آهن آلات ساختمانی و انواع آن

آهن آلات ساختمانی

گفتیم که آهن آلات ساختمانی کاربردهای زیادی دارند، اگر به یک ساختمان در حال ساخت توجه کرده باشید حتماً دیده اید که قبل از بکارگیری از هر نوع آجر یا سیمان و گچ از فلزات مختلفی جهت ساختن چهارچوب ساختمان استفاده می کنند به این چهارچوب اسکلت فلزی می گویند.

باید گفت که مهمترین آهن آلات ساختمانی عبارتند از :

  • تیرآهن
  • ناودانی
  • نبشی
  • میلگرد
  • ورق

در بکارگیر انواع این موارد و اتصال آنها به یکدیگر معمولاً از دو روش استفاده می شود :

روش پیچ و مهره و روش جوش

در روش پیچ و مهره همانطور که از اسمش مشخص است از پیچ و مهره های فلزی استفاده  می شود اما در روش جوش از دستگاه های جوش برقی. معمولاً ساخت اسکلت های فلزی با روش پیچ و مهره ای رواج بیشتری دارد زیرا زمان کمتری برای اتصال بدنه ها به یکدیگر نیاز است. البته باید گفت که انجام تمام مراحل با نظارت مهندسین صورت می گیرد تا کوچکترین اشکال و مشکلی در ساخت و ساز رخ ندهد.
در مورد نوع فلزات آهنی به کار گرفته شده در سازه های اسکلتی در ایران مواردی را اشاره کردیم که معمولاً تیرآهن، نبشی و ناودانی بیشتر از دیگر نمونه ها مصرف می شوند و ستونهای یک سازه را تشکیل می دهند.
در مورد تیرآهن باید گفت که انواع آن با متراژهای مختلف تولید می شود اما معمولا خرید و فروش تیرآهن های ۱۲ متری با قطر ۸ تا ۳۰ بیشترین کاربرد را در صنعت ساختمان سازی دارد.
نبشی نیز همانطور که اطلاع دارید یک فلز اتصال دهنده به حساب می آید که معولاً ستون ها را به صفحات و سپس پل متصل می کند.
میلگردها نیز که انوع مختلفی دارند و معمولاً در ایران میلگردهایی با استاندارهای روسی تولید می شوند. این میلگردها معمولاً همراه با بتن ریزی و به عنوان پایه و تحمل مقاومت بتن ها بکار گرفته می شوند.
در نهایت باید گفت که اگر سازهای فلزی و انواع فلزات در صنعت ساختمان سازی به کار گرفته نمی شدند شاید انسان هرگز نمی توانست ساختمان ها و برجی هایی بسیار بلند بسازد.

معرفی انواع مصالح فلزی

فلزات به صورت خالص و یا به صورت ترکیبی از چند فلز در ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله ابتدا به بررسی آهن به عنوان مهمترین فلز مورد استفاده در صنعت ساختمان خواهیم پرداخت. از جمله مصالح فولادی می توان به میلگرد و تیرآهن اشاره کرد که در ادامه به طور مفصل در خصوص این مصالح بحث خواهد شد. پس از آن به بررسی سایر فلزات مورد استفاده در مصالح ساختمانی از جمله آلومینیوم، مس، سرب و … می پردازیم. به طور کلی عمده ترین و معمول ترین مصالح فلزی به شرح زیر می باشد:

آهن و آلیاژهای آن

آهن در ساختمان به صورت چدن و فولاد مصرف می شود. آهنی که چدن و فولاد از آن به عمل می آید ابتدا به صورت آهن خام از گداختن سنگ آهن در کوره های آهنگدازی تهیه می شود. آهن که وزن مخصوص آن برابر ۸۷/۷ گرم بر سانتی متر مکعب است، در طبیعت به صورت خالص موجود نیست و معمولا به صورت اکسید یا کربنات و یا سولفید آهن همراه با مقداری از مواد دیگر در پوسته جامد زمین یافت می شود. از کانی های معروف آهن می توان به مگنیتت، هماتیت، لیمونیت و پیریت اشاره نمود. فرآورده های آهن را بر حسب مقدار کربن موجود در آن به سه گروه به شرح زیر تقسیم می کنند.

آهن خام

آهن خام که مقدار کربن آن در حدود ۳ تا ۲۵/۴ درصد است و علاوه بر کربن ترکیبات دیگری نظیر سیلیسیم، منگنز، گوگرد و فسفر نیز دارد. از لحاظ اعمال مکانیکی مانند نوردکاری، چکش کاری، پرس کاری و غیره دارای خواص نامناسبی است. نقطه ذوب آهن خام ۱۱۰۰ تا ۱۳۰۰درجه سانتی گراد است که پائین تر از نقطه ذوب فولاد است. آهن خام برای انجام اعمال مکانیکی، حتی به صورت گرم نیز نامناسب است و خاصیت جوش پذیری ندارد. به همین دلیل آهن خام مصرف مستقیمی در صنعت ندارد و فقط برای تهیه چدن و فولاد از آن استفاده می کنند و انواع آن آهن خاکستری، آهن خام سفید و آهن خام نیمه خاکستری است.

چدن: چدن از ذوب مجدد و تصفیه آهن خام به دست می آید

ویژگی ها: مقدار کربن آن ۳ الی ۴ درصد است. چدن ترد و شکننده است. نقطه ذوب چدن ۱۱۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتی گراد است. مقاومت فشاری چدن نسبتا خوب ولی مقاومت کششی آن ناچیز است. چدن کمتر از فولاد زنگ می زند.

در ساختمان های قدیمی چدن را برای ساختن ستون های فشاری و همچنین در پل سازی به کار برده اند. در حال حاضر در کارهای ساختمانی برای ساختن اجزاء باربر از چدن استفاده نمی کنند ولی در ساخت لوله های فاضلاب، دیگهای حرارت مرکزی، رادیاتورهای ویژه مصرف در جاهای نمناک نظیر حمام ها و غیره و همچنین در ساختن دریچه های بازدید و کنتور آب و مانند آن ها چدن را به کار می گیرند.

فولاد و انواع آن

بیشتر آهن خامی را که از کوره بلند به دست می آید، برای تهیه فولاد به کار می برند. بدین ترتیب که آهن خام را ذوب و مواد خارجی نظیر کربن، سیلیسیم، منگنز، گوگرد و فسفر را از آن جدا کرده و مقداری معین کربن به آن اضافه می کنند. امروزه روش های مختلفی برای تهیه فولاد به کار می رود که مهمترین آن ها روش های بسمه توماس، زیمنس مارتین یا کوره های باز و کوره های الکتریکی است. با توجه به درجه خلوص بیشتر و خواص مرغوب تر تهیه فولاد به روش کوره های باز، امروزه بیشتر فولاد مصرفی ساختمان را بدین طریق تهیه می کنند

یکی از مشخصه های فولادهای ساختمانی، حداقل مقاومت نهایی فولاد در آزمایش کشش استاندارد است که آن را بر حسب کیلوگرم بر میلی متر مربع به صورت نمادین، با دو حرف t و s می نویسند. مانند فولاد st37، st44 و st52 و غیره. به طور کلی خواص فولادهای ساختمانی باید با استاندارد ۱۶۰۰ ایران مطابق باشد.

معرفی انواع فولادهای ساختمانی

فولادهای ساختمانی در انواع و با مقاومت های مختلف تهیه می شود که معمول ترین آن ها عبارتند:

فولاد کربنی: فولادی است که خواص اصلی خود را مرهون وجود کربن می باشد و غیر از منگنز اجزاء آلیاژی دیگری به آن اضافه نمی شود. براساس مقدار کربن این نوع فولادها به سه دسته تقسیم می گردند:

فولاد نرمه با حدود ۰٫۰۹ تا ۰٫۲۵ درصد کربن

فولاد با کربن متوسط حدودا دارای ۰٫۲۵ تا ۰٫۵۵ درصد کربن

فولاد با کربن زیاد حدودا دارای ۰٫۶ تا ۱٫۲ درصد کربن

فولادهای نرمه و فولادهای با کربن متوسط، به علت دارا بودن مقاومت قابل توجه توام با قابلیت تغییر شکل و نرمی، در کارهای ساختمانی و صنعتی مصرف زیاد دارد.

فولاد آلیاژی : این نوع فولاد بر حسب افزایش اجزاء آلیاژی در حیطه و محدوده معینی تعریف و طبقه بندی می گردد.

فولاد کم آلیاژی و پر مقاومت: نوعی فولاد است که دارای ترکیبات شیمیایی مخصوصی بوده و خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی بهتری نسبت به فولادهای معمولی کربنی ارائه می دهد.

فولاد مقاوم در برابر حرارت و زنگ زدگی: فولادهایی می باشند که مقاومت فوق العاده ای در برابر حرارت و خوردگی فراهم می نمایند و این با افزودن کرم و نیکل به فولاد کربنی حاصل می گردد.

فولادهای ابزاری: همان فولاد کربنی یا فولاد آلیاژی می باشد که قابلیت سخت شدن و بازگشت را داشته و برای ابزاری جهت برش و قالب گیری به کار می رود.

معرفی فولادهای آلیاژی

به طور کلی عناصری که در تهیه انواع فولادها استفاده می شوند عبارتند از کرم، منگنز، کبالت، وانادیم، نیکل، تنگستن، مولیبدن، مس، سرب، نیوبیوم و سیلیس که در زیر خصوصیات مهم انواع فولادها ذکر گردیده است.

  • کرم دار: ضد زنگ، مقاوم در حرارت بالا
  • منگنزدار: مقاوم، مقاومت سایشی بسیار خوب، سخت
  • وانادیم دار: مقاوم، هادی خوب، خاصیت ارتجاعی خوب
  • نیکل دار: ضد زنگ، سخت و مقاوم
  • مولیبدن دار: مقاوم، هادی، مقاوم در برابر شوک و ضربه
  • تنگستن دار: سختی بالا و مقاوم در حرارت بالا
  • کبالت دار: دارای خاصیت مغناطیس دائم، مقاوم در حرارت بالا
  • مس دار: ضد زنگ و قابل استفاده در قطعات ماشین
  • نیوبیوم دار: مقاوم در حرارت های بالا
  • سیلیس دار: مقاوم در برابر حرارت و سایش ، ضد زنگ

خوب است بخوانید : تاریخچه آهن