آهن آلات ، میلگرد ، پروفیل

آهن آلات ،میلگرد و پروفیل ،آهنگری و جوشکاری

پیش‌از‌این ساختمان‌ها از خشت و گل و چوب ساخته‌می‌شدند. با افزایش استخراج و تولید فلز، بخصوص آهن، و ساخت انواع پروفیل و تیرآهن، ساختمان‌های بلند‌مرتبه به شکل امروزی رایج شد. امروزه ساختمان‌ها با کاربری مختلف، از انواع آهن و سایر فلزات دیگر ساخته می‌شوند.آرماتور میلگرد فولادی با سطح مقطع دایره ای است.برای افزایش تاب تحمل نیروی کششی در بتن از آرماتور استفاده می شود.آرماتوربندی از حساس‌ترین و بادقت‌ترین قسمت‌های ساختمانی بتنی است زیرا همه نیروهای کششی در ساختمان بوسیله میلگردها تحمل می‌شود.

انواع آهن مورد‌استفاده در ساختمان

تیرآهن‌

میلگرد

قوطی

آهن اساس توسعه اقتصادی

بهروز کاویانی پور واژه فارسی آهن دارای چند ریشه لغوی است این واژه ممکن است از ریشه (ai) واژه سانسکریت آیاس (AYAS) آمده باشد که واژه لاتین (AES) . برخی نیز واژه آهن را مشتق از واژه‌های آیزین (AISEN) آلمانی و آیرون (IRON) انگلیسی می‌دانند.
باستان‌شناسی تاریخ قدیم نشان می‌دهد اولین نشانه‌های استفاده از آهن متعلق به 4000 سال قبل از میلاد یعنی زمان سومری‌ها و مصریان می‌باشد. در آن زمان ابزارهای کوچکی مانند: سرنیزه و زیورآلات که از آهن شهاب‌سنگ‌ها به‌دست‌آمده بود، مورداستفاده قرار می‌گرفت. ازآنجاکه شهاب‌سنگ‌ها از آسمان بر روی زمین می‌افتادند برخی از زمین شناسان معتقدند که واژه انگلیسی IRON که با بسیاری از زبان‌های اروپای غربی و شمالی هم‌ریشه است، از واژه (ETRUSCAN AISAR) به معنی خدایان گرفته‌شده است و به نوعی ارتباط بین زمین و آسمان را تداعی می کند.
از 2000 تا 3000 سال قبل از میلاد، تعداد اشیای آهنی ذوب‌شده (که به دلیل نبود نیکل در آهن حاصل از شهاب‌سنگ‌ها قابل‌تشخیص است) در بین‌النهرین، ترکیه و مصر افزایش یافت اما به نظر می‌رسد استفاده از آهن تشریفاتی بوده و جزو فلزات گرانبها به‌حساب می‌آمده و حتی قیمت آن از طلا نیز بیشتر بوده است. البته تسلیحات جنگی از جنس مفرغ بوده و شمش آهن هم برای تجارت به‌کاربرده می‌شد. ابتدا آهن به‌صورت آهن اسفنجی برای پالایش مس مورداستفاده قرار می‌گرفت. در آن زمان امکان بازیافت آهن وجود نداشت.
دوره زمانی بین قرن 10 و 12 قبل از میلاد در خاورمیانه دوره انتقال ابزار و سلاح‌های مفرغی به آهن بود و به نظر می‌رسد عامل اصلی افزایش استفاده از آهن، کاهش ذخایر قلع بوده و افزایش تکنولوژی آهنکاری تأثیر کمتری در آن داشته است. این دوره گذار که در زمان‌های متفاوت در نقاط مختلف دنیا رخ داد عصر تمدن یا عصر آهن نامیده شد. اولین نشانه‌های استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان برمی‌گردد که «4000» سال ق. م بود.
تیرآهن متعلق به عصر آهن سوئد در گاتلند سوئد یافت شده است. از قرن 10 تا 12 در خاورمیانه یک جابه‌جائی سریع در تبدیل ابزار و سلاح‌های برنزی به آهنی صورت گرفت. همزمان با جایگزینی آهن به‌جای برنز ، فرآیند کربوریزاسیون کشف شد که به‌وسیله آن به آهن موجود در آن زمان کربن اضافه می‌نمودند. آهن را به‌صورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقدار کربن با کرابید است، بازیافت نمودند. سپس سرباره آن را با چکش‌کاری جدا نموده و محتوی کربن را اکسیده می‌نمودند تا بدین طریق آهن نرم تولید شود و با حرارت دادن طولانی‌مدت آهن نرم در لایه‌هایی از زغال و آب دادن آن محصولی بسیار سخت‌تر ، محکم‌تر و مقاوم‌تر به دست آوردند. آهن یکی از رایج‌ترین عناصر است که حدود 8/5 از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. آهن از سنگ معدن هماتیت که عمدتاً Fe2O3 می‌باشد استخراج می‌گردد.
کاربرد آهن از تمامی فلزات بیشتر است و 95 درصد فلزات تولیدشده در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد. آهن و فولاد مهم‌ترین فلز و آلیاژ صنعتی می‌باشند و پس‌ازآن آلومینیوم و مس در رده دوم قرار دارند. ذخایر سنگ معدن آهن مجموع ذخایر سنگ معدن آهن در جهان 215800 میلیون تن است. میزان ذخایر آهن ایران حدود 3500 میلیون تن برابر 6/1 درصد از کل ذخایر جهان است و ازنظر ذخایر آهن در رده 15 جهان قرار دارد. قابل‌ذکر است که میزان تولید و مصرف فولاد در هر کشور شاخص رشد صنعتی در آن کشور تلقی می‌شود و صنایع آهن و فولاد به‌عنوان پایه و اساس توسعه اقتصادی هر کشور به‌حساب می‌آید.

آرماتور

محاسبه طول خم خاموت‌ها

در شماره گذشته نحوه به دست آوردن طول آرماتور اوتکا دو طرفه در ساختمان‌های اسکلت بتنی با توضیح بوسیله فرمول و استفاده از تصویر ارائه شد در این شماره نحوه محاسبه طول خم خاموت ‌ها در سازه‌های اسکلت بتنی برای مخاطبان توضیح داده می شود: قرارگیری آرماتورها در جا و مکان خود و همچنین فواصل و اندازه‌های آن‌ها در اجرا به سهولت امکان‌پذیر است و کار را برای نیروی متخصص آرماتوربند آسان‌تر میکند. همچنین ریزمتره دقیق تیرآهن، ورق‌های تقویتی، نبشیها و... در اسکلت فلزی، کمک شایانی در اجرای صحیح و اصولی ساختمان‌های فلزی میکند. بنابراین نتیجه میگیریم اجرای صحیح و اصولی مقادیر، احجام، ابعاد و اندازه‌ها در ساخت یعنی انجام صحیح و اصولی عملیات ریزمتره که این اصل مهم از اتلاف مصالح و زمان در پروژه‌ها جلوگیری میکند. در این مقاله به موضوع خم در آرماتورهای خاموت در سازه‌های اسکلت بتنی میپردازیم و طول خم خاموت را با استفاده از روابط ریاضی و همچنین آیین‌نامه و مقررات ملی ساختمان به دست میآوریم 1) مطابق بند 9-18-2-2 ب) مبحث نهم مقررات ملی ساختمان : برای میلگردهای تقسیم و خاموت‌های دارای قلاب 135درجه مقدار خم برابر است با : 2) مطابق بند 9-18-2-3 ب) مبحث نهم مقررات ملی ساختمان : قطر داخلی خم‌ها برای خاموت‌های به قطر کمتر از 16 میلیمتر نباید از db4 کمتر باشد : 　 　 　 　 　 　 3) حال میخواهیم برای آرماتور نمره 8 (8Φ) مقدار خم خاموت را به دست آوریم : همانطورکه در روابط بالا مشاهده میکنیم، مقدار خم خاموت باید بزرگتر از 60 میلیمتر باشد که این امر تحقق نیفتاده است بنابراین باید برای خم مقداری را در نظر بگیریم که از 60 میلیمتر بزرگتر باشد و در رابطه بالا صدق کند. بنابراین مقدار 90 میلیمتر (9 سانتیمتر) را برای خم خاموت در نظر میگیریم : شکل‌ زیر خاموت 8Φ (cm20 *cm 20) با خم 10 سانتیمتر و دارای قلاب 135 درجه را نمایش میدهد. شکل‌های زیر خاموت 8Φ ( cm35 * cm 45) با خم 10 سانتیمتر و دارای قلاب 135 درجه را نمایش میدهد. 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

آهنگری و جوشکاری

آهنگری یکی از قدیمی ترین روش های فرم دهی فلزات است که در گذشته فلز را تا حد لازم گداخته و سرخ می کردند و سپس چکش کاری می کردند تا شکل مورد نظر را پیدا کند و یا فلز را با چکش کاری داخل قالب قرار می دادند تا شکل قالب را یه خود بگیرد. جوشکاری روش اتصال دو قطعه فلز می باشد.براي بالا بردن كيفيت جوش باید حرارت و فشار به اندازه كافي وجود داشته و سطوح قطعه تميز شده و در طول عمل جوشكاري حفاظت شده باشد.

چگونه جوشکاری ساختمان را بررسی می کنند؟

گروه ساخت‌وساز: به‌منظور اطمینان از کیفیت جوش و مطابقت آن با خواسته‌ها و نیازها، کلیه مراحل مختلف جوشکاری باید کنترل و مورد بازرسی دقیق قرار گیرند .انجام بازرسی در کلیه مراحل ( قبل از جوشکاری ، حین جوشکاری ، بعد از جوشکاری ) باعث کاهش هزینه‌های تعمیرات و دوباره‌کاری شده و حصول جوش بدون عیب و باکیفیت بالا را تضمین می‌نماید .

الف : بازرسی قبل از جوشکاری

بازرس باید از میزان حساسیت سازه موردنظر آگاه بوده ، مشخصات فنی و نقشه‌ها و استانداردهای مربوطه را مطالعه نماید . سپس روش جوشکاری و نتایج حاصل از ارزیابی روش را مطالعه و در صورت تأیید روش جوشکاری اجازه انجام عملیات جوشکاری را صادر نماید .
موارد زیر قبل از انجام عملیات جوشکاری باید کنترل و بازرسی گردد :
ارزیابی جوشکاری و تأیید صلاحیت آن جهت جوشکاری موردنظر
نحوه مونتاژ قطعات و کنترل پارامترهای اتصال جوش
بررسی تجهیزات مورداستفاده
بررسی قطعات موردنظر جهت جوشکاری ازنظر عیوب و انحرافات مجاز ، جنس ، ضخامت و...

ب : بازرسی موقع جوشکاری

بازرسی ترتیب و توالی پاس‌های جوش و کنترل تمیزکاری بین پاس‌های مختلف
بررسی و کنترل پارامترهای جوشکاری ( آمپر ، ولتاژ ، قطبیت و... )
بازرسی مواد مصرفی ( از قبیل نوع الکترود و شرایط به‌کارگیری آن ، گاز خنثی ، فلاکس و...)
کنترل درجه حرارت پیش گرم ، حفظ درجه حرارت بین پاسی در صورت لزوم

ج : بازرسی بعد از جوشکاری

بازرسی چشمی و کنترل عیوب مرئی و قابل‌رؤیت شامل بریدگی کناره جوش ، بازرسی ابعادی و مقدار جوش ، پرنشدگی یا نفوذ اضافی ، ترک‌های سطحی در جوش و فلز پایه ، گره قطع و وصل قوس و ناهمواری‌های سطح جوش ، تقعر و تحدب سطح جوش و...
کنترل تنش‌زدائی و عملیات پس گرم ( در صورت لزوم )
کنترل پیچیدگی و تغییر شکل‌های حاصل از جوشکاری
بازرسی‌های غیر مخرب

ضوابط پذیرش

پس از آشنایی با ضوابط ارزیابی و بازرسی جوش و همچنین آشنایی با عیوب جوشکاری این سؤال پیش می‌آید که پس از بازرسی، تحت چه شرایطی می‌توان جوش را قابل‌قبول دانست. همان‌طور که در ساخت اعضای ساختمانی ضوابطی برای رواداری های هندسی وجود دارد، وجود هر عیبی در جوش به معنای مردود دانستن آن نیست و می‌توان عیوبی را در جوش پذیرفت. آیین‌نامه AWS پذیرش جوش‌ها را در دو مرحله بازرسي عيني و بازرسی با آزمایش‌های غیر مخرب تعیین کرده است، كه ما در اين مطلب به تشريح بازرسي عيني بسنده مي‌كنيم:

بازرسی‌های عینی

تمام جوش‌ها باید به‌صورت عینی بازرسی شوند و چنانچه شرایط زیر به دست آید، موردپذیرش قرار می‌گیرند:
الف) جوش باید فاقد هرگونه ترک باشد
ب) بین لایه‌های جوش مجاور و بین لایه جوش و فلز پایه، باید امتزاج کامل برقرار باشد
ج) تمام چاله‌های انتهایی نوار جوش باید به‌اندازه سطح مقطع کامل جوش پر شوند
د) برای مصالحی باضخامت 254 میلی‌متر و کمتر، میزان بریدگی لبه جوش باید کمتر از یک میلی‌متر باشد، لیکن در طولی معادل 50 میلی‌متر در هر 300 میلی‌متر طول نوار، می‌توان بریدگی 5/1 میلی‌متر را پذیرفت
و) در جوش‌های گوشه مجموع قطر تخلخل‌های سوزنی با قطر 1 میلی‌متر و بزرگ‌تر، نباید از 10 میلی‌متر در هر 25 میلی‌متر طول جوش و از 20 میلی‌متر در هر 300 میلی‌متر طول جوش بیشتر باشد.
ز) مجموعاً 10 درصد از طول کل نوار جوش می‌تواند دارای اندازه‌ای به مقدار 5/1 میلی‌متر کوچک‌تر از اندازه نقشه باشد. در جوش گوشه متصل‌کننده بال و جان، در طولی معادل دو برابر عرض بال از انتهای تیر، هیچ‌گونه کمبود اندازه مجاز نیست.
ح) در درزهای لب‌به‌لب با جوش شیاری، تمام نفوذی که امتداد درز عمود بر امتداد تنش کششی است، نباید هیچ‌گونه تخلخل سوزنی فراوان ای داشته باشد. در سایر موارد جوش‌های شیاری، مجموع قطر داخل تخلخل‌های سوزنی با قطر 1 میلی‌متر و بزرگ‌تر، نباید از 10 میلی‌متر در هر 25 میلی‌متر طول جوش و 20 میلی‌متر در هر 300 میلی‌متر طول جوش بیشتر باشد.
ط) بازرسی عینی جوش‌ها می‌تواند به‌محض خنک شدن جوش تا دمای محیط آغاز شود. در فولادهای خیلی پر مقاومت با تنش تسلیم بزرگ‌تر از 6000 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع، بازرسی‌های عینی باید 48 ساعت بعد از تکمیل جوش انجام شود.