مقاطع HSS چیست

مقاطع HSS چیست؟

در اینجا قصد داریم یکسری از پروفیل هایی را بررسی کنیم که از متریال های نوین بازار فلزات به شمار می روند و ویژگی های منحصر به فرد و مزایا شاخصی دارند که با رواج این متریال در بازار دیگر باید با مقاطع باکسی و جوشکاری های دستی برای همیشه خداحافظ نماییم.

HSS مخفف عبارت (Hollow structural section ) است و مقاطع HSS یک نوع پروفیل فولادی با سطح مقطعی توخالی در اشکال گرد، مربعی و مستطیلی می باشد. این مقاطع از متنوع ترین و کارآمدترین پروفیل های سازه ای هستند که کاربردهای فراوانی در صنعت و ساختمان دارند.

تاریخچه مقاطع توخالی فولادی (HSS):

بشر از دیر باز به دلیل سبکی و به صرفه بودن از مقاطع تو خالی مانند چوب بامبو جهت ساخت و ساز استفاده می نمودند، همچنین ایرانیان باستان نیز از این گونه مقاطع جهت سازه ها استفاده می نمودند که نمونه هایی از این مقاطع در موزه لوور پاریس موجود می باشد.

بعدها و در ابتدای قرن بیستم به دلیل به صرفه بودن و ویژگی های مکانیکی این مقاطع، مهندسین از مقاطع HSS جهت سازه های سبک به خصوص پل ها استفاده می نمودند.

جالب است بدانید در ابتدا مقاطع توخالی مدور ساخته می شدند ولی به دلیل وجود درزجوش، کارایی زیادی نداشتند اما پس از جنگ جهانی دوم و با پیشرفت صنعت جوشکاری، جوش بصورت ممتد انجام می شد و رول های ورق به صورت مداوم در دستگاه نورد قرار می گرفتند و بطور کامل و ممتد جوشکاری صورت می گرفت، در این حالت لبه های جوشکاری راحت تر و با کیفیت تر تولید می گردید. که بعد از گذشت ۵۰ سال مقاطع تو خالی مستطیلی در اروپا تولید می گردد و در ساخت سازه های کوچک و بزرگ استفاده های فراوانی دارد.

کاربردهای مقاطع HSS:

همانطور که در پاراگراف اول اشاره نمودیم مقاطع HSS کاربردهای فراوانی در صنعت و ساختمان بشرح ذیل دارد:

استادیوم، ساختمان، جرثقیل، فرودگاه، پالایشگاه، شهربازی، مراکز تجاری، تابلو اعلانات و…

مراحل ساخت مقاطع تو خالی فولادی:

۱-مرحله فرمینگ

۲- مرحله جوش

۳- مرحله سایزینگ

روش های ساخت مقاطع توخالی فولادی:

تبدیل ورق به لوله و ستون باکس: بر طبق این روش مطابق شکل ذیل ورق‌ را طی مراحل ۱ تا ۶ به لوله تبدیل و لبه‌های ورق در مرحله ۷ کنار هم قرارگرفته و به‌وسیله جوش القایی با فرکانس بالا یا جوشکاری تماسی حرارت داده می‌شود، که نهایتاً لبه‌های جوشکاری به علت حرارت بالا در هم فرو می‌روند. پس از خنک شدن درز جوش، با عبور از یکسری غلتک‌های سایزینگ مقطع دایره‌ای را به مقاطع تبدیل می‌شود.

روش تولید مستقیم: روش تولید مستقیم جهت ساخت مقطع مربع و مستطیل توخالی استفاده می گردد. در این روش در اولین گام، شکل‌دهی دو گوشه بالای ورقِ صاف، فرم داده می‌شوند (مرحله ۲). در مرحله بعد دو گوشه پایین فرم داده می‌شوند (مرحله ۳). لازم به ذکر است نورد سرد در هیچ‌ وجهی از ورق اعمال نمی‌شود و درز آن زمانی انجام می گدرد که به شکل مدنظر رسیده به‌ وسیله جوش تماسی یا القایی با فرکانس بالا جوش داده می‌شود (مرحله ۴). پس از خنک شدن درز جوش، جهت سایزینگ از قالب‌ های مختلفی عبور می‌کند تا به‌اندازه مدنظر برسد.

تولید دو تکه: دوتکه ورق صاف و یکسان پس از قرارگیری در دستگاه پرس به شکل زیر تبدیل، سپس یک تسمه نگهداری به قسمت بال مقطع وصل و دونیمه ساق را به هم منطبق می‌کنند و از طریق جوش زیر پودری به هم جوش می‌دهند و در نهایت مقطع نهایی مربع یا مستطیل را به وجود می‌آورند.

مزایا استفاده از مقاطع توخالی فولادی

۱- مقرون به صرفه بودن مقاطع: با توجه به سرعت ساخت و مکانیزه بودن روند اجرا، پروژه در زمان کوتاهی به بهره برداری خواهد رسید از طرفی با توجه به مصرف کمتر فولاد موجب کاهش هزینه ها می گردد.

۲- نسبت زیاد مقاومت به وزن: همانطور که می دانیم فولاد نسبت به سایر مصالح نسبت مقاومت به وزن بالایی داردکه در صورت استفاده از مقاطع توخالی، مجدداً وزن مقطع کمتر شده و نسبت مذکور کاهش بیشتری می یابد.

۳- استفاده در سبک سازی: با توجه به سبک بودن مقاطع در نتیجه نیروی زلزله کمتری را جذب می نماید لذا می توان سازه های سبک تری را طراحی نمود

۴- کیفیت ساخت و جوشکاری در مقاطع: از آنجاییکه مقاطع HSS در کارخانه تولید می گردد پس بر خلاف مقاطع ساخته شده با ورق، از کیفیت بالاتری برخوردار می باشد در این مقاطع از یک خط جوش مقاومت الکتریکی(ERW ) به جای جوش دستی استفاده می شود و باعث کاهش پسماند در مقاطع می گردد.

۵- استفاده در ساخت ستون

۶- استفاده در سازه های کامپوزیت

۷- مقاومت در پیچش : مقاومت بالایی در برابر پیچش دارد

۸- کاهش میزان آلودگی صوتی: به دلیل عدم برشکاری و جوشکاری این مقاطع در کارگاه ساختمانی و انجام این فرایند در کارخانه، آلودگی صوتی که باعث مزاحمت ساکنین اطراف گردد،را کاهش می‌ دهد.

معایب و موانع استفاده از مقاطع توخالی فولادی

در کنار مزایای بسیار زیاد مقاطع HSS که در بالا به آنها اشاره نمودیم موانعی جهت استفاده از این مقاطع وجود دارد.

 تکنولوژی بالا جهت ساخت این مقاطع از اصلی‌ترین مانع استفاده از این مقاطع می‌باشد.

 همچنین روش‌های معمول اتصال صلب مقطع HSS، بسیار پرهزینه می باشد و پیچیدگی‌های موجود ممکن است سبب کاهش دقت این اتصالات در اجرا گردد.

منبع : فولاد۲۴