خصائص وتفاصيل استخدام شعاع H

أولاً، التقديم الهيكلي للفولاذ على شكل حرف H:
الفولاذ على شكل حرف H هو نوع جديد من الفولاذ الاقتصادي للبناء. يتميز مقطعه العرضي بأنه اقتصادي ومعقول، وله خصائص ميكانيكية جيدة. عند الدرفلة، يكون امتداد كل نقطة على المقطع العرضي متساويًا نسبيًا، ويكون الإجهاد الداخلي منخفضًا. بالمقارنة مع الفولاذ العادي على شكل حرف I، يتميز هذا الفولاذ بمعامل المقطع العرضي الكبير، وخفة الوزن، وتوفير المعدن، مما يقلل من هيكل المبنى بنسبة 30-40%. ولأن أرجله متوازية من الداخل والخارج، ونهايات أرجله قائمة، فيمكن تجميعها في مكونات، مما يوفر 25% من أعمال اللحام والتثبيت. يُستخدم هذا الفولاذ غالبًا في المباني الكبيرة (مثل المصانع والمباني الشاهقة، إلخ) التي تتطلب سعة مقطع عرضي كبيرة وثباتًا جيدًا، بالإضافة إلى الجسور والسفن وآلات الرفع والنقل وأساسات المعدات والأقواس وأكوام الأساسات، إلخ.

الفولاذ على شكل حرف H هو فولاذ ذو مقطع عرضي اقتصادي يتميز بخصائص ميكانيكية أفضل، وقد طُوّر من خلال تحسين الفولاذ على شكل حرف I، خاصةً وأن شكل المقطع العرضي يشابه حرف H الإنجليزي. ومن خصائصه:
شفة عريضة وصلابة جانبية عالية. مقاومة انحناء قوية، أعلى بنسبة 5%-10% تقريبًا من الفولاذ على شكل حرف I. سطحا الشفة متوازيان، مما يُسهّل التوصيل والمعالجة والتركيب. بالمقارنة مع عوارض I الملحومة، تتميز هذه الشفة بتكلفة منخفضة ودقة عالية وإجهاد متبقي منخفض، ولا تتطلب مواد لحام باهظة الثمن وفحصًا دقيقًا للحام، وتوفر حوالي 30% من تكلفة إنتاج الهياكل الفولاذية. تحت نفس الحمل المقطعي، يكون وزن هيكل الفولاذ المدرفل على الساخن على شكل حرف H أخف بنسبة 15%-20% من وزن الهيكل الفولاذي التقليدي. بالمقارنة مع الهياكل الخرسانية، يمكن لهياكل الفولاذ المدرفل على الساخن على شكل حرف H زيادة المساحة القابلة للاستخدام بنسبة 6%، كما ينخفض ​​وزن الهيكل بنسبة 20% إلى 30%، مما يُقلل من القوة الداخلية للتصميم الإنشائي. يمكن معالجة الفولاذ على شكل حرف H إلى فولاذ على شكل حرف T، ويمكن دمج عوارض قرص العسل لتشكيل أشكال مقطعية مختلفة، مما يلبي إلى حد كبير احتياجات التصميم الهندسي والإنتاج.

ثانياً، نطاق تطبيق الفولاذ على شكل H:
يتم استخدام الفولاذ على شكل حرف H بشكل أساسي في مكونات العوارض والأعمدة في الهياكل الصناعية والمدنية.
①أقواس تحمل هياكل فولاذية للهياكل الصناعية
②أكوام الصلب والهياكل الداعمة للمشاريع تحت الأرض
③هياكل المعدات الصناعية مثل البتروكيماويات والطاقة الكهربائية
④مكونات الجسر الفولاذي طويل المدى
⑤هياكل الإطار لتصنيع السفن والآلات
⑥أقواس العوارض للقطارات والسيارات والجرارات
⑦أحزمة ناقلة للميناء وأقواس حاجز عالية السرعة
الفولاذ على شكل حرف H هو مادة فولاذية مقطعية اقتصادية، تستخدم على نطاق واسع في الصناعة والبناء والجسور ومنصات حفر النفط وما إلى ذلك. ومن المتوقع أن يصل الطلب في بلدي على الفولاذ على شكل حرف H إلى حوالي 2.5 مليون طن في عام 2005 و5 ملايين طن في عام 2010، ولكن الطاقة الإنتاجية السنوية لبلدي من الفولاذ على شكل حرف H تبلغ 1.2 مليون طن في الوقت الحاضر، والطلب في السوق ضخم للغاية.

ثالثا، ما هي خصائص الفولاذ على شكل حرف H:
1. قوة هيكلية عالية: بالمقارنة مع الفولاذ على شكل حرف I، فإن معامل المقطع كبير، وفي نفس ظروف تحمل الحمل، يمكنه توفير 10-15% من المعدن.
2. أسلوب تصميم مرن وغني: تحت نفس ارتفاع الشعاع، يمكن أن يكون امتداد الهيكل الفولاذي أكبر بنسبة 50% من امتداد الهيكل الخرساني، مما يجعل تخطيط المبنى أكثر مرونة.
3. خفة وزن الهيكل: بالمقارنة مع الهيكل الخرساني، فإن تقليل وزن الهيكل يقلل من القوة الداخلية لتصميم الهيكل، مما يمكن أن يجعل متطلبات معالجة أساس هيكل المبنى منخفضة، والبناء بسيطًا، والتكلفة منخفضة.
٤. ثبات هيكلي عالي: يتميز الهيكل الفولاذي، الذي يعتمد بشكل رئيسي على الفولاذ المدرفل على الساخن على شكل حرف H، ببنية علمية ومعقولة، ومرونة ومرونة جيدتين، وثبات هيكلي عالي، وهو مناسب لهياكل المباني التي تتحمل أحمال اهتزازية وصدمات عالية. يتميز بمقاومة عالية للكوارث الطبيعية، وهو مناسب بشكل خاص لهياكل المباني في بعض مناطق الزلازل. ووفقًا للإحصاءات، في كوارث الزلازل المدمرة التي تجاوزت قوتها ٧ درجات على مقياس ريختر في العالم، كانت الهياكل الفولاذية التي تعتمد بشكل رئيسي على الفولاذ على شكل حرف H الأقل ضررًا.
٥. زيادة مساحة الاستخدام الفعالة للهيكل: مقارنةً بالهياكل الخرسانية، تتميز أعمدة الهياكل الفولاذية بصغر مساحة المقطع العرضي، مما يزيد من مساحة الاستخدام الفعالة للمبنى. ويمكن زيادة مساحة الاستخدام الفعالة بنسبة ٤-٦٪ حسب أشكال المبنى المختلفة.
6. توفير العمالة والمواد: بالمقارنة مع الفولاذ الملحوم على شكل حرف H، فإنه يمكن أن يوفر العمالة والمواد بشكل كبير، ويقلل من استهلاك المواد الخام والطاقة والعمالة، ويكون لديه إجهاد متبقي منخفض، وله مظهر وجودة سطح جيدة.
7. سهلة التصنيع: سهلة التوصيل وتثبيت الهيكل، وسهلة التفكيك وإعادة الاستخدام.
٨. حماية البيئة: يُسهم استخدام الفولاذ على شكل حرف H بفعالية في حماية البيئة، ويتجلى ذلك في ثلاثة جوانب: أولًا، مقارنةً بالخرسانة، يُمكن استخدام البناء الجاف، مما يُنتج ضوضاءً وغبارًا أقل؛ ثانيًا، بفضل خفة وزنه، تكون كمية التربة اللازمة لبناء الأساسات صغيرة، ويُقلل الضرر على موارد الأرض. بالإضافة إلى ذلك، تنخفض كمية الخرسانة المستخدمة بشكل كبير، ويُقلل أيضًا من أعمال الحفر في الجبال والصخور، مما يُساهم في حماية البيئة؛ ثالثًا، بعد انتهاء عمر هيكل المبنى وتفكيكه، تكون كمية النفايات الصلبة المُنتجة صغيرة، وتكون قيمة إعادة تدوير خردة الفولاذ عالية.
9. درجة تصنيع عالية: تتميز الهياكل الفولاذية، التي تعتمد بشكل رئيسي على الفولاذ المدرفل على الساخن على شكل حرف H، بدرجة تصنيع عالية، مما يجعلها ملائمة للتصنيع الميكانيكي، والإنتاج المكثف، والدقة العالية، وسهولة التركيب، وضمان الجودة. يمكن استخدامها في مصانع المنازل، والجسور، والمصانع، وغيرها. وقد أدى تطور الهياكل الفولاذية إلى نشوء وتطور مئات الصناعات الناشئة.
١٠. سرعة بناء عالية: يشغل مساحة صغيرة، ومناسب للبناء في جميع الأحوال الجوية، وأقل تأثرًا بالظروف المناخية. تبلغ سرعة بناء الهياكل الفولاذية المصنوعة من الفولاذ المدرفل على الساخن على شكل حرف H حوالي ٢-٣ أضعاف سرعة الهياكل الخرسانية، ويتضاعف معدل دوران رأس المال، مما يقلل النفقات المالية ويوفر الاستثمار.

رابعا، الفرق بين الفولاذ على شكل H والفولاذ على شكل I:
يتميز الفولاذ على شكل حرف I، سواءً كان عاديًا أو خفيفًا، بحجم مقطع عرضي كبير وضيق نسبيًا، لذا يختلف عزم القصور الذاتي للكمين الرئيسيين للمقطع العرضي اختلافًا كبيرًا. لذلك، يُستخدم عادةً مباشرةً فقط للأجزاء المنحنية في مستوى النسيج أو لتشكيل عنصر شبكي يتحمل الأحمال. وهو غير مناسب للأجزاء المضغوطة محوريًا أو الأجزاء المنحنية عموديًا على مستوى النسيج، مما يحدّ بشكل كبير من نطاق استخدامه.

يتميز الفولاذ على شكل حرف H بكفاءة قطع عالية واقتصادية (مثل الفولاذ الرقيق المثني على البارد، والصفائح الفولاذية المموجة، وغيرها). بفضل شكل المقطع العرضي المعقول، يزيد الفولاذ من كفاءته ويحسن قدرته على التحمل. بخلاف الفولاذ العادي على شكل حرف I، يتميز الفولاذ على شكل حرف H بتوسيع شفة، وعادةً ما تكون أسطحه الداخلية والخارجية متوازية، مما يسهل ربطه بالمكونات الأخرى باستخدام مسامير عالية القوة. تتميز سلسلة هيكله الحجمي بمواصفات معقولة، ونماذجه كاملة، مما يسهل عملية التصميم والاختيار.

حواف الفولاذ على شكل حرف H متساوية السُمك، مع مقاطع مدلفنة ومقاطع مُركّبة مُكوّنة من ثلاث صفائح ملحومة معًا. الفولاذ على شكل حرف I هو مقطع مدرفل. نظرًا لضعف تقنية الإنتاج، فإن الحافة الداخلية للشفة لها ميل 1:10. يختلف درفلة الفولاذ على شكل حرف H عن الفولاذ العادي على شكل حرف I، والذي يستخدم مجموعة واحدة فقط من البكرات الأفقية. نظرًا لأن الحافة عريضة وليس لها ميل (أو يكون الميل صغيرًا جدًا)، فمن الضروري إضافة مجموعة من البكرات الرأسية للدرفلة في نفس الوقت. لذلك، فإن عملية الدرفلة والمعدات الخاصة بها أكثر تعقيدًا من مصانع الدرفلة العادية. أقصى ارتفاع للفولاذ المدرفل على شكل حرف H الذي يمكن إنتاجه في الصين هو 800 مم. إذا تجاوز هذا الارتفاع، فلا يمكن أن يكون إلا مقطعًا مُركّبًا ملحومًا. يُقسّم المعيار الوطني لبلدي للفولاذ المدرفل على الساخن على شكل حرف H (GB/T11263-1998) الفولاذ على شكل حرف H إلى ثلاث فئات: شفة ضيقة، شفة عريضة، وركيزة فولاذية، بالرموز hz وhk وhu على التوالي. تُعدّ عوارض H ذات الشفة الضيقة مناسبة للعوارض أو عناصر الانحناء بالضغط، بينما تُعدّ عوارض H ذات الشفة العريضة وأكوامها مناسبة لعناصر الانحناء بالضغط المحوري. بالمقارنة مع عوارض H، فإنّ عوارض W وIX وIY ليست بجودة عوارض H ذات الوزن نفسه.