انسان نزدیک به 4000 سال است که از فولاد استفاده می‌کند و از زمان عصر آهن تا امروز و در امپراتوری روم، اسپارت‌ها، سلسله‌های چین و … این عنصر توانسته تحولات عظیمی در زندگی بشریت ایجاد کند. با پیشرفت علوم و تکنولوژی‌های مختلف استفاده از فولاد در صنایع مختلف رواج بیشتری پیدا کرده و امروزه به عنوان جزء جدایی‌ناپذیر تمامی پروژه‌های صنعتی و غیر صنعتی شناخته میشود. در حقیقت خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد فولاد باعث میشود که کاربردهای متعددی داشته باشد. در ادامه مطلب به بررسی ویژگی‌ها و مزایا و دلایل استفاده از فولاد در ساخت پل و تونل‌ها پرداخته میشود.
ویژگی‌ها و مزایای فولاد
فولاد در حقیقت به تمامی آلیاژهایی گفته میشود که عنصر اصلی آن‌ها آهن باشد و حجم مشخصی از آن نیز از کربن تشکیل شده باشد. میزان کربن فولاد می‌تواند از 0.002 تا 2.1 درصد جرم آن باشد. به صورت کلی فولاد می‌تواند انواع مختلفی داشته باشد که مهم‌ترین آن‌ها فولادهای کربنی، فولادهای آلیاژی و فولادهای زنگ نزن (فولاد کورتون یا هوازده) هستند. از جمله مهم‌ترین ویژگی‌ها و مزیت‌های فولاد می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- برخورداری از استحکام کششی و فشاری بالا و تحمل بارهای سنگین
- برخورداری از مقاومت بالا
- وزن کم
- دوام و پایداری بالا در برابر شرایط محیطی مختلف
- تولید راحت و نصب و اجرای راحت
- برخورداری از قابلیت بازیافت چندباره و امکان استفاده مجدد در پروژه‌های مختلف
- سازگاری با محیط‌زیست
- انعطاف‌پذیری بالا در طراحی
کاربردهای اصلی فولاد در ساخت تونل و پل
امروزه فولاد به صورت سطح مقطع‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد که مهم‌ترین آن‌ها میلگرد، نبشی، تیرآهن، پروفیل، ناودانی و … هستند. محصولات فولادی تقریباً در تمامی صنایع کاربردهای متعددی داشته و به عنوان عنصر اصلی زیرسازی و اجرای پروژه‌های مختلف شناخته میشود. استفاده از فولاد در ساخت پل و تونل‌ها روزبه‌روز رواج بالاتری پیدا می‌کند. از جمله مهم‌ترین و اصلی‌ترین کاربردهای فولاد در ساخت تونل و پل‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- قاب‌های فولادی در تونل‌ها به عنوان سیستم‌های پشتیبان موقت یا دائم استفاده می‌شوند
- پوشش‌های فولادی به منظور تقویت و پشتیبانی دیواره‌ها و سقف‌های تونل‌ها به کار می‌روند
- شبکه‌های مشبک ساخته شده از فولاد به منظور افزایش پایداری و جلوگیری از ریزش سنگ‌ها و خاک در تونل‌ها به کار می‌رود
- عناصر فولادی می‌توانند در پل‌های قوسی موجب استحکام سازه شده و امکان ساخت دهانه‌های بزرگ را فراهم کنند.
- از کابل‌های فولادی مختلف می‌توان در پل‌های معلق و برای انتقال بارها استفاده کرد.
- از اعضای خرپایی فولادی در ساخت پل‌های دهانه بزرگ استفاده خواهد شد
- استفاده از فولاد در ساخت پل ترکه‌ای به منظور انتقال بارها به برج‌های اصلی رواج بالایی دارد
نحوه استفاده از فولاد در ساخت پل
همان‌طور که گفته شد عناصر فولادی می‌توانند به صورت سطح مقطع‌های مختلفی تولید و عرضه شده و هر کدام از آن‌ها به جهت ویژگی‌ها، خصوصیات و شکل ساختاری خود کاربردهای متعددی داشته باشند. به صورت کلی عناصر فولادی در 4 مرحله مختلف در ساخت پل، تونل و هر سازه دیگر استفاده میشود که به شرح زیر می‌باشند:
1. طراحی و مهندسی
در مرحله اول مهندسین با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی، تکنولوژی‌های پیشرفته و علوم روز دنیا اقدام به طراحی و تحلیل پروژه و سازه‌های فولادی مورد نظر کرده و از استحکام و پایداری آن‌ها اطمینان حاصل می‌کنند. در این مرحله لازم است که مواد و مصالح فولادی متناسب با نیازهای پروژه انتخاب شود چرا که هر پروژه‌ای نیازمند ناودانی صنعتی، نبشی، پروفیل و میلگردهایی با ویژگی‌ها و مشخصات منحصربه‌فرد خواهد بود.
2. تولید و آماده‌سازی
در مرحله دوم استفاده از فولاد در ساخت پل و تونل و بعد از طراحی و مهندسی استاندارد پروژه باید قطعات فولادی در ابعاد و اندازه‌های مناسب برش داده و شکل‌دهی شود. سپس باید عملیات جوشکاری و مونتاژ قطعات در کارخانه و یا محل اجرای پروژه انجام شود.
3. حمل و نصب قطعات
بعد از آنکه قطعات فولاد در اشکال و ابعاد مورد نظر برش داده و شکل‌دهی شد باید با استفاده از تجهیزات مخصوص مانند جرثقیل و … به محل اجرای پروژه منتقل شود. در مقاله‌ای تحت عنوان قیمت ناودانی به بررسی عوامل مؤثر در قیمت ناودانی پرداخته شده که می‌تواند اطلاعات مفیدی به خواننده ارائه کند.
4. بازرسی و کنترل کیفیت
بعد از انتقال مقاطع فولادی مختلف به محل پروژه و اجرای آن توسط افراد متخصص باید بازرسی‌های دوره‌ای انجام شود تا از کیفیت و سلامت بخش‌های مختلف سازه اطمینان حاصل شود. همچنین باید یک برنامه منظم برای تعمیر و نگهداری بخش‌های مختلف سازه‌های فولادی در نظر گرفته شود.
رایج‌ترین فولادهای مورد استفاده از فولاد در ساخت پل و تونل
همان‌گونه که گفته شد فولاد به آلیاژهای مختلف آهن گفته میشود که حاوی درصدهای مختلفی از کربن می‌باشند. از رایج‌ترین فولادهای به کار رفته و در سازه‌های فولادی مانند پل و تونل می‌توان به فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد کورتون، فولاد ضد زنگ و … اشاره کرد. این فولادها می‌توانند به شکل سطح مقطع‌های مختلفی مورد استفاده قرار بگیرند که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر هستند:
- میلگردهای فولادی که شامل انواع میلگردهای A1 و A2 و A3 و A4 هستند.
- انواع لوله‌های فولادی که در طول‌های 6 و 12 متری تولید شده و می‌توانند از سایز 16 تا 500 میلی‌متر و حتی بیشتر تولید شوند.
- انواع قوطی‌های فولادی در ابعاد و متراژ مختلف
- انواع تیرآهن‌های INP و IPB و IPE و CPE
- انواع ورق‌های فولادی ساده، عاج دار، ضدزنگ و …
- انواع پالت های فولادی در ابعاد و ضخامت‌های مختلف
- انواع نبشی، ناودانی، سپری و …
جمع‌بندی نهایی
استفاده از فولاد در ساخت پل‌ها و تونل‌ها می‌تواند مزیت‌هایی متعددی همچون استحکام بالا، اجرای سریع، وزن کم، ماندگاری بالا، انعطاف‌پذیری در طراحی، قابلیت بازیافت و … داشته باشد به همین دلیل فولاد به جزء اصلی و جدایی‌ناپذیر پروژه‌های صنعتی و غیر صنعتی مختلف تبدیل شده است. انواع فولادهای کربنی، آلیاژی، کورتون و … در پل، تونل و … به شکل نبشی، میلگرد، تیرآهن، ورق و … استفاده می‌شوند و می‌توانند کاربردهای متعددی داشته باشند. تمامی موارد ذکر شده را می توانید در سایت فولاد آذر آذین مشاهده و خرید نمایید.