ورود به سايت
نام كاربري*
 
 كلمه عبور*
 


اطلاعات فني آهن و فولاد


   آهن گالوانیزه

 آهنی است که با روی پوشانده شده باشد. این آهن ، حتی اگر پوشش آن هم شکستگی پیدا کند، از زنگ زدن محفوظ می‌ماند.
ماهیت آهن گالوانیزه
در آهن گالوانیزه ، بین آهن و روی ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل می‌شود که در آن روی به جای آهن به عنوان آند بکار می‌رود و آهن به عنوان کاتد. روی در آند اکسید می‌شود چون فلزی پست‌تر یا فعالتر از آهن است و دارای پتانسیل احیاء کمتری از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتری از آن دارد.
حلبی
در حلبی هایی که از آن ، قوطی می‌سازند، عمل معکوسی انجام می‌شود. در حلبی ، بر روی آهن ، پوشش قلع بکار رفته است و عمل معکوس آهن گالوانیزه انجام می‌شود. چون آهن فلزی فعالتر از قلع است و پتانسیل احیاء قلع بیشتر از آهن است و به عنوان کاتد در حلبی به کار می‌رود و آهن آند می‌شود. البته در صورتی که پوشش قلع بشکند، خوردگی آهن در زیر این پوشش پیش می‌رود.
علت استفاده از آهن گالوانیزه  
آهن گالوانیزه ، آهنی است که با روی پوشانده شده باشد. این آهن ، حتی اگر پوشش آن هم شکستگی پیدا کند، از زنگ زدن محفوظ می‌ماند.


ماهیت آهن گالوانیزه
در آهن گالوانیزه ، بین آهن و روی ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل می‌شود که در آن روی به جای آهن به عنوان آند بکار می‌رود و آهن به عنوان کاتد. روی در آند اکسید می‌شود چون فلزی پست‌تر یا فعالتر از آهن است و دارای پتانسیل احیاء کمتری از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتری از آن دارد.

خوردگی یا زنگ زدن آهن فقط در حضور اکسیژن و آب صورت می‌گیرد. در جایی بر سطح جسم آهنی، اکسایش آهن انجام می‌شود و آند را تشکیل می‌دهد و در جایی دیگر سطح آن جسم که (O2(g و H2O وجود دارد، کاهش انجام می‌شود و کاتد را تشکیل می‌دهد و در نتیجه این عمل، ایجاد یک سلول ولتایی یا پیل ولتایی یا الکتروشیمیایی بسیار کوچک است. الکترونهای تولید شده در ناحیه آندی در میان آهن بسوی ناحیه کاتدی حرکت می‌کند.
روش گالوانیزاسیون
در گالوانیزاسیون ، فلز فاسد شدنی را در مذاب یک فلز فاسد ناشدنی فرو می‌برند و بیرون می‌آورند تا سطح آن از یک لایه فلز فاسد نشدنی پوشیده شود. مثلا ورقه های نازک آهنی را در مذاب فلز روی فرو می‌برند و بیرون می‌آورند تا سطح آنها از فلز روی پوشیده شود و آهن سفید یا آهن گالوانیزه تهیه شود.
موارد استفاده از آهن گالوانیزه
از آهن گالوانیزه در ساختن لوازمی مثل لوله بخاری ، کانال کولر ، کابینت آشپزخانه ، شیروانی منازل ، لوله‌های آب و هر جا که احتمال خوردگی آهن و خسارت وجود دارد، استفاده می‌شود.
اصطلاح فولاد (Steel) برای آلیاژهای آهن که تا حدود 1،5 درصد کربن دارند و غالبا با فلزهای دیگر همراهند، بکار می‌رود. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن ، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد.
کاربرد انواع مختلف فولاد
از فولادی که تا 0.2 درصد کربن دارد، برای ساختن سیم ، لوله و ورق فولاد استفاده می‌شود. فولاد متوسط 0.2 تا 0.6 درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل ، دیگ بخار و قطعات ساختمانی بکار می‌برند. فولادی که 0.6 تا 1.5 درصد کربن دارد، سخت است و از آن برای ساختن ابزارآلات ، فنر و کارد و چنگال استفاده می‌شود.
ناخالصی‌های آهن و تولید فولاد
آهنی که از کوره بلند خارج می‌شود، چدن نامیده می‌شود که دارای مقادیری کربن ، گوگرد ، فسفر ، سیلیسیم ، منگنز و ناخالصی‌های دیگر است. در تولید فولاد ، دو هدف دنبال می‌شود:

---------------------------------------------------------

اطلاعات اولیه
آهن

 عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Fe و عدد اتمی 26 وجود دارد. آهن فلزی است که در گروه 8 و دوره 4 جدول تناوبی قرار دارد.
تاریخچـــــه
اولین نشانه‌های استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان بر می‌گردد که تقریبا" 4000 سال قبل از میلاد با آهن کشف شده از شهاب سنگها اقلام کوچکی مثل سر نیزه و زیور آلات می‌ساختند. از 2000 تا 3000 سال قبل از میلاد ، تعداد فزاینده ای از اشیاء ساخته شده با آهن مذاب ( فقدان نیکل ، این محصولات را از آهن شهاب سنگی متمایز می‌کند ) در بین‌النهرین ، آسیای صغیر و مصر به چشم می‌خورد؛ اما ظاهرا" تنها در تشریفات از آهن استفاده می‌شد و آهن فلزی گرانبها حتی باارزش‌تر از طلا به‌حساب می‌آمد.

بر اساس تعدادی از منابع آهن ، بعنوان یک محصول جانبی از تصفیه مس تولید می‌شد - مثل آهن اسفنجی – و بوسیله متالوژی آن زمان قابل تولید مجدد نبوده است. از 1600 تا 1200 قبل از میلاد در خاورمیانه بطور روز افزون از آین فلز استفاده می‌شد، اما جایگزین کابرد برنز در آن زمان نشد.


تبر آهنی متعلق به عصر آهن سوئد در گاتلند سوئد یافت شده است. از قرن 10 تا 12 در خاورمیانه یک جابجایی سریع در تبدیل ابزار و سلاحهای برنزی به آهنی صورت گرفت. عامل مهم در این جابجائی ، آغاز ناگهانی تکنولوژیهای پیشرفته کار با آهن نبود، بلکه عامل اصلی ، مختل شدن تامین قلع بود. این دوره جابجایی که در زمانهای مختلف و در نقاط مختلفی از جهان رخ داد، دوره ای از تمدن به نام عصر آهن را بوجود آورد.

همزمان با جایگزینی آهن به جای برنز ، فرآیند کربوریزاسیون کشف شد که بوسیله آن به آهن موجود در آن زمان ، کربن اضافه می‌کردند. آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقداری کربن یا کاربید است، بازیافت کردند. سپس سرباره آنرا با چکش‌کاری جدا نموده وم حتوی کربن را اکسیده می‌کردند تا بدین طریق آهن نرم تولید کنند.

مردم خاور میانه دریافتند که با حرارت دادن طولانی مدت آهن نرم در لایه ای از ذغال و آب دادن آن در آب یا روغن می‌توان محصولی بسیار محکم‌تر بدست آورد. محصول حاصله که دارای سطح فولادی است، از برنزی که قبلا" کاربرد داشت محکمتر و مقاوم‌تر بود. در چین نیز اولین بار از آهن شهاب سنگی استفاده شد و اولین شواهد باستان شناسی برای اقلام ساخته شده با آهن نرم در شمال شرقی نزدیک Xinjiang مربوط به قرن 8 قبل از میلاد بدست آمده است. این وسایل از آهن نرم و با همان روش خاورمیانه و اروپا ساخته شده بودند و گمان می‌رفت که برای مردم غیر چینی هم ارسال می‌کردند.

در سالهای آخر پادشاهی سلسله ژو ( حدود 550 قبل از میلاد) به سبب پیشرفت زیاد تکنولوژی کوره ، قابلیت تولید آهن جدیدی بوجود آمد. ساخت کوره‌های بلندی که توانایی حرارتهای بالای k 1300 را داشت، موجب تولید آهن خام یا چدن توسط چینِی‌ها شد. اگر سنگ معدن آهن را با کربن k 1470-1420 حرارت دهیم، مایع مذابی بدست می‌آید که آلیاژی با 5/96% آهن و 5/53% کربن است. این محصول محکم را می‌توان به شکلهای ریز و ظریفی در آورد. اما برای استفاده ، بسیار شکننده می‌باشند، مگر آنکه بیشتر کربن آنرا از بین ببرند.

از زمان سلسله ژو به بعد اکثر تولیدات آهن در چین به شکل چدن است. با این همه آهن بعنوان یک محصول عادی که برای صدها سال مورد استفاده کشاورزان قرار گرفته است، باقی ماند و تا زمان سلسله شین ( حدود 221 قبل از میلاد ) عظمت چین را واقعا" تحت تاثیر قرار نداد.

دانشمندان می‌پندارند شاید این روش بعد از این دو مکان تا مغولستان آن سوی روسیه ادامه یافته باشد، اما دلیل محکمی برای اثبات این فرضیه وجود ندارد. تا اواخر قرن نوزدهم در هر رویدادی یک بازار برای کالاهای چدنی بوجود آمد، مانند درخواست برای گلوله‌های توپ چدنی.در آغاز برای ذوب آهن از زغال چوب هم بعنوان منبع حرارتی و هم عامل کاهنده استفاده می‌شد. در قرن 18 در انگلستان تامین کنندگان چوب کم شدند و از زغال سنگ که یک سوخت فسیلی است، بعنوان منبع جانشین استفاده شد. این نوآوری بوسیلـــه Abraham Darby انرژی لازم برای انقلاب صنعتی را تامین نمود.
پیدایـــــــش
آهن یکی از رایج‌ترین عناصر زمین است که تقریبا" 5% پوسته زمین را تشکیل می‌دهد.
آهن از سنگ معدن هماتیت که عمدتا" Fe2O3 می‌باشد، استخراج می‌گردد. این فلز را بوسیله روش کاهش با کربن که عنصری واکنش‌‌پذیرتر است جدا می‌کنند. این عمل در کوره بلند در دمای تقریبا" 2000 درجه سانتی‌گراد انجام می‌پذیرد.

در سال 2000 ، تقریبا" 1100 میلیون تن سنگ معدن آهن با رشد ارزش تجاری تقریبا" 25 میلیارد دلار آمریکا استخراج شد. درحالیکه استخراج سنگ معدن آهن در 48 کشور صورت می‌گیرد، چین ، برزیل ، استرالیا ، روسیه و هند با تولید 70% سنگ آهن جهان پنج کشور بزرگ تولید کنندگان آن به‌حساب می‌آیند. برای تولید تقریبا" 572 میلیون تن آهن خام 1100 میلیون تن سنگ آهن مورد نیاز است.

----------------------------------------------------------


صنایع ذوب آهن 


تاریخچه
انسان اولیه معلوم نیست چگونه و از کجا سنگ آهن را کشف ، ذوب و فلز آهن را بدست آورده است. اما از شواهد امر پیداست که از 2400 سال پیش و شاید هم بیشتر ، انسانهای اولیه آهن را شناخته اند. بنظر می‌رسد ابتدا شهاب‌های ثابت آسمانی که حاوی آهن و نیکل است، مورد استفاده انسانهای اولیه قرار گرفته باشد و اطلاق سنگ و فلز آسمانی به آهن توسط انسانهای اولیه موید همین امر است. بعدها سنگ آهن شناخته شد.
دید کلی
آهن عنصری است با حرف اتمی Fe ، وزن اتمی 56 ، چهارمین عنصر موجود در پوسته زمین از نظر فراوانی و میزان آن در پوسته زمین در حدود 5 درصد می‌باشد و سنگهائیکه بیشتر از 20 درصد آهن داشته باشند سنگ معدنی آهن اصطلاح می‌شوند.استخراج فلز آهن از سنگ آهن با یک عمل شیمیایی انجام می‌گیرد، باین معنی که سنگهای اکسیدی آهن بوسیله کربن ، احیا و عنصر آهن آزاد می‌شود. قرن ها زغال چوب بعنوان احیا کننده بکار می‌رفته، ولی از سال 1907، که نقطه عطفی در کار ذوب آهن پدید آمده، کک جای آنرا گرفت که بعنوان مهمترین سوخت کوره بلند نیز بکار می‌رود.

برای تحصیل یک تن آهن خام ، حدود 3- 5/1 تن سنگ آهن ، 1000-900 کیلوگرم کک و 6-5 تن هوا لازم است و سنگ آهک نیز بعنوان ماده گداز آور در کوره بلند بکار می‌رود. در ابتدا ذوب آهن در کوره‌های ابتدائی که از سنگ یا آجر ساخته می‌شد و از هوای دم برای جریان هوا استفاده می‌شد، انجام می‌گرفت و ارتفاع کوره نیز ، حداکثر به 10 متر می‌رسید.ولی امروزه با اختراع ماشین و وارد کردن هوای تحت فشار به کوره ، ارتفاع و قطر کوره افزایش یافته و کوره های بلند جدید از ورقه های آهنی که روی ستونهایی استوار گردیده و ارتفاع بدنه کوره به حدود 30 متر می‌رسد، ساخته شده است. بدین ترتیب ، پیشرفت صنعت و احتیاج روز افزون بشر به نوع بهتر آهن ، کوره‌های بلند جدید را بوجود آورده است.
سوخت کوره
سوخت‌ها ، در کوره بلند ، دو عمل را انجام می‌دهند: عمل ایجاد گرما و عمل احیا کنندگی و به دو دسته عمده طبیعی و مصنوعی تقسیم می‌شوند. بعضی از سوخت‌های طبیعی از قبیل زغال سنگ آنتراسیت و زغال سنگ قیری و لینیت ، بیشتر جنبه تاریخی دارند تا جنبه اقتصادی و از سوخت های مصنوعی که زغال چوب و کک می‌باشند، کک اهمیت زیادی داشته و در اکثر کارخانه ها بکار می‌رود.

مزایای کک عبارت از تخلخل ، سختی ، فراوانی ، قابلیت احتراق بیشتر و ارزانی آن می‌باشد. برای تهیه کک باید چند نوع زغال سنگ را که مواد فرار موجود در آنها متفاوت می‌باشد، با یکدیگر مخلوط و در کوره‌های مخصوص به کک تبدیل نمود. این عمل را کربنیزاسیون می‌نامند. ترکیب شیمیایی کک عبارت است از 94-85 درصد کربن و بقیه شامل مواد فرار ، خاکستر ، گوگرد و رطوبت می‌باشد.

هوای لازم برای احتراق و ایجاد حرارت
همانطور که قبلا گفته شد، برای تحصیل یک تن آهن خام ، حدود 6-5 تن هوا لازم است که این هوا از مخلوط دو گاز اکسیژن و ازت به نسبت 1و 4 تشکیل شده است. در کوره‌های بلند جدید ، هوا بوسیله کمپرسورهای توربینی به داخل کوره دمیده می‌شوند. این توربین‌ها با بخار یا برق کار کرده و فشار دم بیشتر و یکنواختی تولید می‌کنند. همچنین جهت تهیه هوای دم بعضی از کوره های بلند ، کمپرسورهای گازی نیز بکار برده می‌شود.

در این ماشین ها ، گاز کوره‌های بلند همراه با هوا وارد ماشین شده و پس از متراکم شدن توسط جرقه الکتریکی آتش زده می‌شود و فشار حاصله باعث حرکت موتور کمپرسور می‌گردد.

مواد گداز آور
بعد از سنگ آهن و سوخت ، مواد گداز آور مهمترین ماده تشکیل دهنده بار کوره بلند می‌باشد. این مواد دو کار انجام می‌دهند:ذوب کردن ناخالصیهای موجود در سنگ آهن که نقطه ذوب آنها بالاتر از درجه حرارت معمولی کوره است.

بعضی از عناصر که همزمان با سنگ آهن احیا می‌شود یا در آهن حل و یا با آن ترکیب شده و جدا کردن آن ممکن نمی‌گردد، مواد گداز آور با این ناخالصی‌ها ، قبل از ترکیب با آهن ، ترکیب می‌گردند. نوع مواد گداز آور بستگی به ترکیب مواد متشکله بار کوره دارد.در صورتیکه سنگ آهن ، آهکی (قلیایی) باشد، ماده گداز آور باید اسیدی (مثل SiO2 سیلیس) باشد.در صورتیکه سنگ آهن ، سیلیسی (اسیدی) باشد، ماده گداز آور باید قلیایی (مثل سنگ آهک ، دولومیت و سنگهای فسفاته) باشد.در مواردیکه بخواهند سرباره خیلی سیال باشد، از مواد گدازآور خنثی از جمله فلوراسپار که دارای نقطه ذوب پایینی می‌باشند، استفاده می‌شود.
سرباره کوره بلند
سرباره ، عبارتست از ماده مذابی که بر اثر فعل و انفعال بین مواد گداز ، سنگ آهن ، سوخت و ناخالصی‌های اکسید موجود در فلز بوجود می‌آید و در اثر این فعل انفعالات ، ناخالصی‌هایی که نباید در چدن وجود داشته باشد، از آهن خام جدا می‌شود.
مواد متشکله اصلی سرباره عبارت است از: MgO , Al2O3 , SiO2 , CaO که جمعا 90 درصد سرباره را تشکیل می‌دهند. 10 درصد بقیه عبارتند از: CaS , MnS, MnO , FeO و غیره.

موارد کاربرد سرباره
سرباره برحسب ترکیب شیمیایی ، خواص فیزیکی و نحوه سرد کردن آن ، موارد کاربرد مختلفی پیدا می‌کند. سرباره را به سه شکل سرد می‌کنند و بر حسب نحوه سرد کردن به سه شکل در می‌آید:

 

سرباره سرد شده با هوا ، خرد و غربال شده و جهت مصارف زیر بکار می‌رود: بلوک‌های ستونی توخالی ، زیرسازی جاده ، ماسه شیشه‌ای جهت ساختن سرامیک ، زه‌کشی فاضلاب ، آسفالت بیندر و غیره.سرباره دانه دانه شده با آب ، جهت موارد زیر بکار برده می‌شود: سیمان ، عایق‌کاری ، زیرسازی جاده ، مصالح بتون ، بلوک‌های ساختمانی خاکریزی راه آهن و سایر خاکریزیها و غیره.سرباره سبک ، موارد کاربرد آن به قرار زیر است: مصالح ساختمانی بتونی ، مصالح ضد حریق ، فرش کف ها ، محصولات ساختمانی بصورت قطعات پیش‌ساخته بتونی از جمله تیورستون و غیره ، آجر ، کاشی‌های عایق صدا ، دیوارهای تیغه ای.
فراورده های تولید شده از آهن خام
چدن
هرگاه آهن خام را گداخته و در قالب هائی از ماسه یا فلز ریخته و سرد کنیم، چدن بدست می‌آید. در تبدیل آهن خام به چدن ، تصفیه دقیق و مخصوصی صورت نمی گیرد.

چدن چکش خوار
در صورتیکه روی چدن عملیاتی از قبیل اضافه کردن منیزیم و سیلیکات آهن ، بلوری شدن کربن و تبدیل به گره‌های گرافیت انجام گیرد، چدن چکش خوار بدست می‌آید که نسبت به چدن نرمتر بوده و مقاومت کششی بالا و مورد استفاده بیشتری دارد

آهن کار شده
هرگاه آهن خام را ذوب کرده و بگذاریم بصورت اسفنجی شکل در آید، ضمن آنکه ناخالصی‌های آن‌را از قبیل سیلیسیم ، منگنز و کربن بشکلی تصفیه می‌کنیم، آهن کار شده بدست می‌آید.

چدن سفید
کربن این چدن ، بصورت بلور سمانتیت (کربید آهن Fe3C) می‌باشد که از سرد شدن مذاب حاصل می‌شود. این ماده را می‌توان نرم کرد تا درجه شکنندگی آن کاهش یابد.

فولاد
آلیاژی است از آهن (چدن سفید) و کربن و سایر عناصر که از تصفیه دقیق آهن خام ضمن اختلاط با آهن قراضه بدست می‌آید.

آهن قراضه
به قراضه های فولاد ، آهن قراضه اطلاق می‌شود.


تیر آهن های لانه زنبوری
تعریف تیر آهن های لانه زنبوری
دلیل نامگذاری تیر های لانه زنبوری شکل گیری این تیر ها پس از عملیات (بریدن و دوباره جوش دادن )
و تکمیل پروفیل است .
اینگونه تیر ها در طول خود دارای حفره های توخالی (در جان ) هستند که به لانه زنبور شبیه است .به همین سبب به این گونه تیر ها لانه زنبوری میگویند .
هدف از ساخت تیر های لانه زنبوری
هدف این است که تیربتواند ممان خمشی بیشتری را با خیز (تغییر شکل ) نسبتا کم و همچنین وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه تحمل کند . برای مثال با مراجه به جدول تیر آهن ارتفاع پروفیل 18 را که 18 سانتیمتر ارتفاع دارد میتوان تا 27 سانتیمتر افزایش داد .
محاسن و معایب تیر لانه زنبوری
با توجه به مثال گفته شده در بالا با تبدیل تیر آهن معمولی به لانه زنبوری
اولا : مدول مقطع و ممان اینرسی مقطع تیر افزایش می یابد .
ثانیا : مقاومت خمشی تیر نیز افزوده میگردد . در نتیجه تیری حاصل میشود با ارتفاع بیشتر قوی تر و هموزن تیر اصلی
ثالثا : با کم شدن وزن مصالح و سبک بودن تیر از نضر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود
رابعا : از فضا های ایجاد شده (حفره ها ) در جان تیر میتوان لوله های تاسیساتی و برق را عبور داد .

در ساختن تیر لانه زنبوری که منجر به افزایش ارتفاع تیر میشود باید استاندارد کاملا رعایت گردد در غیر این صورت خطر خراب شدن تیر زیر بار وارد شده حتمی است .
از جمله معایب تیر لانه زنبوری  وجود حفره های آن است که میتواند تنش های برشی را در محل تکیه گاه های پل به ستون یا اتصال تیر آهن تودلی به پل لانه زنبوری تحمل کند . بنا بر این برای رفع این عیب اقدم به پر کردن بعضی از این حفره  ها با ورق فلزی و جوش میکنند تا اتصال فرعی پل به ستون یا تیر فرعی به پل به درستی انجام شود . تیر لانه زنبوری در ساختمان اسکلت فلزی میتواند به صورت پل فقط در یک دهانه یا به صورت پل ممتد به کار رود .


برای ساختن تیر لانه زنبوری دو شیوه موجود است
الف – شیوه برش پانیر
ب – شیوه برش لتیسکا

روش های برش تیر آهن
1- برش به روش کوپال : با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین که به برش گیوتین مخصوص مجهز است تیر آهن به شکل سرد در امتداد خط منکسر قطع می شود .
2- برش به روش برنول : برش در این حالت به روش گرم انجام میشود . به این صورت که کارگر ماهر برش را با شعله بنفش رنگ قوی حاصل از گاز استیلن و اکسیژن به وسیله لوله برنول انجام میدهد .
بریدن تیر های سبک به وسیله ماشین های برش اکسیژن شابلون دار نسبتا ساده است در ایران تیر های دانه زنبوری را نیشتر با دست تهیه میکنند .
روش ساختن تیر های لانه زنبوری و تقویت آن :
روش تهیه تیر های لانه زنبوری از این قرار است که ابتدا در روی جان تیر آهن نورد شده با استفاده از الگو که به صورت 5 شش ضلعی از ورق آهن سفید یک میلیمتری (شابلن) با توجه به استاندارد ساخته شده خط می گردد سپس تیر آهن را روی یک شاسی افقی با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف برای جلوگیری از تاب برداشتن قرار میدهند . آنگاه با استفاده از دستگاه برش (برنول) در امتداد خط منکسر اقدام به برش میکنند تا پروفیل به دو قسمت بالا و پائین تقسیم شود . حال اگر قسمت بالا را ره اندازه یک دندانه جابجا کنیم و رندانه های قسمت بالا و پائین را به دقت مقابل هم قرار دهیم و از دو طرف کارگر ماهر آن را جوشکاری کنند با استفاده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک برای اتصال دو نیمه بریده شده- یک جوش خوب بی عیب سریع و مقرون به صرفه خواهد بود .
تیر ساخته شده در محل تکیه گاه ها با توجه به حفره های خالی آن در مقابل تنش های برشی ضعیف میشود . برای جبران این نقیصه با توجه به منحنی نیروی برشی نیز به پر کردن حفره ها با ورق های تقویتی اقدام میکنیم .
لازم به ذکر است که حداقل باید یک حفره با ورق در تکیه گاه به وسیله جوش کامل پر شود . در پایان یاد آور میشوم که یک نوع دیگر از پروفیل های لانه زنبوری را برای بریدن قطعات بالا و پائین ورق واسطه اظضافه میکنند که این ورق واسطه بین دندانه ها جوش می شود . در نتیجه تیر حاصل به مراتب قوی تر از تیری است که بدون ورق واسطه ساخته می شود.

تقویت تیر های لانه زنبوری به کمک رفتار مرکب بتن و فولاد :
در تیر های لانه زنبوری علاوه بر تنش های خمشی اصلی در محل حلقه ها تنش های خمشی ثانویه حاصل از برش در مقطع ایجاد می گردد که گاهی این تنش از تنش های اصلی در تیر بزرگترند . این تنش ها از کارایی تیر میکاهند و برای مقابله با آن ها باید حلقه های کناری را با ورق پر کرد خصوصا هنگامی  که از این نوع تیر ها بصورت یکسره استفاده میشود در محل تکیه گاه ها که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی زیاد باشد تنش های خمشی به شدت افزایش میگردد . و نیاز به تقویت تیر در این محل ها میباشد که از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نمی باشد . در این پروژه برای مقابله با ضعف در تیر های لانه زنبوری رفتار مرکب بتن و فولاد توصیه شده است . به این ترتیب که داخل تیر فلزی در نقاطی که تنش های ثانویه قابل ملاحظه میباشند از بتن پر میشود و کشش حلقه های خالی را به عمل تغییر میدهد و این امر سختی و مقاومت تیر را افزایش میدهد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشد .
در قسمت های قبل توضیح داده شد که اضافه نمودن ورق هایی به ضخامت 1-2 میلیمتر به بال تیر های لانه زنبوری چه اثر چشمگیری بر مقاومت خمشی تیر خواهند گذاشت  در طراحی چنانچه نتایج تجربی این کار را با سایر مقاطع مقایسه نمائیم ملاحظه خواهیم کرد که به رغم اشکالاتی که امروزه بر تیر های لانه زنبوری وارد است این گونه طرح ها توجیه اقتصادی مثبتی را در بر خواهد داشت .
نکته قابل توجه دیگری که نه تنها در طرح تیر های لانه زنبوری موثر است باکه در همه جا در خور توجه است فواصل آکس های ستون ها جهت تیر ریزی میباشد.
در آزمایشی که صورت گرفته است مشاهده گردید که طرح بهینه تیر ها به میزان قابل ملاحضه ای وزن تیر ها کاهش یافت و پس از اصلاحات مجدد روی نحوه و جهت تیر ریزی سقف از ضخامت پیلت ها کاسته شد .
در بعضی موارد به جای پیلت های جفت در بالا و پایین استفاده از یک لنگر ماکزیمم موجود در تیر را فیکس نموده و در پاره ای از تیر ها اصلا دیگر نیازی به ورق نیست .
شاید بدون محاسبه و تجربه و مقایسه دقیق نتوان این موضو را پذیرفت که فواصل آکس ستون ها چه پیامد های مثبتی بر روی ضخامت ورق های تقویتی تیر هاخواهد گذاشت اما در همین پروژه که مورد آزمایش قرار گرفت و قسمتی از نتایج آن در این مقاله ذکر گردیده است مشاهده گردید که تنها با جابجایی یک ردیف ستون و کم نمودن دهانی بارگیر از حدود 24 تیر ورق خور تنها 5-10 عدد از آن ها نیاز به تقویت داشتند و بقیه با مقاطع یکدست جایگذاری شدند .البته ضرورتا باید به این موضوع با اهمیت توجه داشت که در همه موارد امکان جابجایی ستون ها و یا کاهش دهانه بارگیر عملی نیست به دلیل اینکه گاهی به لحاظ معماری محدودیتهایی وجود دارد که در نهایت این انتقال ممکن است منطقی نباشد .
در نهایت میتوان گفت در پروژوهایی که اهمیت بالایی ندارند و یا اثرات نیروی زلزله در نتیجه ارتفاع آنها چشمگیر نیست و امکان پدیده های له شدگی و یا اجرای نامناسب و سایر مشخصاتی که در این مقاله اشاره شد  وجود ندارد تیر های لانه زنبوری مقاطع نسبتا مناسبی هستند و چنانچه در این پلیت های تقویتی به صورت بهینه استفاده شود طرح اقتصدی تر به نظر میرسد و نوید سازه های سبک تر را به ما خواهد داد .

مهندس احسان راستگو
 
 


مزایا و معایب ساختمانهای فلزی

 احداث ساختمان بمنظور رفع احتیاج انسانها صورت گرفته و مهندسین ، معماران مسئولیت تهیه اشکال و اجراء مناسب بنا را برعهده دارند ، محور اصلی مسئولیت عبارت است از

الف ) ایمنی ب ) زیبائی ج) اقتصاد.

 با توجه به اینکه ساختمان های احداثی در کشور ما اکثرا" بصورت فلزی یا بتنی بوده و ساختمانهای بنایی غیر مسلح با محدودیت خاص طبق آئین نامه 2800 زلزله ایران ساخته میشود . آشنایی با مزایا و معایب ساختمانها می تواند درتصمیم گیری مالکین ، مهندسین نقش اساسی داشته باشد . مزایا ی ساختمان فلزی :

1- مقاومت زیاد : مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان میباشد .

2- خواص یکنواخت : فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص ان بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث میشود .

 3- دوام : دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود .

 4- خواص ارتجاعی : خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی مینماید . مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد .

5- شکل پذیری : از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ،عضو خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیری میکند.

 6- پیوستگی مصالح : قطعات فلزی با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد میگردد ، ترکهائی که در پوشش بتن پدید می آید ، قابل کنترل نبوده و احتمالا" ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود .

7- مقاومت متعادل مصالح : مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان ودر برش نیز خوب و نزدیک به کشش وفشار است .در تغییر وضع بارها، نیروی وارده فشاری ، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشی در انها کوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی از ان قرار میگیرند . در ساختمانهای بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب ، ولی در کشش و یا برش کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالآتحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی مینماید.

 8- انفجار : در ساختمانهای بارهای وارده توسط اسکلت ساختمان تحمل شده ، از قطعات پرکننده مانند تیغه ها و دیواره ها استفاده نمی شود . نیروی تخریبی انفجار سطوح حائل را از اسکلت جدا می کند و انرژی مخرب آشکار میشود ، ولی ساختمان کلا" ویران نخواهد گردید . در ساختمانهایی بتن مسلح خرابی دیوارها باعث ویرانی ساختمان خواهد شد .

 9- تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی : اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط ، اجراء و .... میتوان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .

 10- شرائط آسان ساخت و نصب : تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تهمیدات لازم قابل اجراء است .

 11- سرعت نصب : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد . 12- پرت مصالح : با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .

 13- وزن کم : ‌میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245 تا 390 کیلوگرم بر مترمربع و یا بین 80 تا 128 کیلوگرم بر مترمکعب تخکین زد ، درحالی که در ساختمانهای بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین 480 تا 780 کیلوگرم برمترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم برمترمکعب می باشد .

14- اشغال فضا :‌ در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون و تیرهای ساختمانهای فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی میباشد ، سطح اشغال یا فضا مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود .

15- ضریب نیروی لرزه ای : حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمان میشود ، بعبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاش است ، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند . در قابهای بتن مسلح که وزن بیشتر دارد ،     ضریب نیروی لرزه ای بیشتر از قابهای فلزی است . تجربه نشان میدهد که خسارت وارده برساختمانهای کوتاه و صلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند ، زیاد است . درحالیکه در ساختمانهای بلند و انعطاف پذیر ، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شده اند ، صدمات بیشتری از زلزله دیده اند . بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریود ارتعاش زمین نسبتا" بزرگ است ، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند و برعکس در زمینهای سفت با پریود کوچک ، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند . عکس العمل ساختمانها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت و یا انعطاف پذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله ، پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است .

 معایب ساختمانهای فلزی :

1- ضعف در دمای زیاد : مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما نقصان می یابد . اگر دکای اسکلت فلزی از 500 تا 600 درجه سانتی گراد برسد ، تعادل ساختمان به خطر می افتد .

2- خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی : قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته میشود و مخارج نگهداری و محافظت زیاد است .

3- تمایل قطعات فشاری به کمانش : با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولا" کوچک است ، تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه ضعف بحساب می رسد .

 4- جوش نامناسب : در ساختمانهای فلری اتصال قطعات به همدیگر با جوش ، پرچ ، پیچ صورت میگیرد . استفاده از پیچ و مهره وتهیه ، ساخت قطعات در کارخانجات اقتصادی ترین ، فنی ترین کار می باشد که در کشور ما برای ساختمانهای متداول چنین امکاناتی مهیا نیست . اتصال با جوش بعلت عدم مهارت جوشکاران ، استفاده از ماشین آلات قدیمی ، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر ، گران بودن هزینه آزمایش جوش و ...... برزگترین ضعف میباشد . تجربه ثابت کرده است که سوله های ساخته شده در کارخانجات درصورت رعایت مشخصات فنی و استاندارد ، این عیب را نداشته و دارای مقاومت سازه ایی بهتر در برابر بارهای وارده و نیروی زلزله است .

---------------------------------------------------------

 

جدول سایز ,ضخامت و وزن پروفیل Z
شماره پروفیل ضخامت (وزن یک متر طول (کیلوگرم
Z-16 ورق 2.0 4.852
ورق 2.5 6.025
ورق 3.0 7.208
Z-18 ورق 2.0 5.180
ورق 2.5 6.454
ورق 3.0 7.722
Z-20 ورق 2.0 5.475
ورق 2.5 6.805
ورق 3.0 8.143
ورق 3.5 9.473
Z-22 ورق 2.0 5.788
ورق 2.5 7.195
ورق 3.0 8.612
ورق 3.5 10.019


 
جدول شاخه های 12 متری میلگرد بر حسب شماره و وزن
کیلوگرم / میلگرد
6 8
7.5 10
11 12
15 14
19 16
24 18
30 20
36 22
47 25
58 28
64 30

ردیف IPE
تیر آهن نیم پهن I معمولی
جدول شاخه های 12 متری تیر آهن بر حسب شماره و وزن
کیلوگرم / تیر آهن
72 8
98 10
125 12
155 14
190 16
226 18
269 20
315 22
369 24
434 27
507 30
590 33
686 36
796 40
932 45
1089 50
1272 55
1464 60

IPBU-HE-M
نوع سنگینH تیرآهن عریض
جدول شاخه های 12 متری تیر آهن بر حسب شماره و وزن
کیلوگرم / تیر آهن
501.6 10
625.2 12
758.4 14
914.4 16
1066.8 18
1236 20
1404 22
1884 24
2064 26
2268 28
2856 30
2940 32
2976 34
3000 36
3072 40
3156 45
3240 50
3336 55
3420 60
3516 65
3612 70
3804 80
3996 90
4188 100


 

جدول وزن و ضخامت پروفیل نبشی
سایز ضخامت 3 ضخامت 4 ضخامت 5 ضخامت 6
30*30 1.25 1.67 2.03 2.28
40*40 1.75 2.30 2.82 3.23
50*50 2.20 2.95 3.65 4.38
60*60 2.70 3.50 4.40 5.28
70*70 3.15 4.13 5.08 6.00
80*80 3.65 4.76 5.87 6.94
90*90 4.09 5.39 6.65 7.89

 

 

جدول وزن مخصوص فلزات بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب
2700 آلومینیوم
7200 آهن خام خاکستری
7700 آهن خام سفید
7200 چدن
7850 فولاد نرم
11400 سرب
8900 مس
7200 روی
7400 قلع
8900 نیکل

 

جدول وزن و ابعاد پروفیل های درب و پنجره
شماره پروفیل A B c d t=1.0 t=1.5 t=2
506 38 29 25 51 1.250 1.856 2.450
507 25 29 25 51 1.250 1.856 2.450
508 38 29 25 38 1.250 1.856 2.450

 
 
 
پروفیل چهارچوبی
وزن یک متر ضخامت ورق (mm) ابعاد شماره

چهار چوبی

(kg.m) (mm) A B C D E F
3.67 2 50 85 18 35 32 15 86-1
3.83 2 50 105 18 25 32 15 86-2
4.22 2 50 125 18 35 32 15 86-7
4.00 2 50 105 18 35 32 15 86-9
 
 
قوطیهای مستطیل
DIN 59411 DIN 2395JISG 3466

وزن واحد طول بر حسب كيلوگرم/متر به ازاي ضخامت هاي مختلف

ضخامت /اندازه 1.5 1.8 2
20-10 0.59 0.82 0.89
25-10 0.71 0.83 0.90
30-10 0.83 1.09 1.06
30-20 1.06 1.25 1.37
40-20 1.30 1.53 1.68
40-30 1.53 1.82 2.00
50-30 1.77 2.10 2.31
58-50 2.60 2.97 3.19
60-20 1.77 2.10 2.31
60-30 2.01 2.38 2.65
60-40 2.24 2.66 2.96
80-20 2.27 2.66 2.94
80-40 2.71 3.23 3.57

 

-----------------------------------------------

مفهوم برخي از اصطلاحات تجاري در جدول قيمت‌هاي جهاني

   تن سبك : هر تن سبك معادل 907 كيلوگرم است.
   تن سنگين : هر تن سنگين معادل 1016 كيلوگرم است .
   پوند : هر پوند معادل 454 گرم است.
   CFR يا سي اند اف ( C&F ) : هزينه و كرايه حمل پرداخت شده - فروشنده بايد هزينه‌ها و كرايه حمل لازم براي آوردن كالا به بندر مقصد معين را بپردازد ولي مسئوليت فقدان يا خسارت وارده به كالا و نيز هر گونه مخارج اضافي ناشي از حوادث بعدي پس از تحويل روي عرشه از زماني كه كالا از نرده كشتي در بندر بارگيري مي‌گذرد از فروشنده به خريدار منتقل مي‌شود .
    FOB يا فوب : تحويل روي عرشه كشتي بندر مبداء – فروشنده كالا را بندر مبداء كه در قرارداد قيد شده است – روي عرشه كشتي مي‌گذارد . خطرات احتمالي و فقدان يا خسارات وارده بر كالا از زمانيكه كالا از نرده كشتي رد مي‌شود از فروشنده به خريدار انتقال مي‌يابد .
   CIF يا سيف : بهاي كالا – هزينه بيمه و حمل – اين اصطلاح در اعلام بها عبارتست از قيمت كالا به اضافه هزينه بيمه و حمل آن
    EXW : تحويل كالا در كارخانه – تنها مسئوليت فروشنده تهيه كالا در مكان فعاليت خود ( كارخانه ) است .
    DEL : ( دليوري ) تحوي كالا
   VAT : وات به معناي ماليات بر ارزش افزوده
   DAF: يا داف به معناي تحويل در مرز است
   DD : تحويل در انبار تاجر يا مصرف‌كننده
    $cent / dmtu : اين اصطلاح كه در قيمت‌هاي انواع سنگ‌آهن بكار مي‌رود قيمت سنت محصول بر حسب هر يك درصد آهن موجود در هر واحد تن متريك خشك را نشان مي‌دهد. بعنوان مثال چنانچه قيمت سنگ‌آهن  ((100$ cent / dmtu   باشد ، عدد مذكور را بايد در عيار سنگ‌آهن ضرب نموده و سپس براي تبديل به دلار آنرا بر 100 تقسيم نماييد. در اين صورت قيمت سنگ‌آهن 64 درصدي طبق اين محاسبه 64 دلار در تن خواهد بود.

 

بانک اطلاعات بازارآهن  






©2007 PersianIron
 
Powered by HAMED PIROUZIAN and ALI FAKHIMI.
 
XHTML | CSS