سازه فولادی چیست و چه مزیت‌هایی دارد؟
سازه فولادی سازه‌ای است که از قطعات فولادی ساخته شده است و برای حمل بارها و ایجاد استحکام کامل به یکدیگر متصل می‌شوند. به دلیل درجه استحکام بالای فولاد، این سازه قابل اعتماد است و به مواد اولیه کمتری نسبت به سایر سازه‌ها مانند سازه بتنی نیاز دارد.
در ساخت‌وسازهای مدرن، سازه‌های فولادی تقریباً برای هر نوع سازه‌ای از جمله ساختمان‌های صنعتی سنگین، ساختمان‌های بلند، سیستم پشتیبانی تجهیزات، زیرساخت‌ها، پل‌ها، برج‌ها، ترمینال فرودگاه‌ها، کارخانه‌های صنعتی سنگین، قفسه‌های بزرگ لوله و غیره استفاده می‌شوند.
هنگامی که صحبت از انواع ساختمان می‌شود، انتخاب مطمئن‌ترین نوع از قبل، انتخاب واضحی است. به‌این‌ترتیب، سازه فولادی نوع ساختمانی است که شما به دنبال آن هستید که بهتر از هر نوع سازه دیگری مانند بتن، چوب و غیره عمل می‌کند.
فولاد چیست و چه قابلیت‌هایی دارد؟
فولاد خود آلیاژی از دو نوع ماده کربن و آهن است. فولاد همچنین می‌تواند با افزودن تعدادی مواد اضافی در درصدهای کم، اعم از گوگرد، کروم، نیکل، فسفر، منگنز و غیره دارای خواص ویژه‌ای باشد. وجود این مواد اضافی امکان تولید انواع مختلف فولاد را فراهم می‌کند.
به‌عنوان مثال:
الف) افزودن مس خواص مقاومت در برابر خوردگی فولاد را بهتر می‌کند.
ب) استحکام تسلیم و استحکام کششی بالاتر را می‌توان با افزودن منگنز و کربن به دست آورد. اگرچه دو جنبه منفی نیز وجود دارد اما نتیجه نهایی سخت‌تر است و شکل‌پذیری کمتری دارد.
پ) قابلیت گسترش فلز با کشیدن بدون شکستگی؛
ت) هم مقاومت در برابر خوردگی و هم مقاومت در برابر دمای بالا را می‌توان با افزودن نیکل و کروم افزایش داد.
ث) استحکام و توانایی جوش را می‌توان با افزودن گوگرد و فسفر به مخلوط بهبود بخشید.
تاریخچه سازه‌های فولادی از گذشته تا امروز
در اوایل قرن بیستم میلادی سازه فولادی موردتوجه قرار گرفت و تقریباً در زمان جنگ جهانی دوم ساخت سازه‌های فلزی رواج یافت. در زمان جنگ از این سازه‌ها برای پناهگاه‌های نظامی و انبارهای آذوقه مورداستفاده می‌شد. در ادامه برخی از بناهای تاریخی مشهور مانند ساختمان امپایر استیت از فولاد به‌عنوان ماده اصلی استفاده شد.
تولید فولاد در اواخر قرن بیستم گسترش یافت. باگذشت زمان، سازه فلزی به یک استاندارد جهانی برای ساخت‌وساز تبدیل گردید و تا امروز این نوع سازه مورداستفاده قرار می‌گیرد.
آرزوی توسعه‌یافته‌ترین کشورها این است که در بخش ساخت‌وساز، فناوری‌ها، سیستم‌ها و فرایندهای سازه‌ای، نوآورانه‌تر و رقابتی‌تر عمل کنند و امکان تضمین سطوح بالاتر کیفیت و ایمنی در ساخت‌وساز و همچنین بهبود رقابت عمومی را فراهم می‌کند.
این بخش از طریق نوسازی و فنی بودن آن، علاوه بر این، اگر زمان به‌عنوان متغیر مهمی در هر دو فرایند ساخت‌وساز در نظر گرفته شود، می‌توان انتظار گسترش سازه‌های فلزی و توسعه بیشتر قطعات فولادی را داشته باشیم.
ضوابط طراحی سازه‌های فولادی
سازه‌های فولادی یا همان اسکلت فلزی مانند سازه‌های بتنی، ستون‌ها نقش اصلی را برای تحمل و انتقال بار از سقف به فونداسیون یا پی را دارند. در این سازه قطر ستون‌ها نباید کمتر از ۲۰ سانتی‌متر در ۲۰ سانتی‌متر باشد.
دیوارهای سازه فلزی فقط نقش جداکننده دارند و هیچ‌گونه عملیات باربری را انجام نمی‌دهند؛ بنابراین ضخامت دیوارهای خارجی ۲۰ سانتی‌متر و دیوارهای خارجی ۱۰ سانتی‌متر می‌باشد.
کاربرد بادبند در سازه‌های اسکلت فلزی
ستون‌ها در سازه‌های فلزی مقاومت فشاری ساختمان را حفظ می‌کنند؛ اما برای افزایش مقاومت کششی ساختمان (مقاومت در برابر باد، زلزله و غیره) از یک سیستم مهاری استفاده می‌شود که به آن بادبند می‌گویند. باد بندها بین ستون‌ها به‌صورت شطرنجی قرار می‌گیرد.
مزایای ساخت‌وساز فولادی چیست؟
۱. داشتن قابلیت اطمینان در سازه فلزی
سازه‌های فولادی بسیار قابل‌اعتماد هستند. دلایل این قابلیت اطمینان عبارت‌اند از: سازگاری و یکنواختی در خواص، کنترل کیفیت بهتر، کشش زیاد و شکل‌پذیری. اگر نمونه‌های مختلف برخی از انواع فولاد در آزمایشگاه از نظر تنش و استحکام نهایی بررسی شود، این تغییرات نسبت به سایر مواد مانند بتن بسیار کمتر است و مقاومت زیادی از خود نشان می‌دهد.
علاوه‌براین، به دلیل مواد همگن و الاستیک، فولاد اکثر فرضیات مربوط به استخراج فرمول‌های تحلیل، طراحی و نتایج به‌دست‌آمده و قابل‌اعتماد را برآورده می‌کند. این ممکن است در سازه‌های بتنی به دلیل مواد ناهمگن، ترک‌خوردگی و غیرخطی بودن رابطه تنش و کرنش صدق کند.
۲. کاهش خطاهای دستی و سرعت ساخت بالا
قطعات فولادی به‌صورت پیش‌ساخته در کارخانه‌ها تولید می‌شوند که فقط اتصال این اجزا در محل با نصب پرچ یا پیچ و با جوش قطعات مختلف انجام می‌گردد. گاهی قسمت‌هایی از سازه نیز در کارخانه‌ها مونتاژ می‌شود، یعنی سازگاری زیادی با پیش‌ساختگی وجود دارد. خطاهای دستی در چنین مواردی بسیار کاهش، سرعت ساخت افزایش و هزینه کل کاهش می‌یابد.
۳. قابل‌استفاده بودن اسکلت ساختمان پس از تخریب
مقاطع فولادی یک سازه حتی پس از تخریب سازه و جداسازی این مقاطع از ساختمان هم می‌تواند مورداستفاده مجدد در یک سازه دیگر قرار بگیرند.
۴. اشغال فضای کمتر نسبت سایر سازه‌ها
از نظر فضای مفید، فولاد با اجازه دادن به نورهای بزرگ‌تر نسبت به ساخت و ساز بتن آرمه، یک کارایی سازنده عالی را نشان می‌دهد. در عین حال، ابعاد کوچک‌تر اعضای سازه فولادی نسبت به مقاطع بتنی امکان استفاده بهینه از فضا را فراهم می‌کند.
معایب اصلی سازه‌های فولادی
۱) مقاومت کم در برابر آتش
اگرچه قطعات فولادی غیرقابل احتراق هستند، اما استحکام آن‌ها در دمای بالا در آتش‌سوزی به‌شدت کاهش می‌یابد. در دمای حدود ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد، باعث تغییر شکل‌های بسیار زیاد اعضای اصلی می‌شود که سایر اعضا را مجبور به تنش‌های بالاتر یا حتی فروپاشی می‌کند.
فولاد یک رسانای عالی گرما بوده و ممکن است گرمای کافی را از محفظه احتراق یک ساختمان برای ایجاد آتش در قسمت‌های دیگر ساختمان برای شروع آتش‌سوزی در سایر قسمت‌های ساختمان منتقل کند. هزینه اضافی برای مقاوم‌سازی ساختمان در برابر آتش‌سوزی لازم است.
۲. حساسیت سازه فلزی به کمانش
مقاطع فولادی معمولاً از ترکیب صفحات نازک تشکیل شده است. علاوه‌براین، ابعاد کلی اعضای فولادی نیز کوچک‌تر از اعضای بتن مسلح می‌باشد. اگر این اعضای باریک تحت‌فشار قرار گیرند، احتمال کمانش بیشتر است. کمانش نوعی فروپاشی اعضا در اثر خمش شدید ناگهانی ناشی از بار فشاری بحرانی می‌باشد.
زمانی که فولاد برای ستون‌ها استفاده می‌شود، گاهی اوقات مقرون‌به‌صرفه نیست، زیرا تجهیزات قابل‌توجهی باید صرفاً برای مقاوم کردن ستون‌ها در برابر کمانش استفاده گردد.
۳. افزایش قیمت آهن در برخی کشورها
با وجود همه این مزایایی که سازه‌های فولادی دارند، در برخی کشورها ازجمله ایران به دلیل افزایش بیش از حد قیمت آهن و فولاد امروزه کمتر کسی اسکلت فولادی را برای ساخت ساختمان‌های یک یا دو طبقه انتخاب می‌کند؛ ولی با این حال در ساختمان‌ها و برج‌های بزرگ از این نوع اسکلت استفاده می‌شود.
برای طراحی داخلی، طراحی نقشه و طراحی نما ساختمان می توانید سفارش خود را به صورت آنلاین در سایت ما ثبت کنید!!
