فرمت فایل:ٌword(قابل ویرایش)تعداد13 صحفه
دستگاه خرپا
-1- اهمیت و جایگاه خرپاهای پیش ساخته
در صنعت ساختمان ایران نزدیک به 80 درصد از سقف‌ها و یا کف‌های ساختمان از خرپا - بلوک ساخته می‌شود. سرعت بالا، هزینه کم و صرفه‌جویی‌های اقتصادی این روش سبب می‌شود که بسیاری از سازندگان ساختمان‌های مسکونی و اداری از این روش استقبال نمایند.
با توجه به رشد سالانه حدود 9 درصد صنعت ساختمان‌سازی در کشور، نیاز به تولید انبوه خرپا با کیفیت بالا و با توجیه اقتصادی، رعایت استانداردهای مورد نیاز و قابلیت اعتماد بالا نیاز است. بنابراین ساخت خرپا در محل ساختمان‌سازی به صورت دستی نه تنها نمی‌تواند حجم مورد نیاز تقاضا را تامین نماید، بلکه از نظر اقتصادی و قابلیت اعتماد توجیه ندارد. راه‌کار مناسب برای دستیابی به این اهداف، تولید خرپاهای پیش‌ساخته در کارخانجات مجهز و تخصصی خارج از محل ساختمان به صورت مکانیزه می‌باشد.
در حال حاضر در بسیاری از کشورها از جمله کشورهای صنعتی، شرکتهای زیادی تامین کننده سازه‌های فولادی به ویژه خرپاهای پیش‌ساخته فولادی مورد نیاز ساختمانها و بناهای بزرگ نظیر ورزشگاه‌ها و فروشگاه‌های بزرگ هستند. به عنوان نمونه فهرست تعدادی از این شرکتها در جدول زیر ارائه شده است.
بنابراین سازندگان ساختمانها به ویژه انبوه‌سازان با خرید خرپاهای آماده از سازندگان معتبر (که محصولات آنها از سطح کیفیتی بالا و یکنواختی برخوردارند)، نه تنها هزینه کمتری در کل می‌پردازند بلکه از نظر سرعت تولید و قابلیت اعتماد، مزیتهای بیشتری را بدست می‌آورند.
جدول 1- فهرست شرکتهای سازنده خرپاهای فولادی در تعدادی از کشورهای جهان
Website
Country
Company
Canada
DEACERO
Dubai,UAE
Mammut Technocrete
Italy
Ferriere Nord
Germany
BDW
Czechoslovakia
FERT
توضیحاتی بیشتر در خصوص برخی از این شرکتها در بخش دوم ارائه شده است.
1-2- معرفی خرپاهای پیش ساخته فولادی
طبق استاندارد ملی 2909 ایران، خرپا قطعه‌ای ساخته شده از فولاد و بتن است که با قرارگیری بلوک‌ها در روی آن به عنوان قالب، با بتن پوششی (در جای ریخته شده) مقطع مرکب T شکل مناسبی را تشکیل می‌دهند.
خرپاها در سه مرحله، تحت بارگذاری قرار می‌گیرند. در مرحله اول بار ناشی از حمل و نقل را تحمل می‌کنند، در مرحله دوم بار ناشی از اجزاء بتن ریزی سقف، که وزن مرده سقف (وزن خرپا، بلوک و بتن درجا) و بارهای در حین اجراء در حد فاصل تکیه‌گاه‌های اصلی به خرپا است را تحمل می‌کنند و در مرحله سوم تحمل بار برآیند حاصل از بارهای مرده و زنده پس از عمل آوری بتن پوششی و کسب مقاومت کافی می‌باشد، که در اینجا نیز به عنوان عضو خمشی سقف عمل میکند.
برای پر کردن فضای خالی بین خرپاها از قالبهای ثابت مانند بلوکهای سبک، پلی استایرن، طاق ضربی با بتن رویه یا هر پر کننده مناسب دیگر استفاده می‌گردد.
شکل 1-1- بتن پوششی در سقف خرپا بلوک
خرپا پیش ساخته فولادی، شبکه پیش ساخته‌ای از آرماتورهای کششی و عرضی و میلگرد اتصال بالایی است که به شکل خرپا به همدیگر جوش شده و ایستایی لازم را برای حمل و اجرا تامین میکند و تولید آن به صورت ماشینی انجام می‌پذیرد. از این خرپا برای ایجاد سقف، راهرو، کف سالنها و حتی سطوح شیب‌دار در ساختمانها می‌توان استفاده نمود.
شکل 1-2- نحوه عملکرد خرپا در ایجاد سقف یا کف ساختمانها
1-3- اجزای اصلی خرپا
خرپاهای پیش ساخته خرپایی از میله‌های فولادی و پاشنه بتنی تشکیل شدند. خرپاهای بدون پاشنه بتنی موسوم به خرپا هستند که توسط دست یا ماشین ساخته می‌شوند. خرپاها دارای چهار عضو زیر می‌باشند:
· عضو کششی
- میلگردهای عرضی
- میلگرد بالایی
- بتن پاشنه
مهمترین اجزاء خرپا میلگرد کششی (پایین) و میلگرد زیگزاک آن می‌باشد. اتصال اعضای خرپا معمولاً توسط جوش مقاومتی (نقطه‌ای) و جوش با قوس الکتریک انجام می‌پذیرد که میلگردهای عرضی به میلگردهای بالایی و کششی متصل می‌شوند.
شکل 1-3- اجزای اصلی خرپا
1-4- مواد اولیه فلزی
برای ساخت خرپا می‌توان از انواع فولادهای ساختمانی در دو حالت نورد گرم شده و اصلاح شده استفاده نمود. مهمترین نوع فولادی که در کشور رایج است فولادهای ساختمانی کربنی ساده است. در حالی که در کشورهای صنعتی فولادهای فوق مستحکم کم آلیاژ و میکروآلیاژ با ترکیبات مختلف رایج است که دارای استحکام بالاتر و از همه مهمتر دارای استحکام به وزن بالاتر نسبت به فولادهای کربنی ساده هستند. این دسته از فولادها جوش‌پذیری بالایی نیز دارند. در شکل زیر منحنی تنش - کرنش و ترکیب شیمیایی چند نوع فولاد ساختمانی با یکدیگر مقایسه می‌شوند.
مقایسه نمودارها نشان می‌دهد که مدول الاستیسیته همه آنها در یک سطح است ولی استحکام تسلیم، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول آنها متفاوت می‌باشد.
نوع فولاد
نمونه‌ای از ترکیب شیمیایی (درصد وزنی)
فولاد میکروآلیاژ
C = 0.18%, Mn = 1.2% , Si = 0.4%, V =0.06%
فولاد ساده کربنی
C = 0,18% Mn = 0,8% Si = 0,2%
شکل 1-4- منحنی تنش-کرنش و ترکیب شیمیایی چند نوع فولاد ساختمانی
شکل 1-5- منحنی تنش-کرنش و ترکیب شیمیایی چند نوع فولاد ساختمانی
1-5- فرآیند تولید خرپا
خرپاهای فلزی پیش‌ساخته (آنچه که توسط شرکت فولادسازه استفاده می‌شود) به صورت کاملاً مکانیزه و توسط دستگاه مخصوص Truss Girder Machine انجام می‌پذیرد. در این سیستم 5 خط ورودی مفتول وجود دارد که 3 خط آن مربوط به میله‌گردهای آجدار بالایی و کششی و دو خط دیگر مربوط به مفتول عرضی است که به صورت زیگزاگ در می‌آید. اتصال مفتولهای عرضی به روش جوش مقاومتی توسط ماشین انجام می‌پذیرد. .
در کل مراحل تولید خرپا ماشینی به ترتیب زیر می‌باشد:
- کشش سرد مفتولهای نورد گرم شده جهت آجدار کردن میله‌گردهای کششی و بالایی و افزایش استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی
- کشش سرد میلگردهای عرضی برای افزایش استحکام تسلیم
- ساخت خرپا توسط دستگاه Truss Girder Machine به صورت کاملاً اتوماتیک و مکانیزه
4. برش خرپا به طولهای تعریف شده - بازرسی و بسته‌بندی
1-6- اثر کار سرد بر خواص مکانیکی خرپا
یکی از راه‌کارهای افزایش استحکام فلزات از جمله فولادهای ساختمانی، نورد سرد یا تغییر شکل پلاستیک است. با انجام کار مکانیکی سرد یا تغییر شکل دائمی فلز در دمای محیط، استحکام تسلیم و کششی فولاد افزایش و در مقابل انعطاف‌پذیری و جوش‌پذیری آن کاهش می‌یابد. با انجام عملیات حرارتی اثر کار مکانیکی را می‌توان کاهش داد یا به طور کلی حذف نمود ولی این عمل برای میله‌گردهای ساختمانی توصیه نشده است.
در شکل زیر اثر کار سرد بر رفتار کششی فولادهای ساختمانی مشاهده می‌گردد. مشاهده می‌گردد که با این عمل میزان جاری شدن در حد تسلیم کاهش می‌یابد و در بعضی موارد با انجام کار مکانیکی بیشتر این حد کاملاً از بین می‌رود. از طرف دیگر نسبت استحکام کششی به استحکام تسلیم نیز کاسته می‌شود. به عبارت دیگر تفاوت بین این دو استحکام کمتر می‌شود. در خصوص فولادهای ساختمانی نورد سرد شده، استانداردها اشاره دارند که این نسبت نباید از 08/1 کمتر باشد.
شکل 1-6- منحنی تنش-کرنش و اثر کار سرد (نورد سرد)
با انجام کار سرد (کشش سرد) و افزایش استحکام فولاد می‌توان فولادهای با مقطع نازکتر انتخاب نمود. در نتیجه وزن سازه فولادی کاهش می‌یابد. در نتیجه برای سازنده ساختمان صرفه‌جویی اقتصادی خواهد داشت. ضمناٌ با توجه به صلب بودن کف و سقف، محدودیت خاصی در استفاده از فولادهای نورد شده (اصلاح شده) در خرپاها وجود ندارد.
در استاندارد 2909 و نشریه‌های 82 و 94، محصول فرآیند نورد یا کشش سرد را میلگردها (فولادهای) اصلاح شده می‌نامند. این فولادها دارای استحکام بالاتر نسبت به فولادهای نورد گرم شده هستند و در مقابل از انعطاف‌پذیری کمتری برخوردارند.
توجه: در آزمون کشش نسبت طول به قطر نمونه مهم می‌باشد. لذا برای تعیین درصد ازدیاد طول نسبی، 10 برابر قطر را به عنوان طول مبنا یا طول اولیه در نظر می‌گیرند.
1-7- مزیت‌ها و محدودیتهای استفاده از خرپاهای ماشینی در صنعت ساختمان
در این بخش به طور خلاصه مهمترین ویژگی‌های سقف خرپا بلوک در مقایسه با سقف تیرآهن- طاق ضربی و دال بتنی یکپارچه معرفی می‌گردد:
- به علت مصرف بلوکهای توخالی و حذف بتن منطقه‌ی کششی در مصرف بتن، صرفه‌جویی بسیار زیادی می‌شود.
· به علت کم‌بودن وزن فضای متوسط سقف و زیاد بودن ضخامت سقف در مقایسه با دال بتن مسلح، از مصرف فولاد کاسته می‌شود. - به علت ساخت خرپا و بلوک در کارخانه، نیرو انسانی کمتری در محل بنای ساختمان مورد نیاز است.
· وزن خرپاها کم است، به طوری که به وسیله‌ی کارگر قابل نصب می‌باشند و در ساختمان‌های با طبقات کم نیاز به جرثقیل نیست. - به علت پیش‌ساخته بودن خرپا و بلوک، اجرای سقف بسیار سریع و آسان است و به کارگران خیلی ماهر که به طور معمول برای اجرای سقفهای بتن آرمه جهت قالب‌بندی و آرماتوربندی استخدام می‌شوند، نیاز نیست.
· قالب‌بندی زیر سقف به شمع‌بندی و نصب چهار تراش در فاصله‌های معین، جهت تامین تکیه‌گاه‌های موقت خرپاها، محدود می‌شود. - از نظر اجرایی، سرعت عمل بیشتری دارد و به کارهای پر هزینه و وقت‌گیر کارگاهی نیازی نیست.
· به طور یکپارچه بتن ریزی می‌شود و بتن کمتری نسبت به سقفهای بتن آرمه معمولی مورد نیاز است. برای مثال، برای سقفهای معمولی با ضخامت 14 سانتیمتر، 140 لیتر بتن در هر متر مربع مورد نیاز است. در سقفهای اجرا شده با خرپا و بلوک، این مقدار به حدود متوسط 60 لیتر کاهش می‌یابد.
· مقاومت سقف اجرا شده با خرپا و بلوک در برابر نیروهای افقی (زلزله) بسیار خوب است.
· به علت توخالی بودن بلوک‌ها سقف عایق حرارت است. - به علت پیش‌ساخته بودن خرپا و کنترل دقیق پوشش میلگرد کششی در کارخانه، مقاومت سقف حاصل در برابر آتش‌سوزی خوب است.
- به علت مسطح بودن زیر سقف برای فرش موزائیک به ملات کمتری نیاز است.
· با توجه به مصرف کم فولاد، از نظر اقتصادی بسیار مناسب است. - در صورت استفاده از خرپاهای پیش ساخته برای دهانه‌های بزرگ باید از تقویتی‌های مناسبی استفاده نمود. قطر این تقویتی‌ها باید توسط مهندس طراح انتخاب شود.
- با توجه به انجام کار مکانیکی (نورد سرد)، شکل‌پذیری و قابلیت جوشکاری فولاد کم می‌شود. باید توجه داشت که خواص مکانیکی مورد انتظار تامین می‌گردد.
- جوشکاری با قوس الکتریک میلگردهای اصلاح شده سبب افت خواص مکانیکی میلگرد می‌شود.
· با انجام کار سرد نسبت استحکام کششی به استحکام تسلیم افت می‌نماید. بنابراین درصورت اعمال بارهای بسیار زیاد احتمال شکست ناگهانی زیاد می‌گردد. جهت کاهش این ریسک، این نسبت در فولادهای اصلاح شده نباید از مقدار مشخص شده در استاندارد (08/1) کمتر باشد.
1-8- عوامل موثر بر خواص مکانیکی و کیفیت فولادهای مورد استفاده
در فرآیند مکانیزه تولید خرپاهای پیش ساخته که از میلگردهای اصلاح شده استفاده می‌کنند، عوامل زیر مؤثر می‌باشند:
1.جنس فولاد خام: درصدهای وزنی آهن، کربن، منگنز و سیلیسیم به عنوان عناصر اصلی و درصدهای آلومینیم، گوگرد و فسفر به عنوان عناصر ناخالصی در تعیین جنس و مرغوبیت فولاد مؤثر است.
2. قطر اولیه فولاد خام: میزان تغییر شکل میلگرد ساده خام برای تبدیل شدن به میلگرد آجدار تابعی از قطر اولیه میلگرد و قطر نهایی میله‌گرد آجدار است. با توجه به مشخص بودن قطر نهایی، هر چه قطر اولیه بیشتر باشد، نیاز به تغییر شکل بیشتر می‌شود که فرآیند شکل‌دهی را نه تنها بیشتر و سخت‌تر میکند، گاهی نیز غیر ممکن میکند. هر چه میزان تغییر شکل مورد نیاز بیشتر باشد، انعطاف‌پذیری فولاد کمتر می‌شود و فولاد تردتر می‌گردد. لذا برای رسیدن به میلگردی با استحکام مناسب و حداقل درصد ازدیاد طول نسبی باید قطر اولیه میله‌گرد مناسب انتخاب گردد تا حداقل 8 درصد تغییر طول نسبی پلاستیک (بعد از شکست و حذف تغییر طول الاستیک) را داشته باشد.
3. شرایط و تاریخچه تولید فولاد خام: نحوه نورد گرم، نوع عملیات حرارتی انجام شده (در صورت انجام)، دمای کلاف‌پیچی میلگردها با فرض ثابت بودن بقیه متغیرها از جمله جنس و قطر، روی خواص مکانیکی میلگردها مؤثر است.
4- میزان کاهش قطر در حین نورد: میزان کرنش تابعی از میزان کاهش قطر میلگرد خام اولیه و قطر نهایی است. هر چه میزان کاهش قطر بیشتر، کرنش پلاستیک بیشتر و در نتیجه استحکام بیشتر و انعطاف‌پذیری کمتر می‌شود.
5. سرعت دستگاه نورد: سرعت دستگاه نورد، سرعت کشش میلگرد را مشخص می‌نماید. هر چه سرعت دستگاه بیشتر باشد، سرعت کشش میلگرد بیشتر و در نتیجه استحکام آن بیشتر و انعطاف‌پذیری آن کمتر می‌شود.
6.تکنولوژی نورد و آجدار کردن: کیفیت سطحی قالب، طرح قالب و تعداد حدیده برای تغییر شکل بر کیفیت نورد و استحکام فولاد مؤثر است.
7.تکنولوژی و تکنیک‌های جوشکاری: روش جوشکاری مقاومتی روشی برگزیده است و نسبت به روش قوس الکتریک که کاربرد دارد کیفیت بهتری داشته و آسیب کمتری به میلگرد وارد می‌شود. کنترل عواملی نظیر ولتاژ، میزان نیروی فشار و زمان جوشکاری و تناسب قطرهای میلگردها در کیفیت جوش مؤثر می‌باشد.
تحقیق در مورد دستگاه خرپا
