نبشی و ناودانی

نبشی و ناودانی

1. معرفی کوتاه

• نبشی (Angle): مقطع L‑شکل (دو بال عمود بر هم) که می‌تواند برابر (equal leg) یا نامساوی (unequal leg) باشد؛ معمولاً به‌صورت میلگرد (longitudinal lengths) یا بریده‌شده به طول‌های استاندارد عرضه می‌شود.
• ناودانی (Channel / U-section): مقطع U شکل با دو بال موازی و پشتۀ منحنی/صاف؛ انواع C و U تجاری وجود دارد (C‑channel, U‑channel). کاربرد در تیرریزی سبک، رف‌ها، ستون‌های فرعی، قیدها و پروفیل‌های قاب.

2. مواد و گریدهای متداول

• فولاد کربنی ساختاری (S235 / St37, S275, S355 بر حسب EN/AISC) — بیشترین کاربرد در سازه‌ها و پروفیل‌های ساختمانی.
• فولاد گالوانیزه (برای نبشی/ناودانی که در محیط مرطوب استفاده می‌شود).
• فولاد ضدزنگ (در کاربردهای خاص مانند صنایع غذایی یا محیط‌های خورنده).
• فولاد با پوشش رنگی یا پیش‌گالوانیزه برای استفاده نما/سازه‌های بیرونی.

3. روش‌های تولید

• نورد گرم (hot‑rolled): رایج برای نبشی و ناودانی با سرفصل‌های استاندارد — سطح زبرتر، ابعاد کمتر دقیق نسبت به نورد سرد.
• نورد سرد (cold‑formed / cold‑rolled): برای پروفیل‌های سبک‌تر و دقت ابعادی بالاتر؛ معمولاً برای قوطی‌ها و پروفیل‌های قفل‌شده استفاده می‌شود.
• پرس/فرم‌دهی از ورق (bending/forming): ناودانی‌های سبک و نبشی‌های سفارشی از ورق فرم می‌شوند.
• برش لیزر یا CNC و جوشکاری برای قطعات سفارشی یا تقویت‌شده.

4. ابعاد و مشخصات هندسی متداول

• نبشی برابر: نمایش به‌صورت L a × a × t (مثال: L 50×50×5 mm). ابعاد متداول: بال‌ها از 20 تا 200 mm و ضخامت‌ها از 3 تا 20 mm.
• نبشی نامساوی: L a × b × t (مثال: L 75×50×6 mm).
• ناودانی: C h × b × t × r (ارتفاع وب h، عرض بال b، ضخامت t، شعاع زاویه r). ابعاد متداول ناودانی‌های سبک 50–200 mm ارتفاع، ضخامت 3–12 mm؛ ناودانی‌های ساختمانی سنگین‌تر تا 300 mm.
• طول استاندارد تولید: معمولاً 6 m یا 12 m برای نبشی و ناودانی؛ قابل سفارش برش به طول مورد نیاز.

5. خواص مکانیکی و ضریب لاغری

• برای فولادهای رایج:
  • S235: fy ≈ 235 MPa (حد تناژ تسلیم)، fu ≈ 360–510 MPa.
  • S275: fy ≈ 275 MPa.
  • S355: fy ≈ 355 MPa.
• برای طراحی باید به مدول الاستیکی E = 210 GPa و ضریب پواسون ν ≈ 0.3 توجه شود.
• ضریب لاغری (slenderness) برای بال‌ها و وب (برای محاسبه ناپایداری و ترک‌خوردگی موضعی) بستگی به نسبت‌های هندسی و ضخامت دارد. برای مقاطع باز (نبشی/ناودانی) پایداری خمشی-فشاری و پیچشی-خمشی باید بررسی شود.

6. کاربردها — راهنمای انتخاب

• نبشی:
  • اتصال‌ها و تقویت گوشه‌ها، قیدها، براکت‌ها، خرپاها، اتصالات تیرها و ستون‌های سبک.
  • استفاده به‌عنوان لبه محافظ و نکش‌های قاب.
  • نبشی‌های سنگین برای تکیه‌گاه و پایه ستون‌های کوچک.
• ناودانی:
  • تیرچه‌های سبک، ریل، قیدها و تکیه‌گاه برای دیوارهای پیش‌ساخته، قاب‌های زیربنایی، رک‌ها و سازه‌های صنعتی.
  • استفاده به‌عنوان راهنمای کشویی، ریل و پروفیل قاب.
  • ناودانی‌های تحمل‌کننده بار در کنار تیرها (as flange/secondary member).

7. نکات طراحی و اتصال

• اتصالات پیچی: نبشی‌ها معمولاً با جوش یا پیچ و مهره به هم یا به صفحه‌ها متصل می‌شوند؛ ضخامت پیچ/تعداد و فاصله‌ها را مطابق بار و استاندارد انتخاب کنید.
• جوشکاری: سطح تماس و آماده‌سازی لبه مهم است؛ جوش گوشه (fillet weld) روی نبشی رایج است؛ برای جوش در ناودانی‌ها توجه به نفوذ و جلوگیری از تغییر شکل مهم است.
• برش‌گیری و سوراخ‌کاری: سوراخ‌ها باید مطابق مهره/پیچ استاندارد (که باربر است) تعبیه شوند و از تمرکز تنش در گوشه‌ها جلوگیری شود.
• جلوگیری از تمرکز کرنش: در نبشی‌های نازک و بال‌های بلند از قیدها یا تقویت موضعی استفاده کنید.
• جلوگیری از خوردگی گالوانیک: هنگام اتصال به سایر فلزات، از جداسازی الکتریکی یا پوشش استفاده کنید.

8. خواص رفتاری تحت بار — مروری فنی

• نبشی‌های برابر وقتی بار عمود بر یکی از بال‌ها اعمال شود، می‌توانند پیچش ایجاد کنند (به‌خصوص اگر اتصال یک بال گیرد و دیگری آزاد باشد). در طراحی اتصال باید پیچش (torsion) و لنگرهای ناهم‌مرکز در نظر گرفته شود.
• ناودانی‌ها در حالت تک‌محوری نسبت به وب قوی هستند؛ اما نسبت به بارهای پیچشی ضعیف‌تر از قوطی بسته‌اند — برای کاربردهایی که پیچش دارند ممکن است نیاز به تقویت یا استفاده از مقطع بسته باشد.
• محاسبه مقاومت خمشی و لنگر مقاومتی براساس ممان اینرسی و مرکز برشی انجام می‌گیرد؛ برای مقاطع باز، محل مرکز گریز و انتقال نیروی برشی مهم است.

9. دستورالعمل‌های تولید و انتخاب پروفیل استاندارد

• برای انتخاب سریع: اگر بار سازه‌ای و طول دهانه مشخص دارید، می‌توانم جدول بارگذاری‑دهانه (span‑load table) برای نبشی/ناودانی طراحی کنم؛ نیاز دارم مقادیر بار (نقطه‌ای یا یکنواخت)، طول و نحوه تکیه‌گاه را بدانم.
• انتخاب براساس استاندارد: EN 10025 / EN 10279 (برای ناودانی‌های نورد گرم)، EN 10056 (برای نبشی‌ها) و ASTM A36 / A6 (در حوزه امریکا) مرجع معمولی‌اند.
• توصیه عملی: برای بارهای ساختاری استفاده از پروفیل‌های نورد گرم با گرید S275 یا S355 بسته به نیاز به استحکام.

10. فرم‌دهی، برش و عملیات سطح

• برش: گیوتین، اره نواری، لیزر (برای مقاطع نازک/دقیق)، پلاسما/اکسی‌استیلن برای قطعات ضخیم.
• سوراخ‌کاری و پانچ: برای تولید انبوه استفاده می‌شود؛ کنترل تلرانس سوراخ و تمیزی لبه مهم است.
• خمکاری: نبشی‌های نازک قابل خمکاری اند؛ اما برای ابعاد بزرگ یا زاویه دقیق، بهتر از نورد یا تولید در کارخانه استفاده کنید.
• پوشش سطح: گالوانیزه گرم برای مقاومت در برابر خوردگی محیط بیرونی یا رنگ‌آمیزی صنعتی با پرایمر و اپوکسی/پلی‌اورتان.

11. کنترل کیفیت و آزمون‌ها

• بازرسی ابعادی: بررسی طول، ضخامت، زاویه بال‌ها و تلرانس‌های طولی.
• تست مکانیکی: گزارش مواد (MTC) با ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی.
• تست پوشش (در صورت گالوانیزه): ضخامت پوشش، چسبندگی و پوشش کامل لبه‌ها.
• تست جوش و غیر مخرب (NDT) در اتصالات سازه‌ای (UT، MT، PT) در صورت نیاز.

12. مثال‌های عددی و جدول انتخاب سریع (نمونه)

• نبشی L50×50×5 (فولاد S275): مناسب برای قیدهای سبک، اتصال قاب با نیروی کششی تا ~20–30 kN بسته به طول و نوع اتصال (نمونه تخمینی؛ برای طراحی دقیق محاسبه لازم است).
• نبشی L80×80×8 (S355): مناسب برای پایه‌ها و اتصالات باربر متوسط، تحمل لنگر و برش بیشتر.
• ناودانی C100×50×5: کاربرد در ریل‌ها، قاب‌های سبک با توان باربری متوسط.

13. نمونه فرم سفارش (نمونه متن فارسی)

• محصول: نبشی برابر L 80×80×8
• ماده: فولاد ساختمانی S275JR (EN10025)
• طول: 6000 mm
• تعداد: 20 عدد
• پوشش: گالوانیزه گرم (در صورت نیاز)
• استاندارد مرجع: EN 10056‑1/2
• ملاحظات: سوراخ‌کاری مطابق نقشه (X), برش انتها به زاویه 45° (Y)