سازه فولادی
همانطور که میدانید فولاد از سازه‌های پرکاربرد محسوب میشود که از کنار هم قرار گرفتن مجموعه‌ای از اجزا و قطعات تشکیل شده است. سازه‌های فولادی کاربرد گسترده‌ای در صنعت ساختمان سازی دارد. سازهها بر اساس مصالح به کار رفته در آن به سازه‌های فولادی، سازه‌های بتنی، سنگی، کامپوزیت، ترکیبی و… تقسیم میشود اما در این مطلب سعی داریم با سازه‌های فولادی بیشتر آشنا شویم.
امروزه سازه‌های فولادی کارایی بالایی دارند زیرا قابلیت تحمل نیروهای کششی را داشته و بعد از کشش به حالت اولیه خود برمی‌گردد. برای مثال میلگردی که در ساختمان به کار رفته است، از جنس فولاد است و از این ویژگی‌ها برخوردار میباشد. به همین علت در صنعت ساختمان سازی و عمرانی کاربرد زیادی دارد. از کابردهای فولاد میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
کاربرد سازه فولادی در ساختمان سازی
- مقاطع فولادی
25٪ فولاد مورداستفاده در ساختمانها را این قسمت تشکیل میدهد که شامل یک چارچوب سفت و محکم است.
- ورق و محصولات ورق:
31% درصد فولاد، به صورت ورق فولادی وجود دارد. برای مثال ورق سیاه، ورق اسیدشویی، ورق هاردوکس، ورق قلع اندود، ورق استیل، ورق سرد، ورق گالوانیزه و ورق روغنی
- میلگرد
استفاده از میلگرد باعث اضافه کردن کشش و سفتی به بتن میشود.
- نبشی
برای پشتیبانی از تیرها و سکوها از نبشی استفاده میکنند. همچنین به‌عنوان تکیه‌گاه افقی و عمودی در ساختمان سازی کاربرد دارد.
سازه‌های فولادی شامل اسکلت فولادی میباشد که دارای ستون عمودی و تیر افقی میباشد. تیرهای فولادی توسط جوش، پیچ و مهره به ستون‌ها متصل میشوند. در سازه‌های فولادی سبک، برای ساختن ستون و تیرها از پروفیل فولادی استفاده میکنند. در سازه‌های سنگین، تیر و ستون با استفاده از ورق فولادی تولید میشوند.
انواع سازه فولادی
خرپا از مهم‌ترین سازه‌های فولادی میباشد. از خرپا برای اجرای زمین ورزشی‌های بزرگ، سوله‌ها، انبارهای وسیع، کارخانه‌ها و… استفاده میکنند. این سازه پهنای وسیعی دارد و ارتفاع خاصی ندارند. اگر خرپا ارتفاع خاصی داشته باشد و از نظر پهنا هم به مقدار خرپاها نباشد، به آن سازه پوسته‌ای میگویند.
نبشی‌ها و تیرآهن‌ها از دیگر مهم‌ترین سازه‌های فولادی میباشد که از سازه‌های موثر و همیشگی ساختمانها محسوب میشود. در کل باید گفت سازه‌های فولادی از اهمیت بسیاری بالایی برخوردار است و نمیتوان از آن چشم پوشی کرد. زیرا استفاده از سازه‌های فولادی موجب افزایش مقاومت ساختمان و مقاومت خاصی در برابر نیروهای کششی دارند. سازه‌های معلق نیز جزء سازه‌های فولادی هستند که برای ساخت پل‌هایی که دهانه‌های بلند دارند و سقف دار هستند، مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین در ساخت اسکلت سقف و عرشه پل نیز کاربرد دارد.
بیشتر بخوانید: تیرآهن چیست؟
مزایا و معایب سازه‌های فولادی چیست؟
سازه‌های فولادی با فضایی کمی که نسبت به سازی بتنی ایجاد میکنند، قدرت تحمل بالایی نیز دارند و میتواند سازه‌های عریض و طویلی را بدون احداث ستون بنا کرد. همچنین سازه‌های فولادی قابلیت شکل پذیری دارند و با ساخت قالب‌هایی با شیوه نورد گرم میتوان سازهها را در اشکال مختلف تولید کرد. در ارتفاع زیاد نسبت به سطح زمین نیز میتوان سازه فولادی را نصب کرد. زمانی که سرعت اجرا سازه برایتان اهمیت دارد، بهتر است از سازه‌های فولادی استفاده کنید. زیرا با استفاده از پیچ و مهره، پرچ یا جوش فلزات در محل میتوان به سرعت قطعات را سر هم کرد. یکنواختی فولاد سبب کاهش ضرایب عدم اطمینان طراحی سازه‌های فولادی نسبت به بتنی می شود.
ساختمان‌های فولادی ساخته شده، وزن کمتری نسبت به سازه بتنی دارد. وزن این ساختمان از 245 الی 390 کیلوگرم بر متر مربع و یا 80 الی 128 کیلوگرم بر متر مکعب است. اما ساختمان‌های بتنی دارای وزنی بین 480 الی 780 کیلوگرم یا 160 تا 250 کیلوگرم بر متر مکعب هستند. میتوان گفت 97.5 درصد از کل فولاد از تخریب ساختمان‌های فولادی به دست آمده و با بازیابی آن مورد استفاده دوباره قرار میگیرد. این قطعات بازیابی شده را ذوب میکنند و سپس با ابعاد مختلف تولید میکنند.
دیگر مزایای سازه فولادی:
- دارا بودن پرت کمتر نسبت به سایر مصالح
- خاصیت سختی استاتیکی و دینامیکی
- ضریب ارتجاعی بالا
- دوام بالا
- همگن بودن آن(سبب میشود آسیب کمتری به آن وارد شود)
- کاهش وزن ساختمان
- استفاده مجدد از این فلزات
- خاصیت چکش خواری و تورق
- امکان استفاده از ضایعات
معایب این سازهها چیست؟
سازه‌های فولادی خوردگی، زنگ زدگی و مقاومت نسبتا پایینی در برابر آتش سوزی دارد. بنابراین توصیه میشود قبل از دیوار چینی، نیاز است روی سازه فولادی را با مواد ضد حریق بپوشانیم. همچنین آهن و فولاد در برابر رطوبت و هوا دچار خوردگی و فرسودگی میشود. برای جلوگیری از زنگ‌زدگی از روش‌هایی مانند رنگ آمیزی با رنگ‌های ضدزنگ و دیگر روش‌های حفاظتی مخصوصا در مناطقی مثل بنادر و اسکله‌ها استفاده کرد.
اگر به دنبال کاهش قیمت تا حد ممکن هستید، استفاده از سازه فولادی توصیه نمیشود. زیرا هزینه بالایی نسب به سازه بتنی دارد. برای مثال تهیه و نگهداری رنگ‌های ضد زنگ و پوشش نیاز به هزینه زیادی دارد. البته که استفاده از فولاد بازیافت شده 8 درصد ارزان‌تر از سازه بتنی میباشد.
دیگر مقالات ما:
یکی از مسائلی که درمورد سازه‌های فولادی نگرانی ایجاد میکند، افزایش کمانش است. زیرا با افزایش طول عمر ستون فولادی احتمال کمانش نیز بیشتر میشود. زمانی که به طور صحیح از این سازهها نگهداری نشود، هر سال 1 تا 1.5 میلی‌متر ضخامت خود را از دست میدهد.
برخی از روش‌های مقاوم سازی سازه‌های فولادی شامل موارد زیر میباشد:
- مهاربند فلزی:
برای افزایش سختی و کاهش جا به جایی جانبی سازه از مهاربند فولادی استفاده میکنند که باعث کاهش آسیب پذیری سازه میشود.
- دیوار برشی:
استفاده از دیوار برشی برای صرفه جویی در مصرف فولاد و به منظور کاهش نیروهای جانبی زلزله و باد در ساختمان‌های بلند توصیه میشود. دیوار برشی نسبت به بادبند از سختی بیشتری برخوردار میباشد.
- ورق فولادی:
برای بالا بردن مقاومت تیر و ستون سازه از ورق فولادی استفاده میکنند. در این روش ورق‌های فولادی به صورت موازی با جان تیر و یا به عنوان سخت کننده جان و به منظور افزایش مقاومت برشی تیر مورد استفاده قرار می گیرد.
- مقاومت در برابر آتش:
برای افزایش مقاومت ستون و تیر در برابر حریق از پوشش‌های ضد حریق استفاده میشود. پوشش‌های ضد حریق سبب میشود تا دمای اجزای سازه به نقطه بحرانی نرسیده و سازه دچار فروپاشی نشود.
اتصال سازه‌های فولادی
اتصالات پرچی، پیچی و جوشی از رایج‌ترین اتصالات این سازهها هستند. اتصال با میخ پرچ از قدیمی‌ترین انوع اتصال سازهها میباشد و فقط به واسطه پرچ کاری یا جوش کاری انجام می شد. میخ پرچ نیز از سه قسمت کلاهک، شنه، تنه و دوم تشکیل شده است.
برخی از تولیدکنندگان سازه‌های فولادی عبارتنداز:
- تولیدکننده سازه فولادی گشتر جم
- تولید اسکلت فولادی سازه صنعت بادبند
- کاویان سوله تهران
- سامان سوله
- فولاد پارس آشیان
