مقاطع ساختمانی H.S.S (مقاطع ساختمانی توخالی) :
واژه H.S.S مخفف (Hollow structural section) به معنای مقاطع ساختمانی توخالی است. H.S.S مقطع بسته ای (تیوبلار) است که به شیوه نورد سرد (کلد فرم) تولید شده و در ساختمان پلها، استادیومها، مراکز خرید و تجاری و همچنین واحدهای مسکونی به کار برده می شود. این مقاطع در فرم های مربع، مستطیل و دایروی تولید می شوند. در سالهای اخیر استفاده از مقاطع ساختمانی توخالی به خاطر ویژگیهای ظاهری و خواص مکانیکی آن، شاهد پیشرفت چشمگیری بوده است. معماران به مقاطع تیوبلار به خاطر خواص ویژه آن، لقب متریال قرن بیست و یک را داده اند.
مقاطع ساختمانی توخالی علی الخصوص مقاطع مستطیلی شکل، معمولا در فریم های فولادی جوش داده شده به عنوان عضو اصلی بارگیری در جهت های مختلف ساخت مورد استفاده قرار می گیرند. هم چنین مقاطع مربعی شکل و دایره ای نیز برای این بارگذاری چند محوری بسیار کارآمد هستند. خواص هندسی یکنواخت این مقاطع در طول دو یا چند محور، استحکام بسیار خوبی را در پی دارد و این امر باعث می شود که این مقاطع، گزینه های خوبی برای ستون به شمار روند و همچنین در مقابل چرخش نیز مقاومت مناسبی از خود نشان می دهند.
مقطع توخالی همچنین می تواند به عنوان تیر مورد استفاده قرار گیرد، گرچه فلنج های عریض و تیرهای معمول I-شکل در بسیاری از موارد، رفتار کارآمدتری برای این کاربرد هستند، با این حال، مقاطع توخالی دارای مقاومت بهتری در زمینه پیچش جانبی کمانش را دارند.
مقاطع توخالی مربعی می تواند منجر به سهولت در امر ساخت و ساز گردد و گاهی نیز برای زیبایی شناسی معماری نمای سازه به دیگر مصالح ترجیح داده می شود. امروزه مقاطع ساختمانی بیضوی در حال تبدیل شدن به محبوب ترین مقطع ساختمانی به دلیل معیار زیبایی در طراحی است.
پروسه تبدیل ورق به مقاطع ساختمانی (H.S.S) نتیجه فرایندی شامل فرمینگ، جوش و سایزینگ می باشد. در حال حاضر از 3 شیوه برای تولید این مقاطع استفاده می گردد:
1- تبدیل لوله به ستون باکس:
در روش تبدیل لوله به ستون باکس، ابتدا ورق با عرض لازم با توجه به مقطع مورد نظر وارد دروازه های فرمینگ می شود. در این دروازه ها، ورق با عبور از چند مرحله فرم دهی به لوله تبدیل می شود. سپس درز میانی آن به شیوه «ERW» جوش می شود و بعد از خنک کاری با عبور از دروازه های سایزینگ به مقطع چهارگوش با فرم و سایز مورد نظر تبدیل می گردد.
از این روش برای تولید مقاطع تا سایز 500×400 استفاده می شود.
پس از تبدیل ورق فولادی به لوله، می توان با اعمال تغییراتی، ورق تولیدی را به محصول دلخواه تبدیل نمود.
این مقاطع می تواند به شکل مربع و مستطیل نیز باشد. در مرحله سایزینگ مقطع مربعی شکل (RHS) و یا دایره ای شکل (CHS) می باشد که به صورت فرم سرد تولید می شود.
2- روش تولید مستقیم:
در این روش ورق صاف پس از برش لبه ها با عبور از دروازه های متعدد، توسط قالب های فرم دهنده در چهار نقطه (4وجه ستون) خم می شود و به فرم مربع یا مستطیل در می آید. سپس درز میانی با شیوه ERW جوش می شود. پس از خنک کاری، با عبور از دروازه های سایزینگ، فرم نهایی محصول به دست می آید.
در این شیوه تنها چهار گوشه ستون فرم دهی می شوند و مابقی سطوح بدون تغییر فیزیکی می مانند در حالی که در شیوه اول (تبدیل لوله به ستون باکس)، تمام سطوح ورق مورد سردکاری و فرم دهی قرار می گیرند.
این ویژگی یکی از مزیت های مهم روش تولید مستقیم ستون باکس می باشد.
3-- تولید دو تکه:
در این شیوه، دو تکه همسان از ورق صاف توسط پرس برک (یا شیوه های دیگر) خم شده و دو نیمه تشکیل دهنده مقطع را می سازند. این دو نیمه سپس توسط جوشکاری «زیر پودری» (SAW) در محل درزها به هم جوش می شوند و تشکیل باکس یکپارچه را می دهند.
بدیهی است که این شیوه تولید یکپارچه و مداوم نیست و سرعت تولید آن نیز پایین می باشد. در ضمن در عمل، تولید ستون های یکپارچه با طول بیش از 6 متر بسیار دشوار و غیر اقتصادی می باشد.
عمده کاربرد این شیوه، تولید مقاطع با سایز و ضخامت بالا (بیش از mm 20) می باشد.
