بررسی سازه ‌های فولادی و بتنی

 سازه ‌های فولادی و بتنی

بررسی سازه ‌های فولادی و بتنی

ساختمان بتنی - بلوک های ساخته شده از بتن - بررسی سازه ‌های فولادی و بتنی

وقتی صحبت از مصالح باشد، هر سازه‌ای متشکل از فولاد و بتن است! بنابراین اگر شنیدید که سازه‌ای را بتنی می‌گویند منظور اسکلت اصلی سازه است که از مصالح بتن مسلح ساخته‌شده یا اصطلاحاً بتن است. همین‌طور سازه فولادی، سازه‌ای است با اسکلت اصلی از جنس فولاد.

سازه ‌های فولادی و بتنی، اما بحث بهتر بودن هرکدام به چند عامل وابسته است. مهم‌ترین عامل در سال‌های قبل شاید بحث مالی مستقیم پروژه است.

این روزها با توجه به ارزش‌افزوده یک ملک در اثر نوسازی و همچنین قراردادهای مشارکت در ساخت و بحث زمان‌بندی یک پروژه به نظر می‌رسد مهم‌ترین عامل بحث زمان است. سازه‌های فولادی با سرعت بیشتری قابل‌اجرا (سوار کردن) هستند.

بررسی سازه ‌های فولادی و بتنی، اما از سوی دیگر هزینه تمام‌شده مصالح و اجرای آن به نسبت سازه‌های بتن‌آرمه معمولاً بیشتر است.

در طراحی داخلی باید گفت که استفاده از سازه‌های  به شما فضاهای مفید محدودتری خواهد داد چراکه ابعاد تیر و ستون‌های آن نسبت به سازه‌های فولادی بیشتر خواهد بود.

در این میان اگر دهانه‌های بین ستون‌های شما از ۷ تا ۸ متر بیشتر می‌شود اکیداً توصیه به استفاده از سازه‌های فولادی می‌شود چراکه معیار تغییر شکل تیر در طراحی سازه‌های بتن‌آرمه باعث ایجاد آویز زیاد (ارتفاع نهایی تیر بیشتر می‌شود) شده که درنتیجه ارتفاع مفید طبقات شمارا کاهش داده و طراحی داخلی شمارا به‌شدت تحت تأثیر قرار خواهد داد.

سازه‌های بتنی در مقابل عواملی مثل رطوبت و آتش‌سوزی مقاوم‌تر بوده و ازنظر عملکرد لرزه‌ای، امکان ایجاد اعضایی با مقاطع مختلف، در دسترس بودن مصالح اولیه و عمر مفید، نسبت به سازه‌های فولادی دارای برتری هستند.

سازه‌های فولادی دارای امکان نصب سریع و بدون وقفه، امکان توسعه بنا با اتصال اعضای افقی به تیرهای اصلی پس از ساخت، ابعاد کمتر ستون‌ها بخصوص در بحث تأمین پارکینگ در طبقات زیرین، عدم قطعیت‌های کمتر در بحث طراحی، قابلیت ترمیم و تقویت در حین و پس از ساخت و سهولت بیشتر احداث سازه‌های بلندمرتبه هستند.

سازه‌های فولادی

استفاده از فولاد به‌عنوان مصالح ساختمانی حدوداً از اوایل قرن ۲۰ آغاز شد و در حین جنگ دوم جهانی به‌صورت قابل‌توجهی گسترش یافت. بعد از جنگ دوم جهانی تهیه فولاد امری به‌مراتب راحت‌تر از قبل شده بود و قیمت فولاد کاهش چشمگیری داشت که این مسئله باعث شد بسیاری از طراحان از اسکلت فلزی برای ساخت ساختمان‌های گوناگون استفاده نمایند.

روش‌های طراحی سازه‌های فولادی ساختمانی

ابعاد پروفیل‌های مورداستفاده در سازه‌های فلزی را می‌توان با یکی از روش‌های زیر محاسبه کرد. از روش‌های زیر دو روش تنش مجاز و روش حدی در مقررات ملی ساختمان مبحث ۱۰ ایران آورده شده است.

  • روش تنش مجاز
  • روش طرح پلاستیک
  • روش حالت حدی

مشخصات مکانیکی فولاد

مهم‌ترین مشخصه مکانیکی فولاد نمودار تنش _ کرنش آن است که از روی آن تنش تسلیم یا تنش جاری شدن به دست می‌آید. آنچه فولاد را به‌عنوان یک مصالح ساختمانی مناسب معرفی کرده می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

  • تغییر شکل در اثر بارگذاری و ایجاد تنش یکنواخت
  • وجود خاصیت الاستیک و پلاستیک
  • شکل‌پذیری
  • خاصیت چکش‌خواری و تورق
  • خاصیت خمش پذیری
  • خاصیت فنری و جهندگی
  • خاصیت چقرمگی
  • خاصیت سختی استاتیکی و دینامیکی
  • مقاومت نسبی بالا
  • ضریب ارتجاعی بالا
  • جوش‌پذیری
  • همگن بودن
  • امکان استفاده از ضایعات
  • امکان تقویت مقاطع در صورت نیاز

میزان مصرف فولاد در ساختمان‌های فلزی

در ساختمان‌های فلزی، هزینه با توجه به میزان مصرف فولاد در هر مترمربع مساحت کف (تصویر افقی) یا مترمکعب ساختمان محاسبه می‌شود. هزینه ساخت و میزان مصرف فولاد به عوامل زیر بستگی دارد:

  • تعداد طبقات
  • بار اعمال‌شده به طبقات
  • دهانه‌ها در اطراف ستون
  • ضخامت سقف
  • سیستم سازه‌ای (سیستم انتقال بارهای قائم و جانبی)

مزایای سازه اسکلت فلزی

  • کم وزن بودن اسکلت فلزی
  • پیروی فولاد از قانون هوک تا تنش‌های بزرگ (خاصیت ارتجاعی فولاد)
  • مقاومت بسیار بالای قطعات فلزی و ارتباط مقاومت به وزن؛ که این خود باعث می‌شود در دهانه سوله مورداستفاده قرار گیرند.
  • کارا بودن آن در سازه‌های طویل
  • خاصیت یکنواختی: معمولاً فلز در کارخانه‌های بسیار بزرگ با دقیق تهیه می‌شود، به همین علت می‌توان به یکنواخت بودن خواص اطمینان کرد.
  • فولاد دوام بسیار بالایی دارد که در ساختمان‌های فلزی بسیار مناسب است و این باعث استفاده از آن در مدت زمان طولانی می‌گردد.
  • فولاد معمولاً توانایی تحمل ضربه را دارد که یکی از علل مقاومت در مقابل خرابی است.
  • قطعات فلزی و فولاد همگن هستند (پیوستگی).
  • مقاومت متعادل فلز و فولاد: مصالح فلزی در مقابل کشش و فشار رفتاری یکسان و همچنین در برش نیز خوب هستند.
  • در زمان تغییر وضعیت بار، بر اثر نیروی وارده قابل تعویض و همین‌طور در بارهای پیش‌بینی‌شده معمولاً در نتیجه برش نشات گرفته از آن هستند.
  • امکان مقاوم‌سازی: اگر در قسمتی از ساختمان بخشی به علت محاسبات غیردقیق و اشتباه و یا تغییر در اجرا درست اجرا نشده باشد می‌توان با پرچ کردن و یا جوش و … آن را تقویت نمود و یا قسمت‌هایی اضافه نمود.
  • ساخت و نصب راحت
  • سرعت نصب: سرعت نصب قطعات فلزی بسیار کمتر از اجرای بتن در ساختمان است.
  • پرتی مصالح: اسکلت فلزی نسبت به اجرای بتن و … در ساختمان پرتی کمتری دارد.
  • فضا:‌ اسکلت فلزی ازنظر ابعاد کوچک‌تر از ساختمان‌های بتنی است، سطح بلااستفاده در ساختمان‌های بتنی بیشتر ایجاد می‌شود.
    منبع : سیویل