قوطی پروفیل و کاربردهای آن در ساخت سازه های فلزی

قوطی پروفیل یکی از مقاطع پرکاربرد در ساخت سازه های فلزی است در پروژه های عمرانی و صنعتی استفاده می‌شود. این مقاطع که به طور معمول در ابعاد مربع یا مستطیل تولید می‌شوند به واسطه‌ مقاومت بالا وزن سبک و سهولت در نصب به عنوان یکی از اجزای اصلی در طراحی و ساخت سازه های فلزی شناخته می‌شوند. 

در این مقاله به بررسی انواع مختلف قوطی پروفیل مزایای استفاده از آن ها در ساخت سازه های فلزی و کاربردهای گوناگون این مقاطع خواهیم پرداخت. 

قوطی پروفیل چیست؟

قوطی پروفیل که معمولا به آن مقطع توخالی نیز گفته می‌شود یکی از مقاطع پرکاربرد در ساخت سازه های فلزی است. این مقاطع معمولا از فولاد کربنی ساخته می‌شوند که ویژگی های فنی بسیار مناسبی برای کاربردهای ساختمانی و صنعتی دارند. قوطی پروفیل ها به دلیل ساختار توخالی خود ترکیب مناسبی از استحکام بالا و وزن سبک ارائه می‌دهند که این ویژگی باعث می‌شود که در طراحی سازه های فلزی بسیار پرکاربرد باشند.

یکی از مهمترین ویژگی های قوطی پروفیل این است که قابلیت جوشکاری بسیار خوبی دارد و می‌توان آن‌ها را به راحتی در انواع اتصالات و سازه های پیچیده به کار برد. همچنین این مقاطع به دلیل استحکام بالا و ترکیب با ساختار توخالی خود مقاومت خوبی در برابر فشار و تنش های مختلف دارند. از آنجا که قوطی پروفیل ها می‌توانند با پوشش های مختلفی مانند رنگ پوشانده شوند در برابر خوردگی و آسیب های محیطی نیز مقاوم هستند.

انواع قوطی پروفیل و کاربردهای مختلف آن

در پروژه های ساختمانی و صنعتی استفاده از مقاطع توخالی فولادی یا قوطی پروفیل ها به دلیل اینکه هم وزن کمی دارند و هم اینکه از استحکام زیادی برخوردار هستند اهمیت زیادی دارند. این مقاطع در سازه های فلزی برای تحمل بارها و فشارهای مختلف طراحی شده‌اند و در عملکرد کلی سازه تاثیر زیادی دارند.

با توجه به ویژگی های خاص هر نوع قوطی پروفیل این مقاطع در اشکال مختلفی مانند گرد مستطیلی و مربعی تولید می‌شوند که در بخش زیر به بررسی دقیق تر هر یک خواهیم پرداخت.

1- قوطی پروفیل گرد 

قوطی پروفیل گرد یا مقطع توخالی دایره‌ای اولین نوع مقطع توخالی است که در بسیاری از صنایع به کار می‌رود. این نوع قوطی پروفیل به دلیل نوع طراحی خاص خود و اینکه هیچ لبه تیز و برآمده‌ای ندارد به لحاظ ظاهری و عملکردی مناسب استفاده در پروژه ها است. ویژگی های بارز این مقطع شامل مقاومت بالا کاربردهای متعدد در سازه های صنعتی مکانیکی و ساختمانی و مناسب بودن برای محیط های سرد و سخت است. همچنین به دلیل شکل گرد مقاومت بالایی در برابر فشارهای مختلف دارد و برای پروژه هایی که نیاز به استحکام و زیبایی دارند گزینه‌ای ایده آل است.

2- قوطی پروفیل مستطیلی 

قوطی پروفیل مستطیلی یا مقطع توخالی مستطیلی به دلیل داشتن سطح صاف برای استفاده در پروژه هایی که نیاز به جوشکاری و اتصال های دقیق دارند بسیار مناسب است. این نوع قوطی پروفیل به دلیل شکل مستطیلی خود در مقایسه با مقاطع گرد برای جوشکاری و اتصال آسان تر به سطوح صاف و هموار مناسب تر است. علاوه بر این قوطی پروفیل مستطیلی در بسیاری از پروژه های ساخت و ساز به دلیل ساختار مقاوم و قیمت مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مقطع به راحتی برای زیبا‌سازی و کاربردهای معماری نیز مناسب است.

3- قوطی پروفیل مربعی

قوطی پروفیل مربعی یا مقطع توخالی مربعی در واقع ترکیبی از مزایای مقطع مستطیلی و مقطع دایره‌ای است. این نوع قوطی پروفیل دارای شکل متقارن است و به راحتی در فرآیندهای جوشکاری و اتصال استفاده می‌شود. همچنین مقطع مربعی از نظر ظاهری شباهت زیادی به مقطع گرد دارد اما به دلیل طراحی خود به راحتی می‌تواند در پروژه هایی که نیاز به استحکام زیبایی و کاربردهای سازه‌ای دارند مورد استفاده قرار گیرد. به علاوه قوطی پروفیل مربعی دارای ویژگی هایی مانند مقاومت بالا باربری مناسب و قابلیت استفاده در انواع پروژه های ساختمانی و صنعتی است.

مزایای استفاده از قوطی پروفیل در سازه های فلزی سبک و سنگین

قوطی پروفیل مربعی یکی از مقاطع پرکاربرد در سازه های فلزی است که به خاطر ویژگی های خاص خود جایگاه مهمی در اجرای اجزای اصلی و فرعی دارد. در ادامه به مزایای این مقطع پرمصرف در پروژه های ساختمانی اشاره خواهیم کرد.

1–  مقاومت بالا در برابر نیروهای فشاری خمشی و پیچشی

ساختار بسته‌ی قوطی پروفیل مربعی موجب توزیع یکنواخت تنش در مقطع می‌شود. این ویژگی به آن کمک می‌کند تا در برابر کمانش خمش و پیچش مقاومت بالایی داشته باشد بدون اینکه نیاز به افزایش وزن داشته باشد.

2- وزن بهینه نسبت به ظرفیت باربری

با وجود استحکام قابل توجه این مقاطع نسبت به مقاطع توپر وزن کمتری دارند. این ویژگی باعث کاهش بار مرده در سازه های سبک و در عین حال کاهش هزینه های فونداسیون در پروژه های سنگین می‌شود.

3- نصب و جوشکاری ساده و تمیز

هندسه منظم و سطوح صاف قوطی های مربعی امکان برشکاری جوشکاری و اتصال دقیق و سریع به اعضای دیگر را فراهم می‌آورد.

4- نگهداری آسان و عمر مفید بالا

پوشش های گالوانیزه یا رنگ صنعتی که روی این مقاطع اعمال می‌شود مقاومت بالایی در برابر زنگ زدگی و خوردگی ایجاد می‌کند. این ویژگی در پروژه های فضای باز یا در شرایط مرطوب از اهمیت زیادی برخوردار است.

5- کاربردهای چندمنظوره

قوطی پروفیل مربعی در طیف وسیعی از پروژه ها قابل استفاده است از جمله اسکلت سوله‌ها نرده ها خرپاها پلتفرم های صنعتی و حتی سازه های تزئینی که آن را به انتخاب مناسبی برای هر پروژه تبدیل می کند.

6- پایداری و صرفه جویی در منابع

تولید این مقاطع از فولادهای بازیافتی و مصرف کمتر انرژی در حمل و نقل و اجرا آن‌ها را به انتخابی هماهنگ با اصول معماری پایدار و پروژه های سبز تبدیل کرده است.

فرایند ساخت قوطی پروفیل

قوطی پروفیل عمدتا از ورق فولادی ساده کربنی تولید می‌شود هرچند با توجه به نیاز پروژه می‌توان از ورق های گالوانیزه آلومینیومی یا فولاد ضد زنگ نیز استفاده کرد. فولاد ساده به دلیل جوش پذیری بالا قابلیت ماشین کاری و شکل پذیری مناسب رایج ترین گزینه در این صنعت است.

فرآیند تولید قوطی پروفیل به دو روش اصلی انجام می شود:

نورد گرم

در این روش مقطع فولادی تا دمای تقریبی 1000 درجه سانتی گراد حرارت داده می‌شود تا به وضعیت شکل پذیر برسد. سپس از طریق غلتک های صنعتی مقطع به تدریج فرم دهی می‌شود تا شکل مربع یا مستطیل به دست آید.

با توجه به دمای بالا لبه های ورق در حین فرآیند نورد گرم به طور طبیعی به یکدیگر متصل می‌شوند به طوری که پیوند آن‌ها بدون نیاز به جوشکاری و به صورت یکپارچه ایجاد می‌شود. نتیجه‌ی این فرآیند تولید مقطعی است که از نظر ساختاری یکپارچه و مقاوم بوده و سطحی یکنواخت و دقیق دارد. نورد گرم به دلیل بهره وری بالا و هزینه کمتر برای تولید انبوه در صنعت بسیار مناسب است.

نورد سرد

در فرآیند نورد سرد ورق فولادی بدون حرارت دهی به شکل مورد نظر درمی‌آید. این روش به دلیل سرد بودن ورق نیاز به نیروی بیشتری برای خمکاری دارد و در نتیجه دقت ابعادی بالاتری به همراه می‌آورد. پس از شکل دهی لبه های ورق با جوشکاری به یکدیگر متصل شده و محل جوش صاف و یکنواخت می‌شود. نورد سرد هرچند که هزینه بر و زمان بر است اما برای پروژه هایی که نیاز به دقت بالا و سطح تمیز دارند انتخاب مناسبی به شمار می‌رود.

کاربرد قوطی پروفیل چیست؟

قوطی پروفیل یکی از مقاطع پرکاربرد در ساخت سازه های صنعتی ساختمانی و مکانیکی محسوب می‌شود. این نوع پروفیل با برخورداری از نسبت استحکام به وزن بالا سطح مقطع یکنواخت و قابلیت تحمل بارهای فشاری و خمشی انتخابی ایده آل برای مهندسان و طراحان پروژه به شمار می‌رود.

کاربردهای اصلی قوطی پروفیل شامل موارد زیر است:

• سازه های باربر: ساخت فریم های فلزی با قوطی پروفیل بسیار رایج است. همچنین در ساخت ستون ها تیرهای اصلی و فرعی سوله‌ها و اسکلت فلزی ساختمان های تجاری و مسکونی قوطی های پروفیل بسیار پرکاربرد هستند. شکل مربعی آن ها باعث توزیع یکنواخت نیرو و افزایش مقاومت خمشی می‌شود.
• پروژه های صنعتی: در طراحی سکوهای صنعتی تجهیزات کارخانه‌ای و خطوط تولید قوطی پروفیل به دلیل مقاومت بالا در برابر لرزش و بارهای چرخه‌ای کاربرد زیادی دارد.
• نمای سازه‌ای و معماری: سطح صاف و یکنواخت این پروفیل‌ها علاوه‌بر عملکرد سازه‌ای در ساخت نماهای مدرن و سبک های مینیمالیستی مورد توجه معماران قرار دارد.
• سازه های سبک و موقت: در طراحی سازه های موقت مانند غرفه های نمایشگاهی چارچوب های فلزی موقت و فریم های پیش ساخته قوطی پروفیل با وزن کم و مونتاژ آسان عملکرد بسیار مطلوبی دارد.
• سازه های مقاوم در برابر خوردگی: با توجه به امکان گالوانیزه کردن سطح قوطی‌ها این مقاطع برای سازه هایی که در معرض رطوبت مواد شیمیایی یا فضای باز قرار دارند (مانند اسکله‌ها انبارهای باز یا تجهیزات مزرعه) انتخاب مناسبی به شمار می‌روند.
• سازه های پزشکی و تجهیزات خاص: از قوطی های پروفیل در ساخت تجهیزات پزشکی مانند تخت بیمارستانی و چارچوب ابزارهای آزمایشگاهی نیز استفاده می‌شود.

با توجه به ویژگی هایی نظیر مقاومت بالا وزن مناسب سهولت در نصب و نیاز اندک به نگهداری قوطی پروفیل یکی از گزینه های اصلی در ساخت سازه های فلزی به شمار می‌آید. در سازه های سنگین مانند سوله‌ها و اسکلت های فلزی همچنین در پروژه های سبک تر مانند نرده‌ها و پوشش های نما این مقطع توانسته جایگاه قابل اعتمادی برای خود ایجاد کند. به دلیل همین انعطاف پذیری و عملکرد مطلوب قوطی پروفیل از نظر فنی و اقتصادی راه حلی منطقی برای بسیاری از پروژه های عمرانی محسوب می‌شود.