سازه فولادی چیست ؟

دسته بندی :مقالات 23 اسفند 1399 757

سازه فولادی یکی از انواع اسکلت ساختمانی است که از دیرباز نقشه اثربخشی در صنعت ساخت و ساز داشته است. با این حال، هنوز جای سؤال است که آیا سازه فولادی مؤثرترین روش ساخت در مقایسه با سازه بتنی است؟ ما در خانه عمران، برخی از جوانب مثبت و منفی اسکلت فلزی را شرح می‌ دهیم تا به شما کمک کنیم نسبت به این سیستم ساختمان سازی اطلاعات خود را افزایش دهید، با خانه عمران همراه باشید.

سازه فولادی

سازه فولادی چست ؟

اسکلت فلزی سازه ای است که از ستون ها و تیرهای فولادی تشکیل شده است که استفاده از پیچ، پرچ یا جوش به یکدیگر متصل شده و شبکه های از اعضای فولادی را ایجاد می کند. این شبکه می تواند به عنوان پایه ای برای ساخت و ساز تجاری یا مسکونی مورد استفاده قرار گیرد، جایی که پس از آن می توان کف، دیوارها، سقف ها و روکش ها را نصب کرد.

موارد استفاده از ساخت سازه فولادی شامل گزینه های زیر هستند:

  • ساختمان های بلند مرتبه (آسماس خراش)
  • پروژه های مسکونی، اداری و تجاری
  • انبارها و سوله ها
  • ساختمان های کشاورزی
  • ساختمان های عمومی
  • ساختمان های صنعتی و کارخانه ها
  • سازه های دریایی
  • برج های انتقال قدرت
  • سازه های نظامی

سازه فولادی در بخش مهندسی عمران به طور فزاینده ای محبوب است. این محبوبیت عمدتاً به دلیل سهولت نصب، سازگاری محیطی زیستی، مناسب برای تحمل بار و دارا بودن روش های مختلف اتصال است. ناگفته نماند که یک ساختمان با ساختار فولادی، می تواند همراه با طیف گسترده ای از مواد دیگر به شکل کامپوزیت مورد استفاده قرار گیرد.

مونتاژ شدن قطعات روش متداول احداث ساختمان فولادی است، جایی که تمام اجزای ساختمان در خارج از سایت ساخته می شوند و متعاقباً در محل با هم پیچ، پرچ یا جوش به هم متصل می شوند.

سازه فولادی

اهمیت سازه فولادی در صنعت ساختمان

ابتدا، بیایید کمی وقت بگذاریم تا دقیقاً در مورد آنچه که قاب های فولادی را به رایج ترین گزینه در ساخت تبدیل کرده است، بپردازیم. یک میله فولادی با قطر 1 اینچ (2.54 سانتی متر) می تواند تا 20 تن وزن را تحمل کند. طبیعتاً این نوع دوام اعضای سازه دقیقاً همان چیزی است که شما در طراحی و اجرای ساختمان می خواهید.

سازه های فولادی بسیار انعطاف پذیر هستند و می توانند بدون هیچ گونه گسستی خم شوند. این امر می تواند به ویژه در شرایطی مانند زمین لرزه یا بادهای شدید مفید باشد. ویژگی مهم دیگر، خاصیت پلاستیک بودن فولاد است. این اساساً به معنای تغییر شکل ساختارهای فولادی در صورت ایجاد نیروی عظیم به جای ترک است. این بدان معنا است که خرابی قاب فولادی به طور کلی یک رویداد طولانی مدت است و به افراد فرصت بیشتری برای فرار و واکنش در زمان زلزله را می دهد.

یک ویژگی منفی از فولاد وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرد و آن این واقعیت است که گرمای زیاد می تواند باعث از بین رفتن مقاومتش شود. با 930 درجه فارنهایت، فولاد کربن دار (متداول ترین فولاد برای ساخت) می تواند تا نیمی از مقاومت ساختاری خود را از دست بدهد. به همین دلیل، سازه فلزی باید در برابر آتش مقاوم سازی شود.

مزایای سازه فولادی

فواید ساختمان فولادی به شرح زیر است:

1- قابلیت اطمینان

سازه های فلزی بسیار قابل اعتماد هستند. دلایل این قابلیت اطمینان شامل سازگاری و یکنواختی در خصوصیات، کنترل کیفیت بهتر به دلیل ساخت کارخانه، کشش زیاد و شکل پذیری است. اگر نمونه های مختلفی از نوعی فولاد در آزمایشگاه از نظر تنش تسلیم، مقاومت و کشیدگی نهایی مورد آزمایش قرار گیرند، تغییرات نسبت به سایر موادی مانند بتن و چوب بسیار کمتر است.

به علاوه، به دلیل داشتن ماده کاملاً همگن و الاستیک، فولاد اکثر مفروضات مربوط به استخراج فرمول های تحلیل و طراحی و نتایج بدست آمده و قابل اطمینان را برآورده می کند. این ممکن است در سازه های بتنی به دلیل مواد ناهمگن، ترک خوردگی و غیر خطی بودن رابطه تنش و کرنش وجود نداشته باشد.

2- رفتار صنعتی

قطعات فولادی در کارخانه ها تولید می شوند. همچنین ممكن است اعضا برش داده شده و برای مونتاژ در كارخانه ها آماده شوند، در حالی كه فقط اتصال این قطعات در محل با نصب پرچ یا پیچ و مهره و جوشكاری اجزای مختلف انجام می شود. بعضی اوقات قسمت هایی از سازه نیز در کارخانه ها مونتاژ می شوند، یعنی سازگاری بسیار خوبی با قطعات پیش ساخته وجود دارد. خطاهای دستی در چنین مواردی بسیار کاهش می یابند، سرعت ساخت افزایش یافته و هزینه کل احداث بنا کاهش پیدا می کند.

3- مقاومت بالا و وزن سبک

مقاومت بالای فولاد در واحد وزن به این معنی است که بارهای مرده کوچک تر خواهند بود. لازم به ذکر است که بارهای مرده قسمت بیشتری از کل بارهای سازه هستند. هنگامی که بار مرده کاهش می یابد، اعضای زیر آن به دلیل وزن کمتری که بر آن ها وارد می شود، سطح مقطع کوچک تری خواهد داشت. این واقعیت برای پل ها با دهانه طولانی، ساختمان های بلند و سازه هایی که شرایط زیربنایی نامناسبی دارند، بسیار مهم است.

4- یکنواختی، دوام و عملکرد

فولاد ماده ای بسیار همگن و یکنواخت است. از این رو، مفروضات اساسی اکثر فرمول های تحلیل و طراحی را برآورده می کند. اگر فولاد به درستی عایق بندی شود، خواص فولاد با گذشت زمان تغییر چشمگیری نمی کنند. در حالی که خصوصیات بتن در سازه بتن مسلح با گذشت زمان به طور قابل توجهی اصلاح می شود. از این رو، سازه های فلزی دوام بیشتری دارند.

5- انعطاف پذیری بالا

فولاد نسبت به بسیاری از مواد دیگر انعطاف پذیرتر است زیرا از قانون هوک تا تنش های نسبتاً زیاد پیروی می کند. تنش تولید شده متناسب با کرنش اعمال شده در نمودار تنش – کرنش همچنان یک خط مستقیم است. مقاطع فولادی قبل از بار نهایی ترک نمی خورند و پاره نمی شوند و از این رو می توان ممان اینرسی سازه فلزی را به طور قطعی محاسبه کرد. ممان اینرسی حاصل شده برای یک سازه بتن مسلح نسبتاً نامشخص است.

6- شکل پذیری و هشدار قبل از شکست

گفته می شود که سازه فولادی از ماده ای تشکیل شده است که به وسیله آن می تواند بدون خرابی تحت تنش های فشاری و کشیی بالا مقاومت کند. فولاد کربن دارد ماده ای بسیار شکل پذیر است. درصد کشیدگی نمونه آزمایش کششی استاندارد پس از شکستگی می تواند تا 25 تا 30 درصد باشد. این تغییر شکل قابل توجهی از شواهد خرابی قریب الوقوع در صورت اضافه بار را نشان می دهد.

ممکن است بارهای اضافی از سازه برداشته شود تا از ریزش جلوگیری کند. حتی اگر ریزش رخ دهد، زمان برای تخلیه ساختمان در اختیار ساکنین قرار دارد. در اعضای سازه تحت بارهای عادی، غلظت تنش زیاد در نقاط مختلف ایجاد می شود. خاصیت شکل پذیری فولاد سازه ای معمول آن ها را قادر می سازد تا در آن نقاط، عملکرد محلی داشته باشند، بنابراین تنش ها را توزیع مجدد کرده و از خرابی های زودرس جلوگیری می کنند.

7- ساخت با دهانه زیاد

ساختمان های بلند مرتبه، پل هایی با دهانه طولانی و برج های انتقال قدرت از سازه فولادی ساخته شده اند. ساختمان های صنعتی تا دهانه 90 متر می توانند توسط اعضای فلزی طراحی شوند. دهانه های پل تا 260 متر با تیرهای صفحه ای ساخته می شوند. از طریق پل های خرپایی، دهانه های پل تا 300 متر نیز طول خواهد داشت.

8- ساخت موقت

برای سازه های موقتی، ساختمان فلزی همیشه ترجیح داده می شود. ساخت و سازهای ارتش در طول جنگ بیشتر از سازه فولادی ساخته شده اند. سازه ها ممکن است با باز کردن چند پیچ ​​و مهره از هم جدا شوند، قطعاتی که سازه به راحتی جمع شده و به مکان های جدیدی منتقل می شوند.

معایب سازه فلزی

جوانب منفی سازه های فولادی به شرح زیر هستند:

1-هزینه های نگهداری زیاد و خوردگی بیشتر

بیشتر فولادها در صورت آزاد بودن در معرض هوا و آب، در معرض خوردگی قرار می گیرند و بنابراین باید بطور دوره ای رنگ آمیزی شوند. این امر مستلزم هزینه اضافی و مراقبت ویژه است. استفاده از فولادهای هوازده، در کاربردهای طراحی پایدار، این هزینه را از بین می برد.

در صورت عدم نگهداری صحیح، اعضای فولاد می توانند هر سال 1 تا 1.5 میلی متر ضخامت خود را از دست بدهند. بنابراین چنین سازه هایی می توانند در طول عمر مشخص شده خود تا 35 درصد وزن کم کرده و تحت بارهای خارجی خراب شوند.

2- هزینه های ضد حریق

اگرچه سازه فولادی غیر قابل احتراق است، اما مقاومت آن ها در دماهای حریق به طرز چشمگیری کاهش می یابد. در حدود 400 درجه سانتیگراد، خزش رخ می دهد. خزش به عنوان تغییر شکل پلاستیک تحت یک بار ثابت برای مدت زمان طولانی تعریف می شود.

خزش باعث ایجاد انحراف و تغییر شکل بیش از حد زیاد اعضای اصلی می شود که اعضای دیگر را مجبور به تنش های بیشتر یا حتی سقوط می کند. فولاد رسانای عالی گرما است و ممکن است گرما را به اندازه کافی از یک محفظه در حال سوختن یک ساختمان منتقل کند و موجب شود که در سایر قسمت های ساختمان آتش سوزی ایجاد شود. برای ضد حریق مناسب ساختمان، هزینه اضافی لازم است.

3- حساسیت به کمانش

سازه فولادی معمولاً از ترکیبی از صفحات نازک تشکیل شده است. به علاوه، ابعاد کلی اعضای فولاد نیز از اعضای بتن مسلح کوچک تر هستند. اگر این اعضای باریک تحت فشار قرار بگیرند، احتمال کمانش بیشتر است.

کمانش نوعی فروپاشی اعضا در اثر خم شدن ناگهانی ناشی از بار فشاری بحرانی است. فولاد هنگامی که برای ستون استفاده می شود، گاهی اوقات مقرون به صرفه نیست زیرا قطعات و اعضای قابل توجهی باید برای سفت شدن ستون ها در برابر کمانش استفاده شوند.

4- زیبایی شناسی

برای انواع خاصی از ساختمان ها، فرم فولادی از نظر معماری ترجیح داده می شود. با این حال، برای اکثر ساختمان های مسکونی و اداری، سازه های فولادی بدون استفاده از سقف کاذب و روکش، دارای زیبایی ظاهری ضعیفی هستند.

هزینه های قابل توجهی صرف چنین سازه هایی می شود تا ظاهر آن ها بهتر شود. روکش پوششی از فلز، پلاستیک یا چوب است که روی سطح یک عضو سازه قرار داده می شود تا کاملاً در آن محصور شود. روکش نه تنها از عضو محافظت می کند، بلکه ظاهر آن را نیز بهبود می بخشد.

کلام آخر

اسکلت فولادی سازه ای است که از بهم پیوستن اعضای فلزی به شکل عمودی و افقی تشکیل می شود. سازه فولادی طرفداران بسیاری دارد و برای کاربردهای بسیاری مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع اسکلت ساختمان در کنار مزایای بیشماری که ارائه می دهند، معایبی نیز دارند. مهمترین عیب سازه فلزی، مقاومت کم در برابر حرارت است. اما تمام نواقص این اسکلت فلزی را می توان با راهکاری مؤثر به کلی برطرف کرد.

خانه عمران

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لینک کوتاه:
4319

خبرنامه خانه عمران

دریافت (رایگان) پیشنهادات ویژه، آگهی‌های استخدام و اخبار مهم صنعت ساختمان

کد تخفیف شما 

قابل استفاده برای تمامی دوره‌ها

تا دیر نشده از تخفیف استفاده کن

DZZPRQ6X