استفاده در سازه های کامپوزیت
7- مقاومت در پیچش : مقاومت بالایی در برابر پیچش دارد
8- کاهش میزان آلودگی صوتی: به دلیل عدم برشکاری و جوشکاری این مقاطع در کارگاه ساختمانی و انجام این فرایند در کارخانه، آلودگی صوتی که باعث مزاحمت ساکنین اطراف گردد،را کاهش می‌‌دهد.
معایب و موانع استفاده از مقاطع توخالی فولادی
در کنار مزایای بسیار زیاد مقاطع HSS که در بالا به آنها اشاره نمودیم موانعی جهت استفاده از این مقاطع وجود دارد.
- تکنولوژی بالا جهت ساخت این مقاطع از اصلی‌ترین مانع استفاده از این مقاطع می‌باشد.
- همچنین روش‌های معمول اتصال صلب مقطع HSS، بسیار پرهزینه می‌باشد و پیچیدگی‌های موجود ممکن است سبب کاهش دقت این اتصالات در اجرا گردد.
منبع:گروه تأمین محتوای فولاد24