پروفیل‌هایی با مقطع مستطیل و یا مربع و به صورت توخالی را قوطی می‌نامند. این محصول یکی از پرکاربرد‌ترین مصالح مورد استفاده در صنایع مختلف است. از جمله کاربرد این مقطع می‌توان به صنعت خودروسازی، تولید لوازم پزشکی، لوازم آموزشی؛ لوازم خانگی و عمران و ساختمان سازی اشاره کرد. دلیل تنوع در کاربرد قوطی فلزی را می‌توان مقاومت بالا، کیفیت سطحی و جوش‌پذیری خوب و در عین حال فرم و شکل پذیری مناسب این محصول دانست.
سوالی که عموما مطرح می‌شود این است که کاربرد قوطی در سازه‌های فلزی چیست و آیا برای ساختمان‌های چند طبقه نیز می‌توان از پروفیل قوطی استفاده نمود یا نه؟ همچنین قیمت قوطی ستونی و قیمت قوطی آهن بر چه اساسی تعیین شده و کیفیت آنها چه تاثیری بر کیفیت نهایی پروژه دارد؟ در ادامه به بررسی پاسخ این پرسش خواهیم پرداخت.
همانطور که پیش‌تر گفتیم به پروفیل‌های توخالی با مقطع مستطیل و یا مربع قوطی گفته می‌شود. از کاربرد این مصالح می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
نامگذاری قوطی پروفیل به این صورت است که ابتدا طول و عرض آن و سپس ضخامت بیان می‌گردد. ابعاد این محصول عموما میان 10 تا 140 میلی‌متر و در ضخامت‌های 1 تا 6 میلی متر موجود است. تولید قوطی پروفیل به صورت نورد سرد است به طوری که ابتدا کلاف ورق به وسیله قیچی به نوارهای نازک بریده شده و سپس وارد دستگاه فرمینگ می‌شود و به لوله تبدیل می‌گردد.
پس از آن از غلطک‌های سایزینگ عبور داده شده و به شکل قوطی در می‌آید. سایز قوطی ستونی و کاربردهای آن متفاوت بوده و در هنگام خرید لازم است به برند تولیدی نیز توجه نمایید برای مثال قیمت قوطی ستونی 10 در 10 با قیمت قوطی 14 متفاوت بوده و دارای کاربردهای متنوعی است.
در سازه‌های فولادی برای انتخاب مقاطع تنوع زیادی وجود دارد. این در حالی است که در سازه بتنی محدودیت زیادی وجود ندارد چرا که با بتن سر و کار داریم و در اجرای بتن مهم است که اجزای آن جدا نشود و به همه قسمت‌های قالب نفوذ کند و اگر قالب شکل خاصی داشته باشد در تراکم بتن مشکل ایجاد می‌شود به همین دلیل معمولا برای مقاطع بتنی اشکال ساده‌ای را انتخاب می‌کنیم مانند مربع مستطیل و یا دایره.
البته اشکال دایره‌ای شکل نیز برای ساختمان‌های معمولی چندان متداول نیست زیرا میله گذاری در آن مشکل‌تر است. معمولا در ستون‌های پل‌ها و یا ساختمان‌های خاص از ستون‌ها یا مقاطع دایره استفاده می‌گردد. البته بتن‌های خاصی نیز تحت عنوان بتن‌های خود متراکم شونده وجود دارد که این قابلیت را دارند که در قالب‌های خاص مانند قالب‌های تونلی جای بگیرند.
یا اینکه در بتن از فوق روان کننده استفاده می‌گردد که روانی بتن را خیلی بالا می‌برد و می‌تواند در قالب‌هایی با اشکال خاص نیز جای بگیرد که در حال حاضر موضوع بحث ما نیست. این محدودیت در مقاطع فلزی خیلی کمتر است. یکی از مقاطع متداول در سازه‌های فلزی مقاطع I شکل است و به خصوص در تیرها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مقطع I به دلیل شکل ویژه‌ای که دارد بهترین کارکرد را برای استفاده در سازه‌های فلزی دارد. طبق قضیه گشتاور سطح مقاطع I شکل بیشترین میزان ممان اینرسی را به ما می‌دهند. ممان اینرسی به معنای صلابت و یا سختی مقطع است. به طور کلی در انتخاب مقطع بهینه و اقتصادی بودن از مهمترین مواردی است که بایستی به آن دقت شود.
مقطع بهینه و اقتصادی مقطعی است که با حداقل مصالح بیشترین ممان اینرسی را ایجاد کند. مقطع I حول محور اصلی خود بهترین عملکرد را دارد. هم در برش که جان تیر عمل می‌کند هم در خمش که بال‌ها عمل می‌کنند بهترین عملکرد را دارا است. جهت اطلاع از قیمت قوطی ستونی 14 سنگین میتوانید به لینک مربوطه در سایت مرکزآهن مراجعه نمایید.
در سازه‌های بتنی نمی‌توان از مقطع توخالی استفاده کرد ولی در سازه‌های فلزی می‌توان از مقاطع توخالی استفاده کرد. مقطع باکس یا مقطع قوطی یکی از بهترین مقاطع است. استفاده از این مقاطع زمانی توصیه می‌شود که بخواهیم نسبت به هر دو محور و جهت، ممان اینرسی بالایی داشته باشیم. مثلا زمانی که در سازه در هر دو جهت اتصال گیردار است و قاب خمشی داریم استفاده از مقطع قوطی مطلوبیت دارد.
مقطع I تنها حول محور اصلی، ممان اینرسی بالایی دارد و برای تیرها مناسب‌تر است؛ اما برای ستون‌ها که از هر دو جهت تحت تاثر نیروها است مقطع I شکل چندان مناسب نبوده و باید از مقطعی استفاده گردد که در دو جهت اینرسی بالایی داشته باشد مانند مقاطع باکس و یا مقاطع I شکل بال پهن. همچنین اگر مقاطع I شکل را به صورت دوبل طراحی کنیم، ممان اینرسی در دو جهت تقویت می‌گردد.
البته در ستون ساختمان‌های چند طبقه از پروفیل استاندارد قوطی نمی‌توان استفاده کرد زیرا در محل اتصال تیر به ستون، باید داخل مقطع ستون تقویت انجام گیرد (مانند ورق پیوستگی یا ورق مضاعف) و این کار را نمی‌توان در مقطع قوطی انجام داد زیرا به داخل مقطع دسترسی نداریم. مگر اینکه مقطع را در ناحیه اتصال تیر به ستون برش دهیم که این کار نیز ممنوع است.
بنابراین در سازه‌های فلزی تلاش سازندگان بر این است که با حداقل مصالح و حداقل سطح مقطع بیشترین ممان اینرسی را داشته باشیم. به طور کلی هرچقدر بتوانیم یک مقطع را طوری بچینیم که بیشترین فاصله از مرکز سطح خود را داشته باشد بهتر است زیرا استحکام بیشتری خواهد داشت.
بنابراین استفاده از قوطی برای ستون ساختمان‌های یک طبقه بوده و ضعف آن در هنگام زلزله مشخص می‌گردد چراکه ممکن است شکل مقطع در این زمان تغییر یافته و مقاومت آن کاهش یابد. برخی از منابع معتقدند که بهتر است در هنگام استفاده از قوطی داخل آن با بتن و با عیار مناسب پر گردد.
برخی نیز معتقدند استفاده از دوبل تیرآهن IPE مناسب‌تر بوده و قوطی‌های موجود در بازار پاسخگوی بار ساختمان نیستند و بهتر است از آنها به عنوان کلاف رابط در سوله استفاده گردد. تنها در صورتی استفاده از این محصولات در ستون ترجیح داده می‌شود که نورد شوند و تقویت‌هایی بر روی آنها صورت گیرد و معادل تیرآهن‌های IPE گردند که فراهم کردن چنین امکاناتی مشکل است.
به طور کلی مقاطع را می‌توان به سه دسته زیر تقسیم کرد:
در اعضای سازه‌ای نمی‌توان از مقاطع لاغر استفاده کرد. برای مقاطع غیر فشرده نیز محدودیت‌هایی وجود دارد اما از مقاطع فشرده می‌توان بدون محدودیت استفاده کرد. پروفیل‌های استانداردی که در بازار وجود دارد همگی جزو مقاطع فشرده محسوب می‌شوند و نیازی به کنترل ندارند. بیشتر در مقاطع ساختنی مانند تیر ورق‌ها، طراح بایستی این کنترل‌ها را انجام دهد. بنابراین تنوع در مقاطع فولادی بسیار زیاد است. جهت اطلاع از قیمت قوطی ستونی میتوانید به لینک مربوطه در سایت مرکزآهن مراجعه نمایید.
در سال‌های اخیر استفاده از قوطی برای ستون در ستون‌های قوطی شکلِ پر شده با بتن در ساختمان‌ها و پل‌ها استفاده فراوانی می‌شوند. این ستون‌ها شکل پذیری و سختی قابل قبولی به واسطه فولاد مصرفی دارند. بتن محصور شده در فولاد مقاومت فشاری خوبی را فراهم می‌کند. برتری این ستون‌ها نسبت به دیگر سیستم‌های کامپوزیت یا ترکیبی این است که بتن داخلی مانع از کمانش موضعی ستون شده است و محصورشدگی بتن توسط فولاد باعث افزایش کرنش نهایی بتن می‌شود.
این ستون‌ها می‌توانند به عنوان یک المان عمودی در قاب‌های خمشی در مناطق با لرزه خیزی بالا مورد استفاده قرار گیرند، زیرا به نسبت وزن خود دارای مقاومت بالایی هم هستند. اما مانند دیگر سیستم‌های سازه‌ای اتصال این ستون‌ها به تیرهای فولادی دارای پیچیدگی‌های مخصوص به خود هستند، به دلیل آن که این اجزا ترکیبی از بتن و فولاد هستند، نمی‌توان مانند سازه‌های فولادی و بتنی تنش‌ها و مسیر آنها را در محل اتصال پیش‌بینی کرد.
برای این منظور تحلیل انواع شکست‌ها و مکانیزم انتقال نیرو در این سیستم بسیار مهم است. بررسی گسترده‌ای بر روی اتصالات ستون به تیر بال پهن صورت گرفته و در بعضی از آنها اتصال نیروها را از تیرها به طور مستقیم به بدنه قوطی فولادی منتقل کرده و در بعضی نیروها بین هسته بتنی و قوطی فولادی پخش شده‌اند.
ستون قوطی شکل که با جوشکاری ورق ساخته می‌شود، برای استفاده در قاب‌های خمشی در مناطق با خطر لرزه‌ای مناسب است. علل کارایی سازه ای این نوع مقطع عبارت است از سختی خمشی زیاد، حول کلیه محورهای مقاومت بالا محوری به سبب دارا بودن شعاع ژیراسیون بالا مقاومت خمشی مناسب در هر دو جهت شکل‌پذیری کافی این مقطع در صورت رعایت نسبت عرض به ضخامت و مقاومت پیچشی مناسب نیاز به مهارهای جانبی ستون را کاهش می دهد.
با وجود کارایی بالای این مقطع قوطی شکل به عنوان ستون، برقراری اتصال خمشی مناسب تیر I به ستون قوطی چالش برانگیز است. برای سال‌ها استفاده از ورق پیوستگی داخلی کارآمدترین روش جهت تقویت گره اتصال بوده. با این وجود تعبیه ورق پیوستگی داخلی، فرآیند مشکل و پرهزینه‌ای دارد.
جمع بندی
به طور کلی استفاده از قوطی در ساخت خانه و ستون بسیار رایج و متداول می باشد ولی این امر با چالش هایی نیز روبرو بوده که بایستی در هنگام اجرای پروژه آن را در نظر گرفت. در این مقاله به بررسی تمامی نکات در خصوص استفاده از این محصول به عنوان ستون و در ساخت اسکلت فلزی پرداخته ایم. برای اطلاع از قیمت پروفیل می توانید به سایت مرکزآهن مراجعه کنید.
سوالات شما
مقاطع توخالی مستطیل یا مربع را قوطی پروفیل می گویند که در ساخت لوازم پزشکی، لوازم آموزشی، لوازم خانگی و ساختمان سازی کاربرد دارد
انتخاب نوع مقطع در سازه های فولادی متنوع بوده ولی در سازه های بتنی محدودیت ندارد.
در سازه های بتنی نمی توان از مقطع توخالی استفاده کرد ولی در سازه های فلزی می توان از مقاطع توخالی استفاده کرد. مقطع باکس یا مقطع قوطی یکی از بهترین مقاطع می باشد.
البته در ستون ساختمان های چند طبقه از پروفیل استاندارد قوطی نمی توان استفاده کرد زیرا در محل اتصال تیر به ستون باید ، باید داخل مقطع ستون تقویت انجام گیرد