سازه فلزی

در ساخت و سازهای مدرن ، سازه فلزی تقریباً برای هر نوع سازه ای از جمله ساختمان سنگین صنعتی. ساختمان مرتفع ، سیستم پشتیبانی تجهیزات ، زیرساخت ها ، پل ، برج ، ترمینال فرودگاه ، سوله های صنعتی سبک و سنگین و غیره استفاده می شود.

به دلیل درجه مقاومت بالای فولاد ، این سازه قابل اعتماد است و به مواد خام کمتری نسبت. به انواع دیگر سازه ها مانند سازه های بتونی و سازه های چوبی نیاز دارد.

فولاد سازه ای یک نمونه از مصالح ساختمانی است که با فرم خاص و ترکیب شیمیایی متناسب با مشخصات قابل اجرا در یک پروژه ساخته شده است.

بسته به مشخصات کاربردی هر پروژه ، بخشهای فولادی ممکن است دارای اشکال .  و اندازه های مختلف ساخته شده توسط نورد گرم یا سرد باشند .

سایر موارد با جوشکاری صفحات صاف یا خم ساخته می شوند. سازه فلزی

مقاومت سازه های فلزی

مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است. به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند. حائز اهمیت فراوان می باشد.

دوام فولاد بسیار خوب است ،استراکچر فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود. فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه می شود، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد. و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد. ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است. که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث می شود .

خواص ارتجاعی سازه فلزی چیست؟

خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی می نماید . مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد .

شکل پذیری:

از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل پذیری ان است. که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است. ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده. در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ،عضو خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیری میکند.

انواع سازه هاي فضاكار

الف – شبكه هاي تخت، به تركيب يك سيستم يك يا چند وجهي با لايه هاي واحد شبكه گفته مي شود . شبكه مسطح تركيبي از يك دو وجهي كه با تيرهاي واحد متصل شده است مي باشد . شبكه هاي تخت مي توانند داراي يك، دو يا سه و حتي چند لايه باشند،. ولي بيشتر به صورت دولايه مورد استفاده قرار مي گيرند. شبكه هاي دولايه از دو صفحه موازي كه بوسيله عناصري به هم متصل گرديده اند تشكيل مي شوند  ) نوشين 1380 ). يك نمونه استفاده از اين شبكه ها در آشيانه هواپيماها است. زماني كه اعضا در شبكه دولايه طويل شوند براي جلوگيري از خطر كمانش كردن از شبكه هاي. سه لايه استفاده مي شود و با توجه به اينكه نيمي از هزينه هاي. سازه هاي فضاكار را پيونده ها تشكيل مي دهند. اين نوع سازه ها اغلب غير اقتصادي است.. نكته ديگري كه در طراحي شبكه ها ي دولايه و اكثر سازه هاي فضاكار بايد در نظر گرفت. اين است كه براي توزيع بهتر نيرو و كششي شدن آن ستون ها در داخل شبكه قرار گيرند. و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است. براي توزيع منظم نيرو در سازه در اطراف كنسول داشته باشيم.

به شبكه اي كه در يك جهت داراي انحنا باشد، چليك مي گويند . اين سازه بيشتر براي پوشش سطوح مستطيلي دالان مانند استفاده شده . و بعضا فاقد ستون مي باشند و روي لبه هاي چليك كه به تكيه گاه متصل است، قرار مي گيرند . چليك ها داراي محور مي باشند( نوشين 1382 ).اگر چليك يك لايه باشد اتصالات به شكل صلب است . چليك ها اغلب به شكل تركيبي استفاده مي شوند. و تير كمري نقش تركيب كردن چليك ها به يك ديگر را بازي مي كنند. نكته اي كه در طراحي اين نوع سازه ها بايد در نظر گرفت. اين است كه انتهاي چليك بايد قوي باشد و اين تقويت را مي شود بوسيله تير. ، تير و ستون و شكل خورشيد مانند انجام داد. انواع چليك ها در شكل ( 4) نشان داده شده است كه عبارتند از:. چليك اريبي، چليك لَمِلا با مقاطع بيضي گون، سهمي گون، هذلولي گون و… (Lamella)

اگر شبكه اي در دو جهت داراي انحنا باشد، گنبد ناميده مي شود . شايد رويه يك گنبد بخشي از يك كره يا يك مخروط يا اتصال چندين رويه باشد . گنبدها سازه هايي با صلبيت بالا مي باشند. و براي دهانه هاي بسيار بزرگ تا حدود 250 متر مورد استفاده قرار مي گيرند . ارتفاع گنبد بايد بزرگتر از 15 % قطر پايه گنبد باشد. گنبدها داراي مركز هستند.

امتيازات سازه هاي فضاكار

امروزه در سراسر دنيا سازه هاي فضاكار به سرعت در حال پذيرش و مقبوليت. در بين طراحان و مهندسين سازه مي باشند. ؛ اين امر را نمي توان فقط مرهون جذابيت و زيبايي بيشتر اين سازه ها دانست،. بلكه دلايل متعددي كه در ذيل به پاره اي از آنها اشاره مي شود در گسترش. محبوبيت اين سازه ها موثر بوده است:
جذابيت و زيبايي بيشتر و قابليت ساخت انواع فرمهاي دلخواه.
ذخيره مقاومتي بيشتر به دليل داشتن درجات نامعيني بالا در مقايسه با ساير سازه هاي متداول.
سختي و صلبيت زياد اين سقف ها قابليت استثنايي براي حمل بارهاي بزرگ متمركز و غير متقارن بوجود مي آورد.
سيستم هاي فضاكار براي پوشش سالن هاي بزرگ اجتماعات، سالن هاي نمايشگاهي،. ورزشگاه ها، آشيانه هواپيما، كارخانه هاي صنعتي،. مساجد و به طور كلي تمام سازه هايي كه به نحوي محدوديت تكيه گاه هاي مياني دارند،. ايده آل بوده و در اين موارد از نظر جلوه هاي ظاهري و مسائل سازه اي. حالت منحصر بفردي را نسبت. به ساير سيستم هاي جايگزين ايجاد مي كند.
اكثر سيستم هاي فضاكار پيش ساخته بوده و قطعات مورد نياز آنها انبوه سازي مي شوند. به همين دليل اين سيستم ها معمولا به سادگي و در زمان كوتاهي توليد و نصب مي شوند.
در آخر مي توان گفت كه اصلي ترين علت گسترش روز افزون. سازه هاي فضاكار در جهان، اقتصادي تر بودن اين سيستم ها است.

مقاومت زیاد سازه فلزی

مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است. به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند. ، حائز اهمیت فراوان می باشد .

دوام استراکچر فلزی

دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود .

خواص ارتجاعی سازه فلزی

خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی می نماید . مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد .

اسکلت ساختمانی CFT

این اسکلت کامپوزیت بوده و از مقطع قوطی، مربعی یا لوله‌ای با مرکزیت بتن ساخته می‌شود. به عبارتی، بتن درون مقطع فلزی پُر می‌شود تا یک عنصر کامپوزیت را تشکیل دهد. پوسته فولادی باعث اعمال تنش به بتن شده و آن را تقویت می‌کند. هم از نظر فشاری و هم کششی، چنین ساختاری می‌تواند در برابر انواع بارهای مختلف. مقاومت بالایی از خود نشان دهد.

مزایای استفاده از اسکلت CFT

• اسکلت CFT تا حدود ۱۵ تا ۲۰ درصدی هزینه تمام شده ساخت و ساز را کاهش می‌دهد.
• به میزان ۲۵ تا ۳۰ درصدی فولاد به کار رفته در ساختمان را نیز کاهش می‌دهد.
• در برابر بار محوری و خمشی مقاومت بالایی دارد.
• در حدود 30 درصد زمان ساخت را کاهش می‌دهد (نسبت به سازه فولادی و بتنی).
• در برابر زلزله عملکرد فوق ‌العاده‌ای دارد.
• در برابر آتش و انفجار مقاومت بالایی دارد.
• دارای تکنولوژی نیمه و تمام اتوماتیک در فرآیند تولید است.

اسکلت فلزی (Steel Frame)

از فولاد می‌توان برای ساخت اسکلت یک ساختمان استفاده کرد که معمولاً از ستون‌های عمودی . و تیرهای افقی تشکیل شده است که به وسیله پرچ، پیچ و یا جوش به یکدیگر متصل می‌شوند.. تیرهای فلزی اعضای سازه‌ای افقی هستند که در برابر بارهایی که به صورت جانبی. در محور خود اعمال می شوند مقاومت می‌کنند. ستون‌های فولادی اعضای سازه‌ای عمودی هستند که بارهای عمودی را منتقل می‌کنند.

ساخت قاب فولادی معمولاً در ساختمان‌های مرتفع (برج و آسمان خراش)، سازه‌های صنعتی. انبارها، ساختمان‌های مسکونی و موارد دیگر کاربرد دارد. مزایای این نوع اسکلت ساختمان شامل موارد زیر است:

• استحکام بالا دارد.
• وزن نسبتاً کمی دارد.
• توانایی فاصله دهی در مسافت‌های بزرگ (فاصله دو دهانه) وجود دارد.
• سرعت نصب و اجرای آن بالا است.
• طیف گسترده‌ای از بخش های ساختاری آماده را دارد (فولاد از قبل آماده است).
• در برابر نیروهای پویا مانند باد و زلزله مقاوم است.
• با هر نوع شکل و نوع کاربری ساختمان سازگار است.
• برای طیف گسترده‌ای از روش‌های اتصال مناسب است (صلب یا مفصلی).

افزودن مهاربند (بادبند) به قاب فولادی، پایداری آن را در برابر. بارهای جانبی مانند بار باد و فشار لرزه‌ای افزایش می‌دهد. همچنین، اتصالات بین تیرها و ستون‌ها اغلب صلب در نظر گرفته می‌شوند . تا بتوانند نیروی خمشی را تحمل کرده و انتقال دهند.

آهن و فولاد برای پشتیبانی از سازه‌های بنایی با ساختار اسکلتی

از آنجایی که قیمت آهن و فولاد نورد شده تا حد زیادی کاهش یافته است. شاهتیرها و تیرهای نعل درگاه برای حمایت از دیوارهای آجری و سنگی به طور کلی از فولادهای I شکل. یا شاهتیرهای ساخته شده از ورق‌های فولادی و زاویه دار ساخته می‌شوند. بهجز دهانه‌های عریض و بارهای بسیار سنگین، تیرهای فولادی I شکل ممکن است. به لحاظ اقتصادی بهترین پشتیبانی را ارائه دهند.

به عنوان مثال، باید حداقل از دو تیر ساخته شده از آهن و فولاد . باید برای حمایت از یک دیوار ۹ اینچی یا ۱۲ اینچی و سه تیر برای یک دیوار ۱۶ اینچی. بسته به اندازه تیرها و البته بار وارده بر روی آنها استفاده شود.

تیرها باید در انتها و در فواصل ۴ یا ۵ فوتی با جداکننده‌ها. و پیچ و مهره به یکدیگر متصل شوند تا یک ساختار مستحکم ایجاد کنند.

شاه تیرها باید در هر انتها یک بالشتک حداقل ۶ اینچی داشته باشند و همچنین. بر روی صفحات فولادی با اندازه بزرگ قرار بگیرند تا بتوانند به خوبی وزن را تحمل کنند.

اگر دیوار مورد حمایت از آجر ساخته شده است، اولین قسمت در بالای شاهتیر. باید دارای پوشش مناسبی باشد. در این صورت وزن دیوار بالایی تاثیری بر روی دیوار زیر خود ندارد و هر دیوار با استفاده. از شاهتیرهایی از جنس آهن و فولاد مجزا می‌شود. عرض شاهتیر معمولا ۲ اینچ کمتر از عرض دیوار انتخاب می‌شود.

اسکلت ساختمانی

در هنگام محاسبه وزنی که باید توسط یک شاهتیر پشتیبانی شود، ساختار دیوار اهمیت زیادی دارد. اگر دیوار بدون بازشو باشد و از تیرهای کف پشتیبانی نکند، فقط بخشی از دیوار که دارای قسمت‌های . باز و یا بر روی آن سازه دیگری اجرا می‌شود باید توسط شاهتیر پشتیبانی شود.

با این حال که تیرها که از جنس آهن و فولاد هستند. در این مورد باید بسیار مستحکم و سخت باشند تا خیز بسیار کمی داشته باشند. اگر چندین بازشو در بالای شاهتیرها وجود داشته باشد. و به ویژه اگر یک ستون در بالای مرکز شاهتیر وجود داشته باشد، همان طور که انتظار می‌رود. باید با شیوه‌ای که وزن بر روی شاهتیر اعمال می‌شود، به دقت مورد توجه قرار گیرد.

در مواردی که دیوار وزن زیادی را تحمل کند، کل بار مرده باید بر روی محور شاهتیر. در نظر گرفته شود و شاهتیر به گونه‌ای طراحی شود تا بتواند بیشتر بار را به صورت متمرکز. در مرکز خود تحمل کند.  ساخت اسکلت فلزی ،پیچ و مهره‌ای و جوشی و سوله توسط مجموعه آونگ گروپ. با بهترین طراحی و اجرا برای سازه‌های شما انجام پذیر است.

کلام آخر

سازه فلزی : پر استفاده‌ترین و محبوب‌ترین سیستم‌های اسکلت ساختمانی را در بالا شرح دادیم. اما این مورد حائز اهمیت است که چندین نوع اسکلت ساختمانی دیگر مانند اسکلت چوبی. سنگی و موارد دیگر نیز وجود دارند که در برخی از مناطق دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ایران، به جرات می‌توان گفت که چیزی نزدیک به 90 درصد ساختمان‌ها. با کاربری‌های مختلف، دارای اسکلت بتنی و فلزی هستند.