
پروفیل سی چنل (سی ریل) – معرفی، سایزها، تحمل بار و کاربردها
معرفی سی چنل و کاربردهای آن

پروفیل سی چنل (سی ریل) – معرفی، سایزها، تحمل بار و کاربردها که با نامهای دیگری مانند پروفیل C یا سی ریل نیز شناخته میشود، یکی از پروفیلهای فولادی پرکاربرد در صنایع
مختلف بهویژه ساختمانسازی و تأسیسات است
. شکل مقطع این پروفیل شبیه حرف “C” انگلیسی بوده و همین طراحی باعث تعادل مناسب میان استحکام و وزن آن شده است
. سی چنلها عموماً از جنس فولاد گالوانیزه ساخته میشوند تا در برابر رطوبت و زنگزدگی مقاوم باشند
به علت مقاومت خمشی و فشاری خوب، کاربردهای سی چنل بسیار متنوع است: هم در سازههای فلزی سبک مانند اسکلت سولهها و سقفهای صنعتی به عنوان عضو باربر استفاده میشود
، و هم در سیستمهای تاسیساتی ساختمان نقش پشتیبان تجهیزات را برعهده دارد
. برای مثال، از سی چنل در نصب و نگهداری سینیهای کابل برق، لولههای فولادی و PVC، مجاری تهویه و حتی پنلهای خورشیدی استفاده میشود
. این پروفیلها به صورت مدولار طراحی شدهاند؛ یعنی قطعات پیشساختهای هستند که میتوان طول و ترکیب آنها را بهراحتی تغییر داد
. نصب سریع بدون نیاز به جوشکاری، امکان تنظیم موقعیت تجهیزات پس از نصب و کاهش هزینهی نگهداری از مزایای مهم استفاده از سی چنل در صنعت و ساختمان بهشمار میروند
. سی چنلها به دلیل شکل و جنس خود میتوانند وزن قابل توجهی از تأسیسات و اجزای سازه را تحمل کنند
و پایداری مجموعهی نصبشده را تضمین نمایند.
مدلها و سایزهای رایج سی چنل

سی چنلها در اندازهها و ضخامتهای گوناگون تولید میشوند تا متناسب با نیازهای مختلف بهکار روند
. ابعاد رایج مقطع سی چنل بر حسب عرض (بخش پشتی پروفیل) × ارتفاع (بلندای لبههای کناری) شناخته میشوند. برای مثال در بازار ایران پروفیلهای سی چنل با سایزهای 30×15، 35×21 و 35×35 میلیمتر بسیار پرمصرف هستند
. این اعداد نشاندهندهی عرض ۳۰ و ارتفاع ۱۵ میلیمتر، عرض ۳۵ و ارتفاع ۲۱ میلیمتر و به همین ترتیب برای مقطع ۳۵×۳۵ میلیمتر است. طول استاندارد شاخههای سی چنل معمولاً ۲ متر یا ۳ متر است
که حمل و نصب آن را در فضاهای مختلف آسان میکند.
ضخامت ورق فولادی که سی چنل از آن ساخته میشود در استحکام آن نقش مستقیم دارد
. ضخامتهای معمول برای سی چنلهای سبک تاسیساتی عبارتند از 0.8، 1، 1.25 و 2 میلیمتر
. پروفیلهایی با ضخامت کمتر (مثلاً 0.8 یا 1 میلیمتر) برای بارهای سبکتر و اسپنهای کوتاه مناسباند، در حالی که ضخامتهای بالاتر (1.25 و 2 میلیمتر) استحکام بیشتری داشته و برای دهانههای بلندتر یا بارهای سنگینتر بهکار میروند
. به عنوان نمونه، پروفیل سی چنل 35×35 با ورق 2 میلیمتری مقاومت و سختی به مراتب بیشتری نسبت به همان پروفیل با ورق 0.8 میلیمتری دارد. البته انتخاب سایز و ضخامت مناسب باید بر اساس محاسبات مهندسی و استانداردهای طراحی انجام شود تا ایمنی سازه تامین گردد. در جدول زیر، مشخصات تعدادی از پروفیلهای رایج سی چنل ارائه شده است.
سایز پروفیل (میلیمتر) | ضخامت ورق (میلیمتر) | سطح مقطع (cm²) | وزن تقریبی هر متر (kg) |
---|---|---|---|
15×30 (سی چنل سبک) | 0.8 | ~1.0 | ~0.8 |
15×30 (سی چنل سبک) | 1.0 | ~1.3 | ~1.0 |
21×35 (سی چنل متوسط) | 1.0 | ~1.7 | ~1.3 |
21×35 (سی چنل متوسط) | 1.25 | ~2.1 | ~1.6 |
35×35 (سی چنل سنگین) | 1.25 | ~2.8 | ~2.2 |
35×35 (سی چنل سنگین) | 2.0 | ~4.3 | ~3.4 |
جدول تحمل وزن و محاسبات نیروی قابل تحمل
یکی از مهمترین ویژگیهای مهندسی سی چنل، ظرفیت تحمل بار آن در شرایط مختلف بارگذاری است. برای بررسی علمی میزان تحمل نیرو توسط این پروفیلها، لازم است ابتدا با مفاهیم گشتاور خمشی و ممان مقطع آشنا شویم. زمانی که سی چنل به عنوان تیر (مثلاً بین دو تکیهگاه) تحت بار قرار میگیرد، در مقطع آن تنش خمشی ایجاد میشود. تنش خمشی حداکثر در الیاف دور از محور خنثی اتفاق میافتد و مقدار آن از رابطهی زیر بهدست میآید:
در این رابطه تنش خمشی (نیوتن بر متر مربع یا پاسکال) در الیاف دور، گشتاور خمشی اعمالشده (نیوتنمتر) و ممان مقطع یا مدول مقطع الاستیک تیر است
. برای یک مقطع معین مانند سی چنل، میباشد که گشتاور دوم سطح مقطع (یا ممان اینرسی) و فاصلهی دورترین فیبر تا مرکز سطح مقطع است
. هرچه ممان مقطع بزرگتر باشد، پروفیل در برابر خمش مقاومتر است.
جدول زیر ظرفیت خمشی و باربری تقریبی چند نمونه پروفیل سی چنل را نشان میدهد. در این محاسبات فرض شده است که پروفیل به صورت تیر ساده دوسر مفصل به طول ۱ متر نصب شده و بار متمرکز در وسط تیر اعمال شده است. همچنین تنش تسلیم فولاد را حدود در نظر گرفتهایم (معادل فولاد ST37 معمولی). مقادیر بهدستآمده نشاندهندهی بار تقریبی شکست (تسلیم) تحت اثر خمش هستند؛ در عمل برای ایمنی بیشتر باید از ضرایب اطمینان استفاده کرد و بارهای مجاز کمتر از این مقادیر خواهند بود.
سایز پروفیل | ضخامت (mm) | بار متمرکز نهایی در مرکز دهانه 1m (kg) | بار یکنواخت پخششده نهایی (kg/m) |
15×30 | 0.8 | ≈ 10 kg | ≈ 20 kg/m |
15×30 | 1.0 | ≈ 12 kg | ≈ 24 kg/m |
15×30 | 1.25 | ≈ 15 kg | ≈ 30 kg/m |
15×30 | 2.0 | ≈ 22 kg | ≈ 45 kg/m |
21×35 | 0.8 | ≈ 19 kg | ≈ 38 kg/m |
21×35 | 1.0 | ≈ 23 kg | ≈ 46 kg/m |
21×35 | 1.25 | ≈ 29 kg | ≈ 57 kg/m |
21×35 | 2.0 | ≈ 44 kg | ≈ 89 kg/m |
35×35 | 0.8 | ≈ 49 kg | ≈ 98 kg/m |
ضخامت mm بار متمرکز نهایی در در مرکز دهانه m(kg)1 بار یکنواخت پخش شده نهایی (kg/m)
35×35 | 1.0 | ≈ 60 kg | ≈ 121 kg/m |
35×35 | 1.25 | ≈ 75 kg | ≈ 150 kg/m |
35×35 | 2.0 | ≈ 118 kg | ≈ 235 kg/m |
جدول ۲ – ظرفیت تقریبی تحمل بار خمشی پروفیلهای سی چنل در طول ۱ متر (بار متمرکز در وسط یا بار یکنواخت معادل).
به عنوان نمونه از جدول بالا، یک سی چنل سایز 35×35 با ضخامت 2 میلیمتر میتواند در دهانه ۱ متری حدود ۱۱۸ کیلوگرم بار متمرکز را تحمل کند (در آستانهی تسلیم فولاد). همین پروفیل تحت بار یکنواخت توزیعشده در تمام طول، ظرفیتی معادل ۲۳۵ کیلوگرم بر متر دارد. در مقابل، پروفیل کوچکتر 15×30 با ضخامت 1 میلیمتر، حدود ۱۲ کیلوگرم بار متمرکز در ۱ متر را تحمل میکند. این اعداد نشان میدهند که افزایش سایز مقطع و ضخامت، چگونه توان باربری را بیشتر میکند.
برای محاسبهی دقیقتر، میتوان مراحل زیر را انجام داد: ابتدا ممان اینرسی ($I$) مقطع سی چنل محاسبه میشود. سپس با تعیین فاصله فیبر خارجی ($c$) تا مرکز سطح، ممان مقطع ($W = I/c$) بهدست میآید. با فرض تنش تسلیم ماده ($\sigma_y$)، ممان خمشی ماکزیمم قابل تحمل $M_y = \sigma_y \times W$ خواهد بود
. حال بسته به نوع بارگذاری، میتوان حداکثر نیرو را از $M_y$ استخراج کرد. برای تیر دوسر مفصل با بار متمرکز در وسط، $M_{max} = \frac{F \times L}{4}$ است که در آن $L$ طول دهانه (۱ متر) و $F$ نیروی متمرکز است. با مساوی قراردادن $M_{max}$ و $M_y$، نیروی $F$ محاسبه میشود. در مثال پروفیل 35×35 با $W \approx 1.15 \times 10^{-6}m^3$ و $\sigma_y = 240MPa$، ممان تسلیم $M_y \approx 276N!m$ محاسبه میشود که نیروی متمرکز قابل تحمل $F \approx 1100N$ (حدود 112 کیلوگرمنیرو) نتیجه میدهد. در عمل برای اطمینان، باید این مقدار را مثلاً با ضریب ۱٫۵ تقسیم کرد تا بار مجاز بهدست آید (در حدود 75 کیلوگرم برای این پروفیل در دهانه ۱ متر). بنابراین، مهندسان با استفاده از چنین محاسباتی میتوانند سی چنل مناسب را بر اساس بار واردشونده انتخاب کنند و یا در صورت نیاز فواصل تکیهگاهها را کاهش دهند.
کارایی سی چنل در سازههای فلزی و نصب تجهیزات
سی چنلها در سازههای فلزی نقش موثری ایفا میکنند، بهویژه در اسکلتبندی سازههای سبک. در ساختمانهای صنعتی و سولهها، از پروفیل C به عنوان تیرچههای فرعی یا لاپه (purlin) در سقفهای فلزی استفاده میشود
. وزن سبکتر آن نسبت به تیرآهن و قوطی، باعث کاهش وزن کلی سازه و کاهش هزینههای حمل و نصب میگردد
. در عین حال، به دلیل شکل هندسی خاص، سی چنل مقاومت خمشی و پیچشی مطلوبی از خود نشان میدهد و میتواند به عنوان عضو باربر در دیوارهای غیر باربر و قابهای ثانویه به کار رود
در حوزه تأسیسات مکانیکی و برقی ساختمان، سی چنل به یک جزء اساسی تبدیل شده است. این پروفیل به عنوان ریل نگهدارنده تأسیسات شناخته میشود و برای مرتبسازی و پشتیبانی انواع لولهها و کابلها کاربرد دارد
. به عنوان مثال:
- نگهداری سینی کابل: سی چنلها روی دیوار یا سقف نصب شده و سینیهای کابل بر روی آنها قرار میگیرند یا آویزان میشوند. بدین ترتیب شبکه کابلکشی به شکلی منظم و مطمئن ثابت میشود
. - مهار لولههای تاسیساتی: انواع لولههای فولادی برق، لولههای آبرسانی یا تهویه را میتوان به کمک بستهای مخصوص (بست چنگالی، U شکل و غیره) روی ریل سی چنل محکم کرد
. سی چنل به صورت افقی یا عمودی نصب شده و وزن مجموعه لولهها را تحمل میکند. - نصب تجهیزات و دستگاهها: برخی تجهیزات مانند جعبههای تقسیم برق، تابلوهای کوچک، دریچههای تهویه، دوربینهای مداربسته و … را میتوان بر روی سازهی ساختهشده از سی چنل نصب کرد. پروفیلهای C به دلیل وجود سوراخهای لوبیایی و منظمی که معمولاً روی جدارهی خود دارند، قابلیت نصب انواع پیچ و مهرهی اتصال را فراهم میکنند.
- سیستمهای نگهدارنده مدولار: ترکیب سی چنل با مقاطع دیگر (مانند پروفیلهای G یا U) یک سیستم ساپورت مدولار ایجاد میکند که در سازههای تأسیساتی بزرگتر (مانند تأسیسات بیمارستانی، صنعتی یا نیروگاهی) برای نگهداشتن مجموعهای از کابلها و لولهها در چند طبقه استفاده میشود. این سیستمها انعطاف بالایی در تغییر آرایش دارند و بدون نیاز به جوشکاری، تنها با پیچ و مهره، مونتاژ یا اصلاح میشوند
با توجه به موارد فوق، سی چنلها کارایی بالایی در تثبیت و ایمنسازی تأسیسات دارند و استفاده از آنها منجر به افزایش سرعت اجرا و قابلیت اطمینان پروژههای ساختمانی و صنعتی میشود. طراحی خاص پانچها (سوراخها) بر روی بدنه سی چنل اجازه میدهد اتصالات مختلفی به آن متصل شود و همین موضوع نصب تجهیزات را تسهیل کرده است
. همچنین پوشش گالوانیزه سی چنلها باعث میشود در محیطهای مرطوب یا خورنده (مانند تأسیسات فضای باز یا محیطهای شیمیایی) دوام بالایی داشته باشند
مثالهای محاسباتی برای نیروی قابل تحمل
برای درک بهتر توان باربری سی چنل، در این بخش دو مثال محاسباتی ارائه میشود: یکی برای یک پروفیل سبک و یکی برای یک پروفیل سنگین. این محاسبات دید مهندسی نسبت به انتخاب پروفیل مناسب به ما میدهد. مثال ۱: پروفیل سی چنل 15×30 با ضخامت 1 میلیمتر – فرض کنید این پروفیل به عنوان تیر ساده با طول 0.5 متر بین دو نگهدارنده نصب شده و یک بار متمرکز در وسط آن قرار دارد (مثلاً نگهداری یک لولهی سبک). برای این پروفیل: عرض = 30 mm، ارتفاع = 15 mm، ضخامت = 1 mm. ابتدا ممان اینرسی ($I$) مقطع را محاسبه میکنیم. با تقریب، مقطع شامل یک ورق افقی 30×1 و دو ورق عمودی 14×1 (ارتفاع عمودی تقریباً 14 mm پس از کسر ضخامت کف) است. محاسبه دستی نشان میدهد $I \approx 0.20cm^4$. فاصله مرکز سطح تا لبهی بالایی $c \approx 7mm$ است. بنابراین ممان مقطع $W = I/c \approx 0.29cm^3 = 2.9\times10^{-7}m^3$ بهدست میآید. اگر تنش تسلیم فولاد $240MPa$ باشد، ممان خمشی نهایی $M_y = W \times \sigma_y \approx 69.6N!m$ خواهد بود. برای تیر با بار متمرکز وسط، $M_{max} = \frac{F L}{4}$؛ با $L = 0.5m$، داریم $M_{max} = 0.125 F$. برابر کردن با $M_y$ میدهد $0.125F = 69.6$ که نتیجه $F \approx 557N$ (حدود 57 کیلوگرمنیرو) است. این یعنی پروفیل 15×30×1mm در طول نیممتر، در حالت ایدهآل تا 57 کیلوگرم را تحمل میکند. با اعمال ضریب ایمنی 1.7، بار مجاز حدود 33 کیلوگرم خواهد بود. این مقدار برای نگهداشتن چند لولهی برق یا یک کابلکشی سبک کافیست. اگر بار بیش از این مقدار باشد باید یا فاصلهی تکیهگاهها کمتر شود یا از پروفیل قویتری استفاده گردد. مثال 2: پروفیل سی چنل 35×35 با ضخامت 2 میلیمتر – اکنون یک پروفیل بزرگتر را در نظر بگیرید که به صورت طاقچهای (یکسر گیردار، یکسر آزاد) روی دیوار نصب شده و انتهای آن یک بار عمودی دارد (مثلاً نگهداری یک قطعه تجهیزات). طول بیرونزدگی 0.3 متر و بار عمودی در انتها وارد میشود. مشخصات مقطع: عرض = 35 mm، ارتفاع = 35 mm، ضخامت = 2 mm. ممان اینرسی این مقطع حدوداً $I \approx 1.2cm^4$ است و $c = 17.5mm$. بنابراین $W \approx 0.69cm^3 = 6.9\times10^{-7}m^3$ میشود. با $\sigma_y = 240MPa$، ممان خمشی نهایی $M_y \approx 165.6N!m$ خواهد بود. برای تیر یکسر گیردار با بار انتهایی، ماکزیمم گشتاور خمشی در گیردار برابر $M_{max} = F \times L$ است. قرار دادن $L=0.3m$ و $M_{max}=M_y$ میدهد $F = 552N$ که حدود 56 کیلوگرمنیرو است. یعنی این طاقچهی سی چنل میتواند تا 56 کیلوگرم بار را تحمل کند (تا آستانه تسلیم). با درنظرگرفتن ضریب ایمنی، تحمل مجاز حدود 33 کیلوگرم خواهد بود. اگر تجهیزی که نصب میکنیم 20 کیلوگرم وزن داشته باشد، این پروفیل با اطمینان قادر به نگهداشتن آن است. در مقابل، اگر وزن تجهیز 50 کیلوگرم بود، نیاز بود یا از پروفیل دوتایی (استفاده از دو سی چنل به هم بستهشده) یا سایز بزرگتر و یا استفاده از مهارهای اضافی بهره ببریم. این مثال نشان میدهد چگونه میتوان از محاسبات برای اطمینان از کفایت پروفیل سی چنل در کاربردهای واقعی استفاده کرد. اتصالات و قطعات اتصال سی چنلیکی از دلایل محبوبیت سی چنلها، مجموعه اتصالات مکمل آنهاست که امکان نصب منعطف و مدولار را فراهم میکند. این قطعات اتصال به کاربران اجازه میدهند تا پروفیلهای سی چنل را به روشهای مختلف به سازهها یا به یکدیگر متصل کرده و چارچوبهای پیچیدهتری بسازند. در ادامه به چند قطعهی اتصال رایج در سیستم سی چنل و نحوه استفاده از آنها اشاره میکنیم:
علاوه بر اینها، قطعات اتصال متنوع دیگری نیز در سیستمهای ساپورت مدولار وجود دارند مانند راد تمامرزوه (برای آویزان کردن سی چنل از سقف)، بست تیرآهن (برای اتصال ریل به بال تیرهای فلزی)، اتصال ریلی لولایی (برای ایجاد زاویه دلخواه بین دو پروفیل) و انواع پیچ و مهرههای فنردار مخصوص. هر کدام از این اتصالات مکمل، نصب سی چنل را در شرایط خاص آسان میکنند. به طور کلی، وجود این اتصالات استاندارد باعث شده که سی چنلها به صورت یک کیت کامل سازهای مدولار عمل کنند و بدون نیاز به عملیات ساخت پیچیده (مثل برشکاری یا جوشکاری در محل)، بتوان یک سازهی پشتیبانی قابل اعتماد را سرهمبندی کرد . این سیستم مدولار نه تنها سرعت اجرا را بالا میبرد بلکه ایمنی کارگاه را نیز افزایش میدهد و امکان بازرسی و تغییرات بعدی را فراهم میسازد. نتیجهگیری: پروفیل سی چنل به عنوان یک عضو سبک، مقاوم و چندکاره در صنایع ساختمانی و تاسیساتی شناخته میشود. انتخاب درست سایز و ضخامت سی چنل و بهکارگیری اتصالات مناسب، تضمینکنندهی اجرای یک سازهی نگهدارنده مطمئن با عمر مفید بالا خواهد بود. با رعایت استانداردهای نصب (فواصل مهار، پیچهای مقاوم، پوشش ضدزنگ و غیره) میتوان از این پروفیلها در طیف گستردهای از پروژهها بهره برد و مزایای فنی و اقتصادی قابل توجهی کسب کرد. | |
پروفیل سی چنل که با نام پروفیل C یا سی ریل هم شناخته میشود، قطعهای فولادی به شکل حرف C است که در صنایع ساختمانسازی و تأسیسات کاربرد فراوانی دارد. این پروفیل گالوانیزه با سایزهای مختلف (مثلاً 15×30، 21×35، 35×35 میلیمتر) و ضخامتهای متنوع از 0.8 تا 2 میلیمتر تولید میشود. سی چنل به دلیل وزن کم و استحکام خمشی مناسب، هم در سازههای فلزی سبک (مثل سقفها و سولهها) به عنوان عضو نگهدارنده بهکار میرود و هم در سیستمهای تاسیساتی برای نگهداشتن کابلهای برق و لولهها مورد استفاده قرار میگیرد. این پروفیل توان تحمل بار قابل توجهی دارد؛ به عنوان مثال یک سی چنل 35×35 با ورق 2 میلیمتر میتواند در دهانه یک متری حدود صد کیلوگرم را تحمل کند. شکل خاص Cمانند آن باعث میشود تحت بارهای خمشی، تنش به خوبی در مقطع توزیع شود. مهندسان با استفاده از روابط مکانیکی (گشتاور خمشی و ممان مقطع) ظرفیت باربری سی چنل را محاسبه میکنند و متناسب با وزن تجهیزات، سایز و ضخامت مناسب را انتخاب میکنند. از مزایای مهم سی چنل، نصب آسان و مدولار آن است. برای اتصال سی چنل به سازه یا بستن چند پروفیل به هم، قطعات ویژهای وجود دارد: پایه پروفیل برای مهار کردن انتهای ریل به کف یا دیوار، نبشیهای دارای لچکی (گوشهی تقویتشده) برای اتصال پروفیلها تحت زاویه ۹۰ درجه، تسمههای سوراخدار برای وصل کردن پروفیلها در امتداد یا به صورت ضربدری، و صفحات اتصالی برای ایجاد اتصالات T شکل یا تقویت گرهها. این اتصالات با پیچ و مهره، پروفیلها را محکم به هم مرتبط میکنند بدون آنکه نیاز به جوشکاری باشد. به طور خلاصه، سی چنل یک سیستم ساپورت فلزی همهکاره است که با وزن کم، مقاومت بالا و انعطاف در نصب، به بهبود سرعت اجرا و ایمنی تأسیسات کمک میکند. با انتخاب درست پروفیل و اتصالات، میتوان سازههایی ایجاد کرد که براحتی کابلها، لولهها و تجهیزات را نگه داشته و در عین حال در برابر خوردگی و زنگزدگی نیز مقاوم باشند. این ویژگیها باعث شده سی چنل در پروژههای مدرن صنعتی و ساختمانی جایگاه ویژهای پیدا کند و به یکی از اجزای جداییناپذیر سیستمهای نگهدارنده تبدیل شود. |