پروفیل چیست ؟ کاربرد و انواع پروفیل
تاریخچه تولید پروفیل
مقاطع توخالی به علت خواص فوق العاده ای که دارند, از زمان های قدیم مورد شناخت بوده اند. برای مثال پل قوسی که در اسکاتلند ساخته شد (در سال 1890 با طول 521 متر) , این پل به علت این که آن زمان شیوه و روش دیگری برای تولید مقاطع HSS در دسترس نبود, با استفاده از ورق های رول مانند که به هم پرچ شده بودند ساخته شده است.
در همان قرن اولین تولید کارخانه ای مقاطع توخالی که به صورت دایره ای بود توسط برادران مانسمن (Mannesmann) پیشرفت داده شد که رول های ورق را به صورت اوریب سوراخ کرده و امکان ساخت مقاطع را ممکن ساخت .
این پروسه تکامل و پیشرفت داده شد توسط پیگر (pilger). چند سال بعد ساخت مقاطع توخالی با ضخامت کمتر و بدون درز جوش انجام گرفت. در اوایل قرن قبل, یک مرد انگلیسی به اسم whitehouse جوش مقاطع توخالی را پیشرفت داد. اگر چه تولید مقاطع توخالی دایره ای بیشتر مورد استفاده قرار گرفت, بعد از پیشرفتی که در جوش یکپارچه این مقاطع توسط یک مرد آمریکایی به نام فرتز (Fretz) اختراع شد.
بعد از جنگ جهانی دوم صنعت جوشکاری جهش و پیشرفت چشمگیری کرد. ورق تولید کننده ی این مقاطع به آسانی و بدون درز جوش به هم جوش خورد تا مقطع تو خالی ساخته شود.
برش نهایی مورد نیاز مقاطع توخالی دایره ای و مستطیلی به طور قابل ملاحظه ای توسعه یافت توسط دستگاهی که مولر (Müller) اختراع کرد .
یکی از راه های حل کردن مشکل اتصال این مقاطع استفاده از بست پیش ساخته است که در سال 1937 توسط Mengeringhausen ساخته شد. این بست ساخت سازه های فضایی بزرگ را امکان پذیر کرد .
در سال 1952 مقاطع توخالی مستطیلی توسط دو فرد Stewart , Lloyds ساخته و توسعه داده شد. این نوع مقاطع همانند مقاطع دایره ای تولید و بریده می شود و فقط در انتها با رول های مختلف شکل گیری می شود.
در دهه 50 تمامی مشکلات تولید,جوش و قطع این مقاطع حل شد و تنها مشکل باقی مانده, اتصالات بدون استیفنر این نوع مقاطع بودند.
اولین طراحی های مقدماتی برای اتصالات خرپایی مقاطع توخالی دایره ای توسط Jamm در سال 1955 صورت گرفت و تا به امروز در حال تحقیق و گسترش می باشد.
تحقیقات صورت گرفته برای طراحی مقاطع توخالی مستطیلی از سال 1960 در اروپا با استفاده از بسیاری از آزمایش ها, تئوری ها و اختراع ها انجام گرفت که اکثراً اسپانسر آنCIDET می باشد. علاوه بر این در 25 سال گذشته, تحقیقات زیادی در رفتار خستگی و جنبه های دیگر مانند پر کردن آن ها با بتن, مقاومت در مقابل آتش سوزی, بار باد و مقاومت در مقابل خوردگی انجام شد.
انواع پروفیل
پروفیل به طور کلی در دو نوع ساختمانی و صنعتی وجود دارد
پروفیل ساختمانی
به آن دسته از پروفیل هایی اطلاق می شود که در صنعت ساختمان سازی کاربرد دارند مانند در و پنجره های آلومینیومی و… که خود چند نوع دارد :
• اولین نوع پروفیل نورد گرم است که از نورد گرم شمش فولادی ساخته می شود و قوطی شکل است.
• دومین نوع پروفیل نورد سرد است که از شکل دادن ورق های فولادی از طریق خم کردن و پرس تولید می شود و ناودانی شکل است. پروفیل های نورد سرد تنها مناسب کارهای سبک ساختمانی هستند مانند ناودانی ها, تیرهای تکیه گاهی سقف کاذب و چارچوب درهای ساختمان.
• سومین نوع پروفیل مرکب است که از اتصال چند پروفیل سرد و گرم به وجود می آید.
پروفیل صنعتی
به آن دسته از محصولاتی اطلاق می شود که در صنایع مختلف همچون خودروسازی, نظامی و… به عنوان قطعات و متعلقات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. در مقاطع صنعتی توجه به ویژگی های مکانیکی و الکتریکی از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و در این راستا دانش فنی و تجربه کاری و امکانات تولیدی در جایگاه ویژه ای قرار می گیرند به طوری که امکان تولید قطعات خاص با ویژگی های مشخص برای هر تولیدکننده پروفیل ساختمانی وجود نخواهد داشت.
پروفیل کامپوزیتی
امروزه سهم بسیار بزرگی از بازار در اختیار مواد مرکب یا همان کامپوزیت است و همچنین پروفیل های کامپوزیتی به میزان وسیعی در ساختمان سازی به ویژه ساختمان سازی در شرایط آب و هوایی که احتمال خوردگی در آن بالا است بسیار رواج پیدا کرده است.
دلیل عمده استفاده از این پروفیل ها جلوگیری از پدیده خوردگی و افزایش عمر سازه در برابر ارتعاشات است. همچنین استفاده از پروفیل های کامپوزیتی باعث سبکی بنا می شود, اما اهمیت این مزیت چندان نیست.
آنچه باعث دوام و عمر بالای پروفیل کامپوزیتی می شود خاصیت غیرکشسانی آن است که باعث عملکرد بهتر در برابر ارتعاشات زلزله می شود و بهترین گزینه برای مقاوم سازی در برابر زلزله است.
کشور مابه لحاظ شرایط اقلیمی در شمال و جنوب نیاز بسیار گسترده ای به استفاده از کامپوزیت در قالب پروفیل های کامپوزیتی دارد. هم اکنون بسیاری از سازه های بنا شده در محیط های خورنده مناطق مختلف کشور همچون پل های دریاچه ارومیه یا ساختمان های جنوب کشور دچار معضل خوردگی هستند که استفاده از کامپوزیت ها می تواند پاسخگوی مشکل این قبیل سازه ها باشد.
پروفیل گالوانیزه
پروفیل گالوانیزه هم برای مقاوم سازی بیشتر امروزه کاربرد خوبی در در و پنجره های یو پی وی سی پیدا کرده است.از مزایای استفاده از پروفیل گالوانیزه در پنجره های یو پی وی سی جلوگیری از مشکل هرز شدن پیچ ها و افتادگی بازشوهای درها و پنجره ها است. همچنین یکی دیگر از مزایای آن بالا بردن استحکام و مقاومت در برابر فشارهای جوی در ارتفاعات بالا است, چرا که در ارتفاعات زیاد برج ها نیروی باد به طور قابل ملاحظه ای می تواند به پنجره ها فشار وارد کند و در طبقات پایین تر هم در اثر نشست ساختمان پنجره ها ممکن است در معرض فشار قرار گیرند.
به این نکته هم باید توجه کنید که هرچه فشار وارده به پنجره بیشتر باشد و سطح پنجره بزرگ تر باشد ضخامت پروفیل های گالوانیزه نیز باید بیشتر باشد که معمولا از یک میلیمتر شروع شده و برحسب مورد تا دو میلیمتر نیز افزایش می یابد.
توجه کنید که مشخصات دقیق پروفیلهای ساختمانی در جدول اشتال به طور کامل با درج کلیه ابعاد , اندازه , ضخامت ها و حتی شعاع خم ها درج گردیده است.
انواع روش های تولید پروفیل
با توجه به آنچه در بخش قبل گفته شد می توان گفت انواع روش های تولید پروفیل های ساختمانی به شرح ذیل است :
• پروفیل نورد گرم :
از نورد گرم شمش فولادی ساخته می شود که از انواع آن , لوله , قوطی , ( شکل معمولی ) , ( شکل بال پهن ) , ناودانی , سپری , تسمه ورق , میلگرد
• پروفیل نورد سرد :
از شکل دادن ورق های فولادی از طریق خم کردن و پرس ایجاد می شود. از پروفیل های نورد سرد فقط در کارهای سبک ساختمانی استفاده می شود.مانند : لاپه ها, ناودانی, تیرهای تکیه گاهی سقف کاذب و چارچوب درهای ساختمان.
انواع پروفیل از لحاظ شکل و ابعاد :
پروفیل های باز و پروفیل های بسته
پروفیل های باز :
با بعد و ضخامت گوناگون ساخته می شوند از موارد انواع آن میتوان به مقطع Z , U, Hat , I , اشاره کرد. پروفیل های باز مورد مصرف مصالح ساختمانی برای چارچوب درب از جنس چوب , ام دی اف و قاب اطراف پنجره روی نمای بیرون ساختمان است.
پروفیل Z چیست
پروفیل های باز با مقطع Z در سقف سالن های بزرگ مثل سالن ورزشی , سوله , انبار و پارکینگ کاربردهای زیادی دارند پروفیل Z انواع مختلفی دارد که شامل پروفیل Z ۱۸, پروفیل Z ۲۰ و پروفیل Z ۲۲ می باشد. البته این پروفیل در ضخامت ۲٫۵ سانتی متری و ۳ سانتی متری تولید می شود که از نظر قیمتی تفاوت دارند.
موارد مصرف پروفیل Z
محصولات فولادی در صنعت ساختمان در موارد بسیاری کاربرد دارند به همین خاطر است که به شکل های مختلفی ساخته می شوند تا در هرقسمت از سازه با بهترین شکل ممکن استفاده شود و حداکثر ظرفیت باربری این محصولات بهره گیری شود.از پروفیل Z برای اتصال سازه های اسکلت فلزی استفاده می شود. هر سازه اسکلت فلزی از پروفیل های جدا از هم تشکیل می شود که لازم است به گونه ای مناسب و یکپارچه به یکدیگر متصل شوند. برای زیرسازی سقف های شیب دار در کارهای ساختمانی پروفیل Z یا نیم رخ Z را بکار می برند و افزون بر آن در کشتی سازی نیز کاربرد دارد . در نقشه های فنی مهندسی پرو فیل Z را با Z نشان می دهند و عددی که پس از آن نوشته می شود نشاندهنده ارتفاع پروفیل Z می باشد. همان طور که در بالا اشاره شد پروفیل Z اکثراً برای پوشش سقف سالن های بزرگ یا کارگاه ها , سالن های ورزشی , ایستگاه های سوخت رسانی, ایستگاه های اتوبوس , ترن و مصارف صنعتی مشابه, کاربرد دارد .
از پروفیل نیم رخ Z برای ساخت ستون های مرکب مقاطع مرکب استفاده می کنند.در دنیای کنونی با بالا رفتن وزن ساختمان ها و تعداد طبقات , ستون ساختمان ها را به طور معمول از دو یا چند پروفیل ترکیبی می سازند. برای تولید ستون های مرکب از نیم رخ های متفاوتی استفاده می شود . پروفیل ها درکشورهای متفاوت تمام جهان, با استانداردهای متفاوتی تهیه و ساخته می شوند. دربسیاری از کشورها از جمله ایران بر اساس استانداردهای اروپایی تولید صورت می گردد .
پروفیل U
پروفیل Hat
پروفیل های بسته :
قوطی و لوله و پروفیل درب و پنجره و پروفیل یوپی وی سی و پروفیل درب های کرکره برقی و Hss و … از انواع پروفیل های بسته هستند
پروفیل Hss چیست
مقاطع ساختمانی توخالیHSS نوعی پروفیل فلزی با سطح مقطع توخالی است. واژه H.S.S مقطع بسته ای (تیوبلار) است که به شیوه نورد سرد (کلد فرم) تولید شده و در ساختمان پلها, استادیومها, مراکز خرید و تجاری و همچنین واحدهای مسکونی به کار برده می شود. این مقاطع در فرم های مربع, مستطیل و دایروی تولید می شوند. در سالهای اخیر استفاده از مقاطع ساختمانی توخالی به خاطر ویژگیهای ظاهری و خواص مکانیکی آن, شاهد پیشرفت چشمگیری بوده است. معماران به این مقاطع به خاطر خواص ویژه آن, لقب متریال قرن بیست و یک را داده اند. .نمونه های بسیار زیادی در طبیعت خواص عالی مقاطع توخالی را در مقابل بارهای محوری, خمشی و پیچشی در تمام جهات نشان می دهد. این خواص همراه با شکل های متنوع باعث زیبایی معماری نیز شده اند. همچنین این مقاطع دارای وزن و سطح کم در مقایسه با مقاطع معادل باز می باشند. علاوه بر این شکل بسته و بدون گوشه های تیز این مقاطع باعث محافظت آن ها در مقابل خوردگی می شوند.
یکی دیگر از ویژگیهای منحصر به فرد مقاطع HSS استفاده بهینه از فضای خالی آنها می باشد. به عنوان مثال با پر کردن آن با بتن, باعث بالا رفتن مقاومت آن در مقابل آتش سوزی و همچنین افزایش تحمل مقطع در مقابل بارهای فشاری می شود. علاوه بر این از خالی بودن مقطع برای تهویه و گرمایش و سرمایش نیز می توان استفاده کرد.
در آیین نامه AISC نامگذاری مورد استفاده برای مقاطع توخالی HSS مربع و مستطیل به صورت زیر است:
HSS 8×4×1/4
که در این نامگذاری عدد اول ارتفاع, عدد دوم عرض و عدد سوم ضخامت می باشد (همگی به اینچ)
مقاطع توخالی HSS به صورت نورد سرد (cold form) و با درز جوش ERW پیوسته و بدون هیچ گونه مواد اضافی تولید می شود.
بیرون زدگی جوش در سطح خارجی این مقاطع برداشته می شود اما در داخل این مقاطع در اکثر موارد در جای خود باقی می ماند. اگر چه زائده ی جوش را می توان در صورت نیاز از داخل این مقاطع نیز برداریم. مثلاً اگر بخواهیم دو مقطع توخالی HSS را در داخل دیگری قرار دهیم, مثل کاربرد آن در ساخت تلسکوپ.
دو استاندارد برتر تولید این مقاطع در ASTM A500 و EN10219-1 میباشند از این دو استاندارد می تواند به عنوان گواهی برای تولید مقاطع HSS استفاده کرد.
روند ساخت مقاطع تو خالی :
همان طور که اشاره شد, مقاطع توخالی می توانند بدون درز جوش یا با جوش تولید شوند. مقاطع توخالی بدون درز جوش در دو فاز تولید می شوند:
اولین فاز شامل باز کردن رول های ورق و مرحله ی دوم, ساخت لوله و اندازه گیری و ضخامت دهی آن ها به اندازه و قطر مورد نیاز است. امروزه مقاطع توخالی با استفاده از ERW و بدون درز جوش به طور عمده تولید می شود .
ورق ها و نوارهای فولادی توسط رول های سنگین سیلندریکالی فرم دهی می شود و در آخر لبه های نوار به هم فشرده شده و توسط الکتریسیته حرارت داده می شود که بهترین نوع جوش تا به امروز می باشد. برآمدگی خارجی جوش بعد از جوشکاری سریعاً صاف می شود. مقاطع توخالی مستطیلی از حرارت دادن و شکل دهی مقاطع دایره ای توسط قالب های رول مانند تشکیل می شوند. درز جوش این مقاطع غالباً در وسط می باشد.
اگر محیط بزرگ مورد نیاز باشد, برای تولید مقاطع توخالی دایره ای, نواری که دارای پهنای زیادی است توسط ماشین فرم دهی و به صورت دوار شکل دهی می شود و در انتها لبه های این ورق ها به یکدیگر جوش داده می شوند که به آن مقاطع اسپیرال می گویند.
تبدیل لوله به ستون باکس :
در روش تبدیل لوله به ستون باکس, ابتدا ورق با عرض لازم با توجه به مقطع مورد نظر وارد دروازه های فرمینگ می شود. در این دروازه ها, ورق با عبور از چند مرحله فرم دهی به لوله تبدیل می شود. سپس درز میانی آن به شیوه «ERW» جوش می شود و بعد از خنک کاری با عبور از دروازه های سایزینگ به مقطع چهارگوش با فرم و سایز مورد نظر تبدیل می گردد.از این روش برای تولید مقاطع تا سایز 500×400 استفاده می شود.
نمونه هایی از کاربرد های مقاطع HSS
کاربرد پروفیل
1. قسمت اعظمی از پروفیلها به منظور ساختن در و پنجره های آهنی بکار می روند
2. پروفیل های مربع و مستطیل با مقاطع کوچک به عنوان نرده های فلزی برای در و پنجره منازل, کناره راه پله ها و همچنین نرده کشی اطراف دیوارهای کارخانجات و زمینهای محصور شده و نرده پیاده روها و خیابانها بکار می روند.
3. پروفیلهای مربع و مستطیل با مقاطع بزرگتر که معروف به ستونی می باشند موارد استفاده متعددی در صنعت و ساختمان سازی دارند این پروفیل ها که در مقاطع مربع از 60*60 میلی متر تا 270*270 میلی متر و در مقطع مستطیل از 40*100 میلی متر تا 135*300 میلی متر ساخته می شوند و ضخامت آنها از 5/2 تا 8 میلی متر می باشند می توانند در ساختن ستون و اسکلت فلزی ساختمانها بکار روند. همچنین اگر این پروفیل ها با مشخصات فیزیکی قابل اطمینانی ساخته شوند می توانند در ساختن شاسی تریلرها و نفت کش ها استفاده شوند.
4. از پروفیلهای قوطی مربع و مربع مستطیل در صنایع خودروسازی نیز استفاده می شود. کاربرد پروفیل های قوطی مستطیل در ساخت اتاق انواع خودروهای سنگین و سبک, انواع تریلرها, انواع یدک کش ها, انواع استراکچرها و سازه ها, انواع چرخ های دستی و برقی, انواع باربندها
5. پروفیل هایی که به صورت Z تهیه می شوند اکثراً برای پوشش سقف سوله ها بکار می روند.
6. پروفیل های نبشی و ناودانی با روش نورد سرد نیز تولید می شوند. پروفیل نبشی از بال 20 تا 50 میلی متر و پروفیل های ناودانی 10, 12, 18 در این دسته از محصولات قرار می گیرند. از پروفیل های نبشی می توان در ساختن چهارچوب درهای بزرگ آهنی و انواع قالب های فلزی بکار رفته در ماشین آلات استفاده کرد. ناودانی های کوچک در مواردی نظیر در کرکره ای مغازه ها بکار می روند.
7. کاربرد در لوازم پزشکی :
کاربرد پروفیل های قوطی مستطیل در ساخت انواع تخت های بیمارستانی و تجهیزات حمل بیمار و تجهیزات آزمایشگاهی
8. مصارف عمومی :
کاربرد پروفیل های قوطی مستطیل در لوازم خانگی در ساخت انواع تخت خواب های فلزی, انواع زیرپایه ها, انواع سرویس های غذاخوری فلزی, انواع مبلمان فلزی, انواع جالباسی ها, انواع قفسه های فلزی از پروفیل های قوطی مربع در ساختن پایه میز و صندلی نیز استفاده می گردد و کاربرد پروفیل های قوطی مستطیل در ساخت انواع میز و صندلی های فلزی, انواع میزهای تحریر و نیمکت ها, انواع تجهیزات آزمایشگاهی کاربرد پروفیل های قوطی مستطیل در ساخت حفاظ برای اطراف پارکها, دانشگاهها , مراکز نظامی, اطراف بانک ها, مناطق مسکونی , مزارع و باغ ها, نمای پوشش ایستگاه های مختلف,دربها و پنجره ها, انواع نرده , تابلوهای راهنمایی و رانندگی و تبلیغاتی کوچک و بزرگ برون شهری و درون شهری و بین جاده ای , ساخت لوازم ورزشی از قبیل تجهیزات بدن سازی مستقر در پارک ها, ایستگاه های سلامت, باشگاه های ورزشی, شهر بازی ها, انواع صندلی ها, انواع آلاچیق ها و سایه بان ها در سواحل, مجتمع های تفریحی , تالارها و …
اما متاسفانه با تمام مزیت هایی که پروفیل ها دارند در ساختمان سازی ( منظور استفاده از پروفیل ها به عنوان تیر و ستون می باشد ) رواج زیادی پیدا نکرده است که از دلایل آن می توان به موارد ذیل اشاره کرد :
• عدم تولید داخلی به مقدار زیاد : با توجه به تکنولوژی خاص جهت تولید شرکت های کمی هستند که به تولید آن می پردازند , بنابراین فراوانی آن از دیگر انواع آهن آلات کمتر است است.
• شاید دلیل اصلی این استقبال کم این امر باشد که روشهای معمول اتصالات صلب این گونه مقاطع دشوار و پرهزینه است و در اجرا دقت پایینی دارد. لذا استقبال عمومی برای استفاده از این اتصالات فولادی نسبتاً کم بوده است. البته جهت تکمیل پروژه عرضه مقاطع ساختمانی و فراگیر نمودن استفاده از این مقطع, اتصال فوق مدرن ConXL توسط برخی شرکت های داخلی ارائه گردیده است تا ضمن از میان برداشتن دشواری های اتصال صلب مقاطع , با کاهش هزینه ها و بالا بردن ضریب ایمنی, راه را برای توسعه استفاده از این مقطع هموار سازد.
لطفا برای مشاهده قیمت پروفیل به این لینک مراجعه فرمایید.
