مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

کاربرد فولاد در پل سازی

سازه فولادی نوعی سازه است که مصالح اصلی آن که برای تحمل نیروها و انتقال آنها به کار می‌رود از فولاد است. اتصالات به کار رفته در این نوع سازه‌ها از نوع جوشی، پرچی و یا پیچ می‌باشد و بسته به نوع اتصالات قطعات طرح شده و کنترل‌های مربوطه بر روی آنها انجا

در حال حاضر فولاد از مهمترین مصالح برای ساخت ساختمان و پل و سایر سازه‌های ثابت است مقاومت فولاد (تنش تسلیم) مورد استفاده در بازه۲۴۰۰ تا ۷۰۰۰ kgr/cm ۲ است که برای ساختمانهای معمولی از فولاد با مقاومت ۲۴۰۰ که به آن فولاد نرمه گفته می‌شود استفاده می‌گردد.

نقش فولاد در ساختمان

فولاد یکی از مهمترین مصالح ساختمانی به شمار می‌آید. فولاد از احیا شدن سنگ آهن، به همراه کک و اکسیژن در کوره‌های بلند با درجه حرارت زیاد بدست می اید. آهن خام که به این ترتیب به دست می‌آید بین ۳ تا ۴ درصد کربن دارد.

مشخصات مکانیکی فولاد

مهمترین مشخصه مکانیکی فولاد نمودار تنش _ کرنش آن می‌باشد که از روی آن تنش تسلیم و یا تنش جاری شدن بدست می‌آید.

فولاد بعنوان ماده‌ای با مشخصات خاص و منحصر بفرد، مدتهاست در ساخت ساختمانها کاربرد دارد. قابلیت اجرای دقیق، رفتار سازه ای معین، نسبت مقاومت به وزن مناسب، در کنار امکان اجرای سریع سازه‌های فولادی همراه با جزئیات و ظرافتهای معماری، فولاد را بعنوان مصالحی منحصر و ارزان در پروژه‌های ساختمانی مطرح نموده است؛ به نحوی که اگر ضعفهای محدود این ماده نظیر مقاومت کم در برابر خوردگی و عدم مقاومت در آتش‌سوزیهای شدید به درستی مورد توجه و کنترل قرار گیرند، امکانات وسیعی در اختیار طراح قرار می‌دهد که در هیچ ماده دیگر قابل دستیابی نیست. فولاد، آلیاژ ی از آهن و کربن است که کمتر از ۲ درصد کربن دارد. در فولاد ساختمانی عمومأ در حدود ۳ درصد کربن و ناخالصیهای دیگری مانند فسفر، سولفور، اکسیژن و نیتروژن و چند ماده دیگر موجود می‌باشد. ساخت فولاد شامل اکسیداسیون و جدانمودن عناصر اضافی و غیر ضروری موجود در محصول کوره بلند و اضافه کردن عناصر مورد نیاز برای تولید ترکیب دلخواه است. برای ساخت فولاد، از چهار روش اصلی استفاده می‌شود. این روشها عبارتند از: روش کوره باز، روش دمیدن اکسیژن، روش کوره برقی، روش خلاء.

آنچه فولاد را به عنوان یک مصالح ساختمانی مناسب معرفی کرده می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

تغییر شکل در اثر بارگذاری و ایجاد تنش یکنواخت

وجود خاصیت الاستیک و پلاستیک

شکل پذیری

خاصیت چکش خواری و تورق

خاصیت خمش پذیری

خاصیت فنری و جهندگی

خاصیت چقرمگی

خاصیت سختی استاتیکی و دینامیکی

مقاومت نسبی بالا

ضریب ارتجاعی بالا

جوش پذیری

همگن بودن

امکان استفاده از ضایعات

امکان تقویت مقاطع در صورت نیاز

سازه‌های فولادی به سه دسته تقسیم می‌شوند

سازه‌های قاب بندی شده:که مجموعه‌ای از اعضای محوری، خمشی و یا محوری خمشی اند.

سازه‌های پوسته‌ای: منابع تگهداری مایعات و گازها که نیروی محوری حاکم است.

سازه‌های معلق: که در آن نیروی کششی حاکم است.

منظور از سازه‌های فولادی در عمران معمولاً سازه‌های قاب بندی شده است. نقش قاب در ساختمان انتقال بارهای مرده و بار زنده و زلزله و بار برف از سازه به پی می‌باشد. و پایداری کلی سازه راحفظ می‌کند.

برای ساخت سازه‌های ساختمانی بیشتر از پروفیل‌های نورد شده استفاده می‌شود اگر ابعاد طراحی شده مقادیر دیگری باشد می‌توان با استفاده از ورق‌های موجود در بازار پروفیل مربوطه را تهیه کرد.

چرا استحکام فولاد کاهش می یابد

فولادهای آلیاژهایی از آهن و کربن هستند که میزان کربن در آنها کمتر از 2 درصد می باشد، همچنین عناصری مانند Si و Mn در مقادیر کمتر از 1 درصد و گوگرد و فسفر در مقادیر جزئی به عنوان ناخالصی در فولادها یافت می‌شوند. البته فولادهای آلیاژی حاوی مقادیر زیادی عنصر آلیاژی می‌باشند.

علت کاهش استحکام فولاد

خصوصیات فولاد توسط ترکیب شیمیایی خصوصا کربن کنترل می‌شود. اگر میزان کربن موجود در فولاد کم باشد فولاد کاملا نرم می‌باشد و استحکام آن نیز پایین خواهد بود و هر چه درصد کربن بالا رود استحکام افزایش و قابلیت انعطاف کاهش خواهد یافت.

عملیات حرارتی نیز تاثیر اساسی بر خواص مکانیکی فولادها دارد. هر چه درجه حرارت تمپر بالا می‌رود از یک طرف قابلیت انعطاف و درصد کاهش سطح مقطع افزایش می‌یابد و از طرف دیگر سختی، استحکام نهایی و نقطه تسلیم افت می‌کند.

نقش کربن در فولادها

کربن نقش اساسی در سخت کرد فولادها دارد. در واقع مقدار کربن فولاد ، سختی پذیری آن را مشخص می‌کند. منطقی به نظر می رسد تامادامی که کربن به % 0.77 نرسیده باشد، تغیرات سختی به صورت خط راست نشود ولی بعد از این که درصد کربن از 0.60 تجاوز کرد تغییر در سختی به وجود نمی‌آید.