تولید مقاطع فولادی توخالی HSS به شیوههای پیشرفته، مزیتهای زیادی را برای مهندسین سازه ایجاد کرده و باعث افزایش محبوبیت استفاده از این مقاطع در سالهای اخیر شده است. بررسیها بین سازههایی که در آنها از مقاطع HSS به عنوان ستون و یا مهاربند استفاده شده نسبت به روشهای دیگر از جمله سازههای بتنی و سازههای فلزی به روش سنتی، نشان میدهد استفاده از مقاطع HSS تولید شده به روش مدرن، مزایایی از جمله صرفه جویی اقتصادی و زمانی برای پروژهها را به همراه خواهد داشت. همچنین روش تولید مدرن منطبق با استانداردهای بین المللی این مقاطع، موجب بالاتر رفتن کیفیت و دوام سازههای فولادی میشود.
استفاده از مقاطع فولادی HSS در اسکلت فلزی ساختمانها
اغلب اسکلتبندی ساختمانها به روشهای اسکلت بتنی، اسکلت فلزی سنتی متشکل از ورق های جوش داده شده، اسکلت فلزی با مقاطع HSS به عنوان ستون به شکل توخالی و یا پرشده با بتن CFT می باشد.
مزایای استفاده از مقاطع فولادی در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی
اگر چه ساخت سازههای بتنی نسبت به سازههای فلزی اغلب با هزینه کمتری اجرا می شود، اما مقاومت بالاتر نسبت وزن سازه و دوام و استحکام بیشتر مقاطع HSS باعث استفاده روزافزون مهندسین سازه از این مقاطع در دنیا شده است. در زیر مزایای سازه های فولادی در مقایسه با سازه های بتنی عنوان شده است:
کاهش زمان ساخت و سهولت در اجرا
ساخت سازههایی با وزن کمتر
دوام و طول عمر بالاتر
بهینه شدن فضای ساخت
نسبت بالاتر “مقاومت به وزن”
عملکرد بهتر و قابل پیش بینیتر در برابر زلزله
سازگاری با محیط زیست و همچنین امکان بازیافت
استفاده از روش های متنوع و استاندارد برای اتصالات
تولید مقاطع فولادی HSS با روشهای سنتی یا مدرن انجام میشود. در روش سنتی که از برش و جوشکاری ورقهای فولادی به یکدیگر تولید می شود. بالابودن خطای انسانی، طولانی تر شدن زمان ساخت، استحکام کمتر در نقاط جوش و همچنین افزایش هزینههای ساخت باعث ترغیب صنعتگران به تولید این مقاطع به روش های مدرن شده است. یکی از روش های مدرن تولید مقاطع HSS، تولید به روش نورد سرد با جوش مستقیم که اغلب با ماشین آلات پیشرفته صورت میگیرد. در این روش ابتدا ورقهای ذخیره شده در خط با غلطکهای متعدد به آرامی خمیده میشوند تا دو سر ورق به یکدیگر نزدیک شده و سپس با جوش مقاومت الکتریکی ERW به صورت یکپارچه به هم جوش داده میشوند و پس از آن در طولهای دلخواه بریده میشوند.
مزایای استفاده از مقاطع فولادی HSS به روش تولید صنعتی مدرن در مقایسه با سایر مقاطع فولادی ساختمانی
در تولید با روش نورد سرد، عملیات نورد (خمش)، طی مراحل متعدد با غلطکها مختلف و به آرامی صورت میگیرد از این رو کمترین تنش در ساختار فولاد به وجود آمده که موجب مقاومت بیشتری در پیچش، خمش و کشش میشود. همچنین جوش مقاومت الکتریکی ERW بصورت یکپارچه، با کمترین خطا و بدون استفاده از ماده ثانویه ( الکترود) است که تنش در نقطه جوش را به حداقل ممکن میرساند.
برخی مزایای مقاطع HSS تولید شده به روش مدرن نسبت به روش سنتی
نسبت مقاومت به وزن بیشتر
مقاومت بیشتر در برابر پیچش
پایین بودن خطای انسانی
کاهش هزینه و افزایش سرعت ساخت
بهترین گزینه برای اسکلت سازههای فلزی به دلیل ویژگی هندسی ذاتی
کیفیت بالاتر جوش ERW و عدم استفاده از ماده ثانویه در جوش
ساخت سازههای سبکتر و عملکرد بهتر درمقابل زلزله
مقاطع فولادی HSS در برابر زلزله
یکی از مهمترین کاربردهای مقاطع فولادی HSS در صنعت ساختمان است. استفاده از سازهی فولادی برتریهایی نسبت به دیگر سازهها و مصالح ساختمانی نظیر بتن دارد که به آن اشاره شده است. این مقاطع با داشتن دو یا چند محور تقارن و شعاع ژیراسیون بزرگ، مناسبترین گزینه به عنوان ستون یا تیرستون در سیستمهای سازهای هستند که وظیفه اصلی آنها تحمل بارهای ثقلی و جانبی است.
از آنجایی که مصالح فولاد در پروفیلهای HSS نسبت به بقیه پروفیلهای فولادی تولید شده به روش سنتی بیشترین فاصله را از محورهای گذرنده از مرکز سطح دارند، شکل توخالی HSS ذاتاً مقاومتر و کارآمدتر است. علاوه بر آن، بر اساس استانداردهای AISC و ایران، تمامی قسمتهای تشکیل دهنده مقاطع HSS، دارای هر دو لبه متکی هستند که کمانش موضعی آنها را به تأخیر میاندازد. بنابراین HSS حتی در مقایسه با دیگر مقاطع فولادی ساختمانی، نسبت مقاومت به وزن بالاتری دارد. طبیعی است که وزن کمتر باعث ساخت و ساز آسانتر شده و توانایی تحمل بیشتر نیروهای ناشی از زلزله را دارد. همینطور کاهش هزینههای نصب سازه و حمل و نقل مصالح باعث طراحی بهتر بخشهای دیگر ساختمان نظیر فونداسیون میشود. این مزیت باعث میشود HSS گزینه مناسبی برای افزایش طبقات ساختمانهای موجود باشد بدون آنکه اضافه بار بیش از حدی به فونداسیون تحمیل شود.
تحقیقات نشان میدهد که به علت انکارناپذیر بودن خطاهای انسانی در رعایت شدن استانداردها، در بسیاری از موارد بیشترین خسارت وارد شده به ساختمانها پس از زلزله در سازههای بتنی اتفاق میافتد. همچنین نمیتوان از تأثیر خطاهای کارگاهی در ساخت سازههای فلزی به روش سنتی چشم پوشی کرد، چرا که در اینگونه روش ساخت با توجه به برشکاریها و جوشکاریهای متعدد تنش پسماند زیادی به جای میگذارد که سازه را در زمان زلزله بسیار آسیب پذیر میکند.
بنابراین با توجه به اینکه مناطق زیادی در جهان از جمله ایران، در معرض خطرات ناشی از زلزله قرار دارند، شکی نیست که در این نواحی باید دقت بیشتری در انتخاب مصالح قابل اعتماد و مقاوم صورت گیرد، HSS تولید شده به روش صنعتی مدرن، مناسبترین و قابل اعتمادترین سازهی ساختمانی در مقابل این بلای طبیعی محسوب میشود.