اسکلت فلزی سازه ای یک روش ساخت و ساز است که برای ساخت ساختمان ها، سازه ها و پل ها با استفاده از فولاد به عنوان مصالح اولیه ساختمان استفاده می شود. اسکلت فلزی را می توان هم برای ساختمان های مسکونی و هم برای ساختمان های تجاری استفاده کرد و نسبت به سایر روش های ساخت مزایای زیادی دارد. هدف این مقاله بررسی تعریف، مزایا، اجزاء و انواع اسکلت فلزی سازه است.
اسکلت فلزی سازه ای یک سیستم ساختمانی است که از یک چارچوب به هم پیوسته از اجزای فولادی برای تامین تکیه گاه و ساختار برای یک ساختمان یا سازه استفاده می کند. چارچوب متشکل از تیرها، ستون‌ها، خرپاها و سایر اجزای فولادی است که در خارج از محل تولید شده و سپس به محل ساخت و ساز منتقل می‌شوند. اسکلت فلزی سازه ای به دلیل استحکام، دوام و تطبیق پذیری در مقایسه با سایر روش های ساختمانی سنتی مانند اسکلت چوبی شناخته شده است.
مزایای اسکلت فلزی سازه ای بسیار زیاد است. ساختمان های فولادی در مقایسه با سایر روش های ساختمانی سنتی مانند چوب می توانند بادهای شدید، زلزله و شرایط آب و هوایی شدید را تحمل کنند. اسکلت فلزی نیز در دراز مدت به نگهداری و تعمیر کمتری نیاز دارد و هزینه کلی ساخت و ساز را کاهش می دهد. فولاد همچنین قابل بازیافت است و آن را به یک مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست تبدیل می کند.
اسکلت فلزی سازه چیست
اجزای اسکلت فلزی سازه شامل تیرها، ستون‌ها، خرپاها و تیرچه‌های فولادی است. این قطعات فولادی با مشخصات دقیق ساخته می شوند تا اطمینان حاصل شود که آنها به اندازه کافی قوی و بادوام هستند تا از ساختاری که برای آن در نظر گرفته شده اند پشتیبانی کنند. از تیرها برای حمل بار در دهانه های طولانی تر استفاده می شود، در حالی که ستون ها پشتیبانی عمودی را برای سازه فراهم می کنند. خرپاها و تیرچه ها به ترتیب از سقف و کف پشتیبانی می کنند.
انواع مختلفی از اسکلت فلزی سازه ای وجود دارد که بستگی به طراحی و کاربرد مورد نظر ساختمان یا سازه دارد. متداول ترین اشکال اسکلت فلزی سازه ای عبارتند از اسکلت فلزی گیج سبک برای ساختمان های مسکونی، اسکلت فلزی گیج سنگین برای ساختمان های تجاری و ساخت مدولار برای ساختمان هایی که نیاز به زمان ساخت سریع دارند. فناوری پیشرفته امکان طراحی، ساخت و نصب کامپیوتری را فراهم کرده است، به این معنی که اکنون می توان اسکلت فلزی را برای رفع نیازهای خاص مشتری سفارشی کرد.
در نتیجه، اسکلت فلزی سازه ای یک روش ساخت و ساز محبوب است که به دلیل استحکام، دوام و تطبیق پذیری شناخته شده است. اسکلت فلزی هم برای ساختمان های مسکونی و هم برای ساختمان های تجاری قابل استفاده است و نسبت به روش های سنتی ساختمانی مانند چوب مزایای زیادی دارد. ساختمان های فولادی می توانند بادهای شدید، زلزله و شرایط آب و هوایی شدید را تحمل کنند، در دراز مدت به نگهداری و تعمیر کمتری نیاز دارند و سازگار با محیط زیست هستند. اجزای اسکلت فلزی سازه شامل تیرها، ستون‌ها، خرپاها و تیرچه‌های فولادی است. انواع مختلفی از اسکلت فلزی سازه ای بسته به طراحی و کاربرد مورد نظر ساختمان یا سازه موجود است.
مزایای اسکلت فلزی سازه ای
اسکلت فلزی سازه به دلیل مزایای بی شماری که دارد به طور فزاینده ای در ساخت و سازهای مدرن محبوب شده است. فولاد سازه ای یک مصالح ساختمانی همه کاره است که مقاومت و انعطاف پذیری بیشتری نسبت به مصالح ساختمانی سنتی مانند چوب یا بتن دارد. این مقاله برخی از مزایای استفاده از اسکلت فلزی سازه را مورد بحث قرار می دهد.
اولا، اسکلت فلزی سازه ای فوق العاده قوی و بادوام است. فولاد نسبت استحکام به وزن فوق العاده بالایی دارد، به این معنی که می تواند بار سنگین را بدون اضافه کردن وزن یا حجم غیر ضروری به سازه تحمل کند. این قدرت به سازندگان اجازه می دهد تا ساختمان های بلندتر، دهانه های بزرگتر و فضاهای تجاری بزرگتر طراحی کنند. علاوه بر این، فولاد در برابر هوا و زنگ زدگی بسیار مقاوم است و آن را به یک ماده ایده آل برای ساخت و ساز در مناطقی تبدیل می کند که بادهای شدید، باران شدید یا دمای شدید را تجربه می کنند.
استفاده از اسکلت فلزی در ساختمان‌ها پیشینه‌ای طولانی دارد. در ابتدا برای اجرای چنین سازه‌هایی از چدن استفاده می‌شد اما پس از مدتی آهن کم‌کربن یا همان آهن چکش‌خوار جای چدن را گرفت. با استفاده از اسکلت فلزی ساخت سازه‌هایی با طرح‌ها و شکل‌های مختلف و متنوع امکان‌پذیر شد. چدن و آهن کم‌کربن هم به مرور جای خود را به فولاد دادند. امروزه فولاد بیشترین کاربرد را در اسکلت فلزی ساختمان‌ها دارد؛ تا جایی که گاه به جای به کار بردن عبارت «اسکلت فلزی» از «اسکلت فولادی» استفاده می‌کنند. مزایای اسکلت فلزی باعث شده از آن به صورت گسترده در ساخت سوله‌ها و ساختمان‌های بزرگ استفاده کنند. این نوع اسکلت در شلوغ‌ترین و کم‌حجم‌ترین مکان‌ها هم قابل اجراست و به همین دلیل در شهرهای بزرگ با استقبال خوبی از طرف معماران و مهندسان سازه مواجه شده است. اسکلت فلزی کیفیت ساخت را بالا برده و پرتی مصالح را پایین می‌آورد. بهترین روش اجرای اسکلت فلزی پیچ و مهره است و کشورهای اروپایی جز در متراژ و وزن کم، اجازۀ استفاده از اتصالات جوشی را نمی‌دهند؛ زیرا به نسبت روش پیچ و مهره از مقاومت کمتری برخوردار است.
ثانیا، اسکلت فلزی سازه مقرون به صرفه است. در حالی که هزینه اولیه فولاد ممکن است گرانتر از سایر مصالح ساختمانی باشد، مزایای هزینه طولانی مدت به سرعت آشکار می شود. فولاد کم تعمیر و نگهداری است، به این معنی که در طول زمان به تعمیر و نگهداری کمی نیاز دارد. همچنین در برابر آفات، آتش سوزی و آسیب آب مقاوم است و نیاز به تعمیر یا تعویض را کاهش می دهد. به این ترتیب، ساختمان‌های فولادی نسبت به سایر مصالح ساختمانی عمر طولانی‌تری دارند که منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌ها در طول زمان می‌شود.
مزایای اسکلت بتنی
استفاده از اسکلت بتنی با توجه به نوع ساختمان، بودجۀ ساخت و محل قرارگیری آن می‌تواند شامل مزایایی باشد که در ادامه عنوان می‌شود:
- تمام اجزای تشکیل‌دهندۀ بتن به عنوان مصالح بومی و ارزان‌قیمت محسوب می‌شوند. بتن آماده نیز با کیفیت و مشخصات مختلف قابل خریداری است.
- بتن را می‌توان به سهولت به هر شکل دلخواه درآورد. فقط کافی است قالب مناسب را تهیه کرده و سپس تقریبا هر مقطع سازهای و شکل معماری را با بتن آرمه تولید کرد. این موضوع یکی از مزیت‌های بتن در برابر فولاد است؛ زیرا فولاد در کارخانه و در مقاطع و شکل‌های محدود و مشخص ساخته می‌شود.
- بتن مقاومت بسیار مطلوبی هنگام آتش‌سوزی دارد. یک ساختمانبتن آرمه می‌تواند ساعت‌ها در مقابل آتش‌سوزی مهیب مقاومت کند و فرو نریزد.
- این خصوصیت باعث می‌شود فرصت کافی برای مهار حریق و نجات جان افراد داخل ساختمان ایجاد شود. این ویژگی یکی دیگر از مزیت‌های اسکلت بتنی نسبت به اسکلت فلزی است.
- بتن همچنین مقاومت خوبی در مقابل رطوبت و آب دارد. اگر آبی که با بتن در تماس قرار می‌گیرد بدون یون‌هایی از قبیل یون سولفات و یون کلرور باشد، اشکالی برای بتن یا حتی میلگردهای داخل آن ایجاد نمی‌کند.
- بتن باید به صورت یک‌دست و بدون ترک اجرا شود، اگر نه نفوذ آب در ترک‌ها در فصل یخ‌بندان ممکن است باعث آسیب رسیدن به سازه شود.
- اجزایبتن آرمه صلبیت بالایی دارند. به همین دلیل معمولاً ساکنان یک ساختمان بتن آرمه در هنگام وزش شدید باد یا تحرک زیاد همسایگان، لرزه‌ای را احساس نمی‌کنند و آرامش آنها حفظ می‌شود.
- ساختمان با اسکلت بتنی نسبت به ساختمان اسکلت فلزی به نگهداری و محافظت کمتری نیاز دارد. در حقیقت اگر استانداردها و ضوابط لازم هنگام اجرای اسکلت بتنی به خوبی رعایت شده باشد، پس از اتمام کار ساختمان به مراقبت خاصی احتیاج نخواهد داشت.
ثالثاً، اسکلت فلزی پایدار و سازگار با محیط زیست است. فولاد 100% قابل بازیافت است و می توان آن را بدون از دست دادن قدرت خود به طور بی پایان تغییر کاربری داد و آن را به گزینه ای پایدارتر از سایر مصالح ساختمانی تبدیل می کند. علاوه بر این، فرآیند تولید فولاد در سال‌های اخیر سازگارتر با محیط زیست شده است و ردپای کربن مرتبط با تولید فولاد را کاهش می‌دهد.
چهارم، اسکلت فلزی سازه انعطاف پذیری طراحی بیشتری را ارائه می دهد. بر خلاف سایر مصالح ساختمانی، فولاد را می توان به راحتی قالب گیری و شکل داد تا متناسب با نیازهای سازه باشد. این بدان معنی است که معماران و سازندگان می توانند طرح های منحصر به فرد و خلاقانه ای را ایجاد کنند که با مواد دیگر امکان پذیر نیست. فولاد همچنین می تواند در خارج از محل پیش ساخته شود و سپس در محل مونتاژ شود، که باعث کاهش زمان و کار مورد نیاز برای ساخت و ساز می شود.
در نهایت، اسکلت فلزی سازه ایمنی بهبود یافته را ارائه می دهد. فولاد در برابر آتش مقاوم است و بخارات سمی از خود ساطع نمی کند و این امر آن را برای ساختمان هایی که تجهیزات یا مواد حساس را در خود جای داده اند، گزینه ایمن تری است. سازه‌های فولادی همچنین در برابر فعالیت‌های لرزه‌ای و آب و هوای شدید مقاوم‌تر هستند و حفاظت بیشتری را برای سرنشینان ارائه می‌دهند.
در نتیجه، اسکلت فلزی سازه مزایای متعددی نسبت به مصالح ساختمانی سنتی دارد. فولاد فوق العاده قوی و بادوام، مقرون به صرفه، پایدار، انعطاف پذیر و ایمن است. به این ترتیب، جای تعجب نیست که فولاد به ماده انتخابی برای بسیاری از ساختمان های مدرن تبدیل شده است. مزایای آن غیرقابل انکار است و آینده ساخت و ساز را برای سال های آینده شکل خواهد داد.
ملاحظات طراحی برای اسکلت فلزی سازه
اسکلت فلزی سازه ای به دلیل استحکام، دوام و مقرون به صرفه بودن در ساخت ساختمان های بزرگ محبوبیت فزاینده ای پیدا کرده است. با این حال، طراحی سیستم اسکلت فلزی نیاز به تفکر دقیق و در نظر گرفتن عوامل مختلف برای اطمینان از ایمنی و پایداری سازه دارد. در اینجا برخی از ملاحظات کلیدی طراحی برای اسکلت فلزی سازه آورده شده است.
اولین مورد توجه طراحی، ظرفیت باربری سازه فولادی است. وزن ساختمان و همچنین هرگونه بار داخلی و خارجی مانند افراد، ماشین آلات و باد هنگام طراحی سیستم قاب باید در نظر گرفته شود. مهندسان باید بار کل ساختمان را محاسبه کرده و ستون‌ها، تیرها و اتصالات فولادی را طراحی کنند تا اطمینان حاصل شود که می‌توانند در برابر نیروهای وارده مقاومت کنند.
نکته مهم دیگر درجه و ضخامت فولاد است. استحکام و دوام فولاد بسته به عیار و ضخامت متفاوت است و انتخاب فولاد می تواند بر هزینه پروژه تاثیر بگذارد. طراح باید استحکام و هزینه را متعادل کند و اطمینان حاصل کند که فولاد به کار رفته در سیستم قاب بندی به اندازه کافی قوی است تا نیازهای بار ساختمان را برآورده کند، اما در حد اتلاف زیاد نباشد.
سومین مورد توجه طراحی، اتصالات بین اعضای فولادی است. اتصالات باید طوری طراحی شوند که بتوانند نیروهای وارد شده به آنها را چه به صورت استاتیکی و چه دینامیکی تحمل کنند. طراح باید نوع اتصال مناسب مانند پیچ، جوش یا پرچ را انتخاب کند و از طراحی و نصب مناسب آنها اطمینان حاصل کند.
چهارمین ملاحظات طراحی، تاثیر آتش بر روی اسکلت فلزی سازه است. فولاد نقطه ذوب بالایی دارد و نمی سوزد، اما در مواجهه با دماهای بالا می تواند استحکام خود را از دست بدهد. بنابراین، طراحان باید پتانسیل آتش سوزی را در نظر بگیرند و سیستم قاب بندی را برای مقاومت در برابر اثرات آن طراحی کنند. این ممکن است شامل ترکیب مواد مقاوم در برابر آتش، مانند پوشش های بتن یا تشدید کننده، و طراحی اعضای فولادی برای مقاومت در برابر انحراف و فروپاشی در دمای بالا باشد.
در نهایت، طراح باید هنگام طراحی سیستم قاب بندی، سهولت ساخت را در نظر بگیرد. قاب های فولادی معمولاً در خارج از محل ساخته می شوند و برای نصب به محل ساخت و ساز منتقل می شوند. بنابراین، سیستم قاب بندی باید برای سهولت حمل و نقل و نصب طراحی شود. اعضا باید طوری طراحی شوند که به راحتی و به سرعت در کنار هم قرار گیرند و اتصالات نیز باید برای سهولت در نصب طراحی شوند.
در خاتمه، طراحی یک سیستم اسکلت فلزی سازه ای مستلزم تفکر دقیق و در نظر گرفتن عوامل مختلفی از جمله ظرفیت باربری، عیار و ضخامت فولاد، اتصالات، مقاومت در برابر آتش سوزی و سهولت ساخت است. با در نظر گرفتن این عوامل در مرحله طراحی، مهندسان می توانند اطمینان حاصل کنند که سازه به دست آمده ایمن، پایدار و مقرون به صرفه است.
نصب و نگهداری اسکلت فلزی سازه
اسکلت فلزی سازه ای در ساخت و ساز به دلیل دوام، طول عمر و مقرون به صرفه بودن به طور فزاینده ای محبوب می شود. با این حال، نصب و نگهداری مناسب اسکلت فلزی سازه برای اطمینان از ایمنی ساختمان و ساکنان آن بسیار مهم است. این مقاله در مورد اهمیت نصب و نگهداری اسکلت فلزی سازه در ساخت و ساز بحث خواهد کرد.
اولین مرحله در نصب اسکلت فلزی سازه، آماده سازی فونداسیون است. یک پایه محکم و پایدار برای نصب ایمن قاب فولادی بسیار مهم است. فونداسیون باید تراز و عاری از آوار، خاک یا سایر موادی باشد که ممکن است یکپارچگی قاب را به خطر بیندازند. علاوه بر این، فونداسیون باید بتواند وزن قاب فولادی را که می تواند بسیار سنگین باشد، تحمل کند. نصب صحیح فونداسیون برای پایداری ساختمان بسیار مهم است.
پس از آماده شدن فونداسیون، می توان قاب فولادی را نصب کرد. قاب باید با دقت مونتاژ شود، زیرا حتی اشتباهات جزئی در مونتاژ می تواند پایداری سازه را به خطر بیندازد. تمام پیچ ها، اتصالات و جوش ها باید از نظر صحت و کفایت بازرسی شوند. اتصالات باید محکم و مطمئن باشند و جوش ها باید تمیز، یکنواخت و به درستی اجرا شوند. اسکلت فولادی نیز باید بر اساس مشخصات سازنده و دستورالعمل های ارائه شده توسط آیین نامه های ساختمانی ساخته شود.
اسکلت فلزی سازه برای اطمینان از طول عمر و ایمنی آن نیاز به نگهداری منظم دارد. تعمیر و نگهداری شامل بازرسی، تمیز کردن، تعمیر و جایگزینی هر عنصر آسیب دیده یا خراب قاب است. فولاد باید با پوشش مناسب، رنگ یا گالوانیزه در برابر عناصر در محیط های خورنده محافظت شود. علاوه بر این، بازرسی منظم قاب می‌تواند به شناسایی و ترمیم هر گونه ضعف قبل از تبدیل شدن به یک مشکل مهم کمک کند. تعمیر و نگهداری باید توسط متخصصان آموزش دیده و واجد شرایط انجام شود.
یکی از مزایای اسکلت فلزی سازه ای مقاومت در برابر آتش به دلیل رسانایی حرارتی پایین آن است. با این حال، در هنگام آتش سوزی ساختمان، فولاد سازه می تواند استحکام خود را از دست بدهد و حفظ مقاومت قاب در برابر آتش بسیار مهم است. نسوز کردن فرآیندی از اعمال مواد بر روی اعضای فولادی سازه ای است که با مقاومت در برابر حرارت و کاهش سرعت انتقال حرارت، مقاومت آنها در برابر آتش را افزایش می دهد. نصب و نگهداری صحیح مواد نسوز بر روی قاب فولادی سازه ای برای ایمن نگه داشتن آن در هنگام آتش سوزی ضروری است.
در نتیجه، نصب و نگهداری مناسب اسکلت فلزی سازه برای اطمینان از طول عمر، دوام و ایمنی یک ساختمان ضروری است. اسکلت فلزی سازه می تواند در برابر بلایای طبیعی مانند زلزله و بادهای شدید مقاومت کند و پایداری و طول عمر یک سازه را فراهم کند. با این حال، نصب و نگهداری مناسب اسکلت فلزی برای افزایش عمر مفید آن و افزایش ایمنی ساختمان ضروری است. بنابراین، پیروی از دستورالعمل ها و روش های مناسب برای نصب، بازرسی و نگهداری اسکلت فلزی سازه بسیار مهم است.
