اسکلت‌ فلزی

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 سوز

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.

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:

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 کمتر: به 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 سازه: امروزه 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 سوزی: در دمای بالا،اسکلت فلزی مقاومت بیشتری در برابر حرارت دارد و امکان تخریب سازه کم‌تر از اتصالات جوشی است.

7- خوردگی سازه: در 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.