فولاد سازه ای برای کاربردهای متعدد در صنعت ساخت و ساز ضروری است. در واقع، این بخش تقریباً نیمی از مصرف فولاد جهان را تشکیل می دهد. فولاد سازه ای، به طور خاص، بر اساس ترکیبات مواد و گزینه های شکل فولاد، مزایای بی شماری را در ساخت و ساز و سایر صنایع ارائه می دهد. ترکیب این عوامل می تواند خواص مکانیکی مختلفی را به فولاد سازه بدهد که برای کاربردهای خاص مناسب است. شرکت Infra-Metals به عنوان یک ارائه دهنده پیشرو خدمات فولاد سازه ای در ایالات متحده می تواند به شما کمک کند ترکیب و شکل مناسب فولاد ساختاری کربنی را برای کاربرد خود پیدا کنید.
ترکیب فولاد سازه ای
برای طول عمر قابل اعتماد و تحمل وزن زیاد، فولاد سازه باید از ترکیب مناسبی برخوردار باشد. آهن و کربن دو مورد از مهم ترین اجزای مورد استفاده کارخانه های فولادسازی برای ساخت فولاد سازه ای هستند. کربن به سنگ آهن استحکام می بخشد که منبع آهن در فولاد است و به خودی خود کاملاً نرم است. برای دستیابی به ظرفیت باربری، فولاد سازهای باید از نظر وزنی کربن بیشتری داشته باشد و سازندگان میتوانند مقدار کربن را بسته به سطح مقاومت و شکلپذیری مورد نیاز برای کاربردشان افزایش دهند. بیشتر اهداف ساخت و ساز فقط به فولاد ساختاری کم کربن یا ملایم نیاز دارند که دارای وزنی بین {{0}}،04 تا 0.30 درصد کربن باشد. فولاد ساختاری با کربن متوسط و بالا به وزنی بین 0.31 تا 1.50 درصد کربن نیاز دارد که این فولاد را برای کاربردهای مهندسی مکانیک مناسب می کند.
فولاد ساختاری همچنین میتواند حاوی سطوح منگنز، فسفر، گوگرد و سیلیکون و سایر مواد باشد. اگرچه سازندگان می توانند فلزات اضافی مانند کروم، تیتانیوم و مولیبدن را برای استحکام بیشتر به ترکیبات فولادی خود اضافه کنند، این اغلب برای فولاد غیر ساختاری بهتر است زیرا می تواند منجر به محصول نهایی شکننده شود.
صرف نظر از ترکیب، سازندگان باید فولاد ساختاری خود را برای تسلیم و استحکام کششی قابل قبول آزمایش کنند. بخشی از آنچه که فولاد سازه را قوی می کند، توانایی آن در تسلیم شدن تحت فشار وزن بدون تغییر دائمی شکل است. نقطه تسلیم نامیده می شود که در آن فولاد سازه به طور برگشت ناپذیر تغییر شکل می دهد. فشار اضافه وزن در نهایت فولاد را به حد استحکام کششی خود می رساند، یعنی نقطه ای که فولاد در واقع می شکند. استحکام تسلیم و استحکام کششی بر حسب پوند بر اینچ مربع (psi) و کیلو اینچ بر اینچ مربع (ksi) اندازه گیری می شود.
برای ارزیابی ضربه یا جذب انرژی در فولاد سازه، آزمون ضربه چارپی این فرآیند را استاندارد کرده است. اپراتورها از یک آونگ چکش وزن دار و نمونه ای از مواد فولادی سازه ای برای محاسبه مقدار انرژی که آن فولاد خاص می تواند در هنگام برخورد پاندول با آن قبل از رسیدن مواد به حد تسلیم و استحکام کششی جذب کند، استفاده می کنند. تست چارپی همچنین می تواند تست های دما را برای تقلید از نوسانات دمای محیط ترکیب کند.
با توجه به ماهیت حیاتی کاربردهای ساخت و ساز، انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM) بیش از 12.{1}} استاندارد نظارتی دارد که درجههای فولادی را طبقهبندی میکند و بر مواد و میزان تحمل آن حاکم است. این استانداردها یک استاندارد ثابت در سراسر صنایع ارائه میکنند و تضمین میکنند که فولادی که الزامات ASTM را برآورده میکند از بالاترین کیفیت برخوردار باشد. برخی از گریدهای فولاد سازهای تایید شده عبارتند از ASTM A36، ASTM A500، ASTM A572 و ASTM A588، با گزینههای چند شکل بسته به کاربرد.
اشکال فولادی سازه ای
طیف گسترده ای از گزینه های شکل، محصولات فولادی سازه ای را قادر می سازد تا از ساخت و ساز و طراحی پشتیبانی کنند. شکل برای توزیع صحیح وزن و فشار بار ضروری است و انتخاب مناسب تضمین می کند که یک ساختمان بادوام و ایمن است. اشکال مختلف فولاد سازه ای خواص مکانیکی و شیمیایی منحصر به فردی دارند که آنها را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند. این فرم ها عبارتند از:
زاویه. این مقاطع عمود بر L شکل، با پایههای مساوی یا نابرابر، معمولاً در گوشههای سازهها و جاهای دیگر برای تکمیل پایهها و تیرهای اصلی یافت میشوند.
لوله. لوله توخالی ساخته شده از کلاف های فولادی نورد گرم و به شکل های گرد، مربع و مستطیل به فروش می رسد که به راحتی ساخته و در صورت نیاز جوش داده می شود. این یک جایگزین ساختاری سبک وزن برای محصولات فولادی ساختاری جامد است.
تیرهای I. این تیرها یکی از متداول ترین محصولات فولادی سازه ای هم برای تیرها و هم برای ستون ها هستند. دو عنصر موازی سطح مقطع "I" یا "H" به عنوان فلنج و عنصر اتصال به عنوان وب شناخته می شوند.
تیرهای فلنج پهن. با یک تار بسیار طولانی تر از تیرهای I، فلنج های یک تیر فلنج پهن تقریباً عمود بر تار هستند.
کانال ها کانال های سازه ای به شکل C به صورت گرم نورد می شوند و مانند تیرهای I دارای زاویه اتصال گسترده تری بین فلنج ها و تار هستند. آنها علاوه بر یک تیر باربر اصلی، معمولاً برای مهاربندی یا قاب بندی، پشتیبانی سازه ای نیز ارائه می دهند.
بشقاب ها صفحات فولاد کربنی می توانند مقادیر زیادی وزن و فشار را تحمل کنند و برای کشتی های اقیانوسی مناسب هستند. اینها سطوح بزرگی از فولاد ساختاری جامد و پیوسته هستند که برای پوشش سطوح بزرگ در نظر گرفته شده اند.
میله ها. مخفف میلههای تجاری، انواع میلگردهای کربنی نورد گرم و سرد با ویژگیها، ابعاد و زیرشاخههای مختلف مانند سطح مقطع گرد، مربع و مسطح هستند.
مزایای فولاد سازه ای
فولاد سازه ای یک ماده بسیار کارآمد و موثر برای کاربردهای ساختمانی است. مزایای زیادی برای این بخش به همراه دارد، مانند فولاد ضد زنگ:
اثربخشی هزینه. فولاد سازهای علاوه بر اقتصادی بودن از نظر سرمایهگذاری اولیه مواد، اغلب میتواند منجر به کاهش هزینهها در زمینههای دیگر شود، مانند کاهش نیاز به مواد به دلیل استحکام قوی فولاد، برنامههای ساخت سریعتر، تولید کمتر زباله، ظرفیت بازیافت و غیره. .
امنیت. استحکام فولاد سازه ای یک ویژگی تعیین کننده است، اما ویژگی های دیگری نیز دارد که به آن عملکرد ایمن می دهد. فولاد در برابر خوردگی، زنگ زدگی، کپک زدگی، شعله و شرایط حرارتی مقاوم است. بعلاوه، اگر یک سازه فولادی جابجا شود، مانند مواد دیگر خرد نمی شود.
سازگار با رشد. از آنجایی که سازندگان به طور خاص فولاد سازهای را برای استحکام و ظرفیت تحمل وزن آن طراحی میکنند، اگر سازنده نیاز داشته باشد یا بخواهد به یک ملک اضافه کند، فولاد قاببندی اغلب میتواند این تغییر را انجام دهد.
قابل اعتماد. استانداردهای ASTM تضمین میکنند که فولاد سازهای با استانداردهای کیفیتی مطابقت دارد که در سراسر صنایع سازگار است، بنابراین خریداران بدانند هنگام خرید این فولاد چه چیزی را دریافت میکنند. این به سازندگان آرامش خاطر می دهد که محصول برای استفاده مورد نظر ایمن است.
همه کاره. وزن نسبتا سبک و استحکام فولاد سازه ای اجازه می دهد تا طرح ها و ویژگی های معماری منحصر به فرد یا پیچیده تری نسبت به مصالح ساختمانی مانند چوب ایجاد شود.
تاثير گذار. هنگامی که سازندگان تولید فولاد سازهای را با فناوری رایانهای ترکیب میکنند که میتواند مدلها را تولید کند و زنجیره تامین را در خود بگنجاند، این پیشرفتهای فناوری میتواند به شناسایی زمینههایی برای صرفهجویی در هزینه، بهبود طراحی و ملاحظات ایمنی کمک کند.
سازگار با محیط زیست. فولاد یک فلز قابل بازیافت است که بدون توجه به چرخه های بازیافتی که تحت آن قرار می گیرد، استحکام خود را حفظ می کند. این توانایی همچنین ضایعات ضایعات را کاهش می دهد. با فراوانی منابع معدنی سنگ آهن آمریکا، مانند مینه سوتا، تولید داخلی فولاد می تواند یک صنعت پایدار باشد.
کاربردهای فولاد سازه ای
فولاد سازهای با تمام مزایایی که نسبت به سایر مصالح ساختمانی دارد، توسط صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد، از جمله:
ساختمان
خودرو
حمل و نقل
معدن
ساختمان نیروی دریایی
بسته بندی
انرژی
کشاورزی
