نحوه محاسبه تحمل بار قوطی

3 روز پیش بدون دیدگاه 3092 بازدید
فرمول محاسبه تحمل بار قوطی
1.9/5
50رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • 5عالی بود
  • 3خوب بود
  • 2معمولی بود
  • 1بد بود

همان‌ طور که می‌ دانید برای ساخت هر سازه فلزی نیاز به مصالح مختلفی مانند پروفیل قوطی داریم تا بتوانیم یک سازه پایدار را بسازیم. اجزای این سازه باید طوری باشند که به‌ خوبی بتوانند همه بارهای وارد بر سازه را تحمل کرده و از طریق دیوارها و ستون‌ ها بارهای اضافی را به زمین انتقال دهند. اگر این اجزا به‌ درستی انتخاب شوند ایمنی سازه افزایش پیدا کرده و در برابر نیروهای دینامیکی ناگهانی مانند نیروی باد یا زلزله مقاوم خواهد بود. در غیر این صورت احتمال بروز حوادث و ایجاد خسارات جانی و مالی زیاد است. یکی از اجزای مهم برای تحمل بار سازه نیز قوطی پروفیل نام دارد که میزان تحمل وزن قوطی در تعداد مورد نیاز آن و نحوه عملکردش تأثیر می‌ گذارد. قوطی علاوه بر کاربرد در سازه‌ ها در صنایع گوناگون مانند صنایع دریایی، پزشکی و نیروگاه‌ ها نیز در ساخت محصولات و تجهیزات کاربرد دارد.

فرمول محاسبه تحمل بار قوطی

پروفیل قوطی یکی از مهمترین مصالح است که استفاده از آن در سازه‌ های فلزی اجتناب‌ ناپذیر می‌ باشد. پروفیل‌ ها بسته به نوع کاربردشان در ابعاد و طول‌ های مختلفی در کارخانه‌ های آهن و فولاد تولید می‌ شوند و قیمت پروفیل به‌ صورت جهانی تغییر می‌ کند. یکی از مهمترین ویژگی‌ های فنی هر پروفیل ظرفیت باربری آن است، یعنی باید از قبل مشخص باشد پروفیل مورد استفاده در یک سازه قادر است تا چه اندازه بارهای خارجی و داخلی وارد شده بر سازه را تحمل کند. بر اساس این ظرفیت و میزان بارهای محاسبه‌ شده برای سازه نوع و تعداد پروفیل‌ های مورد نیاز مشخص می‌ شود. نکته‌ ای که کارفرمایان عزیز باید در مورد پروفیل به آن توجه کنند این است که در حال حاضر کارخانه‌ های مختلف ایرانی در حال تولید این محصول هستند، بنابراین مانند هر محصول دیگری رقابت در بازار آهن و پروفیل نیز وجود دارد و باید هنگام خرید به مشخصات فنی پروفیل نظیر میزان تحمل بار پروفیل توجه ویژه داشته باشند. برای دریافت جدول وزن پروفیل به همراه فرمول محاسبه وزن آن به لینک مربوطه مراجعه نمائید.

pdf نحوه محاسبه تحمل بار قوطی

نحوه محاسبه تحمل بار قوطی

قوطی پروفیل دارای بدنه ای کاملا یکنواخت بوده و سطح جوش پذیری مناسبی دارد. در کنار این مزایا میزان تحمل بار قوطی و استحکام آن بالا بوده و به همین دلیل امروزه در موارد گوناگونی از آن استفاده می‌ کنند. نخستین نکته ای که باید در هنگام کار با پروفیل در نظر داشته باشید قابلیت تحمل وزن موردنظر توسط این محصول می باشد. چراکه پروفیل ها به طور مستقیم با جان انسان ها در ارتباط هستند و ایمنی سازه به آن ها بستگی دارد. در صورتی که پروفیل براساس استانداردهای مشخص تولید نشده باشد قادر به تحمل بار موردنظر نبوده و ایمنی سازه را به خطر می اندازد. عدم استاندارد پروفیل ممکن است در ابتدا باعث بروز خسارت نشود ولی پس از مدتی با افزایش فشار وارده و کاهش تحمل آن سبب کاهش طول عمر سازه خواهد شد. برای دستیابی به میزان تحمل بار قوطی به صورت دقیق لازم است از فرمول های مشخصی استفاده شود. به دست آوردن عدد دقیق میزان تحمل بار پروفیل می تواند سازه را در برابر بلایای طبیعی مانند سیل و زلزله ایمن سازد. همچنین وزن پروفیل های فولادی را می توان به آسانی محاسبه نمود و از این طریق میزان تحمل بار آن را مشخص کرد.

وزن پروفیل قوطی = وزن مخصوص پروفیل ها برحسب کیلوگرم * طول پروفیل برحسب متر * تعداد

جدول تحمل بار پروفیل

جدول تحمل وزن و بار قوطی پروفیل

همان‌ طور که قبلاً هم اشاره کردیم پروفیل‌ ها طبق استانداردهای متفاوت و در ابعاد و اندازه‌ های مختلفی از نظر سطح مقطع تولید می‌ شوند. معمولاً طول استاندارد پروفیل‌ های تولید شده 12 متر است که برحسب نیاز باید متراژ مشخص برای یک پروژه تهیه شود. اگر شرکت سازنده پروفیل موردنظر استانداردهای لازم را برای ساخت پروفیل‌ ها را رعایت کرده باشد می‌ توانید میزان تحمل بار هر پروفیل را از طریق جداول استاندارد مشخص به دست آورید تا بتوانید مناسب‌ ترین آن‌ را انتخاب کنید. دو قسمت لبه و جان بال‌ های پروفیل که ضخامت و طول متفاوتی دارند بیشترین تأثیر را روی میزان تحمل بار پروفیل می‌ گذارند.

در جدول‌ های استاندارد برای هر نوع پروفیل استانداردهایی در نظر گرفته می‌ شود که با توجه به‌ اندازه این پارامترها می‌ توان میزان تحمل بار پروفیل را محاسبه کرد. البته در هنگام محاسبه این ظرفیت باربری باید به مواردی مانند نحوه بارگذاری و شرایط قرار گرفتن پروفیل روی تکیه‌ گاه نیز توجه داشته باشیم. اگر در سازه مورد نظر بر روی یک نقطه از پروفیل بار متمرکزی اعمال می‌ شود در هنگام محاسبه میزان تحمل بار پروفیل باید بیشتر دقت کنید و در صورتی‌ که بارها به‌ صورت گسترده باشند می‌ توان از پروفیل‌ های کوچک‌ تر نیز استفاده کرد. در زیر جدول تحمل بار پروفیل را مشاهده می‌کنید:

جدول تحمل بار پروفیل

فرمول محاسبه تحمل وزن پروفیل

به‌ طور کلی از مقاطع سازه ای پروفیل بیشتر به‌ صورت افقی یا شیبدار در سازه استفاده می‌ کنند تا بتوانند بارهای قائم وارد شده بر محور خود را به ستون‌ ها و از آنجا به زمین انتقال دهند. زمانی که پروفیل تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی قرار می‌ گیرد در لایه‌ های متفاوت دچار تنش‌ های فشاری و کششی می‌ شود که اگر میزان تحمل بار پروفیل کمتر از نیروهای وارد شده باشد دچار آسیب یا شکستگی ناگهانی خواهد شد.

از قوطی‌ ها در مقاطعی با شکل‌ های هندسی متفاوت برای تحمل بار وارد شده استفاده می‌ کنند. انواع قوطی‌ ها عبارتند از:

  • قوطی‌ های با ضخامت‌ های مختلف که برای ماشین‌ سازی، تیر در ساختمان و ستون وال پست استفاده می‌ شود.
  • قوطی‌ های مربع و مستطیل که با مقطع‌ های کوچک به‌ عنوان نرده‌ های فلزی برای درب و پنجره، کنار راه‌ پله‌ ها و نرده‌ کشی اطراف دیوار استفاده می‌ شوند.
  • قوطی‌ های مربع و مستطیل با مقاطع بزرگ‌ تر که به قوطی‌ های ستونی معروف هستند و در ساختن ستون و اسکلت فلزی ساختمان‌ ها مورد استفاده قرار می‌ گیرند.
  • از قوطی‌ های با مقاطع مربع و مستطیل در ساخت انواع پایه‌ های میز و صندلی نیز استفاده می‌ شود؛ زیرا میزان تحمل بار قوطی برای این وسایل طوری است که آن‌ ها را به‌ خوبی در سطح تعادل نگه می‌ دارد.

فرمول محاسبه تحمل بار قوطی پروفیل در محاسبات سازه ای از اهمیت بالایی برخوردار بوده و مهندسان بهتر است پیش از استفاده از طریق فرمول و یا جدول تحمل بار پروفیل از مقدار دقیق این عدد مطلع شوند.

میزان تحمل بار پروفیل قوطی

میزان تحمل بار قوطی در ستون‌ ها

یکی از مهمترین کاربردهای انواع مقطع‌ های مستطیل و مربعی قوطی، در ستون‌ های یک ساختمان است. ستون یکی از اعضای اصلی ساختمان می باشد که به‌ صورت عمودی نصب می‌ شود تا بتواند بار ناشی از سقف طبقه یا طبقات را به فونداسیون و سپس به زمین انتقال دهد. یکی از مهم‌ ترین نیروهای وارد بر سازه که باید بر اساس میزان تحمل بار قوطی و ستون و سایر تیرآهن‌ ها مهار شود نیروهای محوری می‌ باشد که به‌ صورت نیروهای فشاری است و شامل بارهای مرده و زنده وارد بر سطح کف طبقات بوده و به‌ طور مستقیم و یا از طریق تیرها و قوطی‌ ها به ستون و بعد به زمین منتقل می‌ شود. شایان‌ ذکر است علاوه بر نیروهای فشاری در قاب‌ های خمشی مورد استفاده در سازه نیروهای لنگری ناشی از بارهای قائم و جانبی نیز به علت اتصال صلب تیر به ستون‌ ها وارد می‌ شود.

بنابراین ستون‌ های فولادی اگر با مصالح دیگر تقویت نشوند ممکن است با این لنگرها دچار کمانش شوند. کمانش به این معنی می باشد که تحمل باربری یک ستون به دلیل انحنای بیش‌ از حد از بین برود. این موضوع به میزان تحمل وزن قوطی نیز بستگی دارد و اگر پروفیل‌ هایی مانند قوطی‌ ها به‌ درستی انتخاب شوند احتمال کمانش و آسیب به سازه کم خواهد شد. لازم به ذکر است که پدیده کمانش با مقطع ستون نسبت مستقیم و با ارتفاع طبقات نسبت عکس دارد، یعنی هر چه ابعاد مقطع قوطی‌ ها و ستون بیشتر باشد میزان تحمل بار قوطی بیشتر بوده و احتمال کمانش کمتر می‌ شود، اما هر چه در یک مقطع مشخص ارتفاع بین طبقات بیشتر شود احتمال کمانش افزایش پیدا خواهد کرد.

شکل مقطع‌ هایی که برای ستون‌ ها و قوطی‌ ها استفاده می‌ شود معمولاً به وضعیت بارهای وارد شده بر سازه و مقدار این بارها بستگی دارد. معمولاً برای ستون‌ ها از قوطی‌ هایی با مقاطع مستطیل یا مربع استفاده می‌ شود. البته گاهی نیز از مقاطع دایره‌ ای و چند ضلعی نیز استفاده می‌ گردد اما این مقاطع بیشتر برای تأمین ملاحظات طرح‌ های خاص معماری به‌ کاربرده می‌ شوند و پر مصرف نیستند.

تحمل بار قوطی در ستون‌ ها

سطح بارگیر پروفیل‌ ها

بارهایی که بر پروفیل‌ های مختلف وارد می‌ شود بر اساس مکان قرارگیری پروفیل و نقشی که باید در سازه ایفا کنند متفاوت خواهد بود، مثلاً ممکن است بار به‌ صورت متمرکز، گسترده، یکنواخت، غیر یکنواخت ترکیبی و یا خطی بر پروفیل وارد شود. اگر نسبت طول به عرض دال سقف بیشتر از 2 باشد به آن دال یک‌ طرفه می‌ گویند و اگر کمتر باشد به آن دال دو طرفه گفته می‌ شود. بارهایی که به پروفیل‌ ها یا تیرهای اصلی یا شاه‌ تیر وارد می‌ شوند به یک‌ طرفه یا دو طرفه بودن دال‌ ها وابسته هستند.

به این شکل که اگر بار وارد شده بر شاه‌ تیر از طریق دال یک‌ طرفه باشد عرض بارگیر وسط به وسط دو دهانه مجاور خواهد بود، اما در صورتی‌ که بار وارد شده بر شاه‌ تیر از طریق دال دو طرفه باشد میزان تحمل بار پروفیل از طریق ترسیم نیم‌ ساز گوشه‌ ها به دست می‌ آید، یعنی در این حالت بار وارد شده بر شاه‌ تیر به شکل ذوزنقه یا مثلث خواهد بود. دال‌ های متفاوتی از جمله طاق ضربی، تیرچه‌ بلوک، دال‌ های مرکب و کامپوزیت نیز در سازه‌ ها استفاده می‌ شوند که رفتار همه آن‌ ها مانند دال یک‌ طرفه است، اما دال‌ های بتن مسلح دارای رفتاری دو طرفه هستند.

سطح بارگیر پروفیل‌ ها

تغییر شکل یا افتادگی پروفیل زمانی رخ می‌ دهد که به دلیل وارد شدن بارهای مختلف یک حالت شکمی روی تیر ایجاد شود. اگر این پروفیل‌ ها یا تیرآهن‌ ها دارای رفتار ارتجاعی باشند در صورتی‌ که بارهای وارد شده از یک حد مشخصی بیشتر نشود بعد از اینکه بارهای اضافی برداشته شوند پروفیل به حالت اولیه خود بر می‌ گردد، اما در صورتی‌ که تیر رفتار ارتجاعی نداشته باشد به‌ محض وارد شدن بارهای اضافی که خارج از تحمل پروفیل است احتمال ترک‌ خوردگی و یا شکست ناگهانی در پروفیل یا تیرآهن و تخریب سازه وجود دارد. پروفیل تنها از آهن ساخته نمی‌ شود بلکه از آلیاژهای فولادی که دارای درصدهای متفاوت کربن هستند تهیه می‌ شوند. به همین دلیل مقاومت بالایی در برابر نیروهای خمشی، بارهای محوری و جانبی دارد. همچنین این قابلیت را دارد که ارتعاش‌ ها را به‌ صورت مناسب جذب نماید، به همین دلیل بهترین مصالح برای تحمل بارهای وارد شده برسازه هستند.

انواع ستون‌ های تقویت‌ شده با قوطی‌ پروفیل

ستون‌ های تقویت‌ شده با قوطی‌ ها پروفیل‌ های دیگر معمولاً از نظر ظاهری به دو نوع زیر تقسیم می‌ شوند:

پروفیل یا نیمرخ نورد شده

پروفیل‌ های نورد شده شامل انواع قوطی‌ ها و تیرآهن‌ ها می‌ باشند. بهترین نوع پروفیل نورد شده برای تقویت ستون، تیرآهن بال‌ پهن یا قوطی‌ های با سطح مقطع مربع هستند، زیرا این مصالح از نظر استحکام و میزان تحمل بار قوطی نسبت به سایر مصالح عملکرد بهتری دارد. همچنین استفاده از آن‌ ها در مواقع اتصال تیرها و ستون‌ ها به‌ راحتی انجام می‌ شود.

نیمرخ‌ های مرکب

اگر سطح مقطع و مشخصات فنی یک پروفیل یا نیمرخ به‌ تنهایی برای تحمل بارهای وارد شده و لنگرهای احتمالی که اصطلاحاً به آن ایستایی ستون می‌ گویند مناسب نباشند از اتصال چند پروفیل به یکدیگر ستون مورد نظر را تقویت می‌ کنند. به این پروفیل‌ ها که حاصل چند نوع نیمرخ هستند نیمرخ‌ های مرکب گفته می‌ شود. سایر کاربردهای نیمرخ‌ های مرکب عبارتند از:

  • هنگام نیاز به مقاطع با شکل‌ های هندسی خاص
  • در زمان‌ های عدم دسترسی به نیمرخ‌ های IPB یا قوطی‌ های مورد نیاز از بازارهای داخلی
  • هنگام نیاز به افزایش سطح مقطع ستون و عدم وجود سطح مقطع‌ های لازم در نیمرخ‌ های نورد شده
  • نصب سریع‌ تر و راحت‌ تر مقاطع مرکب نسبت به حالت یکنواخت

مقاطع مرکب قوطی‌ ها و پروفیل‌ ها با توجه به میزان تحمل بار قوطی و پروفیل ممکن است به شکل‌ های مختلفی ساخته‌ شده و مورد استفاده قرار بگیرد. متداول‌ ترین این نیمرخ‌ های باربر عبارتند از:

اتصال دو قوطی یا پروفیل به یکدیگر با روش دوبله کردن

برای تقویت ستون‌ ها با این نوع پروفیل ابتدا دو تیرآهن یا قوطی را در کنار همدیگر و روی یک سطح صاف به نام شاسی می‌ چسبانند. در گام بعدی دو سر وسط ستون را به تیرآهن یا قوطی جوش می‌ دهند و ستون را برمی‌ گردانند تا ادامه کار را با جوشکاری معمولی انجام دهند. سپس دوباره ستون را معکوس کرده و قسمت وسط را جوشکاری می‌ کنند. این کار را در دو طرف ستون نیز تکرار خواهند کرد. به همین ترتیب جوشکاری ستون و تیرآهن یا قوطی ادامه دارد تا جوش و اتصال مورد نیاز بین پروفیل‌ ها و ستون انجام شود.

اتصال دو قوطی یا پروفیل به یکدیگر با به‌ کارگیری ورق‌ های سراسری روی بال‌ ها

در این مقاطع مرکب ورق اتصال روی دو نیمرخ قوطی متصل می‌ شود سپس مقطع مرکب مورد نظر در طول این ورق با فواصل 30 سانتیمتری به ستون مورد نظر به‌ صورت منقطع جوش داده می‌ شود.

قوطی‌ ها یا پروفیل‌ های مرکب با قیدهای مورب یا موازی

پرکاربردترین و معمولی‌ ترین قوطی‌ های مورد استفاده برای ستون‌ ها قوطی‌ های مرکبی است که در آن دو قوطی با فاصله معین از همدیگر قرار خواهند گرفت و قیدهای افقی یا چپ و راست، این دو سطح مقطع را به هم وصل خواهند کرد. در این حالت پست‌ های چپ و راست که شکل‌ های مثلثی را ایجاد می‌ کنند مقاومت بالاتری نسبت به پست‌ های موازی دارند.

جمع‌ بندی

همانطور که ملاحظه کردید پروفیل‌ های قوطی با سطح مقطع‌ های مختلف مانند مستطیل یا مربع به‌ وفور در سازه‌ ها برای تقویت ستون‌ ها استفاده می‌ شوند. میزان تحمل بار آن از این‌ جهت اهمیت دارد که باید بتواند بارهای وارد شده بر سازه را گرفته و بدون ایجاد آسیب در سازه مقدار اضافی آن را به ستون‌ ها منتقل کنند تا در نهایت به زمین وارد شود، بنابراین اگر قوطی‌ ها از طریق مهندسین طراح به‌ درستی انتخاب نشوند و میزان تحمل بار قوطی کمتر از بارهای وارد شده باشد می‌ تواند به سازه آسیب بزند. در این مقاله به بررسی فرمول محاسبه تحمل بار قوطی و جدول تحمل بار پروفیل پرداختیم تا از این طریق بتوانید عمر سازه های خود را افزایش دهید. اگر میزان تحمل بار پروفیل به‌ درستی محاسبه‌ شده و نوع مناسبی را بر اساس طراحی پروژه انتخاب کنید یک سازه پایدار خواهید داشت. در غیر این صورت این امکان وجود دارد که حتی با ناچیزترین بارهای اضافی وارد شده بر سازه پروفیل‌ ها نتوانند آن را تحمل کرده و دچار شکستگی و آسیب‌ های جبران‌ ناپذیر بر سازه شوند.

1.9/5
50رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • 5عالی بود
  • 3خوب بود
  • 2معمولی بود
  • 1بد بود
پیشنهاد می کنیم مطالعه کنید
0

سوالات و نظرات کاربران

نمایش موافق ترین ها
0

سوالات و نظرات کاربران

اختیاری

اشتراک گذاری

تماس 03135155000 03135156000 0