کاربرد پروفیل ها:
پروفیل ها به دلیل مواد فلزی و به دلیل مقاومت کششی بالا برای تقویت سازه ها و اجزای بتنی استفاده می شوند. همچنین این مصالح ساختمانی فلزی دارای سطح مقطع بسیار مقاومی هستند که باعث می شود نیروی زیادی را بدون تغییر شکل تحمل کنند. مهمترین کاربرد پروفیل های ساختمانی عبارتند از:
-    تکنولوژی حفاری
-    پتروشیمی و صنایع نفت و گاز
-    صنعت ساختمان
-    ساخت داربست
-    ساخت نمای سردر و سازه
-    سیستم های نصب، لوله کشی و اتصالات
به طور کلی از پروفیل های مربعی و مستطیلی با مقاطع کوچک در ساخت نرده های مورد نیاز در کاربردهای مختلف مانند راه پله یا نرده استفاده می شود. پروفیل های سطح مقطع در ستون های اصلی ساختمان ها و همچنین در شاسی تریلرها و تانکرها استفاده می شود. از پروفیل های قوطی مربعی نیز در تولید پایه های فلزی میز و صندلی استفاده می شود. در سقف طاقچه ها از پروفیل های Z شکل و در تهیه چهارچوب درب های فلزی بزرگ از پروفیل های ناودانی استفاده می گردد.

عوامل موثر بر قیمت پروفیل:
-    وزن پروفیل ها
-    کیفیت محصولات پروفایل
-    تاثیر مستقیم کارخانه های تولید پروفیل
-    حضور واسطه ها در بازار
-    برند و شرکت سازنده پروفیل
-    مواد اولیه مورد استفاده در فرآیند ساخت پروفیل
-    روش تولید پروفیل فولادی
طبق بررسی های انجام شده، امروزه پروفیل ها ارکان اصلی ساخت و ساز هستند. پروفیل های سبک و سنگین با توجه به نوع کاربرد در مصارف صنعتی و غیر صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. پروفیل های نور به دلیل اینکه در شکل ها و اندازه های مختلف تولید می شوند، به عنوان مثال خیابان ها، پیاده روها، نرده های اطراف کارخانه، پنجره های ساختمان و مکان های عمومی، سقف های ساختمان طاقچه ها و ... که لازم است از این پروفیل ها استفاده شود، بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین کاربرد اپلیکیشن ها تاثیر زیادی در قیمت پروفیل سبک دارند. مصرف عمده پروفیل های صنعتی سنگین در صنایع کشتی سازی و پتروشیمی استفاده می شود.
همانطور که در بالا ذکر شد، مهمترین شاخص برای تعیین قیمت پروفیل ها وزن آن ها است، در حالی که پروفیل های سبک به دلیل فرآیند ساخت، قیمت بالاتری نسبت به پروفیل های سنگین دارند، اما در نهایت به دلیل اینکه قیمت بر اساس وزن است، قیمت پروفیل های سنگین کاهش می یابد.

مشخصات پروفیل فولادی:
استحکام بالا در برابر ضربه، سایش، پوسته شدن، گرما و یکنواختی سطوح و دقت بالا در تلرانس ابعادی از ویژگی های منحصر به فرد این پروفیل ها می باشد. فرآیند تولید و کنترل کیفی این پروفیل ها باید مطابق با استانداردهای روز دنیا انجام شود.

مزایای پروفیل فولادی:
-    مقاوم در برابر خوردگی
-    مقاوم در برابر گرما
-    قابلیت بازیافت
-    ظاهر زیبا
-    مقرون به صرفه
-    عمر طولانی و مفید
-    ضد زنگ
در عصر حاضر، شرکت ها به دنبال کاهش هزینه های تولید خود هستند تا بتوانند در یک چرخه رقابتی باقی بمانند. تولید با قیمت پایین و کیفیت بالا تاثیر بسزایی در این رقابت خواهد داشت. پروفیل های تولید شده توسط شرکت های بزرگ در نتیجه توجه و درک دقیق نیاز مشتری، تولید با کیفیت در سطح استانداردهای جهانی تولید شده و مشکلات هزینه های تولید را برطرف کرده است.
این شرکت ها با در نظر گرفتن استانداردهای بین المللی، انواع پروفیل های گالوانیزه پانچ شده با مقاطع مختلف نظیر C و G را تولید می کند و از روش شکل دهی سرد استفاده می کند و این پروفیل ها را در مقاطع و ضخامت های مختلف تولید می کند. همچنین شرکت هایی در ایران هستند که از آنها به عنوان پشتیبان نگهداری سیستم های نصب استفاده می گردد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
 

پروفایل های نورد داغ:
عموماً از این روش برای تولید انبوه استفاده می شود. مقاطع توخالی تولید شده در این روش در دمای هوای بالای 1800 درجه فارنهایت گرم می شوند و پایه های غلتکی روی آنها حرکت می کنند تا ورق های فولادی را تغییر شکل دهند. همچنین به دلیل دمای بالا در پروفیل ها، ویژگی مقاومت در برابر خوردگی افزایش یافته و نگهداری آنها در هوای آزاد محدود نخواهد بود.

پروفیل های نورد سرد:
نورد سرد مشابه نورد گرم است، با این تفاوت که فرآیند در دمای اتاق انجام می شود. تولید مقاطع توخالی به روش نورد سرد به گونه ای است که صفحه فولادی در دمای معمولی هوای اتاق توسط استوانه های غلتکی تحت فشار قرار گرفته و تغییر شکل می دهد. نتیجه استفاده از این روش تولید سطوح با دقت بالا و قطعات با استحکام بالا می باشد. دقت اشکال و مقاطع تولید شده در این روش بسیار بالاست. پروفیل های تولید شده به روش نورد سرد برای ساخت دوار و بسیاری از ملزومات صنعتی مناسب بوده و برای کارهای سبک ساختمانی مانند ناودانی، چهارچوب درب ساختمانی و ... قابل استفاده می باشد.
به طور کلی پروفیل های تولید شده در روش های نورد سرد و گرم از نظر ظاهری مشابه هستند اما از نظر کیفیت و دقت سطوح و همچنین شکل پذیری متفاوت خواهند بود.
پروفیل های کامپوزیت نیز محصولاتی هستند که از دو نوع پروفیل نورد سرد و پروفیل نورد گرم تشکیل شده اند.

انواع پروفیل های فلزی بر اساس جنس:
پروفیل فولادی:
پروفیل های فولادی از گذشته تاکنون جایگاه ویژه و مهمی در صنعت ساختمان داشته و امروزه با وجود عرضه مصالح جدیدتر در بازار، همچنان یکی از مصالح اصلی ساختمان می باشند. با این حال، برخی از کاربردهای آنها مانند در و پنجره، میز و صندلی و ... به دلیل توسعه مواد جدید، کاربرد محدودتری نسبت به گذشته دارند.

 پروفیل های گالوانیزه:
گالوانیزه کردن پروفیل به معنای افزودن یک لایه پوششی از فلز روی (Zn) بر روی سطح پروفیل است که از زنگ زدگی در هوای مرطوب جلوگیری می کند. این نوع پروفیل به دلیل داشتن ظاهر زیبا و مقاومت در برابر خوردگی بالا و قابلیت استفاده از درپوش های پلاستیکی برای مقاطع پروفیل برای استفاده در فضای باز و مناطق با رطوبت بالا و همچنین فضاهای باز مانند پارکینگ ها که در دید عموم قرار دارند استفاده می شود.

پروفیل های فولادی ضد زنگ:
این نوع پروفیل ها از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند و مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارند. همچنین ظاهر زیباتری نسبت به سایر پروفیل ها دارند و به همین دلیل علاوه بر محیط مرطوب در ساخت وسایل تزیینی نیز استفاده می شود. پروفیل های استنلس استیل دارای گریدهای مختلفی مانند پروفیل استیل 304، 316، 309، 321، 420 و ... می باشد که پرکاربردترین آنها گریدهای 304 و 316 است.

پروفیل استنلس استیل 304:
این نوع پروفیل در محیط هایی که در معرض خوردگی متوسط هستند استفاده می شوند، زیرا قابلیت مقاومت در برابر خوردگی را دارند. مقاومت حرارتی این پروفیل به صورت متناوب تا 870 درجه سانتی گراد و به طور مداوم تا 925 درجه سانتی گراد می باشد. با توجه به ویژگی هایی که دارد به راحتی در زمینه های صنعتی، حمل و نقل و معماری شکل می گیرد. قابلیت جوشکاری به دو روش مقاومتی و ذوبی از دیگر ویژگی های این نوع پروفیل ها می باشد.

پروفیل استنلس استیل 316:
از این نوع پروفیل ها در محیط هایی مانند صنایع داروسازی و صنایع غذایی که خوردگی زیاد است، استفاده می شود. برای شرایط بد آب و هوایی مناسب هستند و در برابر مواد شیمیایی مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند و همچنین در برابر موادی مانند آهک، ملات، چسب کاشی و مواد پاک کننده پایداری خوبی دارند. مقاومت و استحکام این نوع پروفیل در برابر آبهای شور و کلردار بالاست. با توجه به خواص و ویژگی های ذکر شده، این نوع فولاد همواره مورد تقاضا بوده است.

پروفیل های آلومینیومی:
شکل پذیری، مقاومت در برابر خوردگی، زیبایی و سبکی در عین داشتن مقاومت، ویژگی هایی هستند که پروفیل های آلومینیومی را به یکی از پرکاربردترین پروفیل ها در صنعت ساختمان و سایر صنایع تبدیل می کنند. همچنین استفاده از این نوع پروفیل به عنوان پنجره و درب از اتلاف انرژی جلوگیری می کند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
 

تاریخچه پروفایل های ساختمانی:
تاریخچه پروفیل های فولادی به سال 1890 برمی گردد، یعنی زمانی که مهندسان در اسکاتلند از ورق های رولی استفاده کردند که برای ساخت یک پل به طول 521 متر پرچ شده بود. حدود دو دهه بعد، برادران Mannsman برای سهولت در اتصال قطعات و سازه ها، سوراخ های مورب روی این رول های ورق ایجاد کردند و به تولید گسترده این پروفیل ها پرداختند. این فرآیند بهینه سازی توسط مهندسان مختلف تا جنگ جهانی دوم و تا زمانی که صنعت جوشکاری رشد چشمگیری داشت، ادامه یافت. در طول جنگ جهانی دوم، سازندگان با استفاده از جوشکاری یکپارچه موفق به تولید مقاطع خالی با ضخامت کمتر و بدون درز شدند.
پس از جنگ جهانی دوم، مولر دستگاهی را اختراع کرد که به راحتی می‌توانست برش‌های دایره‌ای و مستطیلی را روی پروفیل‌ها ایجاد کند. در این سال ها و اقدامات انجام شده، تولید مقاطع فولادی توسعه قابل توجهی یافت.

انواع پروفیل فولادی:
به طور کلی پروفیل ها با توجه به شکل ظاهری، میزان باربری، روش تولید، فرآیند تولید و مواد به انواع مختلفی طبقه بندی می شوند.
با توجه به شکل ظاهری، پروفیل ها به دو دسته مجوف باز و بسته تقسیم می شوند که هر کدام دارای سطوح مقطع متنوع و ویژگی های خاص خود می باشند.

پروفایل های بسته:
پروفیل های بسته یا قوطی پروفیل با سطح مقطع خالی مربع، مستطیل و دایره هستند که معمولاً به عنوان پروفیل شناخته می شوند. مقاطع کوچک پروفیل های بسته در ساخت نرده، در و پنجره، راه پله، پایه میز و صندلی، نرده و ... قابل اجرا می باشد. بخش های بزرگی از آنها اغلب در ستون های ساختمانی و به طور کلی در جاهایی که مقاومت بالایی لازم است استفاده می شود.

پروفایل های باز:
پروفیل های باز سطح مقطع مربع یا مستطیل کامل ندارند و به طور کلی یک یا چند تا از آنها باز هستند. با توجه به نیاز مصرف کنندگان در ساخت اقلامی مانند ناودانی، تیرآهن، نبشی، پروفیل پانچ، تسمه میلگرد، چهارپا و ... پروفیل های مقطع باز وارد بازار شد که شرکت های مختلف نیز در زمینه تولید این محصولات فعالیت می کنند. یکی دیگر از دلایل تولید این پروفیل ها امکان نصب راحت تر بود. این محصولات اغلب با نام خاص خود در بازار خرید و فروش می شوند و کاربردهای زیادی دارند. شکل مقطع پروفیل باز می تواند شبیه یکی از حروف Z، T، U، C، G باشد. مزایای اصلی استفاده از پروفیل باز به شرح زیر است:
-    نصب آسان
-    استحکام بالا
-    وزن کم و سبک
-    کم هزینه و مقرون به صرفه
دسته دیگر پروفیل ها بر اساس میزان بار طبقه بندی می شوند که به دو دسته پروفیل های سبک و سنگین تقسیم می شوند.
پروفیل های سبک با استفاده از ورق سرد (روغنی) و از نوع سنگین ورق مشکی تولید می شوند. همچنین نوع سبک به محصولاتی با ضخامت کمتر از 1.5 و نوع سنگین با ضخامت های بیشتر از 1.5 اطلاق می شود. از نظر کاربرد معمولاً در مواردی که نیاز به تحمل نیروی زیاد باشد از نوع سنگین استفاده می شود. از نظر قیمت، قیمت پروفیل سبک بالاتر است، اما در نهایت به دلیل محاسبه قیمت بر واحد وزن، قیمت این محصول نسبت به نوع سنگین کمتر است.

روش تولید پروفیل های ساختمانی:
پروفیل ها بر اساس روش های تولید به چند دسته تقسیم می شوند. قوطی و پروفیل را می توان به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم تولید کرد. همچنین نحوه تولید بستگی به امکانات دستگاه ها دارد و متناسب با امکانات دستگاه خواهد بود.

روش تولید مستقیم:
در روش مستقیم ابتدا با خم کردن ورق، زوایا و اشکال اعمال می شود. سپس لبه های ورق را دو به دو جوش داده تا سطح مقطع مورد نظر را تشکیل دهد. در نهایت پروفیل توسط اره اتوماتیک برش داده می شود تا برای مراحل بعدی بسته بندی و نصب مشخصات آماده شود.

روش تولید غیر مستقیم:
در تولید غیرمستقیم قوطی پروفیل، ابتدا ورق فولادی به یکی از سه روش لبه‌بندی، شکل‌دهی مرکزی و فرم دهی از شعاع ورق به لوله تبدیل می‌شود. سپس لوله تغییر شکل داده و به عنوان مقطع در نظر گرفته می شود.
در این روش با تولید لوله اولیه و با تعویض چند قالب در قسمت سایزینگ می توان چندین نوع پروفیل با مقاطع مختلف تولید کرد. این روش نسبت به تولید مستقیم پروفیل ها در خط جوش، انحنای سطح و اندازه اضلاع دقت کمتری دارد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
 

مقدمه:
فولاد یکی از مصالح ساختمانی مهم در صنعت ساختمان است، لذا مقاطع فولادی نورد در اشکال مختلف برای استفاده در ساختمان های فولادی تولید می شوند که می توان آن را در بسیاری از موارد برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار داد. اعضای فولادی مختلف بر اساس کاربرد آنها در کارخانه ها تولید می شوند. مقاطع فولادی نورد در قالب های ریخته گری پیوسته بدون هیچ گونه اتصالی ریخته گری می شوند. اشکال مختلف مقاطع فولادی نورد شده در این مقاله توضیح داده شده است.

1. مقاطع زاویه نورد:
مقاطع زاویه ای به شکل "L" ساخته می شوند. این شامل دو پایه است. برخی از مقاطع زاویه دار شامل پایه هایی با ابعاد مشابه به عنوان مقاطع زاویه مساوی و برخی دارای پایه های مختلف به عنوان مقاطع زاویه نابرابر نامیده می شوند. مقاطع زاویه ای به طور گسترده برای ساخت و سازهای خرپا سقف و برای کف تیرچه پرکننده استفاده می شود.
مقاطع با زاویه مساوی از 20×20×3 میلی متر تا 200×200×25 میلی متر با وزن متناظر آنها به ترتیب 9 نیوتن و 736 نیوتن در هر متر طول در دسترس هستند. مقاطع زاویه نابرابر نیز از 30×20×3 میلی متر تا 200×150×18 میلی متر به ترتیب با وزن طولی 11 و 469 نیوتن در هر متر در دسترس هستند.

2. بخش های کانال نورد:
بخش کانال یا بخش C شامل دو فلنج مساوی است که در هر دو انتها به شبکه متصل هستند. مقاطع کانال به طور گسترده در سازه های قاب فولادی استفاده می شود. آنها در اندازه های مختلف از 100 میلی متر در 45 میلی متر تا 400 میلی متر در 100 میلی متر در دسترس هستند. وزن واحد مربوطه به ترتیب 58 نیوتن و 494 نیوتن در هر متر طول است.

3. مقاطع T رول شده:
بخش T شامل فلنج و تار است که به شکل "T" مرتب شده اند. آنها در خرپاهای سقف فولادی برای تشکیل بخش های ساخته شده استفاده می شوند. برای به دست آوردن بخش T نیز می توان دو بخش زاویه را به هم متصل کرد.
اندازه مقاطع T رول شده از 20 میلی متر × 20 میلی متر × 3 میلی متر تا 150 میلی متر × 150 میلی متر در 10 میلی متر با 9 نیوتن و 228 نیوتن به عنوان وزن متناظر در هر متر طول متغیر است.

4. نورد مقطع I :
مقاطع I که تیرهای فولادی یا تیرچه فولادی نورد نیز نامیده می شوند به طور گسترده به عنوان تیر، لنگه، ستون و غیره استفاده می شوند. این شامل دو فلنج و یک شبکه است. اینها در اندازه های مختلف از 75 میلی متر در 50 میلی متر در طول 61 نیوتن بر متر تا 600 میلی متر در 210 میلی متر در طول 995 نیوتن بر متر در دسترس هستند.

5. میله های گرد نورد:
میلگردهای گرد دارای مقاطع دایره ای هستند و به عنوان تقویت کننده در کوره کاری بتن و فولاد و غیره استفاده می شوند. میلگردهای گرد در قطرهای مختلف از 5 میلی متر تا 250 میلی متر در دسترس هستند.

6. میله های مربع نورد:
میله‌های مربعی شامل سطوح مربع هستند و به طور گسترده برای دروازه‌ها، پنجره‌ها، کوره‌پزی‌ها و غیره استفاده می‌شوند.

7. میله های تخت نورد شده:
میله‌های تخت نیز برای دروازه‌ها، پنجره‌ها، منقل کاری و غیره استفاده می‌شوند. ضخامت میله های تخت از 3 میلی متر تا 40 میلی متر خواهد بود.

8. ورق های راه راه:
ورق‌های فولادی ساده از ماشین‌هایی عبور می‌کنند که با فشار دادن آنها خم‌هایی به نام موج‌دار ایجاد می‌کنند. از این ورق ها برای پوشش سقف استفاده می شود.

9. فلز منبسط شده:
ورق های فلزی منبسط شده از ورق های فولادی ملایم ساخته می شوند. که از طریق دستگاه بریده شده و منبسط می شوند. به طور کلی مش الماسی شکل در این نوع ورق ها ظاهر می شود.

10. صفحات فولادی نورد:
صفحات فولادی اقلامی هستند که به خوبی در سازه های فولادی مورد استفاده قرار می گیرند. از آنها برای اتصال تیرهای فولادی، اعضای کششی در خرپای سقف و غیره استفاده می شود. ضخامت آنها از 5 میلی متر تا 50 میلی متر متغیر است.

11. میله های آجدار (HYSD):
میله های HYSD آجدار از فولاد با مقاومت بالا ساخته شده اند. دنده ها چیزی نیستند جز برآمدگی هایی که بر روی میله ها با چرخش سرد میله در شرایط نورد گرم ایجاد می شوند. پیچ و تاب بر اساس الزامات استاندارد ساخته شده است. میلگردهای HYSD نوآوری مهم فولاد هستند و به طور گسترده به عنوان مواد تقویت کننده اصلی در تمام کارهای بتنی مانند پل ها، ساختمان ها، کارهای بتنی پیش ساخته، پی ها، جاده ها و غیره استفاده می شوند.

میله های آجدار (HYSD):
آنها در اندازه های مختلف با قطر 6 میلی متر تا 50 میلی متر در دسترس هستند. دلیل اینکه این میله ها بیشتر از سایر میله ها معروف هستند به دلیل مزایای زیر است:
میله های HYSD را می توان تا 180 درجه بدون هیچ ترکی خم کرد.
استحکام بالا و بادوام.
30 تا 40 درصد هزینه در مقایسه با سایر میله های گرد کاهش می یابد.
مناسب برای هر نوع بتن کاری
خواص چسبندگی عالی با بتن.
میله های HYSD را می توان با استفاده از جوش الکترونیکی فلاش یا جوش قوس الکتریکی جوش داد.

12. میله های آجدار (فولاد ملایم):
میله های آجدار را می توان از فولاد نرم نیز تولید کرد. این میله‌های آجدار HYSD شبیه به هم هستند، اما این میله‌ها با هیچ کدی توصیه نمی‌شوند و همچنین در مقایسه با میله‌های HYSD از استحکام بسیار کمتری برخوردار هستند.

13. میله های نورد شده با عملیات حرارتی مکانیکی (TMT):
میلگردهای حرارتی مکانیکی یا میلگردهای TMT با تکنیک خاصی ساخته می شوند که در آن میله های فولادی داغ به طور ناگهانی با پاشیدن آب بر روی آن کوئنچ می شوند. بنابراین، سطح میله سرد می شود و قسمت داخلی یا هسته میله همچنان در شرایط گرم است.
هسته کمک می کند تا سطح بیرونی نرم شود. با این ترکیب دماهای مختلف، میله استحکام تسلیم بیشتری به دست می آورد و در شکست نهایی ازدیاد طول خوبی را نشان می دهد. مس، فسفر و کروم و غیره در فرآیند تولید میله های TMT اضافه می شوند که مقاومت در برابر خوردگی آن را بهبود می بخشد.

14. پارچه های سیم جوش داده شده:
پارچه های سیم جوش چیزی جز مجموعه ای از میله های فولادی نرم نیستند که عمود بر یکدیگر چیده شده و در تمام تقاطع ها جوش داده شده اند. اینها به عنوان تقویت کننده برای دال های کف، پوشش کانال های کوچک، روسازی و غیره استفاده می شوند.

گرداورنده: سید رحیم کیاحسینی
 

مقدمه:
فولادهای سازه ای به اشکال مختلف تولید و ساخته می شوند تا از گیاهان، ساختمان ها یا سازه ها پشتیبانی کنند. مهندسان و سازندگان به طور گسترده ای از اشکال فولادی سازه ای برای قوی ساختن طرح های خود و توزیع وزن برای اطمینان از یکپارچگی، ایمنی و دوام استفاده می کنند. در این مقاله با اشکال مختلف فولادی سازه ای آشنا می شویم که در طراحی مهندسی برای ساخت هر ساختمان یا کارخانه ای کاربرد فراوانی دارند. اشکال فولادی سازه ای از یک مقطع دقیق با رعایت برخی استانداردها تولید می شوند تا ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی مشخصی داشته باشند. شکل و ابعاد فولاد سازه ای با توجه به کشورها متفاوت است.
کاربردهای عمده اشکال فولادی سازه ای در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد. کاربردهای دیگر در صنایع خودروسازی، حمل و نقل، معدن، دریایی، کشتی سازی، انرژی، بسته بندی و کشاورزی یافت می شود. در دنیای امروز به قدری از آن استفاده می شود که فولاد سازه ای به عنوان جزء اساسی ساخت و ساز شناخته می شود.

فولاد سازه چیست؟
فولاد سازه ای را می توان به عنوان یک ماده آهنی با کاربرد بالا به شکل تیرهای کشیده، لوله کشی یا کانال تعریف کرد. به طور کلی، آنها از نوع همه کاره فولاد کربن (فولاد نورد) ساخته شده اند. استفاده از فولاد سازه‌ای در تمام جنبه‌های مهندسی از پل‌ها تا ساختمان‌های مسکونی و تجاری، از پارکینگ‌ها تا پایه‌های ماشین‌آلات و نیروگاه‌های مختلف شیمیایی، پتروشیمی، فولاد، هسته‌ای، غذایی، دارویی و نیروگاهی یافت می‌شود. اگرچه مقاطع فولادی سازه ای از فولاد تولید می شوند، می توان از انواع مختلف فلزات برای تولید اشکالی مشابه اشکال فولادی سازه استفاده کرد. ASTM A36 یکی از محبوب ترین استانداردهای مصالح سازه ای فولادی است.

مزایای فولاد سازه ای:
فولاد سازه مزایای بسیاری در مهندسی دارد. برخی از مزایای مهم استفاده از فولاد سازه عبارتند از:
-    فولاد سازه ای در مقایسه با سایر گزینه های موجود مقرون به صرفه است و هزینه های کلی شامل مواد، ساخت و نصب به طور قابل توجهی کمتر می باشد.
-    کار با فولاد سازه ای حتی در شرایط نامساعد جوی بسیار آسان و امکان پذیر است.
-    اعضای فولادی سازه ای موجود را می توان به راحتی بازیافت و استفاده مجدد کرد.
-    ساخت آسان.
-    استحکام و شکل پذیری بالا، نسبت استحکام به وزن خوب.
-    قابلیت تحمل بار بالا.
-    قابلیت اطمینان بالا.
-    در دسترس بودن آسان.

اشکال فولادی سازه ای:
به طور کلی، فولاد سازه‌ای به پنج نوع شکل فولادی ساختاری تقسیم می‌شود: زاویه، تیرها، کانال‌ها، لوله‌ها و صفحات. هر یک از این اشکال فولادی ساختاری دارای ویژگی های مشخص و کاربردهای بهینه است.

زاویه:
زوایای فولادی سازه اساسی ترین شکل فولاد سازه ای هستند. این محصول نورد گرم با سطح مقطع L شکل تولید می شود. یک زاویه ساختاری استاندارد با طول پاها و ضخامت ساق اندازه گیری می گردد.

L شکل ها:
L شکل ها زوایای فولادی سازه ای هستند که هم با طول پاهای مساوی و هم نابرابر تولید می شوند. زاویه ها یا شکل های L معمولاً استحکام محدودی دارند. آنها ابتدا با ذکر پایه بلندتر و در آخر ضخامت مشخص می شوند.

کاربرد زاویه ها و شکل های L شامل تقویت ساختاری جزئی، قاب بندی، قفسه بندی، براکت ها و تعمیر است.

مقاطع ساختاری توخالی یا اشکال لوله های فولادی سازه ای:
بخش ساختاری توخالی (HSS) به لوله های فولادی جوش داده شده با مقاومت بالا یا مقاطع فولادی توخالی اشاره دارد. آنها دارای سطح مقطع گرد، مربع، بیضی یا مستطیل هستند. اشکال فولادی ساختاری توخالی معمولاً برای تحمل بارهای چند جهته ترجیح داده می شوند.
لوله ها اغلب به عنوان لوله های مکانیکی یا ساختاری متمایز می شوند. در کاربردهای کم تنش، لوله های مکانیکی ترجیح داده شده و دیواره نازک تری دارند. برعکس، لوله‌های سازه‌ای در کاربردهای سازه‌ای با استرس بالا مانند ساختمان‌ها، پل‌ها، قفس‌های رول و سکوهای زیر آب استفاده می‌شوند. دیواره های لوله های ساختاری توخالی ضخیم تر و قوی تر هستند.

تیرهای فولادی سازه ای:
تیرهای فولادی سازه پرکاربردترین اشکال فولادی سازه ای هستند. آنها عناصر اصلی برای تحمل بارهای سنگین بوده و برای حمل حداکثر بار خمشی با حداقل مواد طراحی شده اند.
تیرها با بالا و پایین صاف ساخته می شوند که به عنوان فلنج شناخته می گردند. اغلب این فلنج ها مخروطی می شوند و در برابر خم شدن مقاومت می کنند. بخش عمودی تیر سازه ای که فلنج ها را به هم وصل می کند، شبکه ای نامیده می شود که در برابر نیروی بلانت مقاومت می کند. زاویه ای که تار را به فلنج ها متصل می کند فیله نام دارد. تیرهای سازه ای معمولاً در طول تا 60 فوت در دسترس هستند.
تیرها با عمق آنها از بالا به پایین مشخص می شوند. عرض فلنج، ضخامت فلنج؛ و ضخامت وب تیرهای فولادی سازه ای می توانند انواع مختلفی داشته باشند که در زیر ذکر شده است:

تیرهای I: تیرهای I به عنوان تیرهای جهانی یا تیرهای فلنج پهن نیز شناخته می شوند. این نام به این دلیل است که این شکل ساختاری دارای مقطعی است که شبیه حرف I با پاهای موازی است. در هر چارچوب ساختمانی، تیرهای I به عنوان خرپاهای پشتیبانی حیاتی عمل می کنند. 
تیرهای S: تیرهای S استحکام بالاتری دارند و دارای فلنج های پهن تر با شیب در سطح داخلی هستند. آنها در ساخت و ساز خانه و ساختمان، چارچوب تخت کامیون، بالابرها، آسانسورها و موارد دیگر کاربرد پیدا می کنند.
تیر T: همانطور که از نام آن پیداست، دارای شکل T هستند. آنها شبیه تیرهای جهانی بوده اما بدون فلنج پایینی تولید می شوند. تیرهای T بیشتر برای اهداف تقویتی مورد استفاده قرار می گیرند.
شمع‌های H: شمع‌های H شکل I یکسانی دارند، اما عمدتاً برای پشتیبانی از فونداسیون عمیق برای روسازه‌ها استفاده می‌شوند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
 

مقدمه:

در صنعت ساختمان از مصالح مختلفی استفاده می شود که هر کدام دارای ویژگی ها و مصالح متفاوتی هستند. یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی، انواع مصالح فلزی مانند پروفیل های ساختمانی فولادی است. پروفیل های فولادی دارای مقاطع ثابت در طول مشخصی هستند که برای بهبود کیفیت و سرعت در صنایع مختلف به ویژه در پروژه های ساختمانی استفاده می شود.

تاریخچه پروفایل ها:

تاریخچه پروفیل های فولادی به سال 1890 برمی گردد، زمانی که مهندسان در اسکاتلند برای ساخت یک پل به طول 521 متر از ورق های رولی استفاده کردند که پرچ شده بود. حدود دو دهه بعد، برادران Mannsman برای سهولت در اتصال قطعات و سازه ها، سوراخ های مورب روی این رول های ورق ایجاد کردند و به تولید گسترده این پروفیل ها پرداختند. این فرآیند بهینه سازی توسط مهندسان مختلف تا جنگ جهانی دوم ادامه یافت، زمانی که صنعت جوشکاری رشد چشمگیری داشت. در طول جنگ جهانی دوم، سازندگان با استفاده از جوشکاری یکپارچه موفق به تولید مقاطع خالی با ضخامت کمتر و بدون درز شدند.

پس از جنگ جهانی دوم، مولر دستگاهی را اختراع کرد که به راحتی می‌توانست برش‌های دایره‌ای و مستطیلی را روی پروفیل‌ها ایجاد کند. در این سال ها و اقدامات انجام شده، تولید مقاطع فولادی توسعه قابل توجهی یافت.

انواع پروفیل فولادی:

به طور کلی پروفیل ها با توجه به شکل ظاهری، میزان باربری، روش تولید، فرآیند تولید و جنس مواد به انواع مختلفی طبقه بندی می شوند. با توجه به شکل ظاهری، پروفیل ها به دو دسته مجوف باز و بسته تقسیم می شوند که هر کدام دارای مقاطع مختلف و ویژگی های خاص خود می باشند.

پروفیل های بسته:

پروفیل های بسته یا قوطی پروفیل با سطح مقطع خالی مربع، مستطیل و دایره هستند که معمولاً به عنوان پروفیل شناخته می شوند. مقاطع کوچک پروفیل های بسته در ساخت نرده، در و پنجره، راه پله، پایه میز و صندلی و ... قابل اجرا می باشد. بخش های بزرگی از آنها اغلب در ستون های ساختمانی و به طور کلی در جاهایی که مقاومت بالایی لازم است، استفاده می شود.

پروفایل های باز:

پروفیل های باز سطح مقطع مربع یا مستطیل کامل ندارند و به طور کلی یک یا چند تا از آنها باز هستند. با توجه به نیاز مصرف کنندگان در ساخت اقلامی مانند ناودانی، تیرآهن، نبشی، پروفیل پانچ، تسمه میلگرد، چهارپا و غیره، پروفیل های مقطع باز وارد بازار شد که شرکت های مختلفی در زمینه تولید این محصولات فعالیت می کنند. یکی دیگر از دلایل تولید این پروفیل ها امکان نصب راحت تر آن است. این محصولات اغلب با نام خاص خود در بازار خرید و فروش می شوند و کاربردهای زیادی دارند. شکل مقطع پروفیل باز می تواند شبیه یکی از حروف Z، T، U، C، G باشد. مزایای اصلی استفاده از پروفیل باز به شرح زیر است:

• نصب آسان
• استحکام بالا
• وزن کم و وزن سبک
• کم هزینه و مقرون به صرفه

دسته دیگر پروفیل ها بر اساس میزان بار است که به دو دسته پروفیل های سبک و سنگین تقسیم می شوند. پروفیل های سبک با استفاده از ورق سرد (روغنی) و از نوع سنگین ورق مشکی تولید می شوند. همچنین نوع سبک به محصولاتی با ضخامت کمتر از 5/1 و نوع سنگین با ضخامت های بیشتر از 5/1 اطلاق می شود. از نظر کاربرد معمولاً در مواردی که نیاز به تحمل نیروی زیاد باشد از نوع سنگین استفاده می شود. از نظر قیمت، قیمت پروفیل سبک بالاتر است، اما در نهایت به دلیل محاسبه قیمت بر واحد وزن، قیمت این محصول نسبت به نوع سنگین کمتر است.

روش تولید پروفیل ها:

پروفیل ها بر اساس روش های تولید به چند دسته تقسیم می شوند. قوطی و پروفیل را می توان به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم تولید کرد. همچنین نحوه تولید بستگی به امکانات دستگاه ها دارد و متناسب با امکانات دستگاه خواهد بود.

روش تولید مستقیم:

در روش مستقیم ابتدا با خم کردن ورق، زوایا و اشکال اعمال می شود. سپس لبه های ورق را دو به دو جوش داده تا سطح مقطع مورد نظر را تشکیل دهد. در نهایت پروفیل توسط اره اتوماتیک برش داده می شود تا برای مراحل بعدی بسته بندی و نصب مشخصات آماده شود.

 روش تولید غیر مستقیم:

در تولید غیرمستقیم قوطی پروفیل ابتدا ورق فولادی به یکی از سه روش لبه‌بندی، شکل‌دهی مرکزی و فرم دهی از شعاع ورق به لوله تبدیل می‌شود. سپس لوله تغییر شکل داده و به عنوان مقطع در نظر گرفته می شود. در این روش با تولید لوله اولیه و با تعویض چند قالب در قسمت سایزینگ می توان چندین نوع پروفیل به مقاطع مختلف تولید کرد. این روش نسبت به تولید مستقیم پروفیل ها در خط جوش، دقت کمتری در انحنای سطح و اندازه اضلاع دارد.

انواع پروفیل های ساختمانی بر اساس فرآیند تولید:

در حال حاضر روش های مختلفی وجود دارد که می توان پروفیل هایی با مزایای متفاوت تولید کرد. یکی از روش های تولید پروفیل استفاده از دستگاه های نورد می باشد. در روش نورد با استفاده از دو غلتک، شکل دهی ورق فلز طی فرآیندی تدریجی انجام می شود. نورد به دو صورت گرم و سرد انجام می گردد که هر کدام ویژگی ها و مزایای خاص خود را دارند. تولید پروفیل را می توان در دماهای بالا (نورد گرم) یا در دمای اتاق (نورد سرد) انجام داد. دما در فرآیند تولید نقش مهمی ایفا می کند. از هر دو روش نورد سرد و گرم می توان برای تولید پروفیل های ساخته شده از فولاد معمولی یا ضد زنگ استفاده کرد، اما محصول نهایی هر کدام دارای خواص متفاوتی است.

پروفایل های نورد داغ:

عموماً از این روش برای تولید انبوه استفاده می شود. مقاطع توخالی تولید شده در این روش در دمای بالای 1800 درجه فارنهایت گرم می شوند و پایه های غلتکی روی آنها حرکت می کنند تا ورق های فولادی را تغییر شکل دهند. همچنین به دلیل دمای بالا در پروفیل ها، ویژگی مقاومت در برابر خوردگی افزایش یافته و نگهداری آنها در هوای آزاد محدود نخواهد بود.

پروفیل های نورد سرد:

نورد سرد مشابه نورد گرم است، با این تفاوت که فرآیند در دمای اتاق انجام می شود. تولید مقاطع توخالی به روش نورد سرد به گونه ای است که صفحه فولادی در دمای معمولی هوای اتاق توسط پی های غلتکی تحت فشار قرار گرفته و تغییر شکل می دهد. نتیجه استفاده از این روش تولید سطوح با دقت بالا و قطعات با استحکام بالا می باشد. دقت اشکال و مقاطع تولید شده در این روش بسیار بالاست. پروفیل های تولید شده به روش نورد سرد برای ساخت دوار و بسیاری از ملزومات صنعتی مناسب بوده و برای کارهای سبک ساختمانی مانند ناودانی، چهارچوب درب ساختمانی و ... قابل استفاده می باشد.

پروفیل های کامپوزیت:

به طور کلی پروفیل های تولید شده در روش های نورد سرد و گرم از نظر ظاهری مشابه هستند اما از نظر کیفیت و دقت سطوح و همچنین شکل پذیری متفاوت خواهند بود. به منظور ترکیب خواص این دو نوع فرآیند تولید، محصولات پروفیل کامپوزیت تولید گردیده است که خواص آنها از دو نوع پروفیل نورد سرد و پروفیل نورد گرم تشکیل شده اند.

انواع پروفیل های فلزی بر اساس جنس:

پروفیل فولادی:

پروفیل های فولادی از گذشته جایگاه ویژه و مهمی در صنعت ساختمان دارند و امروزه با وجود عرضه مصالح جدیدتر در بازار، همچنان یکی از مصالح اصلی ساختمان می باشند. با این حال، برخی از کاربردهای آنها مانند در و پنجره، میز و صندلی و ... به دلیل توسعه مواد جدید، استفاده محدودتری نسبت به گذشته دارند.

پروفیل های گالوانیزه:

گالوانیزه کردن پروفیل به معنای افزودن یک لایه پوششی از فلز روی (Zn) بر روی سطح پروفیل است که از زنگ زدگی در هوای مرطوب جلوگیری می کند. این نوع پروفیل به دلیل داشتن ظاهر زیبا و مقاومت در برابر خوردگی بالا و قابلیت استفاده از کلاهک های پلاستیکی برای مقاطع پروفیل برای استفاده در فضای باز و فضاهای با رطوبت بالا و همچنین فضاهای باز مانند پارکینگ که در دید عموم قرار دارند، استفاده می شود.

پروفیل های فولادی ضد زنگ:

این نوع پروفیل ها از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند و مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارند. و همچنین ظاهر زیباتری نسبت به سایر پروفیل ها دارند به همین دلیل علاوه بر محیط مرطوب در ساخت وسایل تزئینی نیز استفاده می شود. پروفیل های استنلس استیل دارای گریدهای مختلفی مانند پروفیل استیل 304، 316، 309، 321، 420 و ... می باشد که پرکاربردترین آنها گریدهای 304 و 316 می باشد.

پروفیل استنلس استیل 304:

این نوع پروفیل در محیط هایی که در معرض خوردگی متوسط هستند استفاده می شود، زیرا قابلیت مقاومت در برابر خوردگی را دارد. مقاومت حرارتی این پروفیل به صورت متناوب تا 870 درجه سانتی گراد و به طور مداوم تا 925 درجه سانتی گراد می باشد. با توجه به ویژگی هایی که دارد به راحتی در زمینه های صنعتی، حمل و نقل و معماری شکل می گیرد. قابلیت جوشکاری به دو روش مقاومتی و ذوبی از دیگر ویژگی های این نوع پروفیل ها می باشد.

پروفیل استنلس استیل 316:

از این نوع پروفیل ها در محیط هایی مانند صنایع داروسازی و صنایع غذایی که خوردگی زیاد است استفاده می شود. برای شرایط آب و هوایی بد مناسب بوده و در برابر مواد شیمیایی مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند و همچنین در برابر موادی مانند آهک، ملات، چسب کاشی و مواد شوینده پایداری خوبی دارند. مقاومت و استحکام این نوع پروفیل در برابر آبهای شور و کلردار بالاست. با توجه به خواص و ویژگی های ذکر شده، این نوع فولاد همواره مورد تقاضا بوده است.

پروفیل های آلومینیومی:

شکل پذیری، مقاومت در برابر خوردگی، زیبایی و سبکی در عین داشتن مقاومت، ویژگی هایی هستند که پروفیل های آلومینیومی را به یکی از پرکاربردترین پروفیل ها در صنعت ساختمان و سایر صنایع تبدیل می کنند. همچنین استفاده از این نوع پروفیل به عنوان پنجره و درب از اتلاف انرژی جلوگیری می کند.

کاربرد پروفیل های ساختمانی:

پروفیل ها به دلیل مواد فلزی و به دلیل مقاومت کششی بالا برای تقویت سازه ها و اجزای بتنی استفاده می شوند. همچنین این مصالح ساختمانی فلزی دارای سطح مقطع بسیار مقاومی هستند که باعث می شود نیروی زیادی را بدون تغییر شکل تحمل کنند. مهمترین کاربرد پروفیل های ساختمانی عبارتند از:

• تکنولوژی حفاری
• پتروشیمی و صنایع نفت و گاز
• صنعت ساختمان
• ساخت داربست
• ساخت نمای سربرگ
• سیستم های نصب، لوله کشی و اتصالات

نمونه ای از کاربردهای انواع پروفیل:

به طور کلی از پروفیل های مربعی و مستطیلی با مقاطع کوچک در ساخت نرده های مورد نیاز در کاربردهای مختلف مانند راه پله یا نرده استفاده می شود. پروفیل های سطح مقطع در ستون های اصلی ساختمان ها و همچنین در شاسی تریلرها و تانکرها استفاده می شود. از پروفیل های قوطی مربعی در تولید پایه های فلزی میز و صندلی استفاده می شود. در سقف طاقچه ها از پروفیل های Z شکل و در تهیه چهارچوب درب های فلزی بزرگ از پروفیل های ناودانی استفاده می گردد.

عوامل موثر بر قیمت پروفیل:

• وزن پروفیل ها
• کیفیت محصولات پروفایل
• تاثیر مستقیم کارخانه های تولید پروفیل
• حضور واسطه ها در بازار
• برند و شرکت سازنده پروفیل
• مواد اولیه مورد استفاده در فرآیند ساخت پروفیل

طبق بررسی های انجام شده امروزه پروفیل ها ارکان اصلی ساخت و ساز هستند. پروفیل های سبک و سنگین با توجه به نوع کاربرد در مصارف صنعتی و غیر صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. پروفیل ها به دلیل اینکه در اندازه ها و شکل های مختلف تولید می شوند، برای کاربردهای مختلف نظیر خیابان ها، پیاده روها، نرده های اطراف کارخانه، پنجره های ساختمان و مکان های عمومی، سقف های ساختمان طاقچه ها و ... تولید شده و مورد استفاده قرار می گیرند. مصرف عمده پروفیل های صنعتی سنگین در صنایع کشتی سازی و پتروشیمی می باشد.

همانطور که در بالا ذکر شد، مهمترین شاخص برای تعیین قیمت پروفیل ها وزن آن ها است، در حالی که پروفیل های سبک به دلیل فرآیند ساخت، قیمت بالاتری نسبت به پروفیل های سنگین دارند، اما در نهایت به دلیل اینکه قیمت بر اساس وزن است، قیمت پروفیل های سنگین بالاتر است.

مشخصات پروفیل فولادی:

استحکام بالا در برابر ضربه، سایش، پوسته شدن، تحمل گرما و یکنواختی سطوح و دقت بالا در تلرانس ابعادی از ویژگی های منحصر به فرد این پروفیل ها می باشد. فرآیند تولید و کنترل کیفی این پروفیل ها باید مطابق با استانداردهای روز دنیا انجام شود.

مزایای پروفیل فولادی:

• مقاوم در برابر خوردگی
• مقاوم در برابر گرما
• قابلیت بازیافت
• ظاهر زیبا
• مقرون به صرفه
• عمر طولانی و مفید
• ضد زنگ

در عصر حاضر، شرکت ها به دنبال کاهش هزینه های تولید خود هستند تا بتوانند در یک چرخه رقابتی باقی بمانند. تولید با قیمت پایین و کیفیت بالا تاثیر بسزایی در این رقابت خواهد داشت.

گردآورنده: سیدرحیم کیاحسینی