امروزه در صنعت ساختمانسازی از مواد و متریالهای مختلفی استفاده میشود که هر کدام ویژگیها، قابلیتها و کاربردهای متعددی دارند. فولاد ساختمانی یکی از کاربردیترین مصالح ساختمانی است که به دلیل مقاومت مکانیکی عالی، شکلپذیری و جوشپذیری مناسب و تنوع بالا در بخشهای مختلفی از سازه به کار میرود. فولاد ساختمانی علاوه بر صنعت ساختمان در صنایعی همچون پلسازی، سوله سازی، پروژههای عمرانی و … نیز به کار میرود. در ادامه این مطلب بررسی میشود که فولاد ساختمانی چیست و از چه مزایا و کاربردهایی برخوردار است.
فولاد ساختمانی چیست؟
در حقیقت فولاد آلیاژی فلزی است که از ترکیب آهن با مقدار مشخصی کربن (بین ۰.۰۲ تا ۲ درصد) ساخته میشود. گاهی عناصری همچون منگنز، سیلیسیم، نیکل یا کروم نیز برای بهبود ویژگیهای فولاد به آن اضافه میشود. فولاد ساختمانی یا فولاد سازهای بهصورت انحصاری برای پروژههای عمرانی و ساختوساز طراحی و تولید میشود و از مقاومت کششی و فشاری مناسب، شکلپذیری خوب و قابلیت جوشکاری بالایی برخوردار است. این فولادها میتوانند به روشهای ریختهگری، نورد گرم، نورد سرد، خمکاری و … تولید میشوند و سازگاری مناسبی با مقاطع استاندارد ساختمانی دارند.
انواع فولاد ساختمانی
فولاد ساختمانی همچون یونولیت، بلوک، کفپوش و سایر مصالح ساختمانی میتواند بر اساس فاکتورها و پارامترهای متعددی دستهبندی شده و انواع مختلفی داشته باشد. یکی از مهمترین پارامترهای دستهبندی این مصالح نوع سطح مقطع آنها است که میتواند شامل انواع مقاطع ازجمله نبشیها، ناودانیها، لولهها، ورقها، میلگردها، تیرآهنها، پروفیلها و … باشد؛ اما مهمترین فاکتور برای دستهبندی این مصالح ویژگیهای آنها است و بر همین اساس این فولادها میتوانند انواع مختلفی داشته باشند:
فولاد کربنی
فولادهای کربنی فولادهایی هستند که عنصر اصلی تشکیل دهنده آنها کربن است و میتوانند به ۳ دسته اصلی فولاد کم کربن، فولاد با کربن متوسط و فولاد پر کربن تقسیم شوند:
- فولاد کم کربن حداکثر ۰.۲۵ درصد کربن دارد و برای پروژههای مهندسی مناسب است.
- فولاد کربن متوسط حدود ۰.۲۵ الی ۰.۷ درصد کربن دارد و برای اجزای قطعات متحرک به کار میرود
- فولاد پر کربن ۰.۷ الی ۱ درصد کربن داشته و اغلب در وسایل مهندسی به کار میرود.
فولاد کم آلیاژ با مقاومت بالا
فولاد کم آلیاژ در مقایسه با فولاد کربنی از مقاومت بیشتری برخوردار بوده و بر اساس استاندارد ASTM آمریکا ساخته خواهد شد. کل عناصر آلیاژی این فولاد کمتر از ۵ درصد است که ۲ درصد آن منگنز است. همچنین در این فولاد عناصر آلیاژی دیگری همچون مولیبدن، کروم، نیکل، تیتانیوم، نیوبیم، نیتروژن و وانادیم وجود دارد. این فولاد در دسته فولادهای ارزان قیمت ساختمانی قرار دارد.
فولاد آلیاژی
فولاد آلیاژی دارای مقداری کربن است و ویژگیهای آن بر اساس عناصر شیمیایی افزوده شده تعیین میشود. در ساخت این فولاد از عناصری همچون مولیبدن، منگنز، کروم، نیکل، وانادیم و سیلسیوم استفاده میشود که باعث میشوند از مقاومت بسیار خوبی برخوردار باشد. فولاد آلیاژی میتواند انواع مختلفی داشته باشد که مهمترین آنها شامل فولاد آلیاژی کرومدار، فولاد آلیاژی منگنزدار، فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن و فولاد آلیاژی نیکل- کروم-مولیبدن هستند.
فولاد آهنگری یا فورج شده
فولاد آهنگری نیز نوعی فولادی ساختمانی است که از کربن و آهن ساخته شده و از تحت فشار قرار گرفتن شمشهای فولادی تولید میشود. این فولاد بسیار سخت، مستحکم و یکنواخت است و برای تولید انواع تجهیزات تخصصی به کار میرود.
مهمترین ویژگیها و مزایای فولاد ساختمانی چیست؟
در تولید فولاد ساختمانی از عناصر و ترکیبات مختلفی استفاده میشود به همین دلیل این مصالح میتوانند همچون ورق عایق پلاستوفوم از ویژگیها و مزیتهای منحصربهفردی برخوردار باشند. ازجمله مهمترین ویژگیها و مزایای فولاد ساختمانی میتوان به موارد زیر اشاره داشت:
برخورداری از مقاومت مکانیکی بالا
میتوان گفت مهمترین و بارزترین ویژگیها و مزیت فولادهای ساختمان مقاومت کششی، مقاومت فشار و مقاومت مکانیکی بالای آنها است. این ویژگیها باعث میشوند که این فولادها بتوانند به راحتی بارهای سنگین و نیروهای جانبی را تحمل کرده و دچار تغییر شکل، شکستگی و ترک نشوند. به عنوان نمونه فولاد ساختمانی st37 با مقاومت کششی حدود ۳۷۰ مگاپاسکال، در بسیاری از پروژههای سازههای فولادی و اسکلت فلزی به کار میرود.
شکلپذیری مناسب
این فولادها در کنار مقاومت مکانیکی، فشاری و کششی بالایی که دارند میتوانند شکلپذیری خوبی داشته باشند بدون آنکه دچار شکستگی شوند. در حقیقت این ویژگی باعث میشود که فرآیندهای نورد، خمکاری و کشش برای نیروهای اجرایی راحتتر شود و مقاطعی همچون تیرآهن، نبشی، ناودانی و پروفیلهای صنعتی راحتتر تولید شوند.
جوشپذیری خوب
یکی دیگری از مهمترین مزیتهای فولادهای ساختمانی جوشپذیری بالایی است که دارند. این ویژگی باعث میشود که اتصالات قوی و محکمی ایجاد شود. فولادهایی همچون فولاد ST37 که درصد کربن کمتری دارند از جوشپذیری بیشتری برخوردارند و میتوانند برای ساخت اسکلتهای فلزی، سازههای سنگین و … کاربردیتر باشند.
برخورداری از خواص یکنواخت
هر کدام از انواع فولادهای ساختمانی بهگونهای تولید میشوند که خواص مکانیکی و شیمیایی آنها در تمام نقاط سطح مقطع یکسان باشد و این باعث میشود که عملکرد مناسب و یکنواختی در برابر انواع فشارها، کششها و … داشته باشد.
برخورداری از قابلیت بازیافت
فولاد ساختمانی همچون بسیاری از مواد و متریال های دیگر قابلیت بازیافت و استفاده مجدد را دارد. در حقیقت فولادهای بازیافتی ساختمانی هیچگونه افت کیفیتی نخواهند داشت که میتواند از نظر اقتصادی، زیست محیطی و … بسیار مفید باشد.
سازگاری با انواع مقاطع فولادی
هر کدام از انواع فولادهای ساختمانی به واسطه ترکیبات سازنده و ویژگیهایی که دارند میتوانند سازگاری بالایی با انواع مقاطع دیگر همچون تیرآهن، میلگرد، ناودانی، قوطی و ورق داشته باشند.
دوام و ماندگاری بالا
فولادهای ساختمان میتوانند در برابر تغییرات دما، تغییرات فشار و انواع عوامل بیرونی عملکرد مناسبی داشته باشند و در شرایط مختلف از ماندگاری بسیار خوبی برخوردارند هرچند که میتوان با استفاده از پوششهای ضدزنگ یا فولاد آلیاژی میزان ماندگاری آنها را بیشتر کرد.
علاوه بر موارد گفته شده این فولادها میتوانند از مزیتهای دیگری همچون وزن مناسب، چقرمگی بالا، مقاومت در برابر زنگزدگی و … نیز داشته باشند.
مهمترین کاربردهای فولاد ساختمانی چیست؟
ویژگیها و مزایای متعدد فولادهای ساختمانی باعث شده است که امروزه این مصالح از کاربردهای صنعتی و غیر صنعتی متعددی برخوردار باشند. ازجمله مهمترین کاربردهای انواع فولاد ساختمانی میتوان به موارد زیر اشاره داشت:
- استفاده در ساخت انواع اسکلتهای فلزی ساختمان
- استفاده در ساخت انواع سازههای فولادی بزرگ
- تولید انواع مقاطع استاندارد ساختمانی (اجرای سقفها، ستونها و دیوارهای باربر)
- استفاده در ساخت زیرساختهای حملونقل و صنعتی (خطوط راهآهن، پلهای فلزی، سازههای بندری و فرودگاهی، ساخت مخازن، اسکلت تجهیزات سنگین و سازههای پشتیبان ماشینآلات و …)
- ساخت انواع مصالح ساختمانی فلزی تکمیلی (درب و پنجرههای فلزی، نردهها، راهپلهها، سازههای سقفی سبک و تجهیزات جانبی و …)