بررسی پدیده تنش پسماند (Residual Stress) در تیرآهن‌های نورد شده

در مهندسی سازه و متالورژی، کیفیت مقاطع فولادی مستقیماً بر ایمنی پروژه‌ها تاثیرگذار است. یکی از پدیده‌های پنهان اما بسیار مهم در فرآیند تولید مقاطع فولادی، تنش پسماند در تیرآهن نورد شده (Residual Stress) است. این تنش‌ها در زمان تولید و خنک‌کاری در داخل بافت فلز حبس می‌شوند و می‌توانند رفتار سازه را در برابر بارهای وارده تغییر دهند. در این مقاله به بررسی علل ایجاد، فرمول‌های محاسبه و تاثیر این پدیده بر مقاومت تیرآهن می‌پردازیم.

تنش پسماند (Residual Stress) چیست؟

تنش پسماند به تنش‌هایی گفته می‌شود که پس از برداشتن تمام بارهای خارجی، همچنان در داخل جسم باقی می‌مانند. در علم مقاومت مصالح، تنش کل وارد بر یک مقطع فولادی از رابطه ریاضی زیر محاسبه می‌شود:

σtotal=σapplied+σresidual \sigma_{total} = \sigma_{applied} + \sigma_{residual} σtotal​=σapplied​+σresidual​

در این فرمول، مقدار σapplied\sigma_{applied}σapplied​ نشان‌دهنده تنش ناشی از بارهای خارجی (مثل وزن ساختمان) و σresidual\sigma_{residual}σresidual​ همان تنش پسماند حبس شده در داخل تیرآهن است. اگر مقدار تنش کل (σtotal\sigma_{total}σtotal​) از حد تسلیم فولاد (σy\sigma_{y}σy​) فراتر رود، مقطع دچار تغییر شکل پلاستیک می‌شود.

علل ایجاد تنش پسماند در فرآیند نورد گرم

اصلی‌ترین دلیل ایجاد این پدیده در تیرآهن‌های نورد شده (به ویژه تیرآهن‌های I و H شکل)، تفاوت در نرخ خنک‌شدن (Cooling Rate) بخش‌های مختلف مقطع است.

نرخ تغییرات دما در زمان را می‌توان با رابطه ΔTΔt\frac{\Delta T}{\Delta t}ΔtΔT​ نشان داد. در یک تیرآهن، ضخامت جان (Web) معمولاً کمتر از ضخامت بال‌ها (Flanges) و محل اتصال بال به جان است. بنابراین:

1. جان تیرآهن سریع‌تر خنک شده و منقبض می‌شود.
2. بال‌های تیرآهن به دلیل ضخامت بیشتر، دیرتر خنک می‌شوند.
3. این اختلاف در زمان انقباض، باعث ایجاد تنش‌های فشاری در لبه‌های بال و تنش‌های کششی در مرکز مقطع می‌شود.

(لینک داخلی پیشنهادی: برای آشنایی با ابعاد و استانداردهای مختلف تیرآهن‌ها و انتخاب مقطع مناسب برای جلوگیری از افت مقاومت، به صفحه جدول وزنی و قیمت تیرآهن در سایت ما مراجعه کنید.)

تاثیر تنش پسماند بر رفتار سازه‌ای تیرآهن

وجود تنش پسماند بالا در تیرآهن باعث تسلیم زودرس (Premature Yielding) می‌شود. وقتی تیرآهن تحت فشار قرار می‌گیرد، بخش‌هایی که از قبل دارای تنش پسماند فشاری هستند، زودتر از حد انتظار به نقطه تسلیم (σy\sigma_{y}σy​) می‌رسند. این امر باعث کاهش سختی مقطع و افزایش احتمال کمانش (Buckling) در ستون‌ها و تیرها می‌گردد.

(لینک  پیشنهادی: برای مطالعه بیشتر درباره تلرانس‌ها و استانداردهای مجاز تنش در مقاطع فولادی، می‌توانید به راهنمای بین‌المللی موسسه ساخت و سازهای فولادی آمریکا (AISC) مراجعه فرمایید.)

تامین تیرآهن استاندارد | تضمین کیفیت و مقاومت بالا

بهترین راه برای کنترل خطرات ناشی از تنش پسماند، استفاده از تیرآهن‌هایی است که در کارخانجات معتبر و با رعایت دقیق گراف‌های خنک‌کاری استاندارد تولید شده‌اند. مجموعه ما افتخار دارد که به عنوان نماینده کارخانجات بزرگ فولاد کشور، مرغوب‌ترین تیرآهن‌های نورد شده را با تضمین کیفیت و برگه آنالیز به مشتریان ارائه دهد.

ویژگی‌های خدمات ما:

• ارسال به تمامی شهرها: سیستم لجستیک قدرتمند ما، مقاطع فولادی مورد نیاز شما را در سریع‌ترین زمان ممکن به تمامی نقاط و پروژه‌های سراسر کشور ارسال می‌کند.
• دفتر فروش مرکزی در بازار آهن شادآباد: برای عقد قرارداد، مشاوره فنی و خرید حضوری، میزبان شما در قلب بازار آهن ایران هستیم.
• آدرس: تهران، بازار آهن شادآباد، [نام مجتمع/بلوک]، دفتر مرکزی فروش مقاطع فولادی.

راه‌های ارتباطی و ثبت سفارش سریع

برای استعلام قیمت روز، دریافت پیش‌فاکتور و مشاوره تخصصی، کارشناسان ما پاسخگوی شما هستند. جهت تماس مستقیم، روی شماره‌های زیر کلیک کنید:

• خطوط تلفن ثابت (دفتر فروش):

• 02166133216

• 02166132606

• تماس با مدیران فروش:

• 09128588987

• 09192080441

ارتباط آنلاین از طریق پیام‌رسان‌ها

شما می‌توانید لیست درخواست‌ها (MTO) و ابعاد تیرآهن‌های مورد نیاز خود را به شماره 09192080441 ارسال کنید. همکاران ما در کوتاه‌ترین زمان، پیش‌فاکتور را برای شما ارسال خواهند کرد:

• 📱 ارسال پیام و ثبت سفارش در واتساپ
• 📱 ارتباط مستقیم با کارشناس فروش در روبیکا