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 .

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.

مهندس احسان راستگو

بانک اطلاعات بازارآهن

اطلاعات فني آهن و فولاد

مطالب مشابه :

جداول

جدول وزن آهن‌آلات

قیمت پروفیل

محاسبه وزن ورق های فلزی

اطلاعات فني آهن و فولاد

جدول وزن مخصوص فلزات بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب

لیست قیمت قوطی 1392/04/18

انواع پروفیل های ساختمانی

تیرهای لانه زنبوري ـ بادبندها ـ پله ـخرپا در ساختمانهاي اسكلت فلزي و ...