تاریخچه تحقیقات کمانش ورقهای فولادی - آهن بین
ورقهای فولادی
۱۳۹۷-۱۰-۱۸
روشهای تولید آهن - آهن بین
روشهای تولید آهن
۱۳۹۷-۱۰-۲۰

فلز های چدن ، آهن و فولاد

در قرن نوزدهم، از فلز چدن معمولا در انواع سازه ها مورد استفاده قرار میگرفت. برای ستون ها قابل اعتماد بود اما برای تیر ها گهگاه در زمان ساخت یا بعد از آن سقوط میکردند و در نهایت آهن جای چدن را گرفت.تیرهای چدنی با اینکه هنوز در ساختمان های قدیدمی بکار رفته وجود دارند ولی خیلی از این ساختمانها را شناسایی نکردیم همچنان در حال فرو ریختن هستند.

مقادیر کم فلز فرفورژه در ساخت و ساز در زمان قرون وسطی از قبیل کرامات سنگی و کراوات استفاده شد، اما استفاده گسترده از چدن، آهن و فولاد خفیف در ساختمان ها تا زمان انقلاب صنعتی آغاز نشد. از این رو، چدن اولین نوعی بود که از دهه ۱۷۹۰ ساخته شد (جدول زمانی را ببینید).اندازه های ریخته گری تنها توسط عملیات ساخت و ساز و درجه تزئین مورد نیاز محدود می شد.

برای مشاهده قیمت آهن کلیک کنید 

چدن ارزان و قوی بود، که بعد از دهه ۱۷۷۰ ستون های دایره ای در چندین کلیسا مورد استفاده قرار گرفت و تا سال ۱۹۰۰ هنگامی که توسط فولاد خفیف جایگزین شدند، استفاده شد. تیرهای چدنی از ستون ها کمتر موفق بودند. ضعف کششی چدن باعث ایجاد تیرهایی با مواد اضافی برای بالا بردن کشش استفاده شدند (نگاه کنید به نمودار بخش نمونه).

فلز های چدن آهن فولاد - آهن بین

تیرهای چدنی با قوس پشتی با یک پیچ سوراخ شده. در اینجا ضعف کششی نسبی چدن به وسیله قرار دادن مواد بیشتر در اواسط دهانه جبران شد.

برای مشاهده قیمت تیرآهن کلیک کنید

تیرهای چدنی

نگرانی ها به تدریج در مورد قابلیت اطمینان از چدن  رفته رفته بالتر رفت تا ایکه در سال ۱۸۴۷، برخی از ستون های چدنی پل راه آهن رابرت استفنسون در رودخانه دی در چستر سقوط کردند. پنج نفر کشته و ۱۸ تن زخمی شدند. از دست دادن زندگی منجر به یک کمیسیون تحقیقاتی سلطنتی شد و نتیجه ی این کمیسیون باعث شده که چدن را کنار گذاشته و بسمت آهن بروند.

فلز های چدن آهن فولاد - آهن بین

تیرهای چدنی در خانه های بزرگ مانند پارک ها و همچنین سازه های صنعتی یافت می شود.

فلز های چدن آهن فولاد - آهن بین

پادشاه Isambard Brunel شواهدی را به کمیسیون داد. او در برابر مقررات سختگیرانه برای پل سازی بحث کرد و حتی بدن سازمان تحقیقاتی “کمیسیون برای متوقف ساختن پیشرفت های بیشتری در ساختمان پل” نامیده شد. او معتقد بود که با توجه مناسب به حذف جنبه های غیر همگن و سایر نقص ها، ریخته گری قابل اعتماد آهن می تواند تقریبا به هر شکل و وزن ۲۰ یا ۳۰ تن باشد. با این حال، برونل و بسیاری از مهندسین دیگر برای تغییر قابلیت استحکام کششی فلز چدن و ​​قدرت کم آن، معامله نشدند.

این مقاله هم توصیه میشود  معرفی و طراحی سقف کامپوزیت عرشه فولادی بخش اول

فلز های چدن آهن فولاد - آهن بین

قطعات ساختاری فلز آهن و فولاد معمولی

فروپاشی تیرهای چدنی برای پل ها محفوظ نیست. تام سویلز (۱) در سالهای ۱۸۲۴ تا ۱۸۶۹، ۹ انحراف خاص را در کارخانه ها، یک زندان، دفاتر و یک انبار مالت ویک سالن غذاخوری کالج کینگ و سمرستوس خانه تراس تحقیق کرد، اما احتمالا این فاجعه تیل پل از سال ۱۸۷۹ بود که ۷۵ نفر درگذشتند که موضوع را مسدود کردند، هرچند دانش کامل درباره این که چرا ساختار شکست خورد (۲). در اوایل قرن نوزدهم، آهن به عنوان دومین فولاد برای به دست آوردن محبوبیت وارد رقابت شد. آهن که در تنش و فشرده سازی قوی بود، این محصول برای تیرها  مناسب بود، در حالی که چدن برای ستون ها به عنوان ارزان تر بود و همچنان در فشرده سازی قوی تر بود ( جدول زیر را در جدول زیر ببینید ) .

ستون های فرفری و ستون های چدنی

بنابراین یک مشارکت میان ستون های فرفری و ستون های چدنی برای ساختن ساختمان ها بوجود آمد. در سال ۱۸۵۱، کاخ کریستال سه طبقه با یک قاب مورب از ستون های چدنی دایره ای ساخته شده، تیرهای مشبک آهن و تیرهای مشبک ثانویه چدنی ساخته شد. در سال ۱۸۵۸-۶۰، فروشگاه قایقرانی در Sheerness اولین ساختمان چند طبقه با قاب پورتال (بدون برجسته) در جهان بود، ستون ها و تیرهای مقطع چدنی I و مقاطع بتونی از جنس آهن ساخته شده بود.

استحکامات در راستای اقدامات ساختمانی لندن ۱۹۰۹
مادهتنش کاری: تن / in²
تنشکمپرسورشیاریاتاقان
چدن۱٫۵۸٫۰۱٫۵۱۰٫۰
فرفورژه۵٫۰۵٫۰۴٫۰۷٫۰
فولاد خفیف۷٫۵۷٫۵۵٫۵۱۱٫۰

 

جدول ۱: سختی های مقایسه ای آهن و فولاد

 

آهن CAST

سرخ شدنفولاد شیری

زنگ سطح

Delaminates

روس ها دور هستند

تردهادی

هادی

سطح شنی

چکش / صاف

سطح صاف

خطوط قالب –

 –

بخشهای یکپارچه 
(
گاهی اوقات تزئین شده)

بخش های جابجایی شده

بخش های جابجایی شده

فلنج تیر ناقصفلنج برابر

فلنج برابر

این مقاله هم توصیه میشود  روشهای تولید آهن

 

جدول ۲: تشخیص میان مواد معمولا توسط بازرسی بصری به دست می آید.

فولاد خام

فلز فولاد خام آخرین فلز از سه فلزی بود که در دهه ۱۸۸۰ به کار گرفته شد. در اواسط قرن، هر سه فلز در حال استفاده بودند، گاهی اوقات در همان ساختمان. فلز فولاد در سال اول جنگ جهانی اول به دلیل قدرت جامع، کیفیت قابل اعتماد و ارزان بودن، بازیگران و آهن را جایگزین کرد.

وسوسه انگیز است که تیرهای چدنی قرن نوزدهم در ساختمان هایی هنوز هم در حال ایستادن هستند، باید در زمان آزمایش تستهای امنیتی داشته باشند. این احتمالا برای ساختارهایی که نشانه های پریشانی را نشان نمی دهند، بارهای آنها افزایش نمی یابد و یا مواد آنها آرام نشده و یا نابود شده اند درست است. با این حال، تضعیف پنهان هنوز هم می تواند منجر به شکست ناگهانی شود.

فلز های چدن آهن فولاد - آهن بین

این فولاد چدنی در سال ۲۰۰۲ میلادی به بازار آمد.

فلز های چدن آهن فولاد - آهن بین

به دنبال ترک های بی قاعده در بلبرینگ بر روی فولاد های چدنی روی ستون ها (arrowed) می تواند منجر به شکست فاجعه بار شود.

فلز های چدن آهن فولاد - آهن بین

کف جک-قوس، توسط یک ستون چدنی دایره ای حمل می شود.توجه داشته باشید که سرمایه یکپارچه از ستون، که تنها با ریخته گری به دست می آید.

فلز های چدن آهن فولاد - آهن بین

فلز چدن، آهن و فولاد خفیف دارای مواد تشکیل دهنده همان اساسی هستند، اما مقدار کربن باقی مانده از چدن آن را برای استفاده در پرتوها شکننده و غیر قابل اعتماد می کند.

افزایش عمر سازه

در پارک هید پارک، لندن، ساختمان  در کلاس II،  سال ۲۰۰۲ ثیت شده است که یک طبقه آن فرو ریخت (نگاه کنید به تصویر بالا، سمت راست). علت این امر ، عدم شکست یک مسطح ۶٫۶ متر از سطح مقطع چدنی است که از یک عرشه سقف آج قلعه ساخته شده است. پس از اتمام سقف، با آرک های جک، بار بر روی تیر را افزایش داد و قدرت ترکیب آنها خوردگی تیر را کاهش داد  و باعث   افزایش عمر سازه شد. تحقیقات بعدی نشان داد که  خانه های مجاور چندین سالن  پیش بازسازی شده است و به همین علت استحکامات بالاتر رفته و عمر سازه بیشتر شده است.

این مقاله هم توصیه میشود  قیمت آهن آلات 28 مرداد 97
میراث چدن

بنابراین میراث چدن هنوز که هنوز از بین نرفته و در زندگی ما نقشی پر رنگ ایفا میکند. به غیر از این که تیرهای چدنی در بعضی از استحکامات هنوز قابل مشاهده است، مانند سقف های ایستگاه راه آهن، ما می توانیم از سن، سبک و کف ساختمان پیش بینی کنیم که احتمال حضور آنها وجود دارد. همیشه شگفتی هایی وجود دارد، از قبیل اقامتگاه های مدرن کشور با طبقه های چوبی و پرده های آهن عجیب و غریب که در داخل آن پنهان شده اند.

به طور کلی مستوان با نگاه کردن فمید که در سازه از چدن های فولادی و فولادهای خفیف و فولادی خرد شده استفاده شده یا نه. تیرهای چدنی به طور معمول دارای فلنج بالا و پایین نابرابر و یا هیچ فلنج بالا نیستند. گاهی اوقات تیرها به فرم چاقو و یا ماهی های شکسته می مانند و یا فلنج های آنها ، همانطور که در جدول نشان داده شده است در طرح کاهش می یابد. همچنین توجه داشته باشید که آسترهای چدنی بسیار کم است، می توانید از پرچ ها یا جوش ها استفاده نکنید و می توانید با جزئیات یکپارچه که توسط فولاد های نورد فولادی مانند اشک ها، سفت کننده های وب، ورق های پایان یافته و اسلات های دوختنی قابل دستیابی نیستند. در واقع، طراحی اتصالات اولیه بین اعضای چدن، مشتقات چوب را تقلید کرد. بعدها، پیچ و مهره ها استفاده شد.

نقص های رایج عبارتند از:

  • فلنج تیرهای شکسته در صندلی های ستون آنها (عکس متوسط ​​را در بالای سمت راست ببینید)
  • شکست “احتراق” در تعمیرات
  • نقص ریخته گری مخفی شده است
  • میله های کراوات جدا شده در طبقه های جک-آرک
  • خوردگی اتصالات تیر / جک-قوس.

ارزیابی چدن یک کار  جامع برای متخصصان و مهندسان سازه است. جالب است که ذکر کنیم اگر ساختاری که ۱۰۰ سال دوام آورده میتوان تا سال بعدی تا سالهای متمادی دوام بیاورد. پس اگر بخواهیم از تیرهای چدنی استفاده کنیم درمیابیم که سازه امکان دارد قئی باشد اما حتما باید از آهن برای بالابردن ضریب اطمینان لستفاده کرد.

منبع : سایت buildingconservation

ترجمه و ویرایش : تیم آهن بین

نویسنده مطلب آهن بین

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *