نحوه محاسبه تحمل بار قوطی

برای ساخت هر سازه‌ای، باید بیشتر از هرچیزی به تحمل بار و مقاومت آن توجه داشته باشید. در واقع سازه ما باید طوری طراحی شود که بتواند انتظارات ما را برآورده کند. مثلا بتواند به خوبی در برابر فشار بارهایی که به آن وارد می‌شود، مقاومت کند. در این صورت است که می‌توانید یک ساختمان با کیفیت و مستحکم را طراحی کنید که سلامت و امنیت شما را تضمین کند. همیشه باید احتمال بروز حوادثی مثل زلزله و طوفان را در نظر داشت تا بتوان خود را در برابر آن مصون کرد. یکی از قطعاتی که برای تحمل بار در سازه‌های مختلف از آن استفاده می‌کنند، قوطی است. میزان تحمل بار قوطی (Industrial Hollow Pipe Load Bearing) یکی از مهم‌ترین موضوعات در ساخت این قطعه محسوب می‌شود. تعداد قوطی مورد استفاده در یک ساختمان با میزان مقاومت آن، ارتباط مستقیم دارد. با اینکه مهم‌ترین ویژگی قوطی تحمل بار ساختمان است اما نمی‌توان آن را فقط به ساختمان سازی محدود کرد. این محصول در قسمت‌های دیگری مثل صنایع پزشکی، دریایی و ساخت نیروگاه‌ها نیز نقش مهمی را ایفا می‌کند. حالا که کمی درباره این قطعه اطلاعات کسب کردید قصد داریم در ادامه بیشتر شما را با آن و تحمل بار قوطی آشنا کنیم. با ما همراه باشید.

قوطی چیست و چه کاربردی دارد؟

همانطور که گفتیم، مهم‌ترین ویژگی این محصول، میزان تحمل بار آن است. اما بهتر است قبل از تعریف این ویژگی، به تعریف خودِ قوطی بپردازیم. قوطی یکی از مصالح پرکاربرد فلزی است که معمولا به شکل مقاطع مربع شکل یا مستطیل شکل در می‌آید. مقاطع مربع شکل این محصول، معمولا توخالی هستند و جنس آن‌ها از فلز فولاد می‌باشد. قوطی در واقع نوعی پروفیل به حساب می‌آید که در بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، پزشکی و ساختمان‌سازی کاربرد ویژه‌ای دارد. بدنه یکنواخت قوطی، عاملی است که آن را نسبت به سایر محصولات فولادی، منحصر به فرد کرده است. از ویژگی‌های دیگر این محصول، می‌توان به امکان جوش‌پذیری اشاره کرد که باعث کاربرد گسترده‌تر آن در صنایع مختلف شده است.

آیا قوطی همان پروفیل است؟

جواب این سوال را در قسمت قبل دادیم اما اکنون قصد داریم بیشتر درباره ارتباط پروفیل و قوطی صحبت کنیم. پروفیل و قوطی هر دو دارای سطح مقطع یکسان اما طول‌های متفاوت هستند. از انواع پروفیل‌ها می‌توان به تیرآهن، نبشی، قوطی، تسمه و لاپه اشاره کرد. پس می‌توان گفت که قوطی هم نوعی پروفیل است. پروفیل‌های ابرو و z در موضوعاتی مثل ساختمان‌سازی و راه‌سازی بیشتر از هرجای دیگری کاربرد دارند. پروفیل‌هایی که مقاطع آن‌ها نسبتا کوچک باشد، معمولا در ساخت نرده‌ها و درب و پنجره کاربرد گسترده‌تری دارند. به طور کلی می‌توان گفت که وظیفه اکثر پروفیل‌ها تحمل نیرو است و تحمل بار قوطی در بین آن‌ها از همه مهم‌تر می‌باشد. گاهی اوقات برای تقویت قوای سازه از پروفیل قوطی استفاده می‌کنند تا استحکام آن بیشتر از قبل شود. حالا که متوجه شدید قوطی در واقع نوعی پروفیل است، بهتر است با انواع آن نیز به خوبی آشنا شوید.

حتما بخوانید: تحمل بار نبشی

۴ نوع اصلی پروفیل قوطی از نظر تحمل بار

شکل هندسی و ضخامت قوطی، نقش مهمی را در میزان تحمل بار آن ایجاد می‌کند، از این رو بهتر است با ۴ دسته از قوطی‌هایی که جنبه تحمل بار دارند آشنا شوید.

۱- قوطی‌های دارای ضخامت بالا معمولا چون استحکام زیادی دارند در ماشین سازی و ساخت تیرهای اصلی دیوار به وفور از آن‌ها استفاده می‌شود.

۲- همان‌طور که گفتیم بعضی از قوطی‌ها دارای شکل مربع یا مستطیل هستند که اگر کوچک باشند، معمولا برای ساخت نرده‌ها و درب و پنجره از آن‌ها استفاده می‌کنیم. میزان تحمل بار قوطی مربع شکل کوچک کمتر از مقاطعی است که ابعاد بزرگ دارند به همین دلیل در ساخت ستون‌های اصلی از آن‌ها استفاده نمی‌کنیم.

۳- قوطی‌هایی که دارای مقاطع بزرگ‌تری هستند، به قوطی‌های ستونی شهرت دارند و همانطور که از اسمشان پیدا است، در اجرای اسکلت ساختمان و ستون‌های اصلی آن، نقش مهمی را ایفا می‌کنند. این پروفیل هم دارای دو شکل مربع و مستطیل است اما اندازه آن با مورد دوم تفاوت دارد.

۴- اگر به بعضی از میزها و صندلی‌هایی که به طور روزمره از آن‌ها استفاده می‌کنید، کمی دقت کرده باشید، می‌توانید یکی دیگر از کاربردهای مهم این پروفیل را مشاهده کنید که میزان تحمل بار قوطی را هم به نمایش می‌گذارد. قوطی‌هایی که دارای مقاطع مربع و مستطیل شکل هستند در ساخت پایه انواع میز و صندلی نیز کاربرد گسترده‌ای دارند. استفاده از قوطی می‌تواند تعادل میز و صندلی را به خوبی حفظ کند چراکه در برابر نیروی فشار آن‌ها، مقاومت کافی را به عمل می‌آورد.

تحمل بار قوطی در ستون‌ها چگونه است؟

همان‌طور که گفتیم، از مقاطع بزرگ مستطیل و مربع شکل برای ساخت ستون‌های اصلی ساختمان استفاده می‌شود. چرا که وظیفه اصلی ستون‌ها مقاومت در برابر فشار کل سازه است و تحمل بار قوطی مهم‌ترین ویژگی آن به شمار می‌آید. در بین ستونهای ساختمان، ستون اصلی آن از اهمیت بیشتری برخوردار است چون باید فشار طبقات بالاتر را هم تحمل کند و آن‌ها را به فونداسیون انتقال دهد. نیروهای محوری، مهمترین عاملی هستند که قوطی باید در برابر آن‌ها مقاومت لازم را از خود نشان دهد. نیروهای محوری شامل بارهای زنده و مُرده می‌باشند که از طبقات بالاتر به ستون‌های اصلی ساختمان انتقال پیدا می‌کنند. به همین دلیل است که می‌گوییم ستون‌های قوطی شکل باید بار را ابتدا به فونداسیون و سپس به زمین انتقال دهند. علاوه بر نیروهای فشاری و محوری، نیروهای لنگری نیز وجود دارند که به دلیل وجود بعضی از سازه‌های قائم ایجاد می‌شوند. پس باید ستون‌ها را به وسیله مصالح فولادی تقویت کرد چون نیروهای لنگری، بیشتر از نیروهای محوری بر ستون قوطی فشار وارد می‌کنند. وجود نیروهای لنگری ممکن است ستون‌ها را خم کند. اما اگر این ستون‌ها به وسیله پروفیل‌هایی مثل قوطی ساخته شوند، تا حد زیادی می‌توانیم استحکام ساختمان را تضمین کنیم. چون تحمل بار قوطی از اکثر پروفیل‌ها بیشتر است. اگر از ایجاد کمانش در ستون‌ها می‌ترسید، بهتر است قوطی‌هایی را انتخاب کنید که ضخامت بیشتری دارند. چون هرچه ضخامت قوطی بیشتر باشد، میزان نیروی کمانش نیز کمتر خواهد بود. تعداد طبقات نیز در ایجاد کمانش موثر است. یعنی هرچه تعداد طبقات یک ساختمان بیشتر باشد، امکان تغییر جهت ستون‌ها نیز بیشتر خواهد شد. جالب است بدانید شکل مقاطع ستون‌ها، به نوع بار و میزان آن مربوط می‌شود اما در اکثر مواقع، برای اجرای ستون، از قوطی‌هایی استفاده می‌کنند که دارای مقاطع مستطیل شکل یا مربع شکل باشند. البته مقاطع دایره‌ای شکل یا حتی چند ضلعی هم وجود دارند که البته میزان استفاده از آن‌ها نسبت به مقاطع مستطیلی و مربعی کمتر است و معمولا برای پروژه‌های خاص معماری به کار می‌آیند. علاوه بر مطالبی که گفته شد شما می‌توانید با استفاده از فرمول زیر وزن قوطی را محاسبه کنید.

انواع ستون‌های تقویت شده با سایر پروفیل‌ها

همانطور که می‌دانید، قوطی در دسته انواع پروفیل‌ها قرار می‌گیرد و همواره برای اجرای بسیاری از ستون‌ها، از آن استفاده می‌کنند. اما تقویت همه ستون‌ها به قوطی ختم نمی‌شود و خیلی اوقات از پروفیل‌های دیگری هم استفاده می‌کنیم که می‌توان آن‌ها را از نظر ظاهری به دو نوع تقسیم کرد.

۱- پروفیل نورد شده

پروفیل‌های نورد شده یکی از بهترین انتخاب‌ها برای تقویت ستون به شمار می‌آیند. اما در بین آن‌ها، باز هم مواردی هست که از بقیه بهتر باشند. مثلا اگر قرار است از این پروفیل‌ها برای تقویت ستون استفاده کنید، بهتر است از تیرآهن بال‌پهن یا قوطی‌هایی که دارای مقطع مربع شکل هستند، استفاده کنید. این دو محصول در مقایسه با سایر پروفیل‌های نورد شده از استحکام بالاتری برخوردار هستند و در برابر تحمل بار، عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهند. در مواقع دیگر مثل وقت‌هایی که قصد دارید تیرها و ستون‌ها را به یکدیگر متصل کنید، باز هم انتخاب تیرآهن بال پهن و قوطی‌های دارای مقطع مربع شکل، می‌تواند موثر واقع شود.

۲- پروفیل مرکب

گاهی اوقات سطح مقطع یک پروفیل یا نیمرخ و مشخصات فنی آن، ویژگی‌های لازم را برای تحمل بار و نیروهای لنگری ندارد. در این صورت ایستایی ستون چندان قوی نیست و برای تقویت بیشترِ آن، از اتصال پروفیل‌های دیگر بهره می‌گیرند. مثلا چند پروفیل را به ستون مورد نظر وصل می‌کنند تا مقاومت آن را افزایش دهند. به نیمرخ‌هایی که از اتصال چند پروفیل به وجود می‌آیند، پروفیل یا نیمرخ مرکب گفته می‌شود. این محصول دارای کاربردهای زیادی است که در ادامه به چند مورد از آنها اشاره خواهیم کرد.

۱- اگر نیاز به مقاطعی داشته باشید که شکل هندسی خاص دارند، پروفیل‌ های مرکب مناسب هستند.

۲- به عنوان جایگزین برای پروفیل IPB در صورت عدم دسترسی به این محصول، می‌توان از نیمرخ‌های مرکب استفاده کرد.

۳- وقتی به یک سطح مقطع ضخیم نیاز داریم اما در دسترسمان نیست، می‌توان با به کار گیری پروفیل مرکب، سطح مقطع را تقویت کرد.

۴- اجرا و نصب مقاطع مرکب نسبت به مقاطع عادی خیلی سریع‌تر و راحت‌تر انجام می‌شود.

حالا که با کاربردهای این محصول آشنا شدید، بهتر است بدانید پروفیل‌ها را می‌توان بر اساس میزان تحمل بار قوطی، دسته بندی کرد چرا که شکل هر پروفیل با توجه به میزان تحمل بار آن، متفاوت خواهد بود. در ادامه به سه مورد از رایج‌ترین نیمرخ‌های باربر اشاره می‌کنیم. مقاله تحمل بار نبشی در فولاد فرتاک سورین را از دست ندهید.

حتما بخوانید: ابعاد پروفیل قوطی موجود در بازار

پروفیل‌های متصل شده با روش دوبله کردن

یکی از روش‌هایی که باعث تقویت ستون می‌شود، متصل کردن پروفیل‌ها و قوطی‌ها به یکدیگر است. در این روش، دو سر وسط ستون را به قوطی یا پروفیل جوش می‌دهند تا با یکدیگر اتصال پیدا کنند. بعد از آن، ستون را برمی‌گردانند تا علاوه بر قسمت وسط، پشتِ آن را نیز جوشکاری کنند. بعد از اینکه دو طرف ستون به خوبی جوشکاری شد، قوطی ها و پروفیل ها به ستون وصل می‌شوند و به خوبی می‌توانند باعث تقویت استحکام ستون شوند.

اتصال قوطی‌ها به یکدیگر به وسیله ورق‌های سراسری

در این نوع از اتصال، ورق‌ها را در دو طرف نیمرخ، یعنی روی بال‌های آن متصل می‌کنند. بعد از شکل گیری اتصال، نیمرخ مورد نظر، که مرکب نیز هست با فاصله‌های ۳٠ سانتی متری، به ستونی که در نظر گرفته اید، جوش داده می‌شود.

پروفیل‌های مرکب با قیدهای موازی یا مورب

یکی از پرکاربردترین قوطی‌هایی که برای اجرای ستون استفاده می‌شود، قوطی‌های مرکبی هستند که در دو طرف آن‌ها دو قوطی با فاصله مشخص از هم قرار گرفته است. در این نوع، قیدهایی وجود دارند که به صورت افقی یا چپ و راست می‌توانند دو سطح مقطع قوطی را به یکدیگر متصل کنند. این اتصال باعث می‌شود تا میزان تحمل بار قوطی و مقاومت ستون بیشتر شود. البته اتصالاتی که در چپ و راست قوطی شکل می‌گیرند مقاومت بیشتری نسبت به اتصالات موازی دارند.

قیمت پروفیل قوطی

در این مطلب، بیشتر به میزان تحمل بار قوطی پرداختیم. اما باید بدانید که میزان تحمل بار آن، با قیمت پروفیل قوطی ارتباط مستقیم دارد. البته از آنجایی که جنس قوطی‌ها معمولا از آهن و فولاد است، و قیمت آهن مدام در نوسان می‌باشد، امکان نوسان قیمت قوطی نیز وجود دارد. همان‌طور که گفتیم، میزان تحمل بار قوطی مهم‌ترین عامل در تعیین قیمتِ آن است که خود به عواملی مثل ضخامت مقطع، کیفیت مواد مصرف شده در ساخت و جنس قوطی وابسته است. پس این موارد هم تاثیر مهمی بر قیمتِ قوطی دارند. به طور کلی نمی‌توان یک قیمت مشخص شده را برای پروفیل قوطی تعیین کرد چون باید قبل از تعیبن قیمت همه عوامل وابسته به آن را سنجید.

آیا لوله همان قوطی با مقطع دایره‌ای است؟

در پاسخ به این سوال باید گفت که لوله‌ها دقیقا همان قوطی نیستند اما قوطی‌هایی که با مقاطع دایره‌ای شکل به وجود می‌آیند، شباهت زیادی به لوله دارند. البته کاربرد لوله نیز با قوطی متفاوت بوده و میزان تحمل بار قوطی از آن بیشتر است. لوله‌ها اجزایی هستند که دارای مقاطع توخالی و دایره‌ای شکل می‌باشند. مواد اولیه آن‌ها مقاومت بالایی دارد و معمولا برای انتقال گازها، مایعات و سیالات مورد استفاده واقع می‌شوند. ضخامت لوله‌ها درست مثل انواع قوطی‌ها، با توجه به کاربرد هر یک، می‌تواند متفاوت باشد، اما بر خلاف قوطی از لوله برای تحمل بار استفاده نمی‌شود. مهم‌ترین ویژگی یک لوله میزان ظرفیت انتقال آن برای مایعات و گازها است. اما در پروفیل قوطی، ما به میزان تحمل بار آن توجه می‌کنیم. تفاوت مهم دیگر لوله با قوطی این است که لوله‌ها فقط با سطح مقطع دایره‌ای شکل تولید می‌شوند، اما شکل هندسی مقاطع قوطی، علاوه بر دایره می‌تواند چند ضلعی، مربع و مستطیل نیز باشد. مقطع دایره‌ای شکل در لوله‌ها باعث شده تا بتوانند راحت‌تر مایعات، سیالات و گازها را انتقال دهند. در طراحی پروفیل قوطی، میزان تحمل بار قوطی از هرچیزی مهم‌تر است به همین دلیل معمولا از مقاطع مستطیل شکل استفاده می‌کنند. در ادامه به چند مورد دیگر از تفاوت‌های قوطی و لوله اشاره می‌کنیم.

• تفاوت ظاهری در مقاطع

• میزان مقاومت بیشتر در قوطی نسبت به لوله‌ها

• تغییر شکل لوله‌ها به دلیل مواد به کار رفته در آن سخت‌تر از قوطی‌هایی است که توسط فلزاتی مثل مس و برنج تولید شده‌اند. قوطی‌ها را می‌توان به شکل دلخواه در آورد اما تغییر شکل لوله‌ها به تجهیزات زیادی نیاز دارد.

• این دو محصول از نظر کاربرد نیز با یکدیگر متفاوت هستند. از قوطی برای تحمل بار استفاده می‌شود و در تقویت سازه‌ها نقش موثری دارد. اما لوله‌ها چون مسئولیت انتقال مایعات، گازها و سیالات را دارند بیشتر در پل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چطور قوطی و لوله باکیفیت بخریم؟

یکی از مهم‌ترین مسائلی که روی کیفیت قوطی و لوله تاثیر می‌گذارد، روش ساخت آن‌ها است. پس نحوه ساخت به طور مستقیم بر کیفیت و به طور غیر مستقیم بر قیمت محصول از جمله قیمت قوطی صنعتی تاثیر می‌گذارد. هنگام خرید، بهتر است دقت لازم را داشته باشید که محصول مورد نظرتان با چه روشی تولید شده است. اگر فکر می‌کنید در تشخیص کیفیت لوله و میزان تحمل بار قوطی دچار اشتباه خواهید شد، بهترین کار خرید از یک فروشنده معتبر است که علاوه بر تضمین کیفیت، تضمین قیمت را هم به شما بدهد. توجه کنید که تولید کنندگان باید بر اساس یک سری از استانداردهای جهانی، لوله و قوطی را تولید کنند و اگر محصولات آن‌ها بر اساس استاندارد بود، یعنی دارای کیفیت مناسبی هستند. این کیفیت بالا را، تولید کنندگان معتبر در اختیار شما قرار می‌دهند، یعنی حتی اگر قرار باشد هزینه بیشتری بپردازید تا از یک تولید کننده معتبر خرید کنید، بهتر است این کار را انجام دهید. چرا که میزان تحمل بار قوطی و ظرفیت لوله اگر استاندارد باشد می‌تواند سلامت پروژه شما را تا حدودی تضمین کند، در غیر این صورت ریسک پذیر بوده و ممکن است نتیجه مطلوبی به همراه نداشته باشد. وقتی تولید کننده معتبری را انتخاب کنید، نگرانی شما کم خواهد شد. البته فراموش نکنید که نگهداری مناسب نیز می‌تواند تاثیر مهمی در میزان طول عمر پروفیل‌های قوطی داشته باشد، حتی اگر محصولات معتبری را خریداری کنید اما از پس مراقبت آنها به خوبی بر نیایید، امکان آسیب به پروژه وجود دارد. اگر مایلید درباره کاربرد انواع پروفیل بیشتر بدانید مقاله پروفیل چیست را هم مطالعه بفرمایید.

نتیجه گیری

تا اینجا به خوبی با پروفیل های قوطی آشنا شدید و دانستید که مهم‌ترین ویژگی این پروفیل‌ها میزان تحمل بار قوطی (Industrial Hollow Pipe Load Bearing) است که ضخامت و شکل سطح مقطع، می‌تواند تاثیر مهمی در تحمل بار آن داشته باشد. از کاربردهای دیگر قوطی، وظیفه آن در تقویت ستون‌ها است که در نتیجه باعث امنیت بیشتر ساختمان می‌شود. قوطی ها باید بتوانند بدون آسیب زدن به سازه، بارها و فشارهای مختلف را از طبقات بالاتر به فونداسیون و سپس به زمین انتقال دهند. فراموش نکنید که نقش مهندسین در انتخاب پروفیل قوطی مناسب خیلی موثر است و اگر آ‌ن‌ها در کار خود مهارت لازم را نداشته باشند، امکان آسیب به سازه وجود دارد. در آخر می‌خواهیم بگوییم که تحت هیچ شرایطی نباید میزان بار وارد شده، نسبت به میزان تحمل بار قوطی بیشتر باشد. امیدواریم از خواندن این مطلب لذت برده باشید.