مزایا و معایب سازه فلزی

اسکلت سازه فلزی

فولاد سازه ای چیست؟

فولاد سازه‌ای یک ماده‌ی مهندسی بسیار پرکاربرد است که خواص آن به غلظت عناصر کربن و آهن بستگی دارد. این ماده در کنار محبوبیت زیادی که در صنعت ساخت و ساز دارد، مورد علاقه‌ی مهندسین و دانشمندان در این زمینه هم است و به همین دلیل، تحقیقات و آزمایشات زیادی روی رفتار و خواص آن انجام شده است.

ساختمان سازه فلزی

هدف اصلی فولاد در صنعت ساختمان، تشکیل اسکلتی است که همه چیز را در کنار هم نگه دارد. از طرفی چون ماده ای انعطاف پذیر است، در سازه‌های بتن آرمه برای تحمل کششی که بتن نمی‌تواند در برابر آن مقاومت کند، استفاده می‌شود.

امروزه، تقریباً در همه‌ی صنایع (از تجهیزات صنعتی گرفته تا محصولات نهایی) از فولاد سازه‌ای استفاده می‌شود. ساختمان‌ها، پل‌ها، برج‌ها  و انبارها با استفاده از قطعات فلزی ساخته می شوند. مهندسین استفاده از فولاد را نسبت به سایر مصالح ساختمانی برای ساخت و ساز ترجیح می‌دهند که این امر عمدتاً به دلیل مزایای بی شماری است که فولاد فراهم می‌کند. اما مانند هر چیز دیگری، در پس این حجم از مزایا، معایب گوناگونی هم وجود دارد. در اینجا می‌خواهیم به برخی از مزایا و معایب سازه‌های فلزی بپردازیم.

سازه فلزی در ساختمان

مزایای سازه‌های فلزی

  • اولین مزیت فولاد که مورد علاقه‌ی مهندسین عمران است، نرم‌شکن بودن آن است. اگرچه در طراحی سازه‌های فلزی، تلاش می‌شود که وارد محدوده‌ی پلاستیک نشویم؛ اما شکل پذیری فولاد، قبل از گسیختگی یک ویژگی بسیار مثبت است. سقفی را تصور کنید که از مصالح ترد‌شکن ساخته شده است و هنگام خرابی مطلقا هیچ نشانه‌ای ندارد و به یکباره فرو بریزد. مسلما اگر نشانه‌هایی از تغییر شکل و خرابی نشان می داد، استفاده کنندگان فرصت فرار کردن را داشتند. اما فولاد قبل از خرابی ساختمان، سیگنال های هشدار دهنده ای را فراهم می‌کند ، بنابراین باعث می‌شود خرابی کمتر فاجعه بار شود و افراد فرصت فرار کردن از زیر سقفی که تغییر شکل اساسی داده را پیدا می‌کنند.
  • ساختمان های اسکلت فلزی نسبت به ساختمان‌هایی که با سایر مصالح ساختمانی ساخته می‌شوند، از وزن کمتری در متر مربع زیربنا برخوردارند. این امر به دلیل مقاومت بالای فولاد نسبت به وزن آن است. معمولا فولاد سازه‌ای دارای تنش تسلیم 2400 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است که این یعنی با یک میله‌ی فولادی به قطر یک سانتی‌متر می توان 7.5 تن یا به عبارتی 8 دستگاه پراید را نگه داشت! بنابراین معمولا المان‌های سازه‌ای فولادی به دلیل مقاومت بالای این فلز، ظریف‌تر هستند که در نهایت موجب سبک‌تر شدن ساختمان می‌شود.
  •  فولاد از جمله مصالحی است که می توان آن را به تولید انبوه رساند. قطعات فلزی را می توان خارج از کارگاه ساختمانی در کارخانه تولید و سپس در محل مونتاژ کرد. این امر باعث صرفه جویی در زمان و افزایش بهره وری در روند کلی ساخت و ساز می شود.
  • فولاد سازه ای بسیار انعطاف پذیر است. این یعنی شما می توانید آن را بدون هیچ تغییری در خصوصیاتش به هر شکلی قالب بندی کنید .برای مثال می توانید طبق طرح، آن را به ورق تبدیل کرده یا آن را به شکل پروفیل H شکل و یا حتی سیم در بیاورید.
  • دوام سازه‌های اسکلت فلزی از جمله مواردی است که موجب رضایت بهره برداران می‌شود. سازه‌های فلزی می‌توانند در مقابل نیرو‌های خارجی مانند زلزله، باد و طوفان مقاومت کنند. یک سازه‌ی فولادی اگر به خوبی نگهداری شود می‌تواند تا سال‌های سال بهره‌برداری شود.
  • در برخی مناطق شهر‌های بزرگ که زمین ارزش بالایی دارد، استفاده از فولاد به عنوان مصالح ساخت را می‌توان یک مزیت دانست. به این صورت که ستون‌های فلزی فضای کمتری را اشغال می‌کنند که از لحاظ مسائل معماری و کمتر شدن فضای مرده مناسب‌تر خواهند بود.
  • به طور کلی سازه‌های فلزی بسیار سریع‌تر از سازه‌های بتنی قابل اجرا هستند زیرا ستون‌ها و تیرها به صورت ماژولار سوار می‌شوند اما سازه‌های بتنی نیاز به قالب‌بندی و بتن‌ریزی طبقه به طبقه دارند که بسیار زمان‌بر است.
  • تیرها و ستون‌های فلزی نیاز به قالب‌بندی ندارند. در ساختمان‌های بتن آرمه شما دو مرتبه ساختمان را می سازید و یک بار تخریب می‌کنید. یک مرتبه با قالب‌ها می‌سازید و با باز کردن قالب ها آن را تخریب می کنید و یک مرتبه با بتن می سازید. اما ساختمان های فلزی این مشکلات را ندارند.
سازه فلزی در پل

معایب سازه های فلزی سازه

  • فولاد آلیاژ آهن است. این امر باعث حساسیت بالا نسبت به خوردگی می‌شود. این مشکل با استفاده از رنگ های ضد زنگ و سایر اقدامات می تواند تا حدی حل شود.
  • به طور کلی ارتعاش در سازه‌های فلزی نسبت به سازه ی همتای بتنی بیشتر است. این اتفاق به دلیل وزن کمتر سازه می‌افتد.
  • مقاومت در آتش سوزی در این نوع سازه کمتر است. وقتی دمای فولاد از حدی بالاتر برود، مقاومت آن به طور چشمگیری کاهش می‌یابد. نمونه‌ی این اتفاق را در آتش‌سوزی پلاسکو شاهد بودیم. بنابراین لازم است اقداماتی برای افزایش زمان مقاومت آن در برابر آتش انجام شود. 
  • یکی دیگر از معایب سازه‌های فلزی، هزینه‌ی بالا و نگهداری رنگ‌های ضد زنگ و پوشش ضد حریق است.
  • کمانش مسئله‌ای است که در مورد سازه‌های فلزی ایجاد نگرانی می کند. با افزایش طول ستون فولادی، احتمال کمانش نیز افزایش می‌یابد.
  • فولاد ضریب انبساط بالایی دارد بنابراین با تغییرات شدید در درجه حرارت می‌تواند تغییر شکل زیادی بدهد. برای مثال اگر برای ساخت یک انبار چندین قاب فلزی، بدون در نظر گرفتن گپ برای انبساط و انقباض به یکدیگر متصل شوند، در عرض چند ماه در اثر تغییر دمای فصلی انبار مورد نظر فرو می‌ریزد!
تفاوت اسکلت فلزی و بتنی چیست؟
مطالعه می‌کنم

به طور کلی برای ساخت یک سازه، باید تمامی مزایا و معایب سازه‌های فلزی و بتنی و … در نظر گرفته شود و با توجه به شرایط منطقه و پروژه، نوع مصالح انتخاب شود. نمی‌توان یک حکم کلی داد که کدام مصالح بهترین مصالح ممکن است، گاهی شرایط منطقه موجب می شود که از یک مصالح خاص استفاده شود.

 

منابع

  1. northern-weldarc.com
  2. sciencedirect.com

مپسا | سرویس آنلاین حسابداری پروژه و مدیریت پروژه

ثبت رویدادهای مالی پروژه و دریافت گزارش‌های تحلیلی

ثبت نام رایگان
[تعداد: 2    میانگین: 5/5]

دیدگاهتان را بنویسید

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