محاسبه تحمل بار قوطی و عوامل مؤثر بر آن
دسترسی سریع به محتوای مقاله
قوطی آهن درواقع نوعی پروفیل با سطح مقطع ثابت و طول زیاد است که در دسته پروفیل‌های بسته قرار می‌گیرد. از این نوع پروفیل در انواع ستون‌ها و سازه‌های فلزی به‌منظور ایجاد ممان اینرسی بالا در جهت هر دو محور استفاده می‌شود. بنابراین، تحمل بار قوطی آهن یکی از مهمترین فاکتورها برای چنین کاربردهایی است. در این مقاله به بررسی عوامل مؤثر بر تحمل بار قوطی و نیز نحوه محاسبه تحمل بار قوطی آهن می‌پردازیم. برای مشاهده قیمت قوطی آهن به این لینک مراجعه نمایید.
عوامل مؤثر بر تحمل بار قوطی آهن
قوطیها یکی از مهمترین انواع پروفیل هستند که در سایزها و شکل‌های مختلفی تولید میشوند و کاربرد اصلی آن‌ها در ساخت ستون، میز و صندلی، صنایع خودروسازی و غیره است. به‌منظور استفاده صحیح از قوطیها و جلوگیری از شکست و یا ایجاد خرابی در آن‌ها در حین کاربرد، لازم است تا با کنترل پارامترهایی که بر تحمل بار قوطی مؤثر هستند، میزان کارایی آن‌ها را افزایش دهیم.
به‌عنوان‌مثال، برای کمتر کردن فشار بارهای وارد بر قوطی، می‌توان بارها را به‌طور گسترده پخش کرد و یا اینکه از قوطیهای کوچک‌تری استفاده کرد. بنابراین، مقدار و نحوه وارد کردن بار و همچنین ابعاد قوطی، از مهمترین عوامل مؤثر در تحمل بار آن هستند.
ضمن اینکه، رعایت استانداردها متناسب با هر کاربرد، دیگر پارامتر مهم در تحمل بار انواع قوطی آهن است. بدین‌صورت که برای قوطی‌هایی که در صنعت خودروسازی استفاده میشوند باید استاندارد خودرویی و آن‌هایی که در ساختمان‌سازی به کار برده میشوند، استانداردهای ساخت‌وساز رعایت شوند. عدم رعایت این استانداردها موجب وارد آمدن فشار اضافی و درنتیجه کاهش عمر مفید و کارایی قوطی آهنی خواهد شد.
مهمترین فاکتورهای مؤثر بر تحمل بار قوطی آهن شامل موارد زیر میشوند:
- میزان بار وارد بر قوطیها یا ظرفیت باربری
- موقعیت قرارگیری قوطیها
- رعایت استانداردهای ساخت
- عمق پایه ستون
- وزن و سایز قوطی
میزان مقاومت قوطی در ستون ها چه مقدار است ؟
ستون‌ها وظیفه تحمل و انتقال بار ناشی از طبقات را برعهده دارند که باید این بارهای وارده را به فونداسیون و سپس به زمین منتقل کنند. مهمترین نیرویی که ستون‌ها باید تحمل کنند، نیروهای محوری هستند که به شکل نیروی فشاری و شامل نیروهای زنده و مرده هستند. همچنین، نیروهای برشی و لنگرهای خمشی که ناشی از بارهای عمودی و جانبی هستند، به‌وسیله اتصال تیر به ستون به شکل صلب، بر ستون‌ها وارد میشوند.
درصورتی‌که قوطیهای به‌کاررفته در ستون‌ها از استحکام و مقاومت کافی برخوردار نباشند، نیروهای یادشده منجر به ایجاد کمانش در ستون‌ها میشوند. کمانش در ستون به‌صورت عدم توانایی تحمل بار ستون به دلیل انحنای بیش‌ازحد در آن تعریف می‌شود. درنتیجه، میزان تحمل بار قوطیها در ستون، رابطه مستقیمی با کاهش اثر کمانش در ستون‌ها دارد.
این پدیده کمانش در ستون‌ها با سطح مقطع ستون رابطه مستقیم و با ارتفاع طبقات نسبت معکوس دارد. بدین‌صورت که با افزایش سطح مقطع قوطی‌هایی که در ستون قرار دارند، مقدار مقاومت آن‌ها افزایش می‌یابد و از این طریق، احتمال کمانش در ستون کاهش می‌یابد. سطح مقطع این قوطیها معمولاً به شکل مربع یا مستطیل است. در مقابل، با افزایش طول قوطی که افزایش ارتفاع طبقات را به همراه دارد، احتمال کمانش افزایش خواهد یافت.
انواع قوطی از نظر استحکام
قوطیها از نظر استحکام و تحمل بار به دسته‌های مختلفی تقسیم میشوند که هر یک، برای کاربردهایی خاص کارایی دارند. البته در این تقسیم‌بندی‌ها تنها میزان مقاومت آن‌ها دخیل نبوده و پارامترهایی همچون شکل سطح مقطع و ضخامت نیز در زمینه‌های کاربردی آن‌ها تاثیرگذار هستند. بر همین اساس، انواع قوطی آهن از نظر تحمل بار عبارت‌اند از:
- قوطیهای ستونی: شامل قوطیهای با مقاطع بزرگ و قابل‌استفاده در ساخت ستون و اسکلت فلزی ساختمان‌ها
- قوطیهای با مقطع مربعی و مستطیلی: دارای تحمل بار بالا و نیز به‌منظور حفظ تعادل در ساخت انواع میز و صندلی
- قوطیهای با ضخامت مختلف: انواع قوطیهای با ضخامت کم و زیاد برای کاربرد در ساختمان‌سازی شامل وال پست و خودروسازی
محاسبه تحمل بار انواع قوطی آهن
میزان مقاومت پروفیل قوطی به عوامل متعددی ازجمله وزن قوطی، ابعاد، نوع مواد به‌کاررفته در ساخت آن و نیز نحوه قرارگیری آن در ستون بستگی دارد. هرچه وزن یک مقطع فولادی افزایش یابد، این افزایش وزن بر افزایش ضخامت و ابعاد آن قطعه نیز اثرگذار است. درنتیجه، فاکتور وزن مهمترین عامل در محاسبه تحمل بار قوطی است. این عوامل از طریق فرآیند تولید قوطی قابل‌کنترل و بهینه‌سازی هستند. با فرآیند تولید پروفیل در این لینک آشنا شوید.
بنابراین، فرمول محاسبه وزن قوطی آهن به شرح زیر است:
مساحت سطح مقطع قوطی × طول قوطی × چگالی قوطی = وزن پروفیل قوطی
در رابطه بالا، وزن قوطی آهن برحسب کیلوگرم، چگالی قوطی برحسب کیلوگرم بر مترمکعب و مساحت سطح مقطع و طول آن نیز برحسب متر هستند.
جدول تحمل بار و مقاومت انواع قوطی
یکی از راحت‌ترین راه‌ها برای محاسبه وزن قوطی آهن در انواع سایزها و ابعاد، استفاده از جدول وزن یا جدول تحمل بار قوطی است. در این جدول، وزن تمام قوطیهای با سطح مقطع مربعی و مستطیلی مشخص شده است. جدول زیر، وزن انواع قوطی آهن موجود در بازار را نشان می‌دهد. به منظور مشاهده وزن پروفیل در سایر سایزها و ابعاد، به این لینک مراجعه نمایید.
سؤالات متداول
1- تحمل بار قوطی به چه عواملی بستگی دارد؟
ظرفیت باربری، موقعیت قرارگیری قوطیها، وزن و سایز قوطی و رعایت استانداردها در کاربرد از مهمترین عوامل در تعیین مقاومت قوطیها هستند.
2- انواع قوطی از نظر مقاومت کدام اند؟
براین اساس قوطیها شامل انواع قوطی ستونی با مقطع بزرگ، قوطی مربعی، قوطی مستطیلی و قوطیهای با ضخامت مختلف میشوند.