سازه‌های فلزی و مزایای آن‌ها

سازه‌های فلزی و مزایای آن‌ها

سازه فلزی | انواع سازه فلزی | مزایا سازه فلزی


صنعت ساختمان‌سازی درگذر زمان، تغییر و تحولات گسترده‌ای را پشت سر گذاشته است. گاهی اوقات روند این تغییر و تحولات به حدی سریع بوده است که در عرض چند سال به‌طور کامل معماری ساختمان‌ها دستخوش تغییر شده‌اند و هیچ اثری از ساختمان‌های قدیمی به چشم نمی‌خورد. به اعتقاد بسیاری از اهل‌فن، ورود فلزات در کار احداث ساختمان‌ها به‌عنوان یک انقلاب بزرگ در این عرصه به شمار می‌رود. سازه‌های فلزی خیلی سریع موفق شدند، قابلیت‌های خود را به همگان ثابت کنند. درنتیجه جایگاه ویژه‌ای برای خود در عرصه ساختمان‌سازی به وجود آوردند. به‌طوری‌که امروز بخش قابل‌توجهی از ساختمان‌ها به‌وسیله سازه‌ها و اسکلت‌های فلزی احداث می‌شوند. در ادامه با ما همراه باشید تا درباره سازه‌های فلزی و مزایای آن بیشتر باهم بحث کنیم.

نگاهی به تاریخچه سازه‌های فلزی

آهن به‌عنوان نماد قدیمی‌ترین فلزی که در زندگی بشر کشف‌شده و مورداستفاده قرارگرفته است، به شمار می‌رود. قرن‌ها است که از کشف این فلز ارزشمند می‌گذرد؛ اما ورود آهن و سایر فلزات به عرصه صنعت ساختمان‌سازی عمر چندان طولانی ندارد. اگر به قرن 17 میلادی و انقلاب صنعتی در اروپا بازگردیم، ردپای نخستین سازه‌های فلزی قابل‌مشاهده است. ریل‌های راه‌آهن به‌عنوان اولین آزمون مهم سازه‌های فولادی به شمار می‌رفتند. در ابتدا ابهامات زیادی در خصوص استفاده از این سازه‌ها در میان مهندسان و افکار عمومی وجود داشت. اما بعد از مشاهده کارآمدی این سازه‌ها در خطوط راه‌آهن، رفته‌رفته توجهات به این سازه‌ها جلب شد.

پس‌ازآنکه جوامع اروپایی با سازه‌های فلزی و مزایای آن‌ها آشنا شدند، تصمیم به استفاده از این مصالح در ساختمان‌سازی گرفتند. نخستین ساختمان‌هایی که با اسکلت‌های فلزی بنا شدند، در اوایل قرن 19 میلادی دیده شدند. قابلیت خوبی که این دست سازه‌ها از خود نشان دادند، موجب شد تا مهندسان خیلی زود جرئت استفاده از آن‌ها را در بنای ساختمان‌های بلندمرتبه به خود بدهند.

بیشتر بخوانید : همه چیز درباره طراحی و نظارت و اجرای پروژه

پس از عرضه فولاد به‌صورت صنعتی و در مقیاس بزرگ در میان جوامع، قرن بیستم را می‌توان به‌عنوان قرن ساختمان‌های با سازه‌های فولادی نام‌گذاری کرد. حتی در طول دو جنگ جهانی اول و دوم نیز کشورهای متفقین و متحدین برای احداث پایگاه‌های نظامی خود از این سازه‌های استفاده کردند؛ به این دلیل که سازه‌های فلز مقاومت بسیار خوبی از خود به نمایش گذاشته بودند و همچنین سرعت احداث ساختمان‌ها به کمک این سازه‌ها به طرز چشمگیری افزاش پیدا می‌کند. این دو فاکتور نیز در جنگ از اهمیت بالایی برخوردار است.

ساختمان‌های فلزی معروف در دنیا

ازجمله معروف‌ترین ساختمان‌هایی که با سازه‌های فلزی بناشده‌اند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ساختمان Investcorp واقع در دانشکده آنتونی در شهر آکسفورد انگلستان، موزه هنرهای معاصر در کلیولند، برج خلیفه در دبی، برج مربعی شکلشان هینگ در چین، برج فولادی واقع در ایالت پنسیلوانیا در آمریکا، برج تایپه 101 Taipei واقع در تایوان، برج امپراطوری در نیویورک آمریکا، خانه فولادی واقع در ایالت تگزاس آمریکا و برج ایفل در پاریس.

بیشتر بخوانید : 10 مورد از ساختمان های مدرن در ایران

در حال حاضر نیز این سازه‌ها کاملاً به‌عنوان یک مدل مرسوم و رایج در ساختمان‌سازی به شمار می‌روند. در ادامه در خصوص سازه‌های فلزی و مزایای آن‌ها بیشتر بحث خواهیم کرد.

انواع سازه‌های فلزی و مزایای آن‌ها

روند توسعه استفاده از سازه‌های فلزی در ساختمان‌سازی را در طول 200 سال گذشته موردبررسی قراردادی. در ادامه برای آشنایی بیشتر با سازه‌های فلزی و مزایای آن‌ها لازم تا با انواع این سازه‌ها آشنا شویم. سازه‌های فلزی قابی، پوسته‌‌ای، معلق و خرپا از اصلی‌‌ترین انواع سازه‌‌های فلزی به‌حساب می‌‌آیند. در ادامه به معرفی هریک از این سازه‌های فلزی می‌پردازیم و مزایا و معایب هر یک را مورد ارزیابی قرار می‌دهیم.

سازه‌های فلزی قابی

سازه‌های قابی به‌عنوان یکی از پرکاربردترین سازه‌های فلزی است که به‌عنوان یکی از روش‌های ساختمان‌سازی مدرن و پرسرعت به شمار می‌رود. این دسته از سازه‌های فلزی از کنار هم قرار گرفتن تیرهای افقی و ستون‌های عمودی فولادی به‌صورت شبکه‌ای تشکیل می‌شوند. درواقع این مدل چیدمان و کنار هم قرار گرفتن تیرها و ستون‌ها به‌عنوان نگهدارنده طبقات به شمار می‌رود و بار اصلی ساختمان روی آن‌ها سوار می‌شود.

ساختمان‌های بلندمرتبه معمولاً به کمک سازه‌های فلزی قابی احداث می‌شوند. بسیاری از مهندسان ساختمان معتقد هستند که احداث ساختمان‌های آسمان‌خراش، بدون پیاده‌سازی این روش امکان‌پذیر نبود. تیرها و ستون‌های عمدتاً فولادی که در این سازه‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند، دارای پروفیل خاصی هستند. درواقع مقاطع بیشتر آن‌ها به شکل حرف انگلیسی I است. این نوع پروفیل به تیرها و ستون‌ها کمک می‌کند که بتوانند بار بیشتری را تحمل کنند. به دلیل افزایش تحمل در برابر خمش لحظه‌‌ای، جان تیر در تیرهای I شکل اغلب پهن‌‌تر از جان ستون‌‌ها است.

البته پروفیل‌های مربعی یا لوله‌ای نیز برای احداث این سازه‌ها قابل‌استفاده است اما چندان مرسوم نیستند. برای اتصال تیرها و ستون‌ها به یکدیگر و ایجاد شبکه‌های فلزی، از اتصالات پیچ و مهره استفاده می‌شود. همچنین برای احداث سقف سازه‌های فلزی قابی، از ورقه‌های عرشه فولادی استفاده می‌شود.

بیشتر بخوانید : در مورد آسانسور و انواع آنچه میدانید ؟

کاربرد اصلی سازه‌های فلزی قابی

در ادامه بحث از سازه‌های فلزی و مزایای آن‌ها لازم است تا در خصوص کاربرد اصلی سازه‌های قابی بحث کنیم. استحکام و بنای بالای سازه‌های قابی موجب شده است که در بنای ساختمان‌های بلندمرتبه، آسمان‌خراش‌ها و کارخانه‌های صنعتی از آن‌ها استفاده شود.

یکی از نقاط ضعف سازه‌های فلزی قابی، آسیب‌پذیری آن‌ها در برابر حرارت بالا است. این مسئله موجب می‌شود که در هنگام آتش‌سوزی، تیرها و ستون‌ها دچار فروپاشی شوند. یک نمونه دلخراش از این اتفاق را در سال‌های گذشته در تهران مشاهده کردیم. ساختمان معروف پلاسکو بعد از چند ساعت که دچار حریق شده بود، به‌طور کامل فروپاشید. ضعف تیرها و ستون‌های فولادی در برابر حرارت زیاد موجب بروز این حادثه دلخراش شد. برای جلوگیری از بروز این اتفاق در سازه‌های جدید، معمولاً روکش‌هایی مقاوم در برابر آتش روی ستون‌ها و تیرها اعمال می‌کنند.

سازه‌های فلزی پوسته‌ای

در ادامه بررسی سازه‌های فلز و مزایای آن‌ها به سازه‌های فلزی پوسته‌ای می‌رسیم. دسته‌ای سازه‌های فلزی هستند که چندان برای ساختمان‌سازی مورداستفاده قرار نمی‌گیرند و بیشتر برای تولید مخازن و سیلو‌ها کاربرد دارند. در اصطلاح فنی به این دسته از سازه‌های فلزی، سازه‌های فلزی پوسته‌ای گفته می‌شود. این دسته از سازه‌ها عمدتاً به‌صورت استوانه‌ها یا کره‌های توخالی ساخته می‌شوند که داخل آن‌ها از سیالات و محصولات کشاورزی پر می‌شود.

البته در سال‌های اخیر در تولید سقف‌های گنبدی نیز مورداستفاده قرارگرفته‌اند که معماری‌های بسیار مدرن و چشم‌نوازی را به وجود آورده‌اند. سازه‌های پوسته در برابر کشش،فشار و برش مقاومت می‌کند و تنها تفاوت آن با طاق در تحمل نیروهای کششی است؛ چراکه در مقایسه با طاق میزان تحمل فشار این دسته از سازه‌ها کمتر است.

بیشتر بخوانید : نبشی و ناودانی چیست؟

برای افزایش مقاومت این دسته از سازه‌ها، آن‌ها را با بتن مسلح تقویت می‌کنند. معمولاً در ساخت سالن‌های فرودگاه‌ها و تالارهای اجتماعات نیز به‌تازگی از سازه‌های فلزی پوسته‌ای استفاده می‌شود. سازه فلزی پوسته‌‌ای جسم صلب سه‌بعدی است که ضخامت آن در مقایسه با سایر ابعاد کم است.

سازه فلزی معلق

احتمالاً پل‌های معلق را دیده باشید یا تجربه راه رفتن روی آن‌ها را داشته باشید. سازه‌های فلزی از تعدادی سطوح فلزی افقی که به‌وسیله کابل‌های آویزان شده سهمی شکل باقدرت زیادی نگهداری می‌شوند، تشکیل می‌شود. هرچقدر میزان قدرت کابل‌های مورداستفاده برای معلق نگه‌داشتن صفحات فلزی بیشتر باشد،‌ سازه از استحکام بیشتری برخوردار است. مدل سهمی طور کابل‌های این دسته از سازه‌ها موجب می‌شود تا به دلیل تقارن به وجود آمده، استحکام آن‌ها نیز افزایش قابل‌توجهی پیدا کند. زیرا کابل قابلیت تغییر شکل جهت تنظیم کردن خود با فشار خارج از مرکز را دارد. این قابلیت در کابل باعث فشار ثانویه در سطح افقی و تغییر شکل بیشتر می‌شود. علت وجود انحنای سهمی گونه در سازه فولادی معلق، مقاوم‌سازی این سازه در برابر فشارهای خارج از مرکز یا جانبی مانند فشار ناشی از باد یا ارتعاش و مانند آن است.

سازه فلزی 2

سازه فلزی خرپا

در ادامه بحث سازه‌های فلزی و مزایای آن‌ها، به سازه فلزی خرپا می‌رسیم. خرپا به سازه‌ای گفته می‌شود که اجزای متصل‌به‌هم در آن اصطلاحاً دونیرویی هستند. درواقع خرپا سازه‌ای صحفه‌ای به شمار می‌رود که نیروهای وارد به هریک از اجزای آن دقیقاً در راستای یک صفحه است. خرپاها معمولاً شبکه‌های مثلثی به وجود می‌آورند و به محل تلاقی هر یک از بازوها در خرپا اصطلاحاً گره یا نود گفته می‌شود. نیروهایی که به هریک از بازوها در خرپا وارد می‌شود، دقیقاً روی همین گره‌ها متمرکز است.

بنابر اطلاعاتی که در خصوص خرپاها مطالعه کردید، این نکته برداشت می‌شود که نیروها در این سازه صرفاً به‌صورت محوری وارد می‌شوند و به‌هیچ‌عنوان نیروی برشی یا خمشی در این نوع سازه‌ها مشاهده نمی‌شود. بسیاری از مکانیزم‌هایی که در صنایع مختلف برای تولید ماشین‌آلات و ربات‌ها استفاده می‌شود، عمدتاً از همین منطق موجود در خرپاها استفاده می‌کنند.

بیشتر بخوانید : همه چیز در مورد گودبرداری ساختمان

در احداث سازه‌های ساختمانی نسبتاً سبک می‌توان از خرپاهای فلزی استفاده نمود؛ چراکه مقاومت خوبی از خود در برابر نیروهای وارده نشان می‌دهند. همچنین ساختار این سازه‌ها موجب می‌شود تا هزینه تمام‌شده متریال مورداستفاده در مقایسه با سازه‌های قابی کاهش پیدا کند.

مزایای استفاده از سازه‌های فلزی

در ادامه لازم است تا به مبحث سازه‌های فلزی و مزایای آن‌ها بپردازیم. به‌طورکلی می‌توان مزایای این سازه‌ها را در موارد زیر خلاصه نمود:

– فلزات از استحکام بسیار بالایی برخوردار هستند و درنتیجه مقاومت آن‌ها در برابر نیروهای کششی و فشاری به طرز قابل‌توجهی بالا است. به همین دلیل سازه‌های فلزی نیز از استحکام بسیار بالایی برخوردار هستند.

– فولاد به‌عنوان اصلی‌ترین متریال فلزی شناخته می‌شود که در احداث سازه‌های فلزی مورداستفاده قرار می‌گیرد. این ماده خواص مکانیکی بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد. البته یک نقطه‌ضعف نیز دارد که در ادامه به بررسی آن می‌پردازیم.

– سازه‌های فلزی یک قابلیت بسیار منحصربه‌فرد برای پروژه‌های ساختمانی کارخانجات دارد. معمولاً شرکت‌ها در برنامه‌ریزی‌های خود مسئله توسعه زیرساخت‌ها را درنظر می‌گیرند. ازآنجایی‌که استفاده از سازه‌های فولادی امکان توسعه سازه در آینده را فراهم می‌کند، به همین دلیل یک مزیت بزرگی برای آن‌ها به شمار می‌رود.

– بخشی از قطعات مورداستفاده در سازه‌های فولادی را می‌توان به‌صورت پیش‌ساخته مورداستفاده قرارداد.

– سرعت نصب سازه‌های فلزی بسیار بیشتر از اجرای سازه‌های بتنی است و این یک مزیت بسیار مهم برای آن‌ها به شمار می‌رود.

– استحکام بالای سازه‌های فلزی باعث می‌شود که در برابر عوامل و بلایای طبیعی نظیر زلزله مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهد.

– شکل‌پذیری از دیگر ویژگی‌های فلز شناخته می‌شود. این ویژگی سبب می‌شود از تمرکز تنش و ارتعاش جلوگیری به‌عمل‌آمده و درنتیجه از خرابی ساختمان جلوگیری شود.

معایب سازه‌های فلزی

در کنار بحث در خصوص سازه‌های فلزی و مزایای آن‌ها لازم است تا درباره نقطه‌ضعف این دسته از سازه‌ها نیز آگاهی کافی داشته باشیم. اصلی‌ترین معایب این سازه‌ها عبارت‌اند از:

– فلز در برابر رطوبت و خوردگی معمولاً ضعیف عمل می‌کند و همین مسئله موجب می‌شود که در درازمدت در اثر قرار گرفتن در معرض رطوبت دچار خوردگی شود و عملاً استحکام آن‌ها به طرز قابل‌توجهی کاهش می‌کند. بنابراین لازم است تا از روکش‌هایی برای مقاوم‌سازی این فلزات استفاده شود.

– اجرای اتصالات سازه‌های فلزی نیاز به‌دقت و رعایت نکات و استانداردهای زیادی دارد. درصورتی‌که استانداردهای اجرای این سازه‌های رعایت نشود، امکان بروز مشکلات وجود دارد.

– نقطه‌ضعف بعدی این سازه‌ها آسیب‌پذیری در مقابل حریق و آتش‌سوزی است.

بیشتر بخوانید : تهویه مطبوع کاربرد و انواع آن

کلام پایانی

در این مقاله با سازه‌های فلزی و مزایای آن آشنا شدیم. در دنیای امروز تعداد قابل‌توجهی از پروژه‌های مسکونی و ساختمانی به کمک این سازه‌ها اجرا می‌شوند. البته این سازه‌ها معایبی نیز دارند که با در نظر گرفتن تمهیداتی می‌توان آن‌ها را کنترل نمود.

درصورتی‌که در صنعت ساختمان‌سازی فعالیت می‌کنید، احتمالاً بانام بانک جامعه اطلاعات ساختمان‌های در حال ساخت آشنا هستید. سازه یاب متشکل از مجموعه‌ای جوان و پرنشاط است که اطلاعات ساختمان‌های در حال ساخت در شهرهای تهران و کرج را در قالب یک بانک اطلاعاتی جامع و به‌روز در اختیار شما عزیزان قرار می‌دهد. درصورتی‌که در حوزه کسب‌وکارهای مرتبط با صنعت ساختمان فعالیت می‌کنید، استفاده از این بانک می‌تواند بخش عمده‌ای از هزینه‌های بازاریابی شمارا مدیریت کند. اگر در این زمینه سؤال یا ابهامی دارید، با همکاران ما تماس حاصل کنید.

بیشتر بخوانید : ارسال پیامک تبلیغاتی و مزایای آن

 

 

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

mobile-nav مشاورهmobile-navخریدmobile-navورودmobile-navدمو