قطعا پسِ طراحی ابرسازه‌ها و آسمان‌خراش‌های غول‌پیکر که امروزه ساختشان برای ما به امری عادی و معمول تبدیل شده، رازی نهفته است. بی‌شک سازندگان آن‌ها به ابزاری خاص مجهز هستند که ماحصل کارشان برای دهه‌ها می‌تواند در برابر انواع عوامل مخرب داخلی و خارجی سالم باقی بماند. یکی از این ابزارهای مفید و کاربردی به طور قطع جدول اشتال است. در ادامه در مورد این ابزار و چگونگی اثرگذاری آن بر استحکام سازه توضیح خواهیم داد و مهم‌ترین ویژگی‌ها و چگونگی محاسبه وزن مقاطع فولادی به کمک این جدول را بررسی می‌کنیم.

جدول اشتال چیست؟

مهندسان و متخصصان هنگام کار با پروفیل‌ها برای بالا بردن دقت، کاهش خطا و البته صرفه‌جویی در وقت، به ابزاری به نام جدول اشتال نیاز دارند. این جدول، استاندارد ابعادی-وزنی برای مقاطع فولادی و ابزاری ارزشمند در زمینه مهندسی سازه است که اطلاعات مورد نیاز مهندسان در مورد ویژگی‌های مقاطع فولادی را در اختیارشان قرار می‌دهد. به این شکل احتمال بروز خطا در محاسبات مهندسی به میزان چشم‌گیری کاهش پیدا می‌کند.

اشتال در واقع معادل آلمانی استیل یا همان فولاد است. به دلیل آن که این جدول به طور خاص برای مقاطع فولادی طراحی شده، آن را به این شکل نامگذاری کرده‌اند. جداول اشتال نخستین بار در سال 1938 توسط اشنایدر بورگر در کتابچه‌ای با همین نام جمع‌آوری شد. این جدول شامل جزئیاتی در مورد مشخصات هندسی مقاطع فولادی است که مهندسان و معماران به کمک آن‌ می‌توانند جرم، نیروی کششی و برشی این مقاطع را محاسبه کنند و به این شکل سازه‌ای ایمن با طراحی درست و اصولی داشته باشند.

مهم‌ترین مشخصه و ویژگی جدول اشتال

میان تمام پارامترهایی که در این جدول به آن‌ها اشاره شده، ویژگی‌های سطح مقطع، مهم‌ترین آن‌هاست. این ویژگی‌ها اطلاعاتی مهم و ضروری در مورد خواص هندسی مقاطع فولادی در اختیار مهندسان قرار می‌دهند که شامل تمام پارامترهای ابعادی اعم از عرض‌، ارتفاع، ضخامت خود پروفیل و پارامترهای مهمی چون مساحت سطح مقطع است.

ویژگی‌های ابعادی مقاطع به این جهت اهمیت دارد که مستقیماً تعیین کننده‌ی رفتار و عملکرد پروفیل‌هاست. مهندسان به کمک همین ویژگی‌ها استحکام، سختی و مقاومت مقاطع را در طراحی‌های خود تخمین زده و ارزیابی می‌کنند. این پارامترها در واقع تعیین کننده‌ی مقاومت پروفیل در برابر تغییر شکل، نیروهای برشی و انواع تنش‌های سازه‌ای است. با مد نظر قرار دادن این ویژگی‌ها می‌توانند مناسب‌ترین پروفیل از لحاظ اندازه و شکل را با اطمینان از عملکرد آن‌ها انتخاب کنند.

قیمت پروفیل آهن

قیمت پروفیل آهن

محاسبه وزن پروفیل با استفاده از جدول اشتال

به منظور محاسبه وزن پروفیل با استفاده از جدول اشتال، ابعاد پروفیل و نوع دقیق فولاد آن باید مشخص باشد. به کمک جدول اشتال می‌توانید ابعاد سطح مقطع را به دقت به دست بیاورید که مهم‌ترین پارامتر برای محاسبه وزن آن‌هاست. فرمولی که با استفاده از آن و به کمک جدول اشتال می‌توان وزن پروفیل را محاسبه کرد به شرح زیر است. در این فرمول مساحت سطح مقطع به کمک جدول اشتال به دست می‌آید. طول شاخه براساس واحد متر اندازه‌گیری شده و چگالی فولاد براساس نوع دقیق آن تعیین می‌شود. به عنوان مثال چگالی فولاد کربنی حدود 7850kg/m3 است.

وزن پروفیل= مساحت سطح مقطع * طول شاخه * چگالی فولاد

 

انواع جدول اشتال پروفیل

همان‌طور که توضیح دادیم از جداول اشتال اطلاعاتی در مورد مقاطع فولادی استخراج می‌شود که به طور معمول در زمینه ساختمان‌سازی کاربرد دارد. هر نوع پروفیل باتوجه به شکل سطح مقطع و ویژگی‌هایش جدول اشتال مخصوص به خود را دارد. در ادامه به بررسی چند نمونه از معمول‌ترین انواع مقاطع که جداول اشتال آن‌ها کاربرد زیادی دارد، می‌پردازیم.

تیرها

شکل سطح مقطع آن‌ها شبیه به I یا H است. توان تحمل بار آن‌ها بسیار زیاد است به همین خاطر عموما برای ساختمان‌سازی از آن‌ها استفاده می‌شود. تفاوت دو نوع تیر H و I تنها در طول بال آن‌هاست. جدول اشتال هر کدام از انواع تیرها باتوجه به ویژگی‌ها و ابعاد سطح مقطعش متفاوت است.

کانال‌ها

شکل سطح مقطع کانال‌ها شبیه به U یا C است و عموما در سازه‌های پشتیبان از آن‌ها استفاده می‌شود. جدول اشتال این مقاطع مثل تیرها پارامترها بسیار زیاد و متنوعی دارد که هر کدام از آن‌ها نشان‌دهنده ابعاد و ویژگی قسمت و بخش خاصی از این مقاطع است.

جدول اشتال ناودانی UPE 

UPE ارتفاع جان پهنای باله ضخامت جان ضخامت باله شعاع انحنا داخلی ارتفاع داخل دهانه ارتفاع داخلی دهانه-شعاع انحنا داخلی شعاع کمانش حداقل فاصله از محور حداکثر فاصله از محور مساحت مقطع وزن مخصوص 1 متر محیط طول مساحت کلی
h b s t R h1 d Ø emin emax A G AL AG
mm mm mm mm mm mm mm mm mm cm2 kg/m m2/m m2/m
۸۰ ۵۰ ۴.۰ ۷.۰ ۱۰ ۶۶ ۴۶ – – ۱۰.۱ ۷.۹۰ ۰.۳۴۳ ۴۳.۴۵
۱۰۰ ۱۰۰ ۵۵ ۴.۵ ۷.۵ ۱۰ ۸۵ ۶۵ M12 ۳۵ ۳۶ ۱۲.۵ ۹.۸۲ ۰.۴۰۲ ۴۱.۰۰
۱۲۰ ۱۲۰ ۶۰ ۵.۰ ۸.۰ ۱۲ ۱۰۴ ۸۰ M12 ۳۵ ۴۱ ۱۵.۴ ۱۲.۱ ۰.۴۶۰ ۳۷.۹۸
۱۴۰ ۱۴۰ ۶۵ ۵.۰ ۹.۰ ۱۲ ۱۲۲ ۹۸ M16 ۳۵ ۳۸ ۱۸.۴ ۱۴.۵ ۰.۵۲۰ ۳۵.۹۵
۱۶۰ ۱۶۰ ۷۰ ۵.۵ ۹.۵ ۱۲ ۱۴۱ ۱۱۷ M16 ۳۶ ۴۳ ۲۱.۷ ۱۷.۰ ۰.۵۷۹ ۳۴.۰۱
۱۸۰ ۱۸۰ ۷۵ ۵.۵ ۱۰.۵ ۱۲ ۱۵۹ ۱۳۵ M16 ۳۶ ۴۸ ۲۵.۱ ۱۹.۷ ۰.۶۳۹ ۳۲.۴۰
۲۰۰ ۲۰۰ ۸۰ ۶.۰ ۱۱.۰ ۱۳ ۱۷۸ ۱۵۲ M20 ۴۶ ۴۷ ۲۹.۰ ۲۲.۸ ۰.۶۹۷ ۳۰.۶۰
۲۲۰ ۲۲۰ ۸۵ ۶.۵ ۱۲.۰ ۱۳ ۱۹۶ ۱۷۰ M22 ۴۷ ۴۹ ۳۳.۹ ۲۶.۶ ۰.۷۵۶ ۲۸.۴۳
۲۴۰ ۲۴۰ ۹۰ ۷.۰ ۱۲.۵ ۱۵ ۲۱۵ ۱۸۵ M24 ۴۷ ۵۱ ۳۸.۵ ۳۰.۲ ۰.۸۱۳ ۲۶.۸۹
۲۷۰ ۲۷۰ ۹۵ ۷.۵ ۱۳.۵ ۱۵ ۲۴۳ ۲۱۳ M27 ۴۸ ۵۰ ۴۴.۸ ۳۵.۲ ۰.۸۹۲ ۲۵.۳۴
۳۰۰ ۳۰۰ ۱۰۰ ۹.۵ ۱۵.۰ ۱۵ ۲۷۰ ۲۴۰ M27 ۵۰ ۵۵ ۵۶.۶ ۴۴.۴ ۰.۹۶۸ ۲۱.۷۸
۳۳۰ ۳۳۰ ۱۰۵ ۱۱.۰ ۱۶.۰ ۱۸ ۲۹۸ ۲۶۲ M27 ۵۴ ۶۰ ۶۷.۸ ۵۳.۲ ۱.۰۴۳ ۱۹.۶۰
۳۶۰ ۳۶۰ ۱۱۰ ۱۲.۰ ۱۷.۰ ۱۸ ۳۲۶ ۲۹۰ M27 ۵۵ ۶۵ ۷۷.۹ ۶۱.۲ ۱.۱۲۱ ۱۸.۳۲
۴۰۰ ۴۰۰ ۱۱۵ ۱۳.۵ ۱۸.۰ ۱۸ ۳۶۴ ۳۲۸ M27 ۵۷ ۷۰ ۹۱.۹ ۷۲.۲ ۱.۲۱۸ ۱۶.۸۷

نبشی

سطح مقطع نبشی از دو بال تشکیل شده است که با زاویه 90 درجه از انتها به هم متصل شده‌اند. امکان دارد طول این بال‌ها با هم برابر و یا یکی کوچک‌تر از دیگری باشد. از بنشی عموما برای مهاربندی یا تقویت کناره‌ها استفاده می‌شود.

لوله و پروفیل

از لحاظ شکل و ابعاد سطح مقطع تنوع زیادی دارند. سطح مقطع لوله، همان‌طور که می‌دانید دایره شکل و سطح مقطع پروفیل، اشکال بسیار متفاوتی دارد از مربع و مستطیل تا مثلث و اشکال پیچیده‌تر چون PTZ. این تنوع باعث شده هر کدام برای کاربرد خاصی بهتر و مناسب‌تر باشد و طبیعتا هر کدام جدول اشتال خاص خود را هم داشته باشد. جداول زیر بخشی از جدول اشتال لوله و بخشی از جدول اشتال پروفیل مربعی است.

جدول اشتال لوله 

قطر بیرونی لوله  ضخامت سطح جانبی لوله در یک متر  گشتاور پلاستیکی  مساحت گشتاور درجه دوم  گشتاور مقاوم  شعاع ماند 
D T A M I W i
mm mm cm2 Kg/m cm4 cm3 cm
۳۳٫۷ ۲٫۶ ۲٫۵۴ ۱٫۹۹ ۳٫۰۹ ۱٫۸۴ ۱٫۱
۳۳٫۷ ۳٫۲ ۳٫۰۷ ۲٫۴۱ ۳٫۶ ۲٫۱۴ ۱٫۰۸
۳۳٫۷ ۴ ۳٫۷۳ ۲٫۹۳ ۴۰۱۹ ۲٫۴۹ ۱٫۰۶
۴۲٫۴ ۲٫۶ ۳٫۲۵ ۲٫۵۵ ۶٫۴۶ ۳٫۰۵ ۱٫۴۱
۴۲٫۴ ۳٫۲ ۳٫۹۴ ۳٫۰۹ ۷٫۶۲ ۳٫۵۹ ۱٫۳۹
۴۲٫۴ ۴ ۴٫۸۳ ۳٫۷۹ ۸٫۹۹ ۴٫۲۴ ۱٫۳۶
۴۸٫۳ ۲٫۶ ۳٫۷۳ ۲٫۹۳ ۹٫۷۸ ۴٫۰۵ ۱٫۶۲
۴۸٫۳ ۳٫۲ ۴٫۵۳ ۳٫۵۶ ۱۱٫۶ ۴٫۸ ۱٫۶
۴۸٫۳ ۴ ۵٫۵۷ ۴٫۳۷ ۱۳٫۸ ۵٫۷ ۱٫۵۷
۶۰٫۳ ۳٫۲ ۵٫۷۴ ۴٫۵۱ ۲۳٫۵ ۷٫۷۸ ۲٫۰۲
۶۰٫۳ ۴ ۷٫۰۷ ۵٫۵۵ ۲۸٫۲ ۹٫۳۴ ۲
۶۰٫۳ ۵ ۸٫۶۹ ۶٫۸۲ ۳۳٫۵ ۱۱٫۱ ۱٫۹۶
۷۶٫۱ ۳٫۲ ۷٫۳۳ ۵٫۷۵ ۴۸٫۸ ۱۲٫۸ ۲٫۵۸
۷۶٫۱ ۴ ۹٫۰۶ ۷٫۱۱ ۵۹٫۱ ۱۵٫۵ ۲٫۵۵
۷۶٫۱ ۵ ۱۱٫۲ ۸٫۷۷ ۷۰٫۹ ۱۸٫۶ ۲٫۵۲
۸۸٫۹ ۳٫۲ ۸٫۶۲ ۶٫۷۶ ۷۹٫۲ ۱۷٫۸ ۳٫۰۳
۸۸٫۹ ۴ ۱۰٫۷ ۸٫۳۸ ۹۶٫۳ ۲۱٫۷ ۳
۸۸٫۹ ۵ ۱۳٫۲ ۱۰٫۳ ۱۱۶ ۲۶٫۲ ۲٫۹۷
۸۸٫۹ ۶ ۱۵٫۶ ۱۲٫۳ ۱۳۵ ۳۰٫۴ ۲٫۹۴
۸۸٫۹ ۶٫۳ ۱۶٫۳ ۱۲٫۸ ۱۴۰ ۳۱٫۵ ۲٫۹۳

جدول اشتال پروفیل مربعی

ابعاد پروفیل مربعی سطح مقطع وزن واحد طول گشتاور سکون گشتاور مقاوم شعاع چرخش در محور خاص
A*S F G J W i
mm cm2 kg/m cm4 cm3 cm
40*2.9 4.23 3.32 9.66 4.83 1.51
40*4 5.62 4.41 12.1 6.05 1.47
50*2.9 5.39 4.23 19.8 7.94 1.92
50*4 7.22 5.67 25.4 10.1 1.87
60*2.9 6.55 5.14 35.5 11.8 2.33
60*4 8.82 6.93 45.9 15.3 2.28
60*5 10.8 8.47 54.1 18 2.24
70*3.2 8.46 6.64 62.7 17.9 2.72
70*4 10.4 8.18 75.3 21.5 2.69
70*5 12.8 10 89.6 25.6 2.65
80*3.6 10.9 8.55 106 26.4 3.11
80*4.5 13.4 10.5 127 31.7 3.08
80*5.6 16.4 12.9 151 37.6 3.03
90*3.6 12.3 9.68 153 34 3.52
90*4.5 15.2 11.9 185 41 3.48
90*5.6 18.6 14.6 220 49 3.44
100*4 15.2 12 233 46.6 3.91
100*5 18.8 14.7 281 56.3 3.87
100*6.3 23.3 18.3 339 67.8 3.82
120*4.5 20.5 16.1 452 75.3 4.7
120*5.6 25.1 19.7 544 90.6 4.65

جمع‌بندی

همان‌طور که توضیح دادیم جدول اشتال پروفیل، منبعی جامع و کامل برای معماران و مهندسان است که اطلاعات ضروری در مورد انواع مقاطع فولادی مصرفی را در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد. این ابزار ارزشمند ویژگی‌های مقاطع فولادی، نکاتی در مورد طراحی آن‌ها و اطلاعاتی در مورد مواد اولیه مقاطع در اختیار متخصصان قرار می‌دهد و آن‌ها را قادر می‌سازد که سازه‌های ایمن و البته با طراحی نوآورانه خلق کنند.

پرسش و پاسخ

تفاوت جدول وزن و جدول اشتال چیست؟

مهم‌ترین تفاوت میان این دو جدول در واقع تعداد متغیرهای آن‌هاست. در جدول اشتال اطلاعات بسیار کامل‌تری در مورد هندسه‌ی پروفیل درج شده است اما جدول وزن همان‌ طور که از نام آن نیز پیدا است فقط برای تعیین وزن مقاطع براساس سایز آن‌ها کاربرد دارد و برای بررسی ویژگی‌هایی چون میزان تحمل بار پروفیل به اطلاعات کامل‌تر جدول اشتال نیاز هست.

از اطلاعات جدول اشتال به چه شکل می‌توان استفاده کرد؟

به روش‌ها و برای اهداف مختلفی می‌توان از اطلاعات جدول اشتال استفاده نمود. اول برای انتخاب نوع پروفیل که شما می‌توانید با استفاده از اطلاعات جدول اشتال مناسب‌ترین پروفیل با استحکام و سختی دقیق مورد نیاز خود را انتخاب کنید. دوم برای تحلیل ساختاری که به پارامترهایی چون ممان اینرسی و مدول مقطع نیاز دارد. به واسطه‌ی این پارامترها می‌توانید مقدار خمش و انحراف مقطع را محاسبه کنید، ظرفیت ساختاری آن را ارزیابی کنید و میزان سازگاری پروفیل با هدف خود را بسنجید. سوم برای محاسبات طراحی که خواص مواد برای آن ویژگی تعیین‌کننده است. چهارم برای طراحی اتصالات به این جدول نیاز است. به کمک این اطلاعات مهندسان می‌توانند انواع اتصال با اندازه و پارامترهای یک طراحی دقیق و درست بسازند.

مقالات در گروه صبا | نویسنده : سروناز خسروی راد | بروزرسانی : 31 تیر 1402