آزمایش و تحقیق

آشنایی با ساختمان‌های اسکلت فلزی

مزایا و معایب ساختمان‌های فلزی

ساختمان‌ها و در کل سازه‌های اسکلت فلزی جزو محبوب‌ترین اسکلت‌های موجود در صنعت ساختمان‌سازی به شمار می‌روند، استفاده از ساختمان‌های اسکلت فلزی به‌صورت صنعتی به قرن ۱۸ میلادی باز می‌گردد که تا امروز به‌صورت عمده در این صنعت مورداستفاده قرارگرفته است، مانند تمامی متریال های دیگر این جنس از سازه‌ها نیز دارای مزایا و معایبی می‌باشند که در ادامه به آنها می‌پردازیم.

احداث ساختمان به‌منظور رفع احتیاج انسان‌ها صورت گرفته و مهندسین، معماران مسئولیت تهیه اشکال و اجرا مناسب بَنا را بر عهده‌دارند؛ محور اصلی مسئولیت عبارت است از:

الف) ایمنی ب) زیبایی ج) اقتصاد

با توجه به اینکه ساختمان‌های احداثی در کشور ما اکثراً به‌صورت فلزی یا بتنی بوده و ساختمان‌های بنایی غیرمسلح با محدودیت خاص طبق آئین‌نامه ۲۸۰۰ زلزله ایران ساخته می‌شود، آشنایی با مزایا و معایب ساختمان‌ها می‌تواند در تصمیم‌گیری مالکین، مهندسین نقش اساسی داشته باشد.

مزایای ساختمان‌های اسکلت فلزی

مقاومت بالا: مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگ‌تر است، به‌این‌علت در دهانه‌های بزرگ سوله‌ها و ساختمان‌های مرتفع، ساختمان‌هایی که بر زمین‌های سست قرار می‌گیرند، حائز اهمیت فراوان می‌باشد.

خواص یکنواخت: فلز در کارخانه‌های بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه می‌شود، یکنواخت بودن خواص آن می‌توان اطمینان کرد و خواص آن برخلاف بتن با عوامل خارجی تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه‌جویی در مصرف مصالح را باعث می‌شود.

دوام: دوام فولاد بسیار خوب است، ساختمان‌های فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد. برای مدت طولانی قابل بهره‌برداری خواهند بود.

خواص ارتجاعی: خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد. فولاد تا تنش‌های بزرگی از قانون هوک به خوبی پیروی می‌نماید. مثلاً ممان اینرسی یک مقطع فولادی را می‌توان با اطمینان در محاسبه وارد نمود. حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل‌اطمینان نمی‌باشد.

شکل‌پذیری: از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل‌پذیری آن است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است و نیروی دینامیکی و ضربه‌ای را تحمل نماید، در حالی که مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل این نیروها فوق‌العاده ضعیف‌اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی، عضو خود خبر داده و از خرابی ناگهانی و خطرات آن جلوگیری می‌کند.

پیوستگی مصالح: قطعات فلزی با توجه به مواد متشکل آن پیوسته و همگن می‌باشد و ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد می‌گردد، ترک‌هایی که در پوشش بتن پدید می‌آید، قابل‌کنترل نبوده و احتمالاً” ساختمان در پس‌لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود.

مقاومت متعادل مصالح، مقاومت: مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان و در برش نیز خوب و نزدیک به کشش و فشار است. در تغییر وضع بارها، نیروی وارده فشاری، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بارگذاری عادی تنش برشی در آنها کوچک است، در بارهای پیش‌بینی‌شده، تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی از آن قرار می‌گیرند. در ساختمان‌های بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب، ولی در کشش و یا برش کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالاً تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی می‌نماید.

انفجار: در ساختمان‌های بارهای وارده توسط اسکلت ساختمان تحمل شده، از قطعات پرکننده مانند تیغه‌ها و دیواره‌ها استفاده نمی‌شود. نیروی تخریبی انفجار سطوح حائل را از اسکلت جدا می‌کند و انرژی مخرب آشکار می‌شود، ولی ساختمان کلاً ویران نخواهد گردید. در ساختمان‌هایی بتن مسلح خرابی دیوارها باعث ویرانی ساختمان خواهد شد.

تقویت پذیری و امکان مقاوم‌سازی: اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه، تغییر مقررات و ضوابط، اجرا و …. می‌توان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید، تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه‌هایی اضافه کرد.

شرایط آسان ساخت و نصب: تهیه قطعات فلزی در کارخانه‌ها و نصب آن در موقعیت، شرایط جوی متفاوت با تمهیدات لازم قابل‌اجرا است.

سرعت نصب: سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجرا قطعات بتنی مدت‌زمان کمتری می‌طلبد.

پرت مصالح: با توجه به تهیه قطعات از کارخانه‌ها، پرت مصالح نسبت به تهیه و به‌کارگیری بتن کمتر است.

وزن کم: میانگین وزن ساختمان فولادی را می‌توان بین ۲۴۵ تا ۳۹۰ کیلوگرم بر مترمربع و یا بین ۸۰ تا ۱۲۸ کیلوگرم بر مترمکعب تخمین زد، درحالی‌که در ساختمان‌های بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین ۴۸۰ تا ۷۸۰ کیلوگرم بر مترمربع یا ۱۶۰ تا ۲۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب می‌باشد.

اشغال فضا:‌ در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد، ستون و تیرهای ساختمان‌های فلزی از نظر ابعاد کوچک‌تر از ساختمان‌های بتنی می‌باشد، سطح اشغال یا فضا مرده در ساختمان‌های بتنی بیشتر ایجاد می‌شود.

ضریب نیروی لرزه‌ای: حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمان می‌شود، به‌عبارت‌دیگر ساختمان بر روی زمینی که به‌صورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاش است، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند. در قاب‌های بتن مسلح که وزن بیشتر دارد، ضریب نیروی لرزه‌ای بیشتر از قاب‌های فلزی است. تجربه نشان می‌دهد که خسارت وارده بر ساختمان‌های کوتاه و صلب که در زمین‌های محکم ساخته‌شده‌اند، زیاد است. درحالی‌که در ساختمان‌های بلند و انعطاف‌پذیر، آنهایی که در زمین‌هایی نرم ساخته‌شده‌اند، صدمات بیشتری از زلزله دیده‌اند. به‌عبارت‌دیگر در زمین‌های نرم که دورۀ تناوب ارتعاش زمین نسبتاً” بزرگ است، ساختمان‌های کوتاه نتایج بهتری داده‌اند و برعکس در زمین‌های سفت با دورۀ تناوب کوچک، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند.

عکس‌العمل ساختمان‌ها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت و یا انعطاف‌پذیری آن دارد و مهم‌ترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله، دورۀ تناوب طبیعی ارتعاش ساختمان است.

معایب ساختمان‌های اسکلت فلزی

ضعف در دمای زیاد: مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما نقصان می‌یابد. اگر دکای اسکلت فلزی از ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد برسد، تعادل ساختمان به خطر می‌افتد.

خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی: قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته می‌شود و مخارج نگهداری و محافظت زیاد است.

تمایل قطعات فشاری به کمانش: با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولاً کوچک است، تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه‌ضعف به‌حساب می‌رسد.

جوش نامناسب: در ساختمان‌های فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش، پرچ، پیچ صورت می‌گیرد. استفاده از پیچ و مهره و تهیه، ساخت قطعات در کارخانه‌ها اقتصادی‌ترین، فنی‌ترین کار می‌باشد که در کشور ما برای ساختمان‌های متداول چنین امکاناتی مهیا نیست. اتصال با جوش به علت عدم مهارت جوشکاران، استفاده از ماشین‌آلات قدیمی، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر، گران بودن هزینه آزمایش جوش و …… بزرگ‌ترین ضعف می‌باشد.

تجربه ثابت کرده است که سوله‌های ساخته‌شده در کارخانه‌ها در صورت رعایت مشخصات فنی و استاندارد، این عیب را نداشته و دارای مقاومت سازه‌ای بهتر در برابر بارهای وارده و نیروی زلزله است.

کانال تلگرام عمران آنلاین
برچسب ها
نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

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

بستن