چرا جدول اشتال مهم‌ترین ابزار مهندس ایرانی است؟

جدول اشتال، به عنوان یکی از مهم‌ترین منابع مهندسی و معیاری اساسی برای اندازه‌گیری و محاسبه مشخصات فنی و مکانیکی پروفیل‌های ساختمانی در سطح جهان شناخته می‌شود. آگاهی از استانداردهای ساخت، مصالح و محاسبات ضروری نظیر مساحت سطح مقطع، وزن، مقاومت، ارتفاع، ضخامت و سایر ویژگی‌های تخصصی مقاطع فولادی، پیش از شروع هر پروژه ساختمانی، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این جدول که تمامی این مشخصات را بر اساس استاندارد DIN آلمان گردآوری کرده، به یک مرجع دقیق و قابل اطمینان تبدیل شده است.

فهرست مطالب

جدول اشتال در کجا کاربرد دارد؟

تمامی اطلاعات فنی و محاسباتی مورد نیاز درمورد انواع مقاطع‌ فولادی در جداول اشتال قابل جستجوست. اما سوال اصلی آن است که این جدول در چه زمینه‌ایی به مهندسان کمک می‌کند؟ در ادامه به کاربرد اطلاعات مندرج در این کتاب می‌پردازیم:

شناخت انواع مقاطع فولادی، پروفیل‌های دوتایی و چندتایی و انواع ستون‌ها
شناخت انواع اتصالات و پیچ و مهره‌ها بر اساس استاندارد DIN
ایجاد استانداردهای جدید برای فولادهای مسطح، چهارگوش و گرد
طریقه کار با فولاد‌های ضدزنگ
محاسبات سازه‌ای و بررسی رفتار سازه و مقاطع در برابر انواع نیروهای وارده و تحمل باربری آن‌ها
در نهایت انتخاب بهترین مقطع فولادی و فلزی برای طراحی سازه‌های فولادی اعم از ساختمان‌های بلند، پل‌ها، سوله‌ها و سایر سازه‌ها.

بر این اساس، بارزترین کاربرد جداول اشتال در طراحی اسکلت ساختمان‌ها نمایان می‌شود. این جداول، ابزاری کارآمد برای تمامی فعالان صنعت فولاد، اعم از طراحان، پیمانکاران و دانشجویان به شمار می‌روند. چرا که در بازار آهن و فولاد برای فروشندگان و خریداران پیش‌بینی وزن و قیمت محصولات، از جمله قیمت عرشه فولادی اصفهان، اهمیت زیادی دارد.

جدول اشتال از چه مولفه‌هایی تشکیل شده است؟

این جدول به صورتی طراحی شده است تا با سرعت و سهولت امکان دستیابی به اطلاعات مورد نظر را به کاربران خود بدهد و از سه بخش اصلی تشکیل شده است که در ادامه هرکدام را توضیح خواهیم داد:

بخش اول: اطلاعات هندسی

در این بخش تمام مشخصات هندسی و اندازه‌های استاتیکی مقاطع فولادی اعم از ابعاد و ضخامت بال و جان مقاطع، محیط مقطع، فاصله مرکز تا سطح بیرونی و زاویه بین محورهای اصلی مقطع ذکر شده است.

بخش دوم: مشخصات فیزیکی

در این قسمت مشخصات فیزیکی مقاطع از جمله مساحت و وزن هر مقطع در واحد طول در جداولی مانند جدول وزن لوله داربستی، قوطی پروفیل، میلگرد، تیرآهن‌ها و غیره تنظیم شده است.

بخش سوم: مشخصات مکانیکی

این بخش به بیان فاکتور‌های مختلف مانند ممان اینرسی، شعاع ژیراسیون، گشتاور مقاوم و اساس مقاطع پرداخته است. این فاکتورها، برای تحلیل فشارها، تغییر شکل‌های احتمالی، نیروهای وارده به سازه و پیش‌بینی میزان ایمنی و پایداری سازه استفاده می‌شوند. محاسبه مقاطع فولادی کاربردی در پروژه شما با کمک این مشخصات منجر به انتخاب بهتر و دقیق‌تر این مصالح می‌شود. علاوه بر این موارد برخی از حروف اختصاری و اصطلاحات نیز در این جدول آمده است که به توضیح آنها می پردازیم.

h: ارتفاع مقطع
b: عرض بال
s: ضخامت جان
t: ضخامت بال
A: مساحت مقطع
G: وزن واحد طول
Ix, Iy: ممان اینرسی حول محورهای اصلی
rx, ry: شعاع ژیراسیون حول محورهای اصلی

یک سازه فلزی عظیم که در حال ساخت با کمک جرثقیل های عظیم الجثه است.

چگونه از جدول اشتال برای محاسبات خود استفاده کنیم؟

بهره‌مندی از این جدول و انجام محاسبات آن بسیار آسان بوده و پیچیدگی خاصی ندارد. برای استفاده از جدول اشتال و محاسبه مشخصات مقاطع مورد نظرتان می‌توانید مراحل زیر را دنبال کنید:

1. انتخاب نوع مقطع فولادی

در اولین قدم باید مقطع فولادی مورد نظر را متناسب با نوع، کاربرد، ظرفیت بارگذاری سازه و شرایط محیطی، انتخاب کنید و سپس به جدول اشتال مربوط به آن در کتاب جدول اشتال مراجعه کنید.

2. تعیین کردن مشخصات فنی

ابعاد و مشخصات فنی مقطع مورد نظر را مانند ارتفاع، عرض، وزن، طول، قطر، ضخامت بال یا جان را با کمک اندازه گیری یا جداول آماده شده توسط کارخانه تولیدی مانند جدول وزن پروفیل آهنی مشخص می‌کنید و اگر استاندارد خاصی نیز مد نظر دارید مانند استاندارد های DIN 1080, DIN 18800 یا DIN 10210 برای پروفیل‌های آهنی، به قسمت‌های مشخص مربوط به آن بروید. اکنون باید در ستون‌های جدول کم‌ترین عددی که با مشخصات مقطع مورد نظر شما مساوی یا بزرگتر است را پیدا کنید.

3.محاسبات سازه‌ای و پیش از طراحی

پس از آن با کمک اطلاعات این جدول، تمامی فاکتورها و پارامترهای اساسی در طراحی سازه مانند تنش‌ها، خمش و کمانش، ظرفیت باربری و مقاومت مصالح و المان‌های موجود در سازه را محاسبه کنیم. به عنوان مثال برای آن‌که بتوانیم پیش‌بینی کنیم که یک تیر در برابر نیروهای خمشی چه میزان تاب و تحمل دارد، از ممان اینرسی و مدول مقطع استفاده می‌کنیم.

4. انتخاب بهترین مقطع

در آخرین مرحله پس از انجام تمامی محاسبات و مشخص کردن ظرفیت مقاطع و میزان استحکام هر سازه، نوبت به گزینش بهینه‌ترین انتخاب در میان مقاطع فولادی مورد نظر می‌رسد. در این مرحله باید انتخاب کرد که با توجه به بودجه مورد نظر، ایمنی سازه و استاندارد‌های ساختمان‌سازی، بهترین مقطع فولادی کدام است.

یک مثال) محاسبه وزن میلگرد با استفاده از جدول اشتال

فرض کنید شما به عنوان یک مهندس سازه، در حال طراحی یک فونداسیون بتنی برای یک ساختمان مسکونی هستید. طبق نقشه‌های سازه، در بخشی از این فونداسیون به 12 عدد میلگرد آجدار نمره 18 با طول هر شاخه 6 متر نیاز دارید. شما می‌خواهید وزن کل میلگردهای مورد نیاز در این بخش را با استفاده از جدول اشتال محاسبه کنید تا بتوانید برآورد دقیقی از میزان فولاد مصرفی داشته باشید.

مراحل استفاده از جدول اشتال برای محاسبه وزن میلگرد

شما به 12 عدد از این شاخه‌های میلگرد نیاز دارید. برای محاسبه وزن کل، وزن یک شاخه را در تعداد شاخه‌ها ضرب می‌کنید:

وزن کل میلگردها)

وزن یک شاخه میلگرد×تعداد شاخه‌ها=وزن کل میلگردها

12.00kg×12=144.00

یافتن مشخصات میلگرد مورد نظر در جدول اشتال

ابتدا باید به بخش مربوط به میلگردهای آجدار در جدول اشتال مراجعه کنید. این بخش معمولا با عنوان “میلگردهای گرم نوردیده برای تسلیح بتن” یا عبارات مشابه مشخص شده است.

در این بخش، ستون‌های مختلفی برای نشان دادن قطر اسمی میلگرد (Nominal Diameter)، سطح مقطع اسمی (Nominal Cross-sectional Area)، وزن اسمی در واحد طول (Nominal Weight per Unit Length) و سایر مشخصات وجود دارد.

شما باید ردیفی را پیدا کنید که مربوط به میلگرد نمره 18 باشد. در جدول اشتال، قطر اسمی میلگردها معمولا بر حسب میلی‌متر (mm) ذکر می‌شود. میلگرد نمره 18 تقریبا معادل قطر اسمی 18 میلی‌متر است (البته ممکن است در استانداردهای مختلف کمی تفاوت وجود داشته باشد، بنابراین به مقدار دقیق درج شده در جدول اشتال مورد استفاده خود توجه کنید).

استخراج وزن واحد طول میلگرد

پس از یافتن ردیف مربوط به میلگرد نمره 18، به ستون “وزن اسمی در واحد طول” یا ستون مشابه آن مراجعه کنید. این مقدار معمولا بر حسب کیلوگرم بر متر (kg/m) یا نیوتن بر متر (N/m) بیان می‌شود.

فرض می‌کنیم که طبق جدول اشتال مورد نظر شما، وزن اسمی یک متر میلگرد نمره 18 برابر با 2.00 کیلوگرم بر متر باشد.

محاسبه وزن یک شاخه میلگرد

شما می‌دانید که طول هر شاخه میلگرد مورد نیاز 6 متر است. برای محاسبه وزن یک شاخه، وزن واحد طول را در طول شاخه ضرب می‌کنید:

وزن یک شاخه میلگرد)

وزن واحد طول×طول شاخه وزن یک شاخه میلگرد

2.00kg/m×6m=12.00kg

بنابراین، وزن هر شاخه میلگرد نمره 18 با طول 6 متر، 12 کیلوگرم است.

محاسبه وزن کل میلگردهای مورد نیاز

12.00kg×12=144.00kg

اهمیت استفاده از جدول اشتال

استفاده از این اطلاعات در فرایند ساخت و طراحی سازه‌های فولادی بسیار حائز اهمیت است از جمله دلایل آن بهبود عملکرد سازه، افزایش ایمنی، سرعت در عمل، دستیابی به یک مرجع کامل برای استانداردهای مختلف جهانی، افزایش دقت در محاسبات و تحلیل‌های مکانیکی و کاهش مصالح مصرفی است. علاوه بر آن این محاسبات موجب کاهش هزینه‌های پروژه با انتخاب و آگاهی از مناسب‌ترین قیمت در خرید زمان مقاطع مختلف مانند قیمت سازه ال اس اف می‌شود.
درصد ترکیب عناصر در این ورق‌ها با توجه به گرید و استاندارد مورد استفاده می‌تواند متفاوت باشد. همچنین علاوه بر عناصر بالا، امکان دارد عناصر دیگری هم به ترکیب این ورق‌ها اضافه شود. برای تعیین درصد دقیق عناصر بهتر است به گواهی آنالیز ارائه شده توسط تولیدکنندگان ورق مراجعه نمایید.

نکته مهم

هرگونه قصور یا عدم دقت در محاسبات سازه‌ای می‌تواند پیامدهای ناگوار و خسارات جبران‌ناپذیری به بار آورد. از این رو، رجوع به یک منبع اطلاعاتی جامع و برخوردار از دقت بالا، امری اجتناب‌ناپذیر است.

دیگر استانداردهای جهانی و مقایسه آن‌ها با جدول اشتال

استانداردهای متعددی در حوزه آهن و فولاد وجود دارد و بر اساس آن‌ها جداول متعددی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله جدول ASTM که بر اساس استانداردهای آمریکایی است و مشخصات مقاطع فولادی را بر اساس استانداردهای ساخت در ایالات متحده بیان کرده است، جدول BS بر اساس استاندارد بریتانیا است و در کشورهای تابع آن نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ایران اما ساختارها و استانداردهای ساختمان‌سازی و ساخت مقاطع فولادی نسبتا متفاوت است. از این رو جدول اشتال را می‌توانیم یک جدول قابل قبول و مطابق با استانداردهای داخلی بدانیم که در عین‌حال به علت دقت بسیار بالا با استانداردهای جهانی نیز مطابق است و یکی از معتبرترین مراجع جهانی در این زمینه محسوب می‌شود.

جمع‌بندی

محاسبات وزنی و پیش بینی رفتارهای مکانیکی مقاطع مختلف در سازه‌های فولادی یکی از پراهمیت‌ترین مسائل برای ساخت این بناها و رعایت اصول و ایمنی آن‌ها است. وجود یک معیار و مرجع کامل در خصوص استانداردهای مختلف این مقاطع و راهنمایی برای محاسبه بهتر تمامی پارامترهای مورد نیاز ساخت‌وساز بسیار ضروری بوده است. جدول اشتال یک منبع مهم در این خصوص است که با تمامی استانداردهای ساختمان‌سازی در ایران و جهان مطابقت دارد.