ساخت اسکلت فلزی
سازه فولادی نوعی سازه است که مصالح اصلی آن که برای تحمل نیروها و انتقال آنها به کار میرود از فولاد است. اتصالات به کار رفته در این نوع سازهها از نوع جوشی، پرچی یا پیچ میباشد و بسته به نوع اتصالات قطعات طرح شده و کنترلهای مربوطه بر روی آنها انجا
در حال حاضر فولاد از مهمترین مصالح برای ساخت ساختمان و پل و سایر سازههای ثابت است مقاومت فولاد (تنش تسلیم) مورد استفاده در بازه۲۴۰۰ تا ۷۰۰۰ kgr/cm ۲ است که برای ساختمانهای معمولی از فولاد با مقاومت ۲۴۰۰ که به آن فولاد نرمه گفته میشود استفاده میگردد.
اسکلت فولادی مستطیلی یا «قاب پیرامونی» در ساختمان ویلیس (راست) در کنار ساختمان تبر سنت ماری ۳۰ با اسکلت مورب در لندن.
اسکلت فولادی یا قاب فولادی اصطلاحی است که در ساختمانسازی به کار میرود. ساختمانهایی با اسکلت فولادی، از ستونهای عمودی و تیرهای I-شکل افقی که به شکل شبکههای مستطیلی به هم وصل شدهاند، تشکیل گردیدهاند. این شبکهٔ مستطیل-شکل، وظیفهٔ نگهداری طبقات، سقفها و دیوارهایی را که به اسکلت ساختمان وصل شدهاند، برعهده دارد. توسعهٔ این فناوری، امکان ساخت آسمانخراشها را فراهم کردهاست.
انتخاب نوع مقطع، روش ساخت، روش بهرهبرداری و محل ساخت ساختمان، خصوصیات و ویزگیهای متنوعی برای ساخت اسکلت باربر یک ساختمان بوجود میآورد. مزیتهای هر سیستم سازه ای و مصالح مورد نیاز آن سیستم را در صورتی میتوان بکار برد که خصوصیات و ویژگیهای آن مصالح و سیستمها در مرحله طراحی به حساب آورده شود و طراح باید در مورد هر یک از مصالح به درستی قضاوت کند. این موضوع به ویژه در ساختمانهایی که اسکلت فولادی دارند ضروری است. معیارهای سازه ای زیر اهمیت زیادی در طراحی کلی و ستونگذاری ساختمان دارد: – نوع مقطع – آرایش و روش قرارگیری مقاطع – فواصل تکیه گاهی – اندازه دهانههای سقف – نوع مهاربندی – نوع سیستم صلبکننده – محل قرارگیری سیستم صلبکننده (سیستم فضاسازی داخلی)
برای استفاده بهینه از خواص مطلوب ساختمانهای فولادی، سیستم فضاسازی داخلی باید بگونهای اختیار شود که
متشکل از قطعات پیشساخته باشد، بدین منظور که سرعت بیشتر نصب و برپایی سازه، موجب کوتاه شدن زمان کلی ساخت میشود.
قطعات سبک باشد تا وزن کلی ساختمان به حداقل ممکن برسد.
نوع سیستم انتخاب شده، سازگار با سیستم سازهای انتخاب شده باشد.
با یک روش اقتصادی قابل محافظت در برابر آتش باشد.
ساختمانهای فلزی
در این نوع ساختمانها برای ساختن ستونها و پلها از پروفیلهای فولادی استفاده میشود.
در ایران معمولاً برای ساختن ستونها از تیر آهنهای دوبل یا بال پهنهای تکی استفاده مینمایند.
برای اتصالات از نبشی-تسمه و برا س ل سیب ی زیر ستونها از صفحه فولادی (بیس پلیت) استفاده میشود و معمولاً دو قطعه را به وسیله جوش به هم متصل مینمایند (استفاده از پرچ یا پیچ و مهره نیز متداول است).
در این نوع ساختمان برای مقابله با زلزله از باد بندهای فلزی استفاده میشود.
مزایای ساختمانهای فلزی
مقاومت بالا: مقاومت فولاد بالا بوده و نسبت مقاومت به وزن آن از بتن بزرگتر است. این موضوع در سولههای با دهانههای بزرگ و ساختمانهای مرتفع و ساختمان هائی که بر روی زمینهای سست احداث میشوند، از اهمیت بیشتری برخوردار است.
مقاومت متعادل مصالح: مقاومت فولاد در کشش و فشار یکسان و در برش نیز خوب و نزدیک به کشش و فشار است. در تغییر وضع بارها، نیروی وارده، فشاری و کششی قابل تعویض بوده و مقاطع به خوبی عکسالعمل نشان میدهند؛ ولی مقاومت بتن در فشار مناسب بوده و در کشش یا برش کم است. پس اگر مناطقی تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشند، تخریب میشوند.
خواص ارتجاعی: به علت همگن بودن فولاد، خواص ارتجاعی محاسباتی آن با تقریب بسیار خوبی مصداق عملی دارد. به عنوان مثال، ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبات وارد نمود. حال اینکه در مورد بتن این ارقام خیلی معین و قابل اطمینان نیستند.
ضریب نیروی لرزهای: در قالبهای بتن مسلح به علت وزن بیشتر، ضریب نیروی لرزهای از قابهای فلزی بزرگتر است.
شکلپذیری: یکی از خواص مهم مصالح فلزی شکلپذیری آنهاست. فلزات قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است و نیروهای دینامیکی و ضربهای را تحمل نمایند، در حالیکه بتن ترد و شکننده بوده و عملکرد آن در مقابل این نیروها بسیار ضعیف است.
معایب ساختمانهای فلزی
ضعف در برابر حرارت: مقاومت فلز با افزایش دما کاهش مییابد. اگر دمای اسکلت فلزی به حدود ۶۰۰ درجه سانتی گراد برسد، تعادل ساختمان به خطر میافتد.
خوردگی فلز در مقابل عوامل خارجی: ساختمانهای فلزی در مقابل عوامل جوی دچار خوردگی شده و از ابعاد مفید آنها کاسته میشود. ضمناً مخارج نگهداری و محافظت آنها هم زیاد است.
تمایل قطعات فشاری به کمانش: با توجه به اینکه تعداد قطعات فلزی زیاد بوده و ابعاد آنها معمولاً کوچک است، تمایل به کمانش در این قطعات زیاد بوده و این موضوع یک نقطه ضعف محسوب میشود.
جوش نامناسب: استفاده از پیچ و مهره و تهیه قطعات در کارخانه، اقتصادیترین و فنیترین کار میباشد که در کشور ما برای ساختمانهای متداول انجام چنین کاری مقدور نیست. استفاده از جوش برای اتصالات، به علت مهارت کم جوشکاران، قدیمی بودن ماشین آلات، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر، گران بودن هزینه آزمایش جوش و … برزگترین ضعف اسکلتهای فلزی میباشد.[۳]
ساختمانها از لحاظ کاربردو اهمیت به چهار گروه اصلی تقسیم میشوند:
گروه ۱(ساختمان بااهمیت خیلی زیاد):بیمارستانها، مراکز آتشنشانی، تأسیسات آبرسانی، نیروگاهها، برجهای مراقبت، مخابرات، رادیو و تلویزیون، تأسیسات انتظامی، مراکز کمک رسانی
گروه۲(ساختمان با اهمیت زیاد) ساختمانهای با اهمیت زیاد به سه گروه کلی تقسیم میشود:
الف) ساختمانهایی که خرابی آنها موجب تلفات جانی ومالی زیاد میشود. مانند:فروشگاههای برزگ، سینماها، مدارس و …
ب) ساختمانهایی که از بین رفتن آنها باعث از دست رفتن ثروت ملی میشود. مانند:مراکز نگهداری اسناد و مدارک ملی، موزهها و…
ج) ساختمانهایی که خرابی آنها باعث آتشسوزی و ایجاد آلودگی محیط زیست میشوند. مانند:پالایشگاهها، مراکز سوخترسانی و…
۳. گروه ۳ – ساختمانهای «با اهمیت متوسط»
این گروه ساختمانها شامل کلیه ساختمانهای مشمول این آییننامه، بجز ساختمانهای عنوان شده در سه گروه دیگر میباشند، مانند ساختمانهای مسکونی و اداری و تجاری، هتلها، پارکینگهای چندطبقه، انبارها، کارگاهها، ساختمانهای صنعتی
۴. ساختمانهای «با اهمیت کم»
این گروه شامل دو دسته زیر است: الف- ساختمانهایی که خسارت نسبتاً کمی از خرابی آنها حادث میشود و احتمال بروز تلفات جانی انسانی در آنها بسیار کم است، مانند انبارهای کشاورزی و سالنهای نگهداری دام. ب- ساختمانهای موقتی که مدت بهرهبرداری از آنها کمتر از ۲ سال است.