کاربرد ناودانی در ساخت اسکلت فلزی و سوله

ناودانی فولادی یکی از مقاطع پرمصرف در صنعت ساختمان و سازه های فلزی است که به دلیل شکل خاص و مقاومت بالا، کاربرد گسترده ای در اسکلت فلزی، سوله ها و سازه های صنعتی دارد. این مقطع فولادی به صورت U یا C شکل تولید می شود و بسته به نوع پروژه، در اندازه ها و ضخامت های مختلف به کار می رود. شکل U آن امکان توزیع یکنواخت بار را فراهم می کند و در برابر خمش و پیچش مقاومت قابل توجهی دارد.
در این مقاله بررسی می کنیم که چرا ناودانی یکی از اجزای کلیدی در ساخت اسکلت فلزی و سوله به شمار می رود و چه ویژگی هایی باعث محبوبیت آن در بین مهندسان و مجریان پروژه ها شده است. طبق گزارش انجمن فولاد ایران، مصرف ناودانی در پروژه های صنعتی سالانه بیش از ۳۰۰ هزار تن است که بخش عمده آن در سوله های صنعتی و انبارها به کار می رود. انتخاب صحیح ناودانی می تواند هزینه های ساخت را تا ۱۵ درصد کاهش دهد و ایمنی سازه را افزایش دهد. 

 ناودانی فولادی چیست؟

ناودانی فولادی (Channel Steel) مقطعی با سطح مقطع U شکل است که از دو بال و یک جان میانی تشکیل شده است. بال ها معمولاً موازی یا شیب دار هستند و ارتفاع جان از ۵۰ تا ۴۰۰ میلی متر متغیر است. این محصول به صورت ناودانی سنگین (وزن بالا، ضخامت بیشتر) و ناودانی سبک (وزن کمتر، برای بارهای محدود) و در دو نوع اصلی تولید می شود:

•    فابریک (نورد گرم): از شمش فولادی در کوره های با دمای ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد شکل دهی می شود. دقت بالا و مقاومت مکانیکی عالی دارد.
•    پرسی (شکل دهی سرد): از خم کاری ورق فولادی در دستگاه های رول فرمینگ یا پرس تولید می شود. اقتصادی تر و سبک تر است.
استانداردهای بین المللی DIN (آلمان) و ASTM (آمریکا) مشخصات فنی، وزن، ابعاد و مقاومت مکانیکی ناودانی ها را تعیین می کنند. برای مثال:
•    DIN 1026-1 (UNP): ناودانی با بال شیب دار (۸ درجه)، مناسب سازه های سنگین.
•    DIN 1026-2 (UPE): ناودانی با بال موازی، برای دقت ابعادی بالاتر.
•    ASTM A36/A529: فولاد ساختمانی با استحکام تسلیم ۲۵۰ مگاپاسکال.
تولیدکنندگان ایرانی مانند ذوب آهن اصفهان (با برند UNP) و فولاد ناب تبریز محصولات خود را با گواهی این استانداردها عرضه می کنند. ناودانی ها معمولاً در طول ۶ یا ۱۲ متر برش می خورند و قابلیت گالوانیزه شدن برای مقاومت در برابر خوردگی را دارند.

نقش ناودانی در اسکلت فلزی ساختمان ها

در سازه های فلزی، ناودانی ها برای انتقال نیرو و افزایش مقاومت سازه در برابر خمش، پیچش و ارتعاش به کار می روند. این مقطع به دلیل ممان اینرسی بالا (Ixx و Iyy)، بارهای خمشی را به خوبی تحمل می کند. مهم ترین کاربردهای ناودانی در اسکلت فلزی عبارت اند از:
ساخت ستون ها و تیرهای فرعی
در بسیاری از پروژه ها، ناودانی ها به صورت جفتی (دوبل) در کنار هم قرار گرفته و با جوش یا پیچ به عنوان ستون یا تیر فرعی استفاده می شوند. مثلاً دو ناودانی UNP ۱۴۰ جفت شده می تواند معادل یک تیرآهن IPE ۲۷۰ عمل کند، اما با وزن کمتر و هزینه پایین تر. این روش در ساختمان های چندطبقه برای ستون های میانی رایج است.

تقویت سازه و قاب بندی

ناودانی برای قاب بندی اطراف بازشوها (درب، پنجره، آسانسور) و تقویت اتصالات میان تیر و ستون کاربرد دارد. در سیستم قاب خمشی، ناودانی به عنوان سخت کننده (Stiffener) در محل اتصالات جوشی نصب می شود تا از کمانش موضعی جلوگیری کند.
ساخت بادبند و مهاربند
در سیستم های سازه ای که نیاز به تحمل بارهای جانبی (زلزله، باد) دارند، از ناودانی برای ساخت بادبندها (Bracing) استفاده می شود. ناودانی های سبک UPE به دلیل شکل مناسب، نیروهای کششی و فشاری را به طور مؤثر منتقل می کنند. در آیین نامه ۲۸۰۰ ایران، حداقل ضخامت ناودانی در بادبندها ۴ میلی متر تعیین شده است.

اتصال تیرآهن ها و نگهداری تجهیزات

ناودانی ها در اسکلت فلزی به عنوان نگهدارنده ی سینی کابل ها، لوله ها و تجهیزات مکانیکی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. با نصب ناودانی به صورت افقی روی تیرها، بستری برای عبور تأسیسات ایجاد می شود. در پروژه های بیمارستانی یا کارخانه ها، این کاربرد بسیار حیاتی است.
در یک پروژه واقعی مانند برج های مسکونی تهران، بیش از ۵۰۰ تن ناودانی UNP برای بادبند و قاب بندی مصرف شده است.

کاربرد ناودانی در ساخت سوله های صنعتی

در سوله ها، ناودانی نقش مهمی در ایجاد استحکام، تکیه گاه و پایداری دارد. سوله ها معمولاً دهانه های بزرگ (۲۰-۵۰ متر) دارند و نیاز به مقاطع سبک اما مقاوم دارند. برخی از کاربردهای آن عبارت اند از:

ساخت تیرهای جانبی و قاب های اصلی سوله

ناودانی های سنگین (UNP ۲۰۰-۳۰۰) برای اتصال اجزای قاب اصلی و جانبی به کار می روند. در سوله های قوسی، ناودانی به عنوان عضو جانبی در خرپاها نصب می شود تا بار سقف را به ستون ها منتقل کند.

قاب بندی درها، پنجره ها و دیوارهای سوله

ناودانی های سبک تر (UPE ۸۰-۱۲۰) برای فریم سازی و پوشش دیواره های سوله استفاده می شوند. این ناودانی ها با ساندویچ پانل یا ورق گالوانیزه ترکیب شده و قاب های صنعتی ایجاد می کنند.

استفاده در ساخت خرپاها و بادبندها

برای جلوگیری از تغییر شکل و لرزش سازه، ناودانی ها در بخش بادبندی سوله به کار می روند. در سوله های ورزشی یا انبارهای بزرگ، بادبندهای ناودانی X شکل یا V شکل، پایداری جانبی را تضمین می کنند.

پایه و مهار ستون ها

در اتصال ستون های فلزی به فونداسیون، ناودانی به عنوان مهارکننده و تکیه گاه مورد استفاده قرار می گیرد. با جوش صفحه پایه به ناودانی، اتصال بیس پلیت تقویت می شود. این روش در سوله های پیش ساخته بسیار سریع است.
در پروژه های صنعتی مانند کارخانه های خودروسازی، ناودانی پرسی برای سوله های موقت و فابریک برای دائم استفاده می شود.

 مزایای استفاده از ناودانی فولادی در سازه ها

ناودانی به دلیل ویژگی های منحصربه فرد، جایگزین اقتصادی برای تیرآهن در بسیاری از موارد است:

•    مقاومت بالا در برابر نیروهای فشاری و خمشی: ممان اینرسی بالا (تا ۱۰ برابر پروفیل های مشابه).
•    وزن مناسب و سهولت نصب در محل: ۲۰-۳۰ درصد سبک تر از تیرآهن معادل.
•    قابلیت جوشکاری و اتصال آسان: جوش پذیری عالی با الکترودهای E7018.
•    عمر طولانی و مقاومت در برابر خوردگی: با پوشش گالوانیزه گرم (طبق DIN EN ISO 1461) تا ۵۰ سال دوام.
•    امکان استفاده در سازه های سبک و سنگین: از ناودانی ۵ (سبک) تا ۴۰ (سنگین).
•    کاهش هزینه ها: تا ۲۵ درصد صرفه جویی در مقایسه با پروفیل های بسته.

نکات مهم در انتخاب ناودانی برای اسکلت و سوله

برای انتخاب بهینه، به موارد زیر توجه کنید:

•    انتخاب نوع مناسب (سبک یا سنگین) بر اساس بارهای وارده بر سازه: محاسبه با نرم افزار SAP2000 یا ETABS.
•    بررسی استاندارد تولید (DIN یا ASTM) جهت اطمینان از کیفیت: درخواست گواهی mill test.
•    دقت در ضخامت، طول و نوع مقطع (U یا C شکل): تلورانس ابعادی طبق EN 10279.
•    استفاده از محصولات برندهای معتبر مانند ذوب آهن اصفهان، فولاد ناب تبریز و فولاد شکفته مشهد: بررسی شناسنامه فنی.
•    توجه به محیط پروژه: گالوانیزه برای مناطق مرطوب، ضدزنگ (AISI 304) برای صنایع غذایی.
•    استعلام قیمت روز: از بورس کالا یا سایت های آهن آنلاین (قیمت تقریبی ناودانی UNP ۱۴۰: ۲۸-۳۲ هزار تومان/کیلوگرم در سال ۱۴۰۴).
•    حمل و انبارش: جلوگیری از تماس با رطوبت و استفاده از جرثقیل برای بارگیری.
جمع بندی
ناودانی فولادی یکی از اجزای ضروری در ساخت اسکلت فلزی و سوله هاست. این مقطع به دلیل مقاومت مکانیکی بالا، شکل مناسب برای انتقال نیرو، و قابلیت استفاده در بخش های مختلف سازه، به عنوان گزینه ای اقتصادی و کاربردی در پروژه های ساختمانی و صنعتی شناخته می شود. از بادبند و قاب بندی گرفته تا مهار ستون و نگهداری تأسیسات، ناودانی نقش کلیدی دارد.
استفاده از ناودانی های استاندارد و باکیفیت، نقش مهمی در افزایش ایمنی، دوام و پایداری سازه ها دارد