منظور از فولاد ساختمانی چیست؟

فولاد ساختمانی چیست؟ در پاسخ به این سوال باید بگوییم که فولاد ساختمانی یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین مصالح ساختمانی است که به‌طور بسیار گسترد‌ه‌ای در ساخت اسکلت ساختمان‌ها، پل‌ها و سازه‌های مختلف به کار می‌رود. مقاطع فولادی، به دلیل استحکام، دوام و انعطاف‌پذیری بالای خود شناخته شده و همین ویژگی‌ها، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل در صنعت ساختمان‌سازی تبدیل کرده است. فولاد ساختمانی عمدتاً از آهن و کربن تشکیل شده است و برای بهبود خواص آن، مقادیر کمی از عناصر دیگر مانند منگنز، سیلیسیم و مس نیز به آن اضافه می‌شود. برای درک بهتر ویژگی‌های فولاد، توصیه می‌‌کنیم مقاله‌ی فولاد چیست را مطالعه کنید.

فولاد ساختمانی در اشکال و اندازه‌های مختلفی عرضه می‌شود که به آن‌ها پروفیل فولادی گفته می‌شود. پروفیل‌های فولادی برای تحمل بارهای متفاوت و پشتیبانی کارآمد از سازه‌ها طراحی شده‌اند. در ادامه، به بررسی انواع مختلف پروفیل‌های فولادی در ساخت‌و‌ساز، قیمت پروفیل، مشخصات، استانداردها، ویژگی‌ها، فرآیند تولید و راهنمایی برای انتخاب و خرید این مصالح ساختمانی ضروری می‌پردازیم.

انواع مقاطع فولادی در ساخت و ساز، مشخصات و استانداردها آن‌ها

تیرآهن‌ها

تیرآهن‌ها و به‌خصوص تیرهای I و H یکی از رایج ترین مقاطع فولادی مورد استفاده در ساخت و ساز هستند. آنها دارای شکل I یا H بوده و با نسبت استحکام به وزن بالای خود شناخته می شوند. همین موضوع آنها را برای تحمل بارهای سنگین در دهانه‌های طولانی ایده‌آل می‌سازد. تیر آهن‌ها معمولاً بر اساس ویژگی‌هایی مثل با عمق، عرض، طول بال‌ها و وزن شناخته و دسته‌بندی می‌شوند. اندازه‌ها و ظرفیت‌های بار استاندارد توسط استانداردهای صنعتی مانند ASTM (انجمن آمریکایی برای آزمایش و مواد) یا EN (استانداردهای اروپایی) تعیین می شود. قیمت تیرآهن با توجه به وزن بالایی که دارد، عموماً بیشتر از سایر محصولات فولادی است. ولی این قیمت بسته به وزن، گرید و نوع تیرآهن خواهد بود.

ناودانی ها

ناودانی‌ها مقاطع فولادی با شکل C هستند که به طور معمول برای قاب‌بندی و مهاربندی استفاده می‌شوند. آنها مقاومت خوبی در برابر خمش دارند و اغلب همراه با سایر مقاطع فولادی برای ایجاد قاب‌های سازه‌ای استفاده می‌شوند. قیمت ناودانی می‌تواند به عوامل مختلفی مثل مشخصات و ویژگی‌های آن‌ها بستگی داشته باشد. دسته‌بندی‌ و مشخصات ناودانی‌ها شامل ابعادی مانند عمق، عرض و ضخامت، و همچنین درجه و شکل ظاهری مواد می‌شود.

میلگرد ها (تیرهای تقویتی)

میلگرد نوعی فولاد آجدار است که برای تقویت سازه‌های بتنی و افزایش مقاومت کششی آن‌ها به کار می‌رود. آجدار بودن این میلگردها باعث چسبندگی بهتر آن‌ها با بتن می‌شود. مشخصات میلگرد بر اساس قطر، مقاومت تسلیم و گرید تعیین می‌شود. بسته به نوع فولاد به کار رفته، مکانیسم تولید و نوع آج‌ها، میلگردها می‌توانند مدل‌های مختلفی داشته باشند. استانداردهای ASTM A615/A615M و ASTM A706/A706M از شناخته‌شده‌ترین استانداردها برای میلگرد هستند که کیفیت و عملکرد آن‌ها را در ساخت‌وساز بتن‌آرمه تضمین می‌کنند. قیمت روز میلگرد را از پیوان ببینید.

نبشی

نبشی‌ها مقاطع فولادی با شکل L هستند که با اضلاع عمود بر هم مشخص می‌شوند. آنها به‌طور معمول برای مهاربندی، قاب‌بندی و پشتیبانی از سازه‌ها استفاده می‌شوند و سازه‌های عمودی و افقی را به یکدیگر متصل می‌کنند. نبشی ها با طول بال ها، ضخامت و درجه مواد مشخص می شوند و برای پاسخگویی به نیازهای مختلف ساختمانی در اندازه های استاندارد مختلف موجود هستند. تمام این موارد روی قیمت نبشی تاثیرگذار هستند.

لوله‌ها و قوطی‌ها

لوله‌ها و قوطی‌های فولادی مقاطع استوانه‌ای توخالی هستند که در طیف وسیعی از کاربردهای ساختمانی، از جمله ستون‌ها، تیرها و خرپاها استفاده می‌شوند. دسته‌بندی‌ها مشخصات لوله‌ها و قوطی‌ها شامل تنوع‌های ابعادی مانند قطر، ضخامت دیواره و طول، و همچنین درجه، گرید و استانداردهای ساخت ‌می‌شود.

ورق های گالوانیزه

یک نوع ورق فولادی است با لایه‌ای از فلز روی پوشانده شده است. این فرآیند شامل غوطه‌ور کردن ورق فولادی در یک حوضچه از روی ذوب شده است که به آن اجازه می‌دهد تا در برابر زنگ زدگی و خوردگی مقاومت داشته باشد. از ورق‌های گالوانیزه معمولاً در ساخت و ساز، صنایع خودروسازی، تولید ابزارهای آشپزخانه‌ای، و ساخت و تعمیرات صنایع دریایی و استخراج انرژی استفاده می‌شود. البته،‌ انواع دیگری از ورق‌ها، مانند ورق سیاه نیز در ساختمان‌سازی بسیار کارآمد هستند.

جدول بررسی انواع مقاطع فولادی و مصارف فولاد ساختمانی در ساخت‌وساز

نوع مقطع	مشخصات	استانداردها	استفاده در ساخت و ساز
تیرآهن‌ها	شکل I یا H، ابعاد مانند عمق، عرض، طول بال‌ها و وزن	ASTM، EN	برای تحمل بارهای سنگین در دهانه‌های طولانی استفاده می‌شوند
ناودانی‌ها	شکل C، ابعاد مانند عمق، عرض، ضخامت، درجه و شکل ظاهری مواد	استانداردهای صنعتی	برای قاب‌بندی و مهاربندی سازه‌ها استفاده می‌شوند
میلگرد‌ها	قطر، مقاومت تسلیم، گرید	ASTM A615/A615M، ASTM A706/A706M	برای تقویت سازه‌های بتنی و افزایش مقاومت کششی آن‌ها استفاده می‌شوند
نبشی‌ها	شکل L، ابعاد مانند طول بال ها، ضخامت، درجه مواد	–	برای مهاربندی، قاب‌بندی و پشتیبانی از سازه‌ها استفاده می‌شوند
لوله‌ها و قوطی‌ها	شکل استوانه‌ای، ابعاد مانند قطر، ضخامت دیواره، طول	–	برای کاربردهای مختلف ساختمانی از جمله ستون‌ها و تیرها استفاده می‌شوند
ورق‌های گالوانیزه	لایه‌ای از فلز روی پوشانده شده، مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی، کاربردها	–	در ساخت و ساز، صنایع خودروسازی، تولید ابزارهای آشپزخانه‌ای و … استفاده می‌شوند
ورق‌های سیاه	نامشخص	–	کارآمد در ساختمان‌سازی استفاده می‌شوند

 

معرفی انواع فولاد ساختمانی بر اساس جنس

علاوه بر انواع مقاطع فولادی که در بخش قبل معرفی کردیم، فولادهای ساختمانی بر اساس ترکیب، خواص و کاربرد مورد نظر نیز متفاوت بوده و به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:

فولاد کربنی: رایج‌ترین نوع فولاد در ساخت و ساز، فولاد کربنی است که عمدتاً از آهن و کربن تشکیل شده است. این نوع فولاد با داشتن استحکام بالا و قابلیت جوش‌پذیری خوب، برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای سازه‌ای مناسب است.

فولاد آلیاژی: فولاد آلیاژی حاوی عناصر آلیاژی اضافی مانند منگنز، سیلیسیم، نیکل، کروم یا مولیبدن است تا خواص مکانیکی آن بهبود پیدا کند. فولاد آلیاژی در مقایسه با فولاد کربنی، استحکام، سختی و مقاومت در برابر خوردگی بالاتری را ارائه می‌دهد و این ویژگی‌ها آن را برای محیط‌های ساختمانی پیچیده و آسیب‌پذیر مناسب می‌سازد.

فولاد ضد زنگ: فولاد ضدزنگ یک آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی است. این مقاومت به خاطر وجود عانصری مثل کروم، نیکل و … است. این نوع فولاد بسیار بادوام، بهداشتی و از نظر زیبایی‌شناختی جذاب است و برای استفاده در ساختمان‌ها و سازه‌هایی مناسب است که در آنها مقاومت در برابر خوردگی ضروری است.

جدول مقایسه جنس انواع فولاد ساختمانی 

نوع فولاد	ترکیبات مهم	خواص	کاربردها	مقایسه با سایر انواع فولاد
فولاد کربنی	آهن و کربن	استحکام بالا، جوش‌پذیری مناسب	ساختمان‌های عمومی و گسترده	نسبت استحکام به وزن بالاتر، امکان ساخت سازه‌های سبک و مستحکم
فولاد آلیاژی	آهن، منگنز، سیلیسیم، نیکل، کروم، مولیبدن	استحکام بالا، سختی بیشتر، مقاومت در برابر خوردگی	محیط‌های ساختمانی پیچیده و آسیب‌پذیر	مقاومت بیشتر در برابر خوردگی و خواص مکانیکی بهتر
فولاد ضدزنگ	آهن، کروم، نیکل و عناصر آلیاژی دیگر	مقاومت در برابر خوردگی، بادوامی، زیبایی‌شناختی	ساختمان‌ها و سازه‌هایی که مقاومت در برابر خوردگی ضروری است	مقاومت بالا در برابر خوردگی و زیبایی‌شناختی بیشتر

 

بررسی مهم‌ترین ویژگی‌های فولاد ساختمانی

فولاد ساختمانی چندین ویژگی کلیدی و برجسته دارد که آن را برای استفاده در بخش ساختمان سازی بسیار مناسب می‌کند. بیایید برخی از آن‌ها را مرور کنیم:

۱. استحکام بالا: فولاد ساختمانی نسبت استحکام به وزن عالی داشته و امکان ساخت سازه‌های سبک اما مستحکم را فراهم می‌کند که قادر به تحمل بارها و نیروهای سنگین هستند.

۲. چکش‌خواری: برخی از انواع فولاد ساختمانی شدیدا چکش‌خوار هستند، به این معنی که می‌توانند بدون شکستگی، تغییر شکل قابل توجهی را تحمل کنمد. این خاصیت، انعطاف‌پذیری را در طراحی و ساخت‌وساز امکان‌پذیر می‌کند و پاسخگوی نیازهای مختلف مهندسی و معماری است.

۳. دوام: فولاد ساختمانی در برابر خوردگی، آتش‌سوزی، آفات و عوامل محیطی مقاوم است و بدین ترتیب، طول عمر و قابلیت اطمینان ساختمان‌ها و زیرساخت‌های ساخته شده را تضمین می‌‌کند.

۴. چندکاره بودن: فولاد ساختمانی را می‌توان به راحتی در محل ساخت و ساز شکل داد، مونتاژ کرد و تغییر داد. همین انعطاف‌پذیری بالا باعث می‌‌شود از آن‌ها بتوان برای بخش‌های مختلف ساختمان و با اهداف مختلفی استفاده کرد.

۵. قابل بازیافت بودن: فولاد ساختمانی جزو مصالح ساختمانی پایدار و دوست‌دار محیط زیست است، چراکه آن را می‌توان به طور نامحدود بازیافت کرد، بدون اینکه خواص یا کیفیت خود را از دست بدهد و از این طریق به حفظ محیط زیست و بهره‌وری منابع کمک کرد.

جدول ویژگی‌های فولاد ساختمانی

ویژگی	توضیح
استحکام بالا	فولاد ساختمانی دارای استحکام بالاست که امکان ساخت سازه‌های مستحکم با وزن کمتر را فراهم می‌کند.
چکش‌خواری	برخی از انواع فولاد ساختمانی دارای خاصیت چکش‌خواری هستند که به آن‌ها انعطاف‌پذیری بالا و توانایی تغییر شکل بدون شکستگی را می‌دهد.
دوام	فولاد ساختمانی مقاومت بالایی در برابر خوردگی، آتش‌سوزی، آفات و عوامل محیطی دارد که باعث می‌شود ساختمان‌ها و زیرساخت‌های ساخته شده از آن دوام بیشتری داشته باشند.
چندکاره بودن	فولاد ساختمانی قابلیت فرم‌دهی، مونتاژ و تغییر شکل را به راحتی فراهم می‌کند که از آن برای بخش‌های مختلف ساختمان و با اهداف مختلف می‌توان استفاده کرد.
قابل بازیافت	فولاد ساختمانی از مصالح قابل بازیافت است که به حفظ محیط زیست و بهره‌وری منابع کمک می‌کند و می‌توان آن را به طور نامحدود بازیافت کرد بدون از دست دادن کیفیت.

 

فرایند تولید انواع فولادهای ساختمانی

تولید فولادهای ساختمانی، از استخراج مواد اولیه تا ساخت و فرآوری، شامل چندین مرحله می‌شود:

۱. استخراج سنگ آهن: فرآیند با استخراج سنگ آهن از معادن از طریق حفاری، انفجار و خاکبرداری آغاز می‌شود.

۲. تولید آهن: سنگ آهن در کوره‌های بلند ذوب می‌شود تا آهن خام، یک شکل اولیه از فولاد حاوی کربن و سایر ناخالصی‌ها، تولید شود.

۳. فولادسازی: آهن خام در فرآیندهای فولادسازی مانند فرآیند اکسیژنِ بازی (BOF) یا فرآیند کوره قوس الکتریکی (EAF) برای کاهش میزان ناخالصی‌ها و تنظیم ترکیب آلیاژ، بیشتر تصفیه می‌شود.

۴. ریخت‌گری و شکل‌دهی: فولاد مذاب با استفاده از روش‌هایی مانند ریخته‌گری پیوسته یا ریخته‌گری شمش به اشکال و اندازه‌های مختلف ریخته می‌شود. سپس از طریق فرآیندهای نورد، اکستروژن، آهنگری یا ماشینکاری به محصولات خاصی تبدیل می‌شود.

۵. حرارت‌دهی و پرداخت: محصولات فولادی ساخته‌شده ممکن است برای بهبود خواص مکانیکی و دستیابی به سختی یا ویژگی‌های ​​مطلوب، تحت فرآیندهای حرارت‌دهی مانند بازپخت، آب‌دهی یا معتدل‌سازی قرار گیرند. سپس، برای افزایش حفاظت و زیبایی، ممکن است برخی عملیات سطحی مانند رنگ‌آمیزی، گالوانیزه کردن یا پوشش‌دهی انجام شود.

مراحل تولید انواع فولادهای ساختمانی

مرحله	توضیح
استخراج سنگ آهن	فرآیند استخراج سنگ آهن از معادن شامل حفاری، انفجار و خاکبرداری می‌شود.
تولید آهن	سنگ آهن در کوره‌های بلند ذوب می‌شود تا آهن خام تولید شود که حاوی کربن و ناخالصی‌های دیگر است.
فولادسازی	آهن خام در فرآیندهای فولادسازی مانند فرآیند اکسیژن بازی (BOF) یا فرآیند کوره قوس الکتریکی (EAF) برای کاهش ناخالصی‌ها و تنظیم ترکیب آلیاژ، تصفیه می‌شود.
ریخت‌گری و شکل‌دهی	فولاد مذاب با روش‌های ریخته‌گری پیوسته یا ریخته‌گری شمش به اشکال و اندازه‌های مختلف ریخته می‌شود. سپس با استفاده از فرآیندهای نورد، اکستروژن، آهنگری یا ماشینکاری به محصولات خاصی تبدیل می‌شود.
حرارت‌دهی و پرداخت	محصولات فولادی ممکن است برای بهبود خواص مکانیکی و دستیابی به ویژگی‌های مطلوب، تحت فرآیندهای حرارت‌دهی مانند بازپخت، آب‌دهی یا معتدل‌سازی قرار گیرند. سپس برخی عملیات سطحی مانند رنگ‌آمیزی، گالوانیزه کردن یا پوشش‌دهی انجام می‌شود.

 

هنگام انتخاب و خرید مصالح ساختمانی به چه مواردی توجه داشته باشیم؟

انتخاب مصالح ساختمانی مناسب، از جمله فولاد ساختمانی، برای اطمینان از کیفیت، ایمنی و مقرون به صرفه بودن پروژه های ساختمانی ضروری است. در این بخش، برخی از مهم‌ترین مواردی که هنگام خرید مصالح ساختمانی باید به آن توجه داشته باشید را مرور خواهیم کرد:

۱. شناسایی نیازهای پروژه: کار را با درک الزامات و محدودیت‌های خاص پروژه ساخت و ساز خود، از جمله طراحی سازه، ظرفیت باربری، عوامل محیطی و محدودیت‌های بودجه، شروع کنید.

۲. مشاوره با مهندسان سازه و معماران: برای ارزیابی نیازهای سازه‌ای، تجزیه و تحلیل گزینه‌های طراحی و انتخاب مصالح ساختمانی مناسب، حفظ دوام و پایداری و … با مهندسان سازه و معماران با تجربه همکاری نزدیک داشته باشید.

۳. ارزیابی ویژگی‌های مصالح: خواص مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر آتش‌سوزی، هدایت حرارتی، تأثیر زیست محیطی،‌ استحکام و … مصالح ساختمانی مختلف را در نظر گرفته و اطمینان حاصل کنید که با مشخصات پروژه و استانداردهای مقررات مطابقت دارند.

۴. مقایسه هزینه ها و مزایا: هزینه‌های اولیه، هزینه‌های ثانویه (در طول چرخه عمر)، نیاز به نگهداری و تعمیر، و مزایای بلندمدت مصالح ساختمانی مختلف بررسی و با یکدیگر مقایسه کنید تا ارزش کلی و مقرون به صرفه بودن آنها مشخص شود.

۵. بررسی انطباق با استانداردها: اطمینان حاصل کنید که مصالح ساختمانی انتخاب شده با استانداردهای صنعتی، کدها و مقررات مربوط به استحکام سازه‌ای، ایمنی و پایداری زیست محیطی مطابقت داشته باشند.

۶. تهیه از تامین کنندگان معتبر: تامین کنندگان و تولید کنندگان معتبر و شناخته شده را انتخاب کنید که شهرت خوبی در زمینه ارائه مصالح ساختمانی با کیفیت بالا، خدمات مشتری و تحویل به موقع دارند. با این کار، خطرات و تاخیرهای پروژه را به حداقل برسانید.

۷. در نظر گرفتن اصول توسعه پایدار: اولویت را به مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست و پایدار، مانند فولاد بازیافتی، منابع تجدیدپذیر بدهید تا ردپای کربن را به حداقل برسانید و شیوه های توسعه پایدار را ترویج کنید.

با پیروی از این دستورالعمل ها و همکاری با متخصصان حرفه‌ای این حوزه، می‌توانید تصمیمات آگاهانه بگیرید و مصالح ساختمانی مناسبی را تهیه کرده و از این طریق کیفیت و موفقیت پروژه ساختمانی خود را تا حدی تضمین کنید.

جدول راهنمای خرید فولاد ساختمانی

مورد	جزئیات
نیازهای پروژه	شناسایی الزامات و محدودیت‌های پروژه، از جمله طراحی سازه، ظرفیت باربری، عوامل محیطی و محدودیت‌های بودجه.
مشاوره	مشاوره با مهندسان سازه و معماران برای انتخاب مصالح ساختمانی مناسب و ارزیابی نیازهای سازه‌ای و طراحی، حفظ دوام و پایداری پروژه.
ویژگی‌های مصالح	ارزیابی خواص مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی، آتش‌سوزی، هدایت حرارتی، تأثیر زیست محیطی و استحکام مصالح ساختمانی و اطمینان از مطابقت با استانداردها و مقررات.
مقایسه هزینه‌ها و مزایا	مقایسه هزینه‌های اولیه و ثانویه، نیاز به نگهداری و تعمیر، و مزایای بلندمدت مصالح ساختمانی مختلف.
انطباق با استانداردها	اطمینان از مطابقت مصالح ساختمانی با استانداردها، کدها و مقررات صنعتی، ایمنی، و پایداری زیست محیطی.
تهیه از تامین‌کنندگان معتبر	انتخاب تامین‌کنندگان و تولیدکنندگان با شهرت خوب در زمینه ارائه مصالح ساختمانی با کیفیت بالا و خدمات مشتری مطلوب.
اصول توسعه پایدار	توجه به مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست و پایدار، مانند فولاد بازیافتی و منابع تجدیدپذیر، به منظور کاهش ردپای کربن و ترویج شیوه‌های توسعه پایدار.

جمع بندی

فولاد ساختمانی نقش حیاتی را در دنیای ساخت و ساز مدرن ایفا کرده و استحکام، دوام و تطبیق پذیری بی‌نظیری را برای ساخت سازه‌های ایمن، مقاوم و پایدار ارائه می‌دهد. درک انواع، ویژگی‌ها، فرآیندهای تولید و معیارهای انتخاب فولاد ساختمانی برای تمام افراد فعال در این صنعت، شامل معماران، مهندسان، پیمانکاران و تمام ذینفعان پروژه ضروری است. در همین راستا، در این مقاله سعی کردیم آشنایی بیشتری با فولاد ساختمانی پیدا کرده و مرور مختصری بر جنبه‌های مهم این نوع مصالح ساختمانی داشته باشیم.

برای دانلود فایل (PDF) آیین نامه فولاد ایران کلیک کنید.