چگونه اجزای سازه فولادی خوب را انتخاب کنیم؟

انتخاب کیفیت بالااجزای سازه فولادیایمنی، عمر مفید و هزینه کل پروژه را تعیین می‌کند. مهندسان باید درجه مواد، دقت مقطع، کیفیت ساخت و سیستم‌های حفاظتی را ارزیابی کنند. هر عامل بر ظرفیت بار، مقاومت در برابر خستگی و نیازهای نگهداری تأثیر می‌گذارد.

طبق داده‌های انجمن جهانی فولاد، مصرف جهانی فولاد در ساخت و ساز سالانه بیش از ۱.۸ میلیارد تن است. خرابی‌های فولاد سازه‌ای اغلب به انتخاب ضعیف اجزا مربوط می‌شود تا خطاهای طراحی. انتخاب ضعیف اجزا اغلب هزینه‌های چرخه عمر را بیش از ۲۰ درصد افزایش می‌دهد. انتخاب خوب، ریسک سازه‌ای را کاهش داده و راندمان ساخت و ساز را بهبود می‌بخشد.

درجه مواد اجزای سازه فولادی

درجه مواد، اساس کیفیت قطعات را تشکیل می‌دهد. کشورها و مناطق مختلف، استانداردهای متفاوتی برای درجه‌های فولاد دارند. به عنوان مثال، Q235 و Q355 معمولاً در فولاد سازه‌ای در چین استفاده می‌شوند. در ایالات متحده، ASTM A36 و ASTM A572 Grade 50 معمولاً استفاده می‌شوند. قطعات EN S355 رایج‌ترین قطعات در بازار اروپا هستند.

با توسعه جهانی شدن کسب و کار، خریدهای فرامرزی بیشتر و بیشتر خواهد شد. به منظور حل مشکل استانداردهای مختلف درجه محصول و مواد اولیه، تأمین‌کنندگان موظفند گواهینامه‌های معتبر مواد را ارائه دهند تا اطمینان حاصل شود که استحکام تسلیم، استحکام کششی و ازدیاد طول محصولات آنها مطابق با استانداردهای خریدار است. استحکام تسلیم فولاد Q235 کمتر از 235 مگاپاسکال نیست و فولاد Q355 مشابه EN S355 است و به 355 مگاپاسکال می‌رسد. استحکام تسلیم ASTM A36 کمتر از 250 مگاپاسکال نیست و ASTM A572 Grade 50de حدود 345 مگاپاسکال است.

اندازه مقطع و دقت هندسی اجزای سازه فولادی

اندازه سطح مقطع، پارامتر اصلی است که ظرفیت باربری، استحکام کششی و سختی قطعه را تعیین می‌کند. نورد گرمفولاد H شکلبه عنوان مثال، وقتی ارتفاع کمتر از ۴۰۰ میلی‌متر باشد، انحراف مجاز عرض بال عموماً در محدوده ±۲ میلی‌متر کنترل می‌شود و انحراف ضخامت جان تیر نباید از ±۰.۵ میلی‌متر تجاوز کند. صافی قطعه نیز بسیار مهم است و انحراف معمولاً بیشتر از ۱/۱۰۰۰ طول قطعه نیست. به عنوان مثال، برای یک تیر ۱۲ متری، انحراف خمش باید کمتر از ۱۲ میلی‌متر باشد.

دقت هندسی اجزا بر راندمان حمل و دشواری نصب اجزا تأثیر می‌گذارد. ساختمان‌های اسکلت فلزی در طول ساخت و ساز الزامات بسیار بالایی برای دقت نصب دارند. خطای دقت اجزا در اندازه یا سوراخ نصب باعث می‌شود که اجزا به طور روان طبق طراحی نصب نشوند. این امر نه تنها مستلزم آن است که طرف سازنده اصلاحاتی را در محل اجزا انجام دهد که باعث افزایش زمان و هزینه پروژه می‌شود، بلکه خطرات را نیز افزایش می‌دهد و خطرات ایمنی ساختمان را افزایش می‌دهد.

انتخاب یک تأمین‌کننده بزرگتر ضروری می‌شود. زیرا تأمین‌کنندگان بزرگ و باکیفیت معمولاً دارای دستگاه‌های تست اولتراسونیک، دستگاه‌های برش لیزری، سوراخکاری CNC سه‌بعدی و سایر تجهیزات هستند. این تجهیزات می‌توانند خطای دقت قطعات در جوشکاری و ماشینکاری را کاهش دهند. خطای اندازه برش را می‌توان در محدوده ±1 میلی‌متر کنترل کرد و خطای موقعیت سوراخکاری از ±0.5 میلی‌متر تجاوز نمی‌کند. در عین حال، تأمین‌کنندگان بزرگ معمولاً تیمی از طراحان باتجربه دارند که می‌توانند از بسیاری از خطرات و مشکلات از قبل جلوگیری کنند.

عملیات ضد خوردگی اجزای سازه فولادی

با توجه به زنگ زدگی آسان محصولات فولادی، عملیات ضد خوردگی بخش مهمی از اندازه‌گیری عمر مفید و کیفیت اجزای سازه فولادی است. به طور کلی، عملیات ضد خوردگی اجزای سازه فولادی به سه بخش تقسیم می‌شود: پوشش ضد زنگ، شات بلاست و حذف زنگ و پوشش ضد زنگ.

گالوانیزه گرم یک روش محافظت رایج برای فولاد است. ضخامت لایه روی عموماً 65 تا 85 میکرومتر است که می‌تواند بیش از 30 سال در یک محیط نسبتاً خورنده محافظت ایجاد کند. این پیوند معمولاً مستقیماً توسط تولیدکننده مواد اولیه فولادی ارائه می‌شود. پس از اتمام تولید، تولیدکننده باید قطعات را بلاست کند. از طریق ضربه مداوم شات بلاست چرخشی با سرعت بالا، کثیفی و زنگ زدگی روی سطح قطعات از بین می‌رود. در عین حال، این فرآیند زبری سطح قطعه را افزایش داده و چسبندگی پوشش را افزایش می‌دهد.

اسپری رنگ آخرین مرحله در عملیات ضد زنگ سازه‌های فولادی است. کارگران از پوشش‌های مختلف برای اسپری کردن چندین باره اجزا استفاده می‌کنند. سیستم‌های پوشش با کیفیت بالا معمولاً از چندین لایه مانند پرایمر اپوکسی، رنگ میانی و پوشش نهایی پلی اورتان با ضخامت کلی ۲۰۰ میکرومتر تشکیل شده‌اند. این سیستم محافظت از سطح قطعه توسط پوشش را تا حد زیادی تضمین می‌کند و می‌تواند چرخه ضد خوردگی ۱۵ تا ۲۰ ساله را تضمین کند.

اجزای اتصال که نمی‌توان نادیده گرفت

اجزای اتصال اغلب بر قابلیت اطمینان سازه تأثیر می‌گذارند. پیچ‌ها، صفحات و لنگرها باید با نیازهای بار مطابقت داشته باشند. پیچ‌های با مقاومت بالا معمولاً از استانداردهای ASTM A325 یا A490 پیروی می‌کنند. پیچ‌های ASTM A325 حداقل مقاومت کششی 830 مگاپاسکال را ارائه می‌دهند. پیچ‌های A490 به 1040 مگاپاسکال می‌رسند. برای بارهای دینامیکی از اتصالات لغزش بحرانی استفاده کنید. این اتصالات به ضرایب اصطکاک سطحی بالاتر از 0.35 نیاز دارند. نیروهای پیش تنیدگی برای پیچ‌های M20 A325 به حدود 172 کیلونیوتن می‌رسد.

صفحات اتصال باید با درجه فولاد اصلی مطابقت داشته یا از آن بیشتر باشند. ضخامت صفحات معمولاً در ساختمان‌های صنعتی بین ۸ تا ۲۵ میلی‌متر است. پیچ‌های لنگر باید در برابر کشش و برش مقاومت کنند. پیچ‌های لنگر درجه ۸.۸ مقاومت تسلیم ۶۴۰ مگاپاسکال را فراهم می‌کنند. فاصله مناسب لبه‌ها از شکست بتن جلوگیری می‌کند. حداقل فاصله لبه‌ها باید حداقل برابر با چهار برابر قطر پیچ باشد. انتخاب دقیق اجزا در اتصالات، خطر شکست اتصال را در حوادث شدید بیش از ۴۰ درصد کاهش می‌دهد.