فولاد پر مقاومت چیست؟
معرفی 4 گروه فولاد پرکاربرد
طبق طبقه بندی موسسه آهن و فولاد آمریکا یا به اختصار AISI فولاد را می توان به چهار گروه کلی زیر دسته بندی کرد:
- فولاد کربن: این نوع از فولاد خود به سه دسته، فولاد کم کربن، فولاد کربن متوسط و فولاد پرکربن تقسیم می شود.
- تیرآهن: در این نوع از فولاد علاوه بر کربن از مقدار خیلی کمی از عناصر مس، کروم، سیلیکون، منگنز، آلومینیوم، تیتانیوم و یا نیکل وجود دارد.
- : این نوع از فولاد چیزی بین 10 تا 20 درصد کروم دارد و مقاومتش در برابر خوردگی حدود 200 برابر فولاد سبک است. فولاد ضد زنگ خود به 5 دسته فریتی، آستنیتی، داپلکس، مارنزیتی و فولاد رسوب سخت شونده تقسیم بندی می شود.
- میلگرد ظفر بناب: این نوع از فولاد مقادیر مختلفی از عناصر وانادیوم، کبالت، مولیبدن و تنگستن دارد.
ساختمان هایی که بر اساس آیین نامه های قدیمی ساخته شده اند معمولاً در برابر نیروهای جانبی مخصوصاً زلزله مقاومت خیلی بالایی ندارند و اگر مقاومتشان افزایش پیدا نکند، می تواند خسارات جبران ناپذیر مالی و مخصوصاً جانی به بار آورد. حال باید به این نکته اشاره شود که مقاوم سازی ساختمان و رفع نقاط ضعف آن بسیار به صرفه تر و اقتصادی تر از بازسازی مجدد آن است.
روش های افزایش مقاومت ساختمان، مختلف و گوناگون هستند که هرکدام خصوصیات خودشان را دارند. با توجه به اینکه آیا ساختمان از جنس اسکلت فولادی یا از اسکلت بتنی ساخته شده است، نوع روش افزایش مقاومت انتخاب می شود. مثلاً اگر ساختمان دارای اسکلت بتنی باشد نمی توان برای آن از مهاربند استفاده کرد و استفاده از دیوار برشی روشی معقولانه تر است ولی برای ساختمان هایی که اسکلت فلزی دارند برای افزایش مقاومت از مهاربند استفاده می کنند. قیمت پروفیل فولادی را می توانید در سایت آهن هایپر ببینید.
عوامل مؤثر در انتخاب روش افزایش مقاومت ساختمان
همان طور که اشاره شد برای افزایش مقاومت سازه ها و ساختمان ها روش های متعددی وجود دارد که به برخی از آن ها اشاره می کنیم:
- استفاده از پوشش و غلاف فولادی
- استفاده از لایه های پوششی بتنی با ملات مسلح
- استفاده از ورق های پوششی یا غلاف FRP
- استفاده از پس کشیدگی
- استفاده از میراگرهای اصطکاکی، هیسترزیس و ویسکوالاستیک
- استفاده از
- استفاده از جدایش گرهای پایه
- استفاده از میان قاب با مصالح بنایی
معمولاً ساختمان هایی با اسکلت فولادی اگر طبق آیین نامه های جدید، طراحی و با دقت ساخته شود، در حین ساخت مقاومت و شکل پذیری لازم در برابر نیروهای جانبی را به دست می آورند. ولی مسئله جایی شروع می شود که در حین ساخت سازه و ساختمان دقت لازم به عمل نیاید و یا نیروهای کار مهارت لازم را نداشته باشند. در این صورت ساختمان از نظر میزان مقاومت در برابر بارهای مختلف مخصوصاً بار زلزله دچار نقصان می شود و نیاز به مقاوم سازی پیدا می کند. عوامل دیگری که باعث می شود ساختمان های فولادی نیاز به افزایش مقاومت داشته باشند عبارت اند از خوردگی، آسیب دیدگی و یا کمانش فولادها تحت تحمل فشارهای جانبی مانند زلزله.
عواملی که باید در هنگام انتخاب روش برای افزایش مقاومت ساختمان در نظر گرفت، عبارت اند از:
- مدت زمانی که برای مقاوم سازی ساختمان موردنیاز است.
- هزینه هایی که برای این پروسه باید در نظر گرفته شود.
- شدت نیروهای جانبی که بر ساختمان وارد می شود.
- اینکه کارفرما اجرای کدام روش را منطقی تر و اصولی تر می داند.
- مدت زمان و میزان ایجاد اختلال در بهره برداری ساختمان در حین انجام عمل افزایش مقاومت ساختمان.
- برآورد اینکه آیا در حین انجام این عملیات، ساختمان باز هم قابل سکونت برای اعضای آن است یا نه.
- برآورد تعیین نوع، میزان و قیمت موادی که مورد مصرف قرار خواهند گرفت.
از آنجا که این روش ها عمدتاً به خاطر کاهش و یا از بین بردن آثار تخریبی نیروهای جانبی مخصوصاً زلزله بر روی ساختمان هاست، بیشتر در موارد زیر مورد استفاده قرار می گیرد:
- افزایش ایمنی ساختمان های مسکونی و حفظ اموال و جان انسان ها
- افزایش ایمنی و طول عمر ساختمان هایی که جزء میراث فرهنگی و میراث ملی هستند و از گذشته به یادگار مانده اند.
- افزایش ایمنی ساختمان هایی نظیر مراکز آتش نشانی، بیمارستان و غیره تا در حین وقوع زلزله بتوانند جای ایمنی برای افراد باشند.
- ایجاد استانداردهای لازم برای تخلیه ایمن ساختمان.
معرفی فولاد پر مقاومت (HSS)
فولاد پر مقاومت به نام فولاد HSS نیز شناخته می شود که در اصل مخفف کلمات high speed steel است. برای تهیه این نوع از فولاد، عناصری مانند کروم, مس، منگنز، مولیبدن، نیکل و فسفر را به فولاد می افزایند و مقدار کربن را افزایش می دهند؛ سپس تحت عملیات گرمایی مناسب و عملیات استحکام رسوبی این نوع از فولاد را تولید می کنند.
عملیات استحکام رسوبی از یک طرف باعث افزایش مقاومت در فولاد می شود ولی از طرف دیگر تردی و شکنندگی فولاد را بیشتر می کند. وجود عناصر آلیاژی در ساختار این نوع از فولاد باعث افزایش قیمت آن به نسبت فولادهای معمولی شده است.
از حدود 50 سال قبل، تولید فولاد پر مقاومت گسترش یافته است. این فولاد، مقاومت بسیار بالا و شکل پذیری خوبی دارد و از مکانیسم های تشكیل محلول جامد، ریز كردن دانه ها و ایجاد رسوبات با عناصر میكرو آلیاژی به طور توأمان برای تولید آن استفاده می شود. با بررسی مشخصات این نوع فولاد و تائید قابلیت استفاده از آن به راحتی می توان باعث اقتصادی تر شدن پروژه های ساخت و ساز شد.
اما اخیراً نسل جدیدی از این فولادها توسط افراد متخصص پدید آمده اند که از نظر عکس العملشان در مقابل بارهای جانبی و مشخصات تنش- کرنش تفاوت بسیاری با فولادهای سنتی دارد. این نوع از فولاد نسبت به فولاد نرمه در برابر پوسیدگی مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد؛ سختی و مقاومت بالایی دارد و قابلیت خوبی در نورد سرد دارد. فولاد پر مقاومت در برابر کشش مقاوم است و همچنین خاصیت جوش پذیری خوبی دارد که تمام این خصوصیات موجب شده است که استفاده از این نوع از فولاد در صنعت ساخت و ساز گزینه مناسبی باشد.
مزایای استفاده از فولاد پر مقاومت در ساخت و ساز
استفاده از فولادهای HSS مزایایی دارد که عبارت اند از:
- صرفه جویی در تولید
- نصب آسان در محل موردنظر
- سهولت حمل و نقل و انتقال آن به محل موردنظر
- کاهش وزن نهایی ساختمان
- مناسب برای زیبایی سازه ها به دلیل سبک و نازک بودن
- صرفه جویی در مصرف فولاد در ساختمان سازی
- مناسب برای حفظ محیط زیست
- کوچک تر شدن مقاطع طراحی و صرفه اقتصادی به دلیل مقاومت نهایی بالاتر
- کاهش زمان ساخت و ساز
- افزایش کیفیت ساخت و ساز
مقاوم سازی ساختمان فلزی
مقاوم سازی ساختمان های فولادی با توجه به اینکه این ساختمان ها در صورت طراحی مناسب و اجرای دقیق، دارای مقاومت و شکل پذیری بسیار مناسبی می باشند، ضروری به نظر نمی رسد، اما عدم استفاده از نیروهای اجرایی متخصص و فرض های اشتباه در ساخت این سازه سبب بروز معایبی می شود که نیاز به تقویت ساختمان های فولادی را ایجاد می کند. از مهم ترین عواملی که این نیاز را در این نوع از ساختمان ها به وجود میآورند، خوردگی، آسیب دیدگی سازه فولادی تحت بارهای لرزه ای و در نتیجه کمانش موضعی آن و … می باشد.
فاکتور های تاثیر گذار در مقاوم سازی ساختمان
تکنیک بازسازی و مقاوم سازی ساختمان های فولادی و بتنی، به نتایج حاصل از ارزیابی ساختمان بستگی دارد. فاکتورهای مهم در انتخاب شیوه بازسازی یا مقاوم سازی ساختمان فولادی و بتنی عبارت اند از:
- شدت نیروی محیطی وارد شده مانند زلزله
- زمان مورد نیاز جهت مقاوم سازی
- هزینه های لازم جهت مقاوم سازی ساختمان فولادی
- نظر کارفرما
- ایجاد اختلال در بهره برداری از ساختمان
با توجه به فاکتورهای فوق، مهندس طراح پس از برآورد کردن خرابی های ناشی از وارد شدن نیروی محیطی، باید در رابطه با طرح ها و سیاست های لازم جهت مقاوم سازی ساختمان، از قبیل مصالح و سازه های مورد نیاز برنامه ریزی کند. همچنین این موضوع که ساکنین این ساختمان در حین می توانند در ساختمان بمانند یا خیر، باید مشخص شود.
اهداف و استراتژی های تقویت و مقاوم سازی سازه ها
ایمنی ساکنین مهمترین هدف تقویت و مقاوم سازی سازه ها در برابر زلزله می باشد. همچنین اهداف دیگری بر حسب اولویت های اجتماعی – اقتصادی و عمر ساختمان مد نظر قرار می‌گیرد که می‌تواند شامل سرویس دهی حین زلزله (نظیر ساختمان بیمارستان ها، مراکز آتش نشانی و…)، نگهداری میراث ملی و فرهنگی (بناهای یادبود تاریخی)، تخلیه ایمن ساختمان و … باشد.
روش های انتخاب شده جهت بهسازی انواع سازه ها می بایست با نوع سازه ساختمان و کاربری آن متناسب باشد. براین اساس می توان چهار رویکرد اساسی به شرح زیر معرفی کرد:
- افزایش مقاومت سازه های صلب و سخت
- افزایش مقاومت و شکل پذیری، سختی جانبی سازه های انعطاف پذیر و ضعیف
- استهلاک انرژی منتقل شده به سازه
- جداسازی سازه از فونداسیون آن
برگرفته شده از: چگونه ورق گالوانیزه را تمیز کنیم؟