تاریخچه پیدایش فولاد و مصارف آن در صنعت ساختمان‌سازی

در گذشته، ساخت و سازها از موادی مانند سنگ و چوب انجام می‌شد که باعث کاهش عمر و استحکام سازه‌ها می‌شد. حتی امروزه، در شهرهایی که بافت قدیمی خود را حفظ کرده‌اند، می‌توانیم ساختمان‌هایی را ببینیم که از کاهگل یا آجر با تیرچه‌های چوبی ساخته شده‌اند. اما در این مقاله، ما قصد داریم تاریخچه استفاده از فولاد در صنعت ساختمان‌سازی را بررسی کنیم.

نحوه پیدایش فولاد

ردپای استفاده از آهن در ماقبل تاریخ قابل رویت است و نحوه استخراج آهن آن زمان با استفاده از کوره انفجار بود. اما زمانی که موفق شدند کربن را به آهن اضافه کنند، فولاد تولید شد و این اتفاق بزرگ در صنایع مختلف رخ داد. در ابتدا، استفاده از فولاد بیشتر در ساخت و ساز آلات جنگی و برخی ابزارآلات رایج بود و همچنین قیمت آن بسیار بالا بود. اما با گذر زمان و توسعه فناوری، استفاده از فولاد در صنعت ساختمان‌سازی رایج شد و به علت ویژگی‌های برتر خود، به جایگاه برتری در این صنعت دست یافت. امروزه، بیشتر ساختمان‌ها از فولاد به عنوان ماده اصلی سازه‌ای خود استفاده می‌کنند به دلیل خصوصیاتی مانند استحکام، انعطاف‌پذیری، پایداری و قابلیت بازیافت آن.

بررسی تاریخچه استفاده از فولاد در صنعت ساختمان‌سازی می‌تواند ما را به درک بهتری از تحولات صنعت ساختمان و نقش بسیار مهمی که فولاد در آن ایفا می‌کند، برساند. استفاده از فولاد به عنوان یک ماده ساختمانی حاکم در دنیای امروز است و این فلز ارزشمند به عنوان یکی از پیشرفت‌های بزرگ صنعت و مهندسی در نظام بشر به شمار می‌رود.

تاریخچه فولاد در ایران

در دوران انقلاب صنعتی در ایران، احداث اولین کارخانه آهن و فولاد کشور به عنوان برنامه‌ای مهم در دستور کار دولت قرار گرفت. اما به دلیل شروع جنگ جهانی دوم، این طرح هرگز به انجام نرسید و تنها یک رویا ماند. پس از گذشت ۲۰ سال و با بهبود وضعیت اقتصادی و افزایش تقاضای داخلی، طرح احداث کارخانه آهن و فولاد دوباره به سرعت مورد توجه قرار گرفت و برنامه‌هایی در این زمینه آغاز شد.

ابتدا، این کارخانه تنها فعالیت نورد را انجام می‌داد و با وارد کردن محصولات نیمه آماده فولادی و نوردکاری آن‌ها، محصولات خود را به بازار عرضه می‌کرد. سپس، واحد فولادسازی نیز به کارخانه اضافه شد و با استفاده از کوره قوس الکتریکی و روش ریخته‌گری پیوسته با ذوب قراضه به عنوان ماده اولیه، محصولات میانی تولید می‌شد.

در نهایت، احداث کارخانه تولید فولاد با نام “ذوب آهن اصفهان” در حاصل قراردادی بین ایران و شوروی سابق برای انتقال گاز، در سال ۱۹۷۱ میلادی به اتمام رسید و در همان سال به بهره‌برداری رسید.

اکنون، شرکت ملی فولاد ایران به عنوان بزرگترین تولیدکننده فولاد در منطقه خاورمیانه شناخته می‌شود و نیز در میان ۳۰ شرکت برتر جهان قرار دارد. این شرکت با تولید فولاد با کیفیت و متنوع، نقش مهمی در توسعه صنعت ساختمان‌سازی و صنایع مرتبط در کشور داشته است.

استفاده از فولاد در صنعت ساختمان‌سازی

یکی از مهم‌ترین پایه‌های اقتصادی کشور و میزان توسعه آن، وابسته به صنعت فولاد است و مصرف سرانه فولاد، شاخصي برای سنجش صنعتي بودن يك كشور به شمار می‌آید. جدای از صنایع مختلف (دارویی، کشاورزی، نفتی و …)، صنعت ساختمانی یکی از مصرف‌کنندگان اصلی مصنوعات فولادی در ایران است و سهم بسزایی در افزایش سرانه مصرف فولاد دارد که در ادامه چندی از این مصنوعات را نام خواهیم برد و مختصر توضیحاتی ارائه خواهیم داد:

یکی از اصلی‌ترین عوامل توسعه اقتصادی کشور و شاخصی برای صنعتی بودن یک کشور، وابستگی به صنعت فولاد است. در حقیقت، مصرف سرانه فولاد، به‌عنوان یک معیار مهم، نشان‌دهنده سطح صنعتی بودن یک کشور محسوب می‌شود. در بین صنایع مختلف مانند صنعت داروسازی، کشاورزی و نفت، صنعت ساختمان‌سازی یکی از بزرگترین مصرف‌کنندگان محصولات فولادی در ایران است و سهم قابل‌توجهی در افزایش مصرف فولاد دارد. در ادامه، به برخی از مصنوعات فولادی که در صنعت ساختمان‌سازی استفاده می‌شود، اشاره خواهیم کرد و توضیحاتی مختصر درباره آن‌ها ارائه خواهیم داد.

– ستون‌ها: ستون‌ها به‌عنوان عناصر اصلی سازه ساختمانی به‌کار می‌روند و برای تحمل بارهای عمودی و انتقال آن‌ها به سایر قسمت‌های ساختمان استفاده می‌شوند. ستون‌ها از فولاد با خصوصیات مکانیکی بالا و مقاومت مناسب تشکیل می‌شوند.

 

– بالشتک‌ها: بالشتک‌ها نقش مهمی در سیستم سازه‌ای ساختمان‌ها دارند. این عناصر فولادی در نقاط اتصال بین ستون‌ها و بالاژه‌ها قرار می‌گیرند و بارهای افقی ساختمان را به ستون‌ها منتقل می‌کنند. فولاد به دلیل خصوصیات خمشی و کششی بالا، به‌عنوان ماده انتخابی برای بالشتک‌ها استفاده می‌شود.

 

– پلکان‌ها: پلکان‌ها در ساختمان‌ها به‌عنوان مسیرهای عبور و ارتباط بین طبقات استفاده می‌شوند. پلکان‌ها از فولاد تشکیل شده و برای ایمنی و استحکام ساختمان بسیار مهم هستند. فولاد به دلیل وزن سبک و قدرت بالا، به‌عنوان یک ماده مناسب در ساخت پلکان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

– پیچ و مهره‌ها: پیچ و مهره‌ها از فولاد تولید می‌شوند و در اتصال قطعات ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این عناصر از اهمیت بسیار بالایی برخوردارند و برای استحکام و پایداری سازه‌ها بسیار حیاتی هستند.

 

استفاده از مصنوعات فولادی در صنعت ساختمان‌سازی از طریق ایجاد سازه‌های قوی، انعطاف‌پذیر و پایدار، سبب شده است که این صنعت به‌عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل توسعه و پیشرفت در ایران محسوب شود.

انواع مقاطع فولادی

میلگرد

در صنعت ساختمان‌سازی امروزی، با پیشرفت و توسعه، نیازها و استانداردهای بالاتری برای ساختمان‌ها پدید آمده است. یکی از جنبه‌های بسیار مهم در سازه‌های ساختمانی، استحکام و مقاومت آن‌ها است. با افزایش ارتفاع ساختمان‌ها، نیاز به سازه‌های قوی‌تر و مقاومت بیشتر احساس می‌شود. در این راستا، استفاده از بتن و میلگرد به عنوان مواد ساختمانی بسیار مرسوم شده است.

میلگرد، به عنوان یکی از عناصر مهم در صنعت ساختمان‌سازی، نقش حیاتی در تقویت و استحکام سازه‌ها دارد. میلگردها انواع مختلفی دارند که به طور عمده در دو شکل تقویتی و ضربه‌گیر استفاده می‌شوند. استفاده از میلگرد در ساختمان‌ها به دلیل ویژگی‌های فوق‌العاده‌ای که دارد، بسیار مهم است. این عنصر، عمدتاً برای تقویت سازه‌ها و انتقال بارها به نقاط استرس بالا استفاده می‌شود.

بتن، به تنهایی، توانایی ایجاد استحکام و مقاومت کافی را در ساختمان‌ها ندارد. به همین دلیل، با استفاده از میلگرد، این استحکام و مقاومت بیشتر تضمین می‌شود. میلگردها به طور معمول در قالب فولاد ضربه‌گیر و تقویتی استفاده می‌شوند و توانایی انتقال بارها و مقاومت در برابر نیروهای فشاری و کششی را دارا هستند.

در کل، استفاده از میلگرد به‌عنوان یکی از اجزای اصلی سازه‌های ساختمانی، امری بسیار حیاتی است که به تقویت و افزایش استحکام سازه‌ها کمک می‌کند. با این حال، بتن بدون میلگرد، توانایی تضمین استحکام و مقاومت لازم را در ساختمان‌ها ندارد. بنابراین، در هر پروژه ساختمانی، استفاده از میلگرد به‌عنوان یک عنصر اساسی و ضروری در نظر گرفته می‌شود.

انواع میلگرد

میلگرد، به عنوان یکی از مهم‌ترین عناصر در صنعت ساختمان‌سازی، در انواع مختلفی تولید می‌شود که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در ادامه، به معرفی چند نوع رایج میلگرد در صنعت ساختمانی می‌پردازیم:

میلگرد آجدار

میلگرد آجدار، معمولاً در صنعت ساختمانی استفاده می‌شود و از شمش خالص فولادی تولید می‌شود. این نوع میلگرد پس از عبور از مراحل پیش‌گرمی، از طریق نورد و کشش فرآوری می‌شود. استفاده از نوع A3 میلگرد آجدار، در صنعت ساختمانی بسیار رایج است.

میلگرد ساده

میلگرد ساده، نوعی میلگرد است که بدون هیچ پردازش و فرآوری اضافی تولید می‌شود. این نوع میلگرد بیشتر برای استفاده در ساختمان‌های کوچکتر، سازه‌های فولادی سبک و پروژه‌های خاص استفاده می‌شود.

میلگرد ترمکس

میلگرد ترمکس، نوعی میلگرد است که با استفاده از فرآیند ترمیم و تقویت شده است. این نوع میلگرد، مقاومت بالاتری در برابر خمش و کشش دارد و به طور خاص برای سازه‌هایی که نیاز به استحکام بیشتری دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد.

میلگرد سنجاقی

میلگرد سنجاقی، نوعی میلگرد است که در سازه‌های بتن آرمه به کار می‌رود. این نوع میلگرد، با استفاده از پوشش‌های محافظ و پیچ و مهره به بتن متصل می‌شود و در تقویت و استحکام بتن نقش مهمی دارد.

میلگرد مش

میلگرد مش، یک نوع میلگرد است که به صورت شبکه‌ای با سیم‌های مجتمع تشکیل می‌شود. استفاده از این نوع میلگرد در سازه‌های فلزی و بتنی به منظور تقویت و جلوگیری از ترکیدگی و تغییر شکل سازه‌ها رایج است.

میلگرد خاموت

میلگرد خاموت، نوعی میلگرد است که در ساختمان‌ها و سازه‌های فولادی برای اتصال بخش‌های مختلف به هم استفاده می‌شود. این نوع میلگرد دارای یک سر خمیده و یک سر صاف است که برای اتصال و اتصالات جوشی استفاده می‌شود.

میلگرد رکابی

میلگرد رکابی، نوعی میلگرد است که برای استفاده در سازه‌های فلزی و بتنی با بار ثقلی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع میلگرد با فرمی مشابه حرف “L” طراحی شده است و استحکام و مقاومت بالایی دارد.

در نهایت، برخی از انواع میلگرد مورد استفاده در صنعت ساختمان‌سازی را معرفی کردیم. هر کدام از این نوع میلگرد دارای کاربردها و ویژگی‌های خاص خود هستند و بسته به نیازهای پروژه و سازه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تیرآهن

تیرآهن، به عنوان یکی از مهم‌ترین مقاطع ساختمانی، نقش حمل تنش‌های برشی و لنگر خمشی را در سازه‌ها بر عهده دارد. این مقطع فولادی، پس از میلگرد، بیشترین مصرف را در صنعت ساختمان دارد و در انواع مختلفی تولید می‌شود. در ادامه، به معرفی چند نوع رایج تیرآهن در صنعت ساختمانی می‌پردازیم:

انواع تیرآهن

تیرآهن  Hشکل(هاش)

تیرآهن Hشکل، به دلیل ساختار خاص و قدرت بالا در حمل بار، یکی از پرکاربردترین انواع تیرآهن است. این نوع تیرآهن شامل دو بال راست و یک بال افقی است که تشکیل یک شکل H می‌دهد. در بازار، هاش سبک و هاش سنگین از جمله انواع معمول این تیرآهن محسوب می‌شوند.

تیرآهن I شکل (تیرآهن معمولی IPE و INP)

تیرآهن I شکل نیز به عنوان یکی دیگر از انواع رایج تیرآهن در صنعت ساختمانی شناخته می‌شود. این نوع تیرآهن دارای یک بال راست و یک بال افقی است که به شکل حرف I می‌باشد. دو نوع متداول IPE و INP در بازار یافت می‌شوند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

تیرآهن لانه‌زنبوری (CPE)

تیرآهن لانه‌زنبوری نیز یکی دیگر از نوع‌های تیرآهن است که در صنعت ساختمانی استفاده می‌شود. این نوع تیرآهن دارای یک بال راست و یک بال متعامد است که به شکل حرف C شبیه‌سازی می‌شود. استفاده از تیرآهن لانه‌زنبوری بیشتر در سازه‌های با بارهای سبکتر و کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در اینجا، برخی از انواع معمول تیرآهن در صنعت ساختمان‌سازی را معرفی کردیم. هر نوع تیرآهن، بر اساس ویژگی‌ها و نیازهای سازه‌ها، مناسبی خاص خود را دارد و می‌تواند در پروژه‌های ساختمانی به خوبی مورد استفاده قرار گیرد.

نبشی/ ناودانی

در بحث ساخت‌وساز، مقاطع نبشی و ناودانی از اهمیت بالایی برخوردارند. نبشی یک مقطع فلزی است که دارای دو ضلع عمود بر هم، یعنی “بال” است. این نوع مقطع فلزی برای اتصال تیرآهن و ستون استفاده می‌شود و دو شکل رایج آن عبارتند از شکل L و شکل V. استفاده از نبشی در ساختمان‌ها برای ایجاد اتصالات قوی و پایدار بین تیرآهن و ستون بسیار مهم است.

ناودانی نیز به عنوان یکی از مقاطع پرکاربرد در صنعت ساختمان‌سازی شناخته می‌شود و با نام‌های UPN و UNP نیز شناخته می‌شود. ساختار ناودانی از یک جان و دو بال تشکیل شده است که به صورت عمودی به هم وصل می‌شوند. رایج‌ترین نوع ناودانی، ناودانی UPN است که برای انتقال بارها و ساختاردهی صحیح در ساختمان‌ها به کار می‌رود.

استفاده از مقاطع نبشی و ناودانی در ساختمان‌سازی برای تضمین استحکام و پایداری سازه‌ها بسیار حائز اهمیت است. با انتخاب و استفاده مناسب از این مقاطع فلزی، می‌توان به راحتی اتصالات قوی و ایمنی در ساختمان‌ها را برقرار کرد.

پروفیل

در عبارت پروفیل، به انواع مقاطع مربع و مستطیل توخالی اشاره می‌شود. اما در معنای کلی‌تر، هر مقطع ثابت فولادی با طول مشخص نیز پروفیل نامیده می‌شود و این مقاطع دارای تنوع بسیار زیادی هستند. در صنعت ساختمان، استفاده از پروفیل‌ها برای ایجاد اتصالات قوی و ساختاردهی صحیح بسیار حائز اهمیت است.

ورق عرشه

امروزه، ورق عرشه نقش آماتورهای کششی را در ساختمان‌ها به خوبی ایفا می‌کند و باعث افزایش سرعت پیشرفت پروژه‌های ساختمانی می‌شود. در گذشته، استفاده از ورق عرشه فولادی در سقف ساختمان‌ها به منظور حمل بتن مورد استفاده قرار می‌گرفت. اما امروزه، با توسعه فناوری و استفاده از ورق‌های عرشه فولادی، امکانات بیشتری در ساخت و ساز فراهم شده است.

ساندویچ پانل

ساندویچ پانل یکی دیگر از مصالح پرکاربرد در صنعت ساختمانی است که به عنوان یک واحد ساختاری در سقف و دیوارها استفاده می‌شود. این پانل‌ها دارای ساختاری متشکل از لایه‌های مختلف است که عملکرد عایق‌بندی حرارتی، عایق‌بندی صوتی و مقاومت مکانیکی را فراهم می‌کند. با استفاده از ساندویچ پانل‌ها در ساختمان‌ها، علاوه بر کاهش هزینه و زمان اجرا، بهبود انرژی و کاهش صدا نیز می‌توان داشت.