وقتی صحبت از قوطی می‌کنیم منظور مقاطع توخالی هستند که ممکن است در کاربردهای مختلف از آنها استفاده شود. قوطی‌ها از پراستفاده‌ترین انواع مقاطع فولادی هستند که در پروژه‌های صنعتی و ساختمانی به کار می‌روند. یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین نوع قوطی‌ها، قوطی آهن است. البته گاهی از واژه پروفیل نیز به جای قوطی استفاده می‌شود و باید بدانید که تفاوتی میان این دو وجود ندارد.
کاربرد قوطی پروفیل در سازه‌های فولادی متنوع است و باید به درستی از آنها استفاده شود وگرنه می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به بار بیاورد. قوطی پروفیل‌ها به دلیل مقاومت بالا، وزن کم، قابلیت شکل‌پذیری و سهولت در نصب، در ساخت سازه‌های فولادی متنوعی از جمله ستون‌ها، تیرها، خرپا ها، ستون‌های باربر و غیره استفاده می‌شوند.
انتخاب نوع و سایز مناسب قوطی پروفیل به نوع سازه، بارهای وارده و شرایط محیطی بستگی دارد. طراحی صحیح سازه با استفاده از نرم‌افزارهای مهندسی و توسط مهندسان مجرب ضروری است. همچنین استفاده از قوطی پروفیل‌های باکیفیت و دارای استاندارد برای تضمین مقاومت و طول عمر سازه ضروری است.
عدم توجه به این نکات می‌تواند منجر به کاهش مقاومت سازه، ایجاد ترک و شکستگی در قوطی پروفیل‌ها و ریزش و خسارات جبران‌ناپذیر شود. بنابراین، استفاده صحیح از قوطی پروفیل در سازه‌های فولادی نیازمند تخصص و دقت بالایی است.
فولاد مقاومت فشاری و کششی بالایی دارد و می‌تواند بارهای سنگین را تحمل کند علاوه بر این فولاد طول عمر بالایی دارد و می‌تواند برای سال‌های متمادی مورد استفاده قرار گیرد. به همین دلایل در ساختمان‌سازی کاربردهای فراوانی دارد. اما در مقابل وزن فولاد هم بالاست و این خود می‌تواند باعث افزایش بار مرده ساختمان شود. بار مرده به وزن کلی ساختمان، قبل از اعمال بارهای زنده مانند اثاثیه، افراد و بار چیزهای دیگری مانند برف گفته می‌شود. افزایش بار مرده می‌تواند معایبی به همراه داشته باشد که شامل مواردی نظیر افزایش نیروی برشی و لنگر خمشی در اعضای سازه و افزایش سایز و وزن فونداسیون می‌شود.
در طول دو دهه اخیر، مهندسان ساخت و ساز تلاش کرده‌اند با طراحی متفاوت مقاطع فولادی، وزن سازه را کاهش دهند. البته باید در نظر داشت که از قوطی تنها در بخش‌هایی می‌توان استفاده کرد که نیاز به استحکام بالایی وجود نداشته باشد. درست است که قوطی‌ها به طور کلی مقاومت بالایی دارند، اما میزان استحکام آنها به عوامل مختلفی مانند نوع قوطی، ضخامت دیواره، کیفیت ساخت و نحوه استفاده از آن بستگی دارد.
پیش از این و در مقاله‌ای جداگانه در رابطه با ساخت خانه با قوطی صحبت نمودیم. در برخی از بخش‌های ساختمان مانند ستون‌ها و تیرها نیاز به استحکام بسیار بالایی وجود دارد و استفاده از قوطی به تنهایی کافی نیست. در این موارد معمولاً از قوطی در کنار مصالح دیگر مانند بتن و فولاد استفاده می‌شود. اما در برخی از بخش‌های دیگر ساختمان مانند نعل درگاه‌ها، قاب پنجره‌ها و درها، سقف‌های کاذب و دیوارهای غیر باربر نیاز به استحکام بسیار بالایی وجود ندارد و می‌توان از قوطی به تنهایی استفاده کرد. استفاده از قوطی در این موارد مزایای زیادی دارد.
نقشه اسکلت فلزی با قوطی
یک اسکلت فلزی متشکل است از یک سری ستون‌های عمودی و تیرهای افقی که به شکل شبکه‌های مستطیلی به هم وصل شده‌اند. این شبکه وظیفه نگهداری طبقات، سقف‌ها و دیوارهایی را که به اسکلت ساختمان وصل شده‌اند بر عهده دارد. استفاده از قوطی در سازه‌های فولادی می‌تواند جایگزینی مانسب برای برخی بخش‌ها در سازه باشد. اما بر اساس آیین‌نامه‌های ساختمانی، استفاده از قوطی برای ستون فقط برای ساختمان‌های که حداکثر دو طبقه دارند مجاز است و با این اوصاف، ساخت ویلا با قوطی فلزی منطقی‌تر است.
پس در ستون ساختمان‌های چند طبقه از قوطی آهن نمیتوان استفاده کرد، زیرا باید در محل اتصال تیر به ستون، داخل مقطع ستون تقویت شود و انجام این کار در قوطی آهن، امکان‌پذیر نیست. زیرا دسترسی به داخل مقطع وجود ندارد. بنابراین ساخت خانه با قوطی آهن تنها در ساختمان‌های یک طبقه امکان‌پذیر است و ضعف آن نیز در هنگام زلزله مشخص می‌شود. زیرا امکان تغییر شکل مقطع و کاهش مقاومت آن در زمان زلزله وجود دارد. به همین خاطر توصیه می‌شود که برای حل این مشکل در زمان استفاده از قوطی آهن، داخل آن با بتن پر شود.
قوطی آهن چیست؟
قوطی یا پروفیل آهن (به انگلیسی Steel Square Tube)، نوعی مقطع فولادی است که ساختاری توخالی با سطح مقطع مربع یا مستطیل شکل دارد. از جوش دادن چهار صفحه فولادی به یکدیگر به شکل چهارضلعی ساخته می‌شود. قوطی آهن که به آن پروفیل آهن نیز گفته می‌شود، یک ماده بسیار قوی و همه کاره است که در کاربردهای بسیار متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. قوطی آهن در ساخت ساختمان‌ها، پل‌ها و سایر سازه‌ها استفاده می‌شود. همچنین در ساخت تیرهای فولادی سازه‌ای، ستون‌ها و خرپاها نیز کاربرد دارد. از این نوع قوطی همچنین در ساخت طیف گسترده‌ای از محصولات از جمله ماشین آلات، تجهیزات و وسایل نقلیه استفاده می‌شود. همچنین از آن در ساخت قفسه بندی و سایر سیستم‌های ذخیره سازی نیز بهره برده می‌شود.
قوطی ستونی چیست؟
قوطی ستونی به نوعی پروفیل گفته می‌شود که از ورق‌های سیاه و در ابعاد زیاد تولید می‌شوند. این نوع قوطی‌ها کاربردهایی مانند ساخت سوله، استفاده در کارگاه‌ها، ستون‌های ساختمان و انبار‌ها به کار گرفته می‌شوند. به عبارت بهتر قوطی ستونی همان قوطی آهن است اما با ضخامت بیشتر و به همین دلیل از آن در ساخت و ساز استفاده می‌شود. قیمت ورق سیاه نقش اصلی را در قیمت قوطی ستونی و قیمت قوطی آهن دارد.
اولین بار جیمز وایت هاوس در سال 1825 قوطی ستونی را اختراع کرد. استفاده از این محصول در ساخت پل‌های خرپایی در قرن 19 نیز آغاز کاربرد قوطی ستونی در سازه بود. از آن به بعد بود که استفاده از قوطی در سازه‌های فلزی باب شد.
مطلب مرتبط: ساخت خرپا با قوطی
در ابتدا قوطی ستونی از جوش ورق‌های فولادی از طریق فرآیند نورد گرم تولید می‌شد. این روش معایب زیادی داشت که شامل موارد زیر هستند:
- کیفیت پایین: جوشکاری کیفیت قوطی ستونی را کاهش می‌داد و مقاومت آن را پایین می‌آورد.
- مصرف زیاد نیروی کار: جوشکاری قوطی ستونی نیاز به نیروی کار زیادی داشت و هزینه تولید را افزایش می‌داد.
- عدم قابلیت اتصال مستقیم: قوطی ستونی جوش شده را نمی‌شد به طور مستقیم به سایر اجزای سازه مانند تیرآهن وصل کرد.
در سال 1886 برادران مانیسمان توانستند پروفیل‌های بدون درز را به روش نورد گرم تولید کنند. این روش مزایای زیادی داشت. تولید پروفیل‌های بدون درز، انقلابی در صنعت ساخت و ساز ایجاد کرد و موجب افزایش استفاده از قوطی ستونی در ساختمان‌سازی شد. امروزه قوطی ستونی در دو نوع ساختمانی و صنعتی تولید می‌شود. قوطی ستونی ساختمانی در ساخت اسکلت فلزی ساختمان‌ها و قوطی ستونی صنعتی در ساخت سازه‌های صنعتی مانند سوله‌ها و کارخانجات استفاده می‌شود.
محدودیت‌های استفاده از قوطی برای ستون
همان‌طور که گفتیم کاربرد قوطی پروفیل در سازه‌های فولادی با تمام مزایایی که دارد، محدودیت‌هایی را نیز به همراه دارد:
- یکی از محدودیت‌های استفاده از قوطی در سازه‌های فولادی، هزینه بالای آن است؛ زیرا قوطی پروفیل جزو مقاطع گران بازار آهن و فولاد محسوب می‌شود. البته باوجود توخالی بودن و وزن کم این محصول، قیمت پروفیل مورد استفاده در سازه چندان هم زیاد نخواهد شد.
- اگر قوطی ستونی کیفیت پایینی داشته باشد می‌تواند مشکل ساز شود. پس باید از قوطی باکیفیت بالا در ساخت سازه فولادی استفاده کنید. حتماً باید در این زمینه توجه نمایید که از فروشنده معتبر خرید نمایید.
- برای اتصال قوطی به قوطی نیاز به تجربه و تخصص زیادی وجود دارد که هم زمان‌بر است و هم باید هزینه بیشتری برای دستمزد پرداخت کرد. عدم اتصال صحیح قوطی‌ها می‌تواند منجر به مشکلات زیادی مانند کاهش مقاومت سازه، ایجاد ترک و شکستگی در قوطی‌ها و حتی ریزش سازه شود. انتخاب روش مناسب برای اتصال قوطی به قوطی به عوامل مختلفی مانند نوع سازه، شرایط محیطی، بارهای اعمال شده و بودجه بستگی دارد. در نهایت، اتصال قوطی به قوطی یک کار تخصصی است و باید توسط افراد مجرب و متخصص انجام شود.
- نیروی کار زیادی برای اجرای اتصالات نیاز است.
- استفاده از قوطی برای ستون تنها برای ساختمان‌های یک طبقه مناسب است؛ زیرا برای سازه‌های چندطبقه باید داخل مقطع ستون در محل اتصالش به تیر تقویت شود؛ اما انجام این کار در مقطع قوطی که توخالی است غیرممکن خواهد بود.
پروفیل آهن, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 25 بهمن 1402
