انواع سازه های فلزی که باید بشناسید

همه چیز درباره انواع سازه های فلزی

انواع سازه‌های فلزی شامل اسکلت فولادی قاب پورتال، سازه قاب، سازه خرپایی و سازه شبکه‌ای می‌باشد. مزایا و معایب سیستم‌های سازه‌ای مختلف متفاوت است و اشکال تنش نیز متفاوت هستند.

ویژگی‌ها و کاربردهای نوع استاندارد انواع سازه‌های فلزی

ساختار قاب ساده، مسیر انتقال نیرو واضح و سرعت ساخت سریع است. به طور گسترده در ساختمان‌های صنعتی و عمرانی مانند تاسیسات عمومی صنعتی، تجاری، فرهنگی و تفریحی استفاده می‌شود.

سازه‌های اسکلت فلزی ساختمان انعطاف پذیر هستند و می‌توانند فضای بزرگ تری را ایجاد کنند. انواع سازه‌های فلزی به طور گسترده در ساختمان‌های چند طبقه، بلند،ساختمان‌های اداری تجاری، مراکز کنفرانس و ساختمان‌های دیگر استفاده می‌شود.

مزیت سازه خرپا فولادی این است که میله‌های مقطع کوچک می‌توانند برای تشکیل اجزای سطح مقطع بزرگتر استفاده شوند که اغلب در ساختمان‌های صنعتی و عمرانی مانند سقف‌ها، پل‌ها، برج‌های تلویزیون، برج‌های دکل، سکوهای تولید نفت دریایی استفاده می‌شوند.

سازه شبکه‌ای فولادی یک سازه فضایی استاتیکی نامعین مرتبه بالا است که از میله‌های زیادی طبق قوانین خاصی تشکیل شده است. این فضا از نظر نیرو کوچک، وزن سبک، صلب و مقاومت لرزه‌ای خوبی دارد. می‌توان از آن به عنوان سالن ورزشی، سالن نمایشگاه، پشت بام ساختمان‌هایی مانند سایبان و سوله استفاده کرد.

1. سازه‌های فولادی اسکلت پورتال

قاب فولادی پورتال شامل فولاد نورد گرم یا جوش داده شده، فولاد C/Z با فرم سرد و لوله فولادی به عنوان اجزای اصلی تحمل کننده نیرو است. قاب پورتال رایج ترین شکل سازه فولادی سبک است.

قاب پورتال صلبی ساختاری است که در آن تیرها و ستون‌ها به طور صلب به هم متصل شده‌اند. دارای ویژگی‌های ساختار ساده، سبک وزن، تنش معقول، ساخت و ساز ساده است. از این رو در ساختمان‌های صنعتی، تجاری، کشاورزی و سازمانی کاربرد فراوانی دارد.

2. سازه‌های اسکلت فلزی ساختمان

سازه اسکلت فولادی از تیرها و ستون‌های فولادی تشکیل شده است که می‌توانند بارهای عمودی و افقی را تحمل کنند. ستون‌ها، تیرها، مهاربندی‌ها و سایر اعضا به‌صورت صلب یا لولایی به هم متصل می‌شوند تا یک طرح انعطاف‌پذیر را تشکیل دهند و فضای بزرگ‌تری ایجاد کنند. این به طور گسترده‌ای در ساختمان‌های چند طبقه، بلند و فوق العاده بلند، ساختمان‌های اداری تجاری، مراکز کنفرانس و ساختمان‌های دیگر استفاده می‌شود.

3. سازه خرپا فولادی

سازه خرپایی فولادی از چندین میله تشکیل شده است که در دو سر هر میله لولا شده‌اند. می‌توان آن را به خرپا هواپیما و خرپا فضایی تقسیم کرد. با توجه به بخش قطعات، می‌توان آن را به خرپا لوله و خرپا فولادی زاویه‌دار تقسیم کرد. خرپا به طور کلی از وتر بالایی، وتر پایینی، میله عمودی، تار مورب و تکیه گاه بین خرپایی تشکیل شده است. مقدار فولاد مورد استفاده در خرپاها کمتر از تیرهای شبکه جامد است، وزن سازه سبک‌تر و سختی آن بیشتر است.

مزیت خرپا فولادی این است که از آن برای تشکیل اعضای مهمتر با سطح مقطع کوچکتر استفاده می‌شود. اغلب در پشت بام‌ها، پل‌ها، برج‌های تلویزیون، برج‌های دکل، سکوهای نفتی دریایی و راهروهای برج ساختمان‌های صنعتی و عمرانی استفاده می‌شود.

4. ساختار شبکه فولادی

ساختار شبکه از میله‌های زیادی بر اساس یک قاعده خاص، با تنش فضایی کوچک، سبک وزن، استحکام بالا و مقاومت لرزه  عالی تشکیل شده است. از آن به عنوان سالن ورزشی، سالن نمایشگاه، آشیانه هواپیما استفاده می‌شود.

ترکیب سیستم کارگاه فولادی قاب پورتال

کارگاه‌های سازه‌های فولادی به دو دسته کارگاه‌های فولاد سبک و کارگاه‌های فولاد سنگین تقسیم می‌شوند. سیستم سازه‌ای کارگاه عمدتا از ستون‌های فولادی، ستون‌های بادگیر، ستون‌های جان پناه، تیرهای فولادی سقف، تیرهای جرثقیل، مهاربندی بین ستونی، مهاربندی سقف افقی، کمربند دیوار، پرلین‌های سقف و سایر اجزا تشکیل شده است. ساختار اولیه قاب فولادی پورتال است که می‌تواند تک دهانه، چند دهانه یا چند طبقه با دهانه حدود 24 تا 30 متر باشد.

گره‌های رایج قاب پورتال

گره‌های خاص قاب فولادی پورتال شامل گره پای ستون، تیر، گره ستون به تیر، گره تیر سقف، مهاربند ستون و سقف، گره اتصال تیر و ناودانی است.

ترکیب ساختار قاب فولادی

برای سازه اسکلت فلزی، با افزایش تعداد لایه‌ها و ارتفاع و تحمل بار عمودی زیاد، نیازهای مقاومت جانبی (بار باد، زلزله و غیره) به ویژگی باربری اولیه قاب تبدیل می‌شود.

سیستم ساختار قاب فولادی به طور کلی به ساختار قاب، سازه مهاربندی قاب، ساختار دیوار برشی قاب و ساختار لوله قاب تقسیم می‌شود.

ساختار قاب : قاب از ستون‌ها و تیرهایی تشکیل شده است که نیروهای عمودی و جانبی را تحمل می‌کنند. ستون‌های فولادی معمولاً از فولاد H شکل، ستون‌های فولادی جعبه‌ای شکل یا ستون‌های بتنی لوله فولادی استفاده می‌کنند.

ساختار مهاربندی قاب : قاب از ستون‌ها و تیرها تشکیل شده است و مهاربندی‌هایی بین ستون‌ها برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی تعبیه شده است.

ساختار دیوار برشی قاب : شبیه سازه مهاربندی قاب است، با این تفاوت که مهاربندی با دیوار برشی برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی جایگزین می‌شود.

دیوار برشی عموماً یک دال بتنی یا ورق فولادی یا یک سازه مرکب فولادی-بتنی با سختی جانبی بهتر نسبت به مهاربندی است و از نظر چیدمان انعطاف پذیرتر است و برای سازه‌های ساختمانی بالاتر مناسب است.

ساختار لوله قاب : سازه به طور کلی از یک لوله هسته بتنی مسلح و یک قاب فولادی حلقه بیرونی تشکیل شده است.

فرم سیستم از قاب‌های فولادی خالص در جهت افقی استفاده می‌کند و تعداد مناسب مهاربندی عمودی بین ستونی را در جهت طولی ترتیب می‌دهد تا استحکام طولی را تقویت کند، میزان فولاد مصرفی در قاب را کاهش دهد و فضای بزرگتری را تشکیل دهد.

گره‌های رایج سازه قاب فولادی

گره‌های متداول سازه اسکلت فولادی شامل گره پای ستون، گره تیر به ستون، گره تیر به تیر، گره اتصال ستون، گره مهاربندی، گره تیر روی ستون و غیره می‌باشد.

ترکیب سازه خرپا فولادی

خرپا ساختاری است که توسط تعدادی میله که در انتهای هر میله به هم متصل شده‌ و به یک خرپا صفحه و یک خرپا فضایی تقسیم می‌شوند، تشکیل شده است. فرم مقطعی قطعات شامل خرپا لوله‌ای، خرپا فولادی H شکل، خرپا جعبه‌ای شکل، خرپا فولادی زاویه دار و غیره است. خرپا به طور کلی از آکوردهای بالایی، آکوردهای پایینی، میله‌های عمودی و مهاربندی بین خرپا تشکیل شده است. مقدار فولاد استفاده شده برای خرپا کمتر از تیر H است، سازه وزن سبک تری دارد و سختی آن بیشتر است. به طور گسترده‌ای در ساختمان‌های بلند، سازه‌های با دهانه بزرگ و پل‌ها استفاده می‌شود.

ترکیب ساختار شبکه فولادی

از دیگر انواع سازه‌های فولادی است. شبکه یک ساختار فضایی است که از اتصال میله‌های متعدد با گره‌ها به شکل شبکه‌ای خاص تشکیل می‌شود. توری‌ها انواع مختلفی دارند که بر اساس استانداردهای مختلف طبقه بندی می‌شوند. روش‌های مختلف ترکیب به شبکه‌های سیستم متقاطع خرپایی، شبکه‌های سیستم مخروطی مثلثی، شبکه‌های سیستم مخروطی چهار گوش و شبکه‌های سیستم مخروطی شش ضلعی تقسیم می‌شوند. شبکه مسطح عمدتاً از آکوردها، شبکه‌های مورب، گره‌های میانی، گره‌های پشتیبانی و غیره تشکیل شده است.

سازه‌های ساختمانی فولادی در مقابل بتن مسلح

ساختمان سازه‌های فولادی از فناوری طراحی و پردازش پیشرفته و روش‌های تولید در مقیاس بزرگ استفاده می‌کند تا هزینه آن تا حد زیادی کاهش یابد. به طور همزمان، به دلیل نصب ساده و سریع، در بسیاری از هزینه‌های ساخت و ساز صرفه جویی می‌شود و شرکت‌ها یا توسعه دهندگان را قادر می‌سازد تا با سرعت بیشتری وارد تولید شوند.

ساختمان‌های بتن آرمه سنتی هزینه ساخت عمرانی بالایی دارند و دوره ساخت طولانی دارند. هزینه به عوامل غیر قابل پیش بینی، مانند بلایای طبیعی، ساخت و ساز در زمستان و فصول بارانی، و افزایش قیمت مواد حساس است.

ظرفیت حمل

وزن ساختمان سازه فولادی معمولا تنها معادل 1/6 ظرفیت باربری طراحی آن است. وزن قطعات بسیار سبک تر از اجزای بتن مسلح است.

در ساختمان‌های بتن آرمه سنتی، وزن سازه اغلب برابر با ظرفیت باربری طراحی شده آن است و اجزای پیش ساخته سنگین هستند که برای بالا بردن نیاز به تجهیزات بالایی دارد.

هزینه پایه

با توجه به وزن پایین انپاع سازه فلزی، نیروی واکنش در پایین ستون کم است و باعث صرفه جویی در بسیاری از هزینه‌های فونداسیون می‌شود.

برخی دیگر از انواع سازه‌های فلزی

کانال‌های فلنج موازی

این تیرهای کانالی U شکل با گوشه‌های قائم الزاویه، شبیه به شکل منگنه هستند. آنها در اندازه‌های مختلف استفاده می‌شوند. با این حال، دو طرف همیشه یکسان و موازی یکدیگر هستند. آنها همچنین کاربردهای مشابهی با مقاطع زاویه دار دارند.

تیرهای فلنج مخروطی

تیرهای فلنج مخروطی به شکل I هستند و همچنین در اندازه‌های مختلف موجود می‌باشند. در ساخت و ساز، اغلب به عنوان مقطع برای تیرها استفاده می‌شود. معمولاً هنگامی که فشار در طول وجود دارد توصیه نمی‌شود زیرا در برابر پیچش مقاوم نیستند.

مقاطع زاویه دار

مقاطع فولادی ساختاری زاویه دار می‌توانند مساوی یا نابرابر باشند. هر دو زاویه قائم خواهند داشت، با این حال، بخش‌های نابرابر دارای اندازه‌های مختلف هستند که آنها را L شکل می‌کند. این نوع بخش بسیار قوی تر (تا 20٪) با نسبت استحکام به وزن بسیار بالاتر است. مقاطع زاویه دار در ساخت و سازهای مسکونی، زیرساخت‌ها، معادن و حمل و نقل استفاده می‌شود. همچنین، آنها در طیف گسترده‌ای از طول ‌ا و اندازه‌ها موجود هستند.

مقاطع توخالی دایره‌ای

مقاطع توخالی دایره‌ای به صورت مقطع لوله‌ای توخالی هستند و مقاومت بسیار بالاتری در برابر پیچش تیرهای فلنجی مخروطی دارند. تراکم دیوارها در کل دایره یکنواخت است که این تیرها را برای استفاده در فرآیندهای بارگذاری چند محوره عالی می‌کند.

مقاطع توخالی مستطیلی

این نوع فولادهای سازه‌ای بسیار شبیه مقاطع توخالی دایره‌ای بوده، اما دارای مقطع مستطیلی هستند. آنها در بسیاری از کاربردهای فولادی و ساختمانی بسیار محبوب می‌باشند. سطوح مسطح، آن‌ها را برای استفاده در اتصالات و ساخت فلزات مناسب می‌سازد.

برای اطلاع بیشتر از انواع سازه های فلزی میتوانید به سایت صنایع فلزی دیاکو مراجعه فرمایید.