انواع سازه های فلزی
انواع سازه های فلزی ( مزایا معایب )
اگه همین الان با دقت به ساختمان ها و سازه های اطرافتان نگاه کنید نقش حیاتی فلز در ساخت آنها را درک میکنید. ساخت جهان امروزی بدون این ماده ی ارزش مند غیر ممکن بود.برای همین امروز به طور اختصاصی به سازه های فلزی می پردازیم و انواع آنها را برای شما شرح میدهیم
تاریخچه ای درباره سازه های فلزی
استفاده گسترده از فلزات در صنعت ساختمان سازی مربوط به اوایل قرن ۲۰ است که در بین جنگ جهانی دوم صورت گرفت. بعد از اتمام جنگ جهانی دوم به دلیل راحت تر شدن استخراج و ساخت فولاد بسیاری از معماران برای انجام پروژه های خود به فولاد روی آوردند. برای مثال می توان به برج ایفل اشاره کرد که خود نوعی سازه ی فلزی ساخته شده قبل از جنگ جهانی است.
نگاهی کلی به سازه های فلزی
سازه فلزی یا در زبان اینگلیسی ( Steel Structure ) به عنوان یکی از پرکاربرد ترین و محبوب ترین مصالح ساختمانی امروزی به شمار می آید. جنس بیشتر این مصالح از آلیاژ فولاد است و به همین دلیل به آنها سازه های فولادی نیز گفته میشود.
محبوب ترین سازه های فلزی در جهان
همان طور که گفته شد ساخت سازه های فلزی از اوایل قرن ۲۰ شروع شد و تا حالا نیز ادامه دارد. در این مدت سازه های فلزی متعددی ساخته شده که بین بسیاری از مردم محبوبیت یافته اند. به عنوان مثال می توان موارد زیر را به عنوان محبوب ترین سازه های فلزی در نظر گرفت.
- ساختمان Investcorp واقع در دانشکده آنتونی در شهر آکسفورد انگلستان
- موزه هنرهای معاصر در کلیولند
- برج خلیفه در دبی
- برج مربعی شکل شان 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
- برج ایفل در پاریس
انواع سازه های فلزی
سازه های فلزی بر اساس نوع اتصال به یکدیگر به چهار نوع تقسیم می شوند:
- سازه های قابی
- سازه های پوسته ای
- سازه های معلق
- سازه های خرپایی
که در زیر به شرح هر یک و کاربرد آن می پردازیم
۱- سازه فلزی قابی
این نوع سازه فلزی به خاطر قرار گیری اجزا به صورت عمودی و افقی و تشکیل چندین چندین قاب فولادی در آن به این نام مشهور است. قاب فولادی یک تکنیک ساختمان سازی است که در آن از یک اسکلت فلزی استفاده می شود. این اسکلت از ستون های فولادی عمودی و تیرهای افقی I شکل که به صورت شبکه های مستطیلی ساخته شده اند تشکیل می شود. این تکنیک بیشتر برای پشتیبانی از طبقات، سقف و دیوار هاست. در واقع بدون وجود این تکنیک ساخت آسمان خراش ها برای بشر کاری بسیار دشوار خواهد بود.
نمونه سازه قابی فلزی – عمران فلز یزد
مزایا سازه های فلزی قابی
سازه های قابی یکی از معمول ترین سازه های فلزی اند. دلیلآن همدر ایناست که سازه هایفلزی قابی در پروژه هایی مانند آسمان خرا ها بسیاربه صرفه بوده است. یکی دیگر ازدلایل استفاده از سازه های فلزی قابی استفاده بهینه ی فضا در دسترس است. به دلیل وجد اتصالات کم و ساده نصب سازه های فلزی قابی نسبت به دیگر انواع سازه ها بسیار سریع و ساده است. در کل می توان مزایای سازه های فلزی قابی را به صورت زیر خلاصه کرد
- نصب سریع و آسان
- هزینه کم در ساختمان های بلند
- استفاده بهینه از فضا
- استحکام زیاد به علت استفاده از فولاد
معایب سازه های فلزی قابی
استفاده این نوع سازه در محیطی با دمای بالا توصیه نمی شود زیرا این نوع سازه در دما بالای ۶۰۰ درجه سانتیگراد دارای خمش شده و به تجهیزات آسیب وارد میشود. به دیگر معایب این نوع سازه میتوان به عدم وجود متخصص جوشکاری و هزینه زیاد آزمایش جوش نیز اشاره کرد. همچنین به دلیل کوتاه بودن قطعات در این نوع سازه توان فشاری این نوع سازه کم است. خوردگی فلزات سازه نیز جزء جدا ناپذیر از سازه های فلزی است.
به طور کلی می توان معایب این نوع سازه را به صورت زیر بیان کرد.
- هزینه بالا آژمایش جوش
- عدم وجود متخصص جوش کاری و ضعف در آن
- ضعف سازه در دمای بالا
- تمایل قطعات فشاری به کمانش
- خوردگی فلز سازه به مرور زمان
۲- سازه های پوسته ای
سازه های پوسته ای فلزی سازه هایی هستند که با استفاده از چندین ورقه فلزی برای کاربردی معین استفاده شده اند. سازه های پوسته ای بیشتر در ساخت مخازن نگهداری آب و مایعات، سیلو ها در کارخانه ها و… استفاده می شود.
نمونه سازه فلزی پوسته ای – عمران فلز یزد
سازه های فلزی پوسته ای را ی توان به دو دسته مشبک و پیوسته تقسیم کرد.همچنین پیوسته خود به دو نوع منحنی ها و اندود ها تقسیم می شوند. در ساخت این نوع سازه فلزی باید از یک نوع مصالح یا در اینجا فلز استفاده بشود.
مزایای سازه های فلزی پوسته ای
در سازه های پوسته ای به دلیل وجود یکپارچگی در ساختار، یک نظم ساده و یکپارچه در سازه ایجاد می شود. همچنین به دلیل وجود قوس ها در سازه سازه در برابر فشار مقاوم است و ترک نمی خورد. در این نوع سازه به دلیل استفاده کم از فلز وزن سازه به شدت پایین می باشد. همچنین در سازه های پوستی به دلیل وجود قوس ها و کمان ها، خود سازه نمای سازه را نیز در برمیگیرد و این باعث می شود سازه به خودی خود زیبا باشد.
به طور کلی می توان مزایای استفاده از سازه های قوسی را به صورت زیر نمایش داد
- استحکام بالا در برابر فشار
- سادگی و یک پارچگی در ساخت
- وزن پایین سازه
- زیبایی سازه
معایب استفاده از سازه های فلزی پوسته ای
یکی از بزرگ ترین معایب استفاده از سازه های های پوسته ای هزینه ی بالای طراحی آن است. زیرا به دلیل وجود کمان ها و منحنی ها ی چیچیده در آن، محاسبات ریاضی در این سازه ها بسیار دشوار بوده و ملزم استفاده از نرم افزار های مخصوص می باشد.
- هزینه بالا طراحی سازه
۳- سازه های فلزی معلق
سازه های معلق یکی دیگر از انواع سازه های فلزی است که اغلب در پوشش ها و پل ها با دهانه ی بلند مورد استفاده قرار میگیرد. در این نوع سازه ها اغلب از اسکلت فلزی استفاده شده که با استفاده از کابل های کششی آویزان است. این نوع ساخت و ساز بیشتر برای پل ها مور استفاده قرار می گیرد.
نمونه سازه فلزی معلق – عمران فلز یزد
مزایای استفاده از سازه های فلزی معلق
یکی از بزرگ ترین مزایای استفاده از سازه های معلق به وجود آمدن فضای بزرگ و خالی زیر سازه است که معمولا برای محافظت از طبیعت در ساخت پل های عظیم به کار گرفته می شود. دومین مزیت این نوع سازه ها این است که می توان به طور همزمان روی چندین بخش از سازه کار کرد و در نهایت سازه را با استفاده از وسایل بالابر نصب کرد.
به طور کلی می توان مزایای استفاده از سازه های معلق را به شرح زیر نمایش داد:
- استفاده از فضای زیرین سازه مثال جاده سازی زیر پل های معلق بزرگ
- اجرای چندین فاز در سازه به صورت همزمان
معایب استفاده از سازه های فلزی معلق
بزرگ ترین مشکل این نوع سازه ها که باعث می شود ارتفاع ساخت آنها محدود شود ایجاد بار سازه در راس سازه است. این موضوع باعث می شود برای محار فشار سازه ارتفاع معینی برای ستون های ان در نظر گرفته شود برای همین اندک تغیری در ارتفاع سازه نیازمند طراحی دوباره است.
به طور کلی معایب استفاده از سازه های لق را می توان به صورت زیر شرح داد.
- محدود شدن ارتفاع ساخت سازه
- دشواری تغیر طراحی و ارتفاع سازه
۴- سازه های فلزی خرپایی
سازه های فلزی خرپایی از پر طرفدارترین نوع سازه های فلزی است که امروزه مورد توجه بسیاری از مهندسان قرار گرفته است. عضو اصلی سازه های خرپایی ، خرپا ها هستند. خرپاها فلزاتی مثلثی شکل هستند که اتصالات بین آنها به طور حساب شده ای به هم متصل شده اند. طراحی منحصر به فرد خرپا ها باعث شده است که وزن کمتری بر روی اسکلت سازه وارد شده و در نتیجه عمر مفید سازه بالا برود. شکل و طراحی سازه فلزی خرپایی به صورت کششی و فشاری می باشد و شکل مثلثی این سازه از اصلی ترین رازهای مقاومت و استقامت این سازه می باشد.
مزایا استفاده از سازه های خرپایی
به دلیل انعطاف پذیری، این نوع سازه قابلیت ساخت در هر نوع شرایط زمینی را دارد. همچنین می توان از خرپاها در سازه های خرپایی مجدد استفاده کرد. ساخت این نوع سازه بسیار آسان است و به همین دلیل به تخصص و دستگاه خاصی نیاز ندارد.
به طور کلی می توان مزایای سازه های خرپایی را به صورت زیر بیان کرد:
- انعطاف پذیری سازه در ساخت
- قابلیت اجرا سازه در هر شرایط شهری
- ساده بودن و عدم نیاز به دستگاه های پیچیده
معایب استفاده از سازه های خرپایی
ساخت این نوع سازه نسبت به سازه های دیگر وقتگیر تر است. همچنین نگه داری خرپاها بسیار سخت و جاگیر است. برای ساخت این نوع سازه نیز نیازمند حفاری دستی است که این کار به خودی خود دشوار است.
به طور کلی می توان معایب استفاده از سازه های خرپایی به صورت زیر نمایش داد:
- زمان بر بودن ساخت سازه
- جاگیر بودن خرپاها
- حفاری دستی در بعضی مراحل ساخت
