اسکلت‌ فلزی

<link rel="shortcut icon" href="logo-hadid2.png"/>

اسکلت‌ فلزی


امروزه ساخت و ساز در دو شکل کلی سازه های بتنی و سازه های فلزی صورت می پذیرد. سازه های بتنی عموما متداول تر هستند و بیشتر استفاده می شوند. اما اسکلت فلزی نسبت به سازه های بتنی دارای برتریهای بسیاری است. با توجه به صنعتی شدن ساخت و سازها باید به تدریج روشهای مدرن را با روشهای سنتی جایگزین کنیم. سازه های فلزی سرعت تولید و توسعه بالا دارند. زمان لازم برای ساخت محصول نهایی را کاهش و به سبک تر شدن سازه و افزایش مقاومت ساختمان کمک می کنند.

اسکلت‌ فلزی ساختمان

اسکلت‌ فلزی از ترکیب ساختاری از اعضای فولاد و فلز  سفارشی ساخته می شود. این نوع ساختار به طور گسترده ای در پروژه های ساخت و ساز در مقیاس متوسط ​​و بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد. فولاد سازنده ی مواد ساختمانی، فولادی است که با فرم وترکیب شیمیایی با مشخصات خاص موردساخته می شود. 

مواد اصلی فولاد سازه، آهن و کربن هستند. منگنز، آلیاژها و موادشیمیایی خاص به آهن و کربن اضافه شده تا قدرت و دوام را افزایش دهد. فولاد ساختاری توسط نورد گرم یا سرد و یا با جوشکاری صفحات مسطح یا خم ساخته میشود. این سازه دارای اشکال و اندازه های مختلف می باشد. اشکال مشترک شامل I-beam، کانال ها و زاویه ها است.

اسکلت‌ فلزی هر ساختمان ترکيبی از اعضای جدا از هم است. اين اعضا بايد به طريق مناسبی به يکديگر متصل شوند. در واقع اتصالات در ساختمان‌ اسکلت فلزی شامل اتصالات مختلف است (نظير تير به ستون و ستون به فونداسيون و…). اتصالات اسکلت فلزی شامل عناصر اتصال دهنده ( ورق‌ها، قطعات تقويتی، ورق‌های اتصال در گره، نبشی‌ها و لچک‌های اتصال) می باشد ابعاد اتصال اسکلت‌ فلزی بايد طوری طراحی شود که تنش موجود از تنش مجاز مورد نظر کم‌تر گردد.

معایب و مزایای اسکلت فلزی

مزایای اسکلت فلزی

  •    کاهش حجم فونداسیون
  •   کاهش قابل ملاحظه وزن ساختمان
  •  بالا بردن چشم گیر سرعت پیشرفت پروژه
  •  امکان بازرسی و تست های غیر مخرب در کلیه مراحل انجام عملیات
  •  بالا بردن میزان سطح زیر بنا
  •   امکان اصلاح و رفع عیب در هر مرحله بدون تخریب و از بین رفتن مصالح
  •  امکان انجام عملیات در شرایط مطلوب کارخانه و در نتیجه دقت و کیفیت بالا و مطلوب

معایب اسکلت فلزی

  • فولاد در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاومت بسیار بالایی ندارد. در اثر خوردگی قطعات ممکن است ابعاد آنها کاهش یافته و به تعمیر و نگهداری نیاز پیدا کنند.
  • در اسکلت فلزی اصولاً تعداد قطعات فلزی زیاد اما ابعاد آن ها کوچک است. از این رو گرایش آن ها نسبت به کمانش یک عیب بزرگ محسوب می شود.
  • عدم جوشکاری مناسب قطعات و نظارت دقیق مهندسین ممکن است مقاومت سازه را با مشکل رو به رو کند.
  • در صورت افزایش دمای اسکلت فلزی به 500 الی 600 درجه، مقاومت و تعادل ساختمان به خطر می افتد.

مقایسه اسکلت بتنی و فلزی

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 عکس العمل نشان می دهند. مقاومت بتن در فشار مناسب بوده ولی در کشش و یا برش کم است. بنابراین اگر مناطقی تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشند ، تخریب می شوند.

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 می توان با اطمینان در محاسبات وارد نمود. حال آنکه در مورد بتن این ارقام خیلی معین و قابل اطمینان نیستند.

دوام
دوام فولاد بسیار خوب است. اگر در نگهداری ساختمانهای فلزی دقت کافی صورت گیرد، برای سالیان متمادی قابل بهره برداری خواهند بود.

اشغال فضا
از نظر ارتفاع و ابعاد، ستون ها و تیرهای ساختمان فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمان بتنی هستند. یعنی سطح اشغال اسکلت یا فضای مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر است.

اجرای اسکلت فلزی
در اجرای اسکلت‌ فلزی از اتصالهای مختلف از جمله: اتصال پرچی، اتصال جوشی و اتصال پيچی استفاده می شود.

اتصال پرچی در اسکلت فلزی

میخ پرچ یک اتصال دهنده مکانیکی دائمی است که برای اتصال دو صفحه به یکدیگر استفاده می شود. پرچ یکی از وسایل بسیار قدیمی برای اتصالات سازه‌های فولادی است. در اغلب پل‌های قدیمی فلزی از پرچ به عنوان یک وسیله اتصال استفاده می‌کردند. پرچ یک قطعه استوانه ای از فولاد است که در سر آن یک کلاهک قرار دارد.

مزایای اتصالات پرچی

  1. مونتاژ آنها ارزان و آسان است.
  2. بادوام ، مقاوم و سبک هستند .
  3. می توان از آنها برای پیوستن به هر نوع ماده ای استفاده کرد.
  4. می توان آنها را صیقل داده و روی آنها رنگ آمیزی کرد تا برای اهداف زیبایی استفاده شود.

معایب اتصالات پرچی

از آنجا که پرچ یک اتصال دهنده دائمی است، جدا کردن آن آسان نیست.

اتصال پیچی در اسکلت فلزی

یکی دیگر از انواع اتصالات سازه فلزی، اتصال پیچی است .

 

مزایای اتصال پیچی در سازه فلزی

سرعت اجرا
سرعت اجرای سازه‌های با اتصالات پیچ و مهره‌ای نسبت به سایر اتصالات بسیار بالاتر است. با توجه به مدت زمان بالای اجرای پروژه‌های کشورمان این نوع از سازه‌ها جهت کاهش زمان ساخت پیشنهاد میشود.

سرعت نصب
این گونه از سازه‌ها فقط به جای گذاری قطعات و بستن تعدادی پیچ و مهره محدود می‌شود. این عامل باعث افزایش چشمگیر سرعت نصب می‌شود و خطاهای نصب به حداقل خود می‌رسد.

امکان باز نمودن سازه و استفاده مجدد
اجزای آن را می‌توان از هم جدا و در محل دیگری مجدداً آنها را به یکدیگر متصل و سازه جدیدی را احداث نمود. این موضوع در اجرای سازه‌های موقت نظیر پل‌ها و داربست‌های غیردائم اهمیت ویژه‌ای دارد.

‌کیفیت ساخت
اجزای این سازه در کارخانه طراحی و ساخته و دارای کیفیتی بالایی است.

پرت مصالح
در ساختمان پیچ و مهره‌ای امکان اجرا و تولید مقاطع سبک‌تر و با مقاومت بیشتر وجود دارد. استفاده از ورق در ساخت مقاطع و پرت آهن آلات به حداقل می‌رسد‌.

‌ایمنی و پایداری سازه
ساختمان‌های پیچ و مهره‌ای به دلیل کیفیت بهتر، پایداری و مقاومت بیشتری در برابر زلزله و نیروهای جانبی دارند.

‌هزینه کمتر
اجرای ساختمان پیچ و مهره‌ای به لحاظ اقتصادی می‌تواند هزینه کمتری را به مالک تحمیل کند. به دلیل باز بودن دست طراح در بهینه سازی و ساخت مقاطع با وزن کمتر، امکان کاهش وزن سازه توسط طراح به راحتی امکان پذیر است.

‌مقاومت در برابر آتش سوزی
در دماهای بالا معمولا اتصالات پیچ و مهره‌ای مقاومت بیشتری در برابر حرارت و احتمال تخریب سازه بسیار کمتری دارند.

‌عدم نیاز به فضای کار
معمولاً در شهر‌ها به دلیل عدم وجود موقعیت و مکان مناسب جهت ساخت‌، اغلب پیمانکاران دچار زحمت فراوان شده که با استفاده از این نوع سازه‌ها، قابلیت اجرا در شلوغ‌ترین و کم حجم‌ترین موقعیت‌ها را فراهم کرده است.

‌رواج جهانی
در تمامی کشورهای آمریکایی و اروپایی تمامی سازه‌ها به صورت پیچ و مهره‌ای اجرا می‌شود . ‌از دلایل مهم استفاده از این نوع سازه‌ها در این کشور‌ها‌، عملکرد بهتر آن و تجربه بیشتر آن کشور‌ها در ساخت سازه‌های فولادی است.

خوردگی سازه
در سازه‌های پیچ و مهره‌ای قبل از رنگ آمیزی‌، قطعات داخل دستگاه‌های سندبلاست و وایر برس تحت نظر واحد کنترل کیفی زنگ زدایی می‌شوند.

‌امکان استفاده در مدیریت حوادث
با توجه به امکان جابجایی این گونه سازه‌ها امکان جابجایی و نصب آن در مناطق بحران زده مانند سیل و زلزله امکان پذیر است.

معایب اتصال پیچی در سازه فلزی

مشکل عمده آن در اثر اجرای غلط و نامناسب سوراخ‌ها و عدم رعایت میزان پیش تنیدگی در پیچ‌ها و عدم انطباق آنها هنگام اجرا و نصب پدید می‌آید. بنابراین در تعبیه سوراخ‌های اعضا در کارگاه‌های صنایع فلزی باید به دقت محل سوراخ‌ها تعیین و با وسایل و تجهیزات مناسب عمل سوراخ نمودن اعضا صورت گیرد.

اتصال جوشی در اسکلت فلزی

فرآیندی که مصالح که در آن اتصال با حرارت دادن تا دمای جوشکاری، با کاربرد یا بدون کاربرد فشار (و یا به کارگیری صرفا فشار) و یا کاربرد یا بدون کاربرد فلز پر کننده صورت می‌گیرد، جوشکاری نام دارد. یک اتصال جوش خوب و ایده ‌آل به اتصالی گفته می ‌شود که بعد از انجام کار به هیچ وجه جای جوش مشخص نباشد.اتصال جوشی

مزایای اتصالات جوشی

  • برای ايجاد يك اتصال جوشی محدوديت ضخامت نداريم.
  • اتصالات جوشكاری شده آبندی هستند.
  • استحكام استاتيكی فلز جوش می تواند از فلز پايه بيشتر باشد.
  • اتصالات جوشکاری شده باعث افزایش انعطاف پذیری در طراحی می شوند.

معایب اتصالات جوشی

  • اتصالات جوشی از نوع دائم بوده و پس از اجرا قابل تفكيك نمی باشند.
  • ساختار و خواص متالوژيكی فلز پايه در مجاورت محل جوش به شكلی نامطلوب دچار تغيير می شود.
  • اتصالات جوشی نيازمند بازرسی پس از جوشكاری هستند.
  • ايجاد یک اتصال جوشی مناسب نيازمند نيروی متخصص و ماهر از حوزه طراحی تا اجرا و پس از آن در زمان بازرسی و در صورت لزوم به هنگام تعمیر می باشد.
  • اتصالات جوشی دارای اعوجاج و تنش های پس ماند هستند.
  • اتصالات جوشكاری شده نسبت به بارگذاری خستگی ضعيف هستند.

انواع اتصالات جوشی در اسکلت فلزی

  • اتصال لب به لب

در این نوع اتصال انتهای دو قسمت با یکدیگر یا در امتداد هم جوش می‌ خورند. به همین دلیل این نوع اتصال از نظر اجرایی ساده ‌ترین و رایج‌ ترین نوع اتصالات جوشی است. از این روش برای اتصال قطعات ساختمانی، لوله‌ ها، دریچه‌ ها و تجهیزات دیگر استفاده می ‌کنند.

  • اتصال روی هم

همان ‌طور که از نام این روش مشخص است در این نوع اتصال یک قطعه بالا و یک قطعه پایین و یا به ‌صورت مجاور طوری قرار می ‌گیرند که کاملا همدیگر را بپوشانند. معمولا برای اتصال قطعات با ضخامت‌ های متفاوت از این اتصال استفاده می ‌شود. همچنین این اتصال در ساخت تجهیزات صنعتی و ورزشی کاربرد فراوانی دارد.

  • اتصال سپری

اتصال سپری به اتصالی شبیه T گفته می ‌شود که در آن دو قطعه با زاویه 90 درجه در مرکز به هم جوش می‌ خورند یا لبه یک قطعه دقیقا در وسط قطعه دیگر با زاویه 90 درجه قرار می ‌گیرد. از این اتصال به وفور در انواع اتصالات جوشی ساختمان ‌ها استفاده می ‌شود و همچنین در ساخت ماشین آلات کاربرد زیادی دارد.

  • اتصال گوشه

در اتصال گوشه معمولا دو قطعه با زاویه 90 درجه در کنار هم قرار گرفته و به هم جوش می ‌خورند. از این نوع اتصال در صنایع ورق فلزی، ساخت انواع قاب ‌ها، جعبه ‌ها و یا سازه ‌های پیچیده استفاده می ‌شود.

  • اتصال پيشانی

این اتصال نوعی مفصل است که به لبه‌ های دو قطعه فولادی وصل می ‌شود و بیشتر برای اتصالات قطعات ورق فلزی کاربرد دارد. در این نوع اتصال لبه ‌ها به راحتی کنار هم قرار گرفته و جوش می ‌خورند.

۱) اتصال ستون به كف ستون:

فولاد سازه ای دسته ای از فولاد است که به عنوان مصالح ساختمانی برای ساخت اشکال فولادی ساختاری استفاده می شود. شکل فولادی ساختاری یک پروفیل است. که با یک مقطع خاص و با استانداردهای خاصی برای ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی مطابقت دارد. برای انتقال نيروهای موجود در پای ستون اسکلت‌ فلزی طراحی می‌گردد.
برای نيروی محوری فشاری، انتقال نيروی فشاری به کف ستون‌ها از طريق فشار مستقيم تماسی انجام می‌شوند. در این صورت بايد سطح تماس برای انتقال نيروی فشاری صاف و آماده شده باشد. به علاوه بايد اتصال کافی بين دو قطعه (ستون و کف ستون) موجود باشد تا قادر به انتقال نيروهای حين ساخت و يا هر نوع نيروی احتمالی ديگر باشد.

۲) اتصال انتقال دهنده‌ی لنگر (اتصال لنگر گير):

اتصال انتهای تيرها، شاه‌تيرها و خرپاهايی که داشتن مقداری صلبيت در تکيه گاه‌های آن‌ها مورد نظر باشد، جز اتصالات لنگر گير می‌باشد.

۳)اتصال تير به ستون:

اين اتصالات در اسکلت فلزی دو نوع‌اند:

اين اتصالات در اسکلت فلزی دو نوع‌اند

الف) اتصال با جفت نبشی جان:

معمولا نبشی‌های اتصال را به اندازه‌ی ۱۰ تا ۱۲ ميلی‌متر از انتهای جان تير فاصله‌ی آزاد می‌گذارند تا اگر تير در حدود رواداری‌های مجاز (خطا در برش تير –انحراف ستون) بلند باشد، بدون بريدن سر آن‌ها و تنها با جابه جا کردن نبشی آن را نصب کنند.

ب) اتصال با نبشی نشيمن:

اين اتصال را برای عکس العمل‌های تير کم‌تر از ۱۵ تن به کار می‌برند. در اين اتصالات سعی می‌شود که حداقل گير داری به وجود آيد و زاويه ی بين تير و ستون تا حد امکان آزادی دوران داشته باشد. نبشی نشيمن عمل نصب و تنظيم تير را آسان می‌کند. اين نبشی را معمولا قبلا در پای کار در ارتفاع لازم به ستون جوش می‌دهند و بعد تير روی آن سوار و به آن جوش می‌شود.

در اين اتصال اسکلت فلزی، نبشی کمکی ديگری را در بالای تير نصب و جوش می‌شود. که در محاسبه در مقابل عکس العمل تکيه گاه به حساب می‌آيند . و عمل آن تنها ثابت کردن تير در محل خود و تامين تکیه گاه عرضی و جلو گيری از غلتيدن آن است. سعی می‌شود که اتصال با نبشی نشيمن تا حد امکان انعطاف پذير باشد تا از آزادی و دوران تير در تکيه گاه جلو گيری نشود.
و در حقيقت، اتصال ساده و مفصلی باشد تا در تکيه گاه ايجاد لنگر نکند. معمولا عرض نشيمن نبايد از ۷.۵ سانتی‌متر کم‌تر باشد. در آيين نامه، عرض استاندارد را ۱۰ سانتی‌متر برای نشيمن انتخاب کردند. برای اين AISC نامه منضور نبشی فوقانی را با ابعاد ظريف و فقط دو لبه‌ی انتهايی بال‌های آن را (در امتداد عرض بال تير) جوش می‌دهند.

مزایای ساخت اسکلت فلزی

1- سرعت اجرا: سرعت اجرای اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای نسبت به اتصالات جوشی بیشتر است و زمان ساخت اسکلت فلزی پیچ و – مهره‌ای کم‌تر از سازه‌های با اتصالات جوشی است و با توجه به مدت زمان بالای اجرای پروژه‌های کشورمان این نوع از سازه‌ها جهت کاهش زمان ساخت پیشنهاد می‌گردد.

2-سرعت نصب: برای نصب اسکلت فلزی سوله ها به علت حذف کامل جوشکاری در محل نصب سازه، فقط با جایگذاری قطعات و بستن تعدادی پیچ و مهره محدود می‌شود که همین موضوع  باعث افزایش چشمگیر سرعت نصب می‌شود و خطاهای نصب به حداقل خود می‌رسد.

3- هزینه کمتربه لحاظ اقتصادی می‌تواند هزینه کمتری را برای مالک داشته باشد زیرا به علت باز بودن دست طراح در بهینه سازی و ساخت مقاطع با وزن کمتر، امکان کاهش وزن سازه توسط طراح به راحتی امکان پذیر است.

4-کیفیت ساخت: کیفیت ساخت و ساز با امکانات موجود در کارخانه و طبق نقشه‌های طراحی شده و تحت نظارت واحد کنترل کیفی قابل مقایسه با سازه‌های جوشی که در محل نصب سازه ساخته می‌شوند نمی‌باشد.

5- مقاومت، امنیت و پایداری سازهامروزه از نظر علمی ثابت شده که ساختمان‌های اسکلت فلزی به دلیل کیفیت بهتر، پایداری و مقاومت بیشتری در برابر زلزله و اسیب های ناخواسته دارد.

6-مقاومت در برابر آتش سوزیدر دمای بالا،اسکلت فلزی مقاومت بیشتری در برابر حرارت دارد و امکان تخریب سازه کم‌تر از اتصالات جوشی است.

7- خوردگی سازهدر سازه‌های اسکلت فلزی قبل از رنگ آمیزی‌، قطعات داخل دستگاه‌های  تحت نظر واحد کنترل کیفی زنگ زدایی می‌شوند. در سازه‌های جوشی بجای رنگ غنی شده با روی‌، که در سازه‌های پیچ و مهره‌‌ای استفاده می‌شود‌، ضد زنگ بکار می‌‌رود که این امر باعث خوردگی سریع سازه می‌شود.

8- امکان استفاده در مدیریت حوادث امکان جابجایی و نصب آن در مناطق بحران زده مانند سیل و زلزله امکان پذیر است

9- قابلیت کنترل و نظارت بر ساخت  امروزه مطالعات صنعت به طور مداوم نشان می دهد که سازه های فلزی راه حلی بهینه در مدیریت و کنترل پروژه می باشند.

comment

نظر دادن

تماس با صنایع فلزی دیاکو