مشخصات و شکل های گوناگون فولاد ساختمانی به همراه استاندارد

‌مشخصات فولاد ساختمانی چیست؟ آیا میدانید فولاد ساختمانی به چه نامی معروف است؟ آیا می‌دانستید فولاد ساختمانی یکی از انواع پرکاربرد فولاد در ایران است؟ فولاد ساختمانی به چه شکل هایی عرضه می‌شود؟  انواع فولاد ساختمانی نام های دیگری هم دارند؟ آیا می‌دانستید بیشتر سازه‌های فولادی در ایران از جنس فولادهای ساختمانی است؟ چه چیزی باعث می‌شود این فولاد در بین متخصصین این صنعت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار باشد؟ با آرتان پرس همراه باشد تا به بررسی این نوع فولاد پرداخته و به خواص منحصر‌به‌فرد آن اشاره شود.

در ابتدا یک تعریف کلی برای فولادساختمانی ارائه خواهیم داد. پس از آن به انواع مختلف این نوع فولاد چه از لحاظ شکل و چه از لحاظ ترکیب شیمیایی، استانداردهای فولاد ساختمانی و اشکال آن پرداخته خواهد شد.

*** فولاد ساختمانی چیست؟

فولادها دارای طیف گسترده‌ای هستند، و کاربردهای گوناگونی در صنعت دارند. تقسیم بندی آنها براساس کارکرد آنها در قسمت‌های مختلف می‌باشد. ادر ابتدا برای پاسخ به این سوال که فولاد ساختمانی به چه نامی معروف است بهتر است بدانید که این نوع فولاد را می‌توان به فولاد‌های ضدزنگ، فولاد ساختمانی، فولاد ابزار، فولادهای فنر و … تقسیم بندی کرد.

*** نام دیگر فولاد ساختمانی چیست؟

شاید بخواهید بدانید که فولادهای ساختمانی به چه اسمی یا نامی معروف است؟ پرکاربردترین این فولادها که از گرید ST37  میباشد، با اسم فولاد نرمه نیز شناخته می‌شود و معمولا همانطور که از اسمش مشخص است، به عنوان مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما با توجه به خواص ایده آل این فولاد ساختمانی یا همان Structural steels، از آن در صنعت کشتی سازی، خودرو و بدنه قطار نیز استفاده می‌کنند. این نوع فولاد ها معمولا درصد کربنی کمتر از ۰٫۳ درصد دارند.

یکی از مهمترین دلایل جایگاه ویژه‌ این فولاد در صنعت ساختمان ، خواص فیزیکی و مکانیکی خوب و قیمت مناسب آن است. فولادها به دلیل مقاومت بالا و در عین حال شکل‌پذیری بالا به عنوان پرکاربردترین مصالح ساختمانی شناخته می‌شود. در کنار این ویژگی ها، فولاد نسبت مقاومت به وزن بسیار بزرگتری نسبت به بتن دارد، که محبوبیت آن را بیش از پیش می‌کند. یکی دیگر از ویژگی‌های فولاد ساختمانی، خاصیت ارتجاعی خوب آنها و پیروی کردن از قاون هوک تا تنش‌های بالا است.

موادی که پس از وارد شدن تنش و تغییر شکل ناشی از آن به حالت اولیه خود باز می‌گردد. یعنی مولکول‌ها و اتم‌های آن به حالت اولیه خود باز می‌گردند، معمولا از قانون هوک پیروی می‌کنند. فولاد تا زمانی که در بازه تغییر شکل کشسانی خود قرار دارند، یعنی تنش‌های وارد شده بر آنها کمتر از حد تسلیم باشد، از قانون هوک پیروی می‌کنند. اما موادی نیز هستند که خاصیت کشسانی از خود نشان نمی‌دهند و از این قانون پیروی نمی‌کنند. کائوچو نمونه ای از این متریال است.

اما به نظر شما دلیل ارزانی قیمت فولاد نسبت به سایر متریال‌ها در صنعت چیست؟ مهمترین دلیل آن فراوانی سنگ آهن در طبیعت و مقرون به صرفه بودن استخراج و فرآوری آن و رسیدن به یک محصول فولادی است. در کنار این مزایا، برشکاری و جوشکاری در محصولات فولادی به راحتی صورت می‌گیرد.

در ادامه به بررسی ویژگی ها و مشخصات و پاسخ به این سوال که فولاد ساختمانی به چه شکل هایی عرضه میشود اشاره خواهد شد.

*** مشخصات فولاد ساختمانی

*** (Toughness) چقرمگی

در علم مواد و متالورژی، منظور از چقرمگی، قابلیت یک ماده در جذب انرژی و تغییر شکل پلاستیک قبل از وقوع شکست است. معمولا انواع آهن آلات میزان چذب انرژی بالایی دارند. پس یکی از دلایلی که محصولات فولادی در صنعت ساختمان پرکاربرد است، مربوط به چقرمگی بالای محصولات فولادی است.

ماده ای که چقرمه است، بایستی هم محکم باشد و هم چکش خوار باشد. در واقع هم بتواند تنش و کرنش‌های بالا را تحمل کند. به عنوان مثال سرامیک ماده‌ای محکم است، اما در عین حال شکننده است. بنابراین این ماده چقرمه نیست. در مقابل ماده‌هایی وجود دارد که چکش‌خوار هستند، اما استحکام ندارند. اینها نیز چقرمه نیستند. بنابراین برای داشتن چقرمگی مطلوب، بایستی هم استحکام، هم شکل‌پذیری بالایی داشته باشد. دستگاه اندازه گیری چقرمگی در شکل زیر نشان داده شده است.

*** (Weldability) جوش‌پذیری خوب

جوش‌پذیری یکی از مهمترین مشخصات فولاد ساختمانی است. برای اتصال قطعات فلزی در اسکلت‌بندی، نیاز به جوش‌پذیری بالای قطعات است، که فولاد این ویژگی را فراهم می‌کند. لازم به ذکر است که جوش‌پذیری در انواع فولادها با هم متفاوت است. به عنوان مثال فولاد ST52 جوش‌پذیری کمی  دارد، و جوشکاری آن بسیار سخت است و تکنسین جوشکار بایستی مهارت ویژه‌ای در جوشکاری داشته باشد، اما در عوض جوش‌پذیری ST37 بسیار خوب است.

*** (Corrosion Resistance) مقاومت به خوردگی مناسب

همانطور که اشاره شد خواص فولادها می‌تواند متفاوت از یکدیگر باشد، اما در کل مقاومت در برابر خوردگی فولادها در حد مطلوب می‌باشد. یکی از موارد مهم در خوردگی سازه‌های فولادی این است که نوع خوردگی در این سازه‌ها، یکنواخت است که خطری برای سازه‌های فولادی نیست.

*** فولاد ساختمانی به چه شکل هایی عرضه میشود؟

فولاد ساختمانی با توجه به کارکرد آن در ساختمان در اشکال گوناگونی تولید می‌شود که در ادامه به هر کدام از آنها پرداخته خواهد شد. تیرآهن، نبشی، ناودانی و انواع پروفیل‌ها از اشکال مهم فولادساختمانی هستند.

*** اشکال فولاد ساختمانی  ؛ نبشی

نبشی یکی از اشکال فولاد ساختمانی است که معمولا به صورت L مانند می‌باشد و اندازه دو بال آن نیز معمولا به اندازه مساوی می‌باشد. اما در بعضی موارد اندازه دو بال می تواند متفاوت از یکدیگر باشد، که در اینصورت به آنها نبشی با دو بال نامساوی گفته می‌شود. قیمت انواع نبشی را در اینجا مشاهده کنید.

*** اشکال فولاد ساختمانی  ؛ تیرآهن

تیرآهن یکی از اصلی‌ترین مصالح ساختمانی است که به شکل H است، معمولا این فولاد ساختمانی در طولهای ۶ و ۱۲ متری تولید می‌شوند. این نوع تیر به راحتی می‌تواند وزن را انتقال دهد. تیرآهن می‌تواند وزنی در حدود ۱۰۰۰ تن را تحمل کند. قیمت تیرآهن اصفهان امروز را در اینجا ببینید.

*** اشکال فولاد ساختمانی ؛ ناودانی

شکل ظاهری آن ها شبیه U می باشد و در سایزهای مختلف و با طول های ۶ و ۱۲ متری تولید می شود. استفاده از این نوع فولاد بسیار پرکاربرد است و از لحاظ اقتصادی به‌صرفه است.

*** اشکال فولاد ساختمانی ؛ پروفیل

پروفیل یکی دیگر از مقاطع فولادی است که به شکل مربع توخالی است و این نیز در اندازه‌های ۶ و ۱۲ متری تولید می‌شود. این فولاد ساختمانی نیز یکی از پرمصرفترین فولادها در صنعت ساختمان است. قیمت پروفیل را در اینجا ببینید.

*** T شکل

اغلب از این تیرها برای خرپاها استفاده می‌کنند. اندازه لبه‌ها می‌تواند متفاوت و یا شبیه به هم باشد. با توجه به شکل آن، می‌توان از آن در جاهایی که نیاز است، استفاده کرد.

*** میلگرد

یکی از پرکاربردترین و مهمترین محصولات فولادی و جزء جدایی ناپذیر صنعت ساختمان، میلگرد است. میلگرد در اندازه‌های مختلفی تولید می‌شود، که بسته به کارایی آن در قسمت‌های مختلف آرماتوربندی مورد استفاده قرار می‌گیرد. قیمت روز میلگرد را اینجا ببینید.

میلگرد در دو نوع آجدار و ساده تولید می‌شود. اما نوع آجدار آن بیشتر در صنعت ساخت و ساز استفاه می‌شود. اما چرا میلگرد از اهمیت بالایی در ساختمان برخوردار است؟ چرا بخش عمده ای از هزینه های ساخت و ساز، مربوط به میلگرد و آرماتوربندی است؟

همانطور که می‌دانید بتن هر چند در برابر فشار مقاومت بالایی دارد، اما در برابر کشش و پیچش انعطاف کمی دارد و می‌شکند. اما اگر در دل بتن از میلگردهای به هم تنیده شده استفاده شود، مقاومت آن در برابر نیروهای کششی و برشی نیز افزایش می‌یابد. این فرآیند، یکی از گام‌های مهم در صنعت ساختمان به شمار می‌رود، چرا که در صورت بروز حوادثی قبیل زلزله، در صورت رعایت نکردن آن، خسارات جبران ناپذیری را به بار می‌آورد.

*** نامگذاری فولاد ساختمانی بر اساس استاندارد

*** استاندارد آلمانی DIN1700

یکی از استانداردهایی که در نامگذاری فولادهای ساختمانی به کار می‌رود، استاندارد DIN17006  است. در کشور ما این استاندارد در شناسایی فولاد‌ها بسیار پرکاربرد است. در نامگذاری فولادهای ساختمانی از حروف st استفاده می‌کنند. St مخفف structure به معنی ساختار و ساختمان است. به عنوان مثال St37،St12 ،St52 ،St60  انواع گوناگون فولادهای ساختمانی است. بنابراین، میتوان گفت که سوال فولاد ساختمانی به چه نامی معروف است ، تنها یک جواب ندارد.

همانطور که گفته شد حروف st نشان دهنده‌ی فولاد ساختمانی است، و عدد مقابل آن استحکام نهایی فولاد را برحسب kg F/mm^۲  نشان می‌دهد. در واقع با توجه به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی و مکانیکی انجام شده روی فولاد، استحکام نهایی فولاد تغییر می‌کند. هر چقدر عدد جلوی این حروف کوچک باشد، استحکام فولاد کم است و در عوض شکل‌پذیری آن بالاست. اما هر چقدر این عدد بزرگ باشد، استحکام نهایی فولاد بزرگتر خواهد بود، که احتمالا عنصر آلیاژی نیز در ترکیب شیمایی آن وجود دارد.

در این استاندارد ممکن است از حروف دیگری نیز استفاده شود. به عنوان مثال ممکن است قبل از حروف st حرف k  نیز وجود داشته باشد، که معنی خاصی دارد. حرف k نشان می‌دهد که این فولاد مناسب شکل‌دهی سرد خواهد بود.

*** استاندارد EN10025

این استاندارد یکی دیگر از روش‌های نامگذاری فولادهای ساختمانی است. و شامل حروف و اعداد است. به عنوان مثال شما S275J2 را در نظر بگیرید. در این روش s نشان دهنده فولاد ساختمانی است، عدد جلوی آن استحکام تسلیم فولاد را بر حسب N/mm^۲  نشان می‌دهد. حروف J2 چقرمگی فولاد را مشخص می‌کند. حروف گوناگونی پس از عدد استحکام تسلیم فولاد به کار می‌رود. به عنوان مثال برای نشان دادن ریزدانگی فولاد از N استفاده می‌شود. و برای فولاد تمپر شده را با Q و یا QL نشان می‌دهند.

*** فولاد ساختمانی به چه اسمی یا نامی معروف است

فولادهای ساختمانی معمولا در دسته فولادهای کم‌کربن قرار می‌گیرد. چون درصد کربن در آن بسیار کم است. معمولا در فولادهای ساختمانی بیش از ۹۸ درصد آن را آهن تشکیل داده و مابقی آن کربن به همراه عناصر آلیاژی است.

انواع فولادهای کربنی بین آهن خالص (صفر درصد کربن) و چدن به صورت زیر است:

فولاد کم کربن : مقدار کربن تا ۰٫۲۹ درصد

فولاد با کربن متوسط : مقدار کربن حدود ۰٫۳ تا ۰٫۵۹ درصد

فولاد با کربن زیاد: مقدار کربن بالای ۰٫۶ درصد

*** فولاد ساختمانی ST12-24

در این فولاد هم عناصر آلیاژی، هم ناخالصی نظیر فسفر و گوگرد و همچنین درصد کربن خیلی کم است. بنابراین یک فولاد کم‌کربن ساده خواهد بود و درصد کربن آن کمتر از ۰٫۰۱ درصد خواهد بود. این فولادها شکل‌پذیری بالایی دارند. و طبیعتا در مواردی که نیاز به شکل‌پذیری بالاست، به کار می‌رود.

*** فولاد ساختمانی St37

این فولاد ساختمانی پرکاربردترین فولاد این دسته است و کاربرد زیادی در صنعت را به خود اختصاص داده است و محبوبیت بالایی بین متخصصین این حوزه دارد. درصد کربن این فولاد در حدود ۰٫۱ است. و جزء فولادهای کم‌کربن به حساب می‌آید. جوش‌پذیری خوبی دارند. از این فولاد در چهارچوب در، میلگرد و آرماتور بندی استفاده می‌شود. در ایران عمدتا از این فولاد استفاده می‌کنند.

*** فولاد ساختمانی St70

این فولاد نیز جزء فولادهای کم‌کربن به حساب می‌آید. درصد کربن ان در حدود ۰٫۲ است. روی این فولاد عملیات ترمودینامیکی مختلفی صورت می‌گیرد. که باعث می‌شود که ساختار ریزدانه‌ای به دست آید. به این منظور هناصر آلیاژی مانند Ti و Ta به آن افزوده می‌شود. این عناصر باعث تشکیل کاربید، نیترید و اکسید می‌شوند، که در عملیات ترمومکانیکی، به عنوان مراکز جوانه‌زنی و تبلور مجدد خواهند بود.

با توجه به ساختار بسیار ریزدانه آن، می‌توان به خواصی قبیل استحکام و چقرمگی، در کنار جوش‌پذیری عالی دست یافت. موارد استفاده این فولادها، در ساخت لودرها، ماشین‌آلات حفاری و.. که نیاز به استحکام بالایی است.

در کنار این نوع فولادها، معمولا در بعضی موارد برای ورق های ساختمانی از ورق st52 استفاده می‌کنند. این فولاد در دسته فولادهای با مقاومت بالا و کم‌آلیاژ قرار دارد. این فولاد از لحاظ خواص مکانیکی و چوش‌پذیری قابل قبول است.

*** انواع فولاد ساختمانی با توجه به ترکیب شیمایی آن

*** فولاد ساختمانی کربنی

این فولادها به واسطه حضور کربن، مقاومت به سایش خوبی دارند و در مقابل حرارت نیز بسیار با دوام هستند. در ساخت سرندهای سنگ شکن، بدنه ماشین آلات، شاتون، شافت، انواع کوپلینگ و.. از این فولادها استفاده می‌کنند.

*** فولاد ساختمانی آلیاژی

در این نوع فولاد ساختمانی که از عناصر آلیاژی در ترکیب آن استفاده می‌کنند، تحت استاندارهای مختلفی تعریف شده است. از این نوع فولاد ساختمانی در ساخت قطعات یدکی مانند پلوس، فول، میل لنگ، شاتون و.. استفاده می‌شود. فولاد ۷۲۲۵ یکی از این فولادها است که ویژگی منحصربه‌فردی دارد. سختی این نوع فولاد از سطح تا مرکز آن به تدریج کم می‌شود. و در نتیجه چقرمگی بالایی خواهد داشت. و برای قسمت‌هایی که نیاز است قطعه به کار رفته خاصیت ارتجاعی داشته باشد، از آن استفاده می‌شود.

به طور خلاصه در این مقاله آموختیم که نام دیگر فولاد ساختمانی چیست؟ فولاد ساختمانی به چه شکل هایی عرضه میشود و فولاد ساختمانی به چه نامی معروف است؟ اگر سوالی در اینباره دارید، با ما در میان بگذارید.

آرتان پرس