دانستنی های اسکلت فلزی

اسکلت فلزی از زمان های دور مورد استفاده قرار گرفته شده است در زمان های اولیه از فلز چدن در اسکلت های فلزی استفاده می شد که به مرور جای خود را به آهن های کم کربن یا همان چکش خوار دادند که به وسیله این اسکلت ها فلزی می توانستند سازه هایی با طرح ها و شکل های مختلف و تنوع بسیار بالا را طراحی کنند

اسکلت فلزی

 

 

  • اسکلت فلزی چیست ؟

سازه فولادی از مجموعه ای از اعضای باربرساخته شده از نیمرخهای فولادی یا ورق می باشد که به کمک اتصالات به یکدیگر متصل می گردند. با توجه به روشهای تکامل یافته ای که برای تولید نیمرخ های فولادی به کار گرفته می شود این مقاطع غالبا رفتار در حد قابل انتظاری از خود نشان می دهند. مساله بسیار مهم رفتار اتصالاتی است که برای ساخت اعضای مرکب از نیمرخ و ورق برای یکپارچه نمودن اعضا(شامل تیر و ستون و مهاربندها)در محل گره ها مورد استفاده قرار می گیرد.

روش های مرسوم اتصالات در سازه های فلزی به شرح ذیل می باشد.

  • اتصالات سازه های فلزی پیچ و مهره ای
  • اتصالات جوشی
  • اتصالات پرچی ( تقریبا در دنیا یک روش منسوخ شده می باشد )

اسکلت فلزی از زمان های دور مورد استفاده قرار گرفته شده است در زمان های اولیه از فلز چدن در اسکلت های فلزی استفاده می شد که به مرور جای خود را به آهن های کم کربن یا همان چکش خوار دادند که به وسیله این اسکلت ها فلزی می توانستند سازه هایی با طرح ها و شکل های مختلف و تنوع بسیار بالا را طراحی کنند . مانند قوس دادن به سازه و غیره....

استفاده از چدن و آهن کم کربن برای چند سال رواج داشت و به مرور جای خود را به فولاد دادند .در حال حاظر فولاد بیشترین استفاده را در سازه هایی با اسکلت فلزی دارد و اغلب سازه ها از این فلز استفاده می شود .سازه های فلزی و اسکلت فلزی بدلیل کیفیت بالاتر در ساخت، سرعت بیشتر، هزینه ی کمتر، مقاومت و با گذشت زمان جای اسکلت های بتنی را گرفته است و در ساخت سوله ها و ساختمان ها رو به این نوع سازه ها آورده اند. معمولا در شهرها به دلیل عدم وجود موقعیت و مکان مناسب جهت ساخت اغلب پیمانکاران دچار زحمت فراوان شده اند که با استفاده از سازه های فلزی که قابلیت اجرا در شلوغ ترین و کم حجم ترین موقعیت‌ها را دارند، به آن ها کمک کرده تا سریع تر و راحت تر پروژه های خود را انجام دهند. در این اسکلت فلزی ها علاوه بر بالا رفتن کیفیت ساخت، پرت مصالح در آن ها کمتر شده و ساختمان ها با مقامت بیشتری در برابر آتش سوزه و زلزله ساخته می شوند. البته در کشور های اروپایی این نوع سازه ها اغلب بصورت پیچ و مهره ای اجرا می شوند جز متراژ ها و وزن های کم که اتصالات جوشی جوابگوی آن است.

 

  • خصوصیات اسکلت فلزی

از فواید استفاده از اسکت های فلزی میتوان به چند نمونه ذیل اشاره کرد:

  1. وزن کم اسکلت فلزی باعث کم شدن وزن کلی سازه میشود
  2. خواص ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی مینماید .
  3. مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان میباشد .
  4. مناسب بودن آن در سازه های طویل
  5. خواص یکنواخت : چون فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود ، به یکنواخت بودن خواص آن می توان اطمینان کرد ( اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث میشود).
  6. دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد ، برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود
  7. از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید.
  8. پیوستگی مصالح : قطعات فلزی با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن می باشد.
  9. مقاومت متعادل مصالح : مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان ودر برش نیز خوب و نزدیک به کشش وفشار است .در تغییر وضع بارها، نیروی وارده فشاری ، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشی در انها کوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی از ان قرار میگیرند.
  10. انفجار : در ساختمانهای بارهای وارده توسط اسکلت ساختمان تحمل شده ، از قطعات پرکننده مانند تیغه ها و دیواره ها استفاده نمی شود . نیروی تخریبی انفجار سطوح حائل را از اسکلت جدا می کند و انرژی مخرب آشکار میشود ، ولی ساختمان کلا" ویران نخواهد گردید .
  11. تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی : اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط ، اجراء و .... میتوان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .
  12. شرایط آسان ساخت و نصب : تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تهمیدات لازم قابل اجراء است .
  13. سرعت نصب : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد .
  14. پرت مصالح : با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .
  15. 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 .

اما معایب ساختمانهای فلزی را می توان به شرح ذیل بیان کرد:

  1. ضعف در دمای زیاد : مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما نقصان می یابد . اگر دمای اسکلت فلزی به 500 تا 600 درجه سانتی گراد برسد ، تعادل ساختمان به خطر می افتد .
  2. 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 خواهد شد .
  3. تمایل قطعات فشاری به کمانش : با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولا کوچک است ، تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه ضعف بحساب می رسد .
  4. جوش نامناسب : اتصال با جوش بعلت عدم مهارت جوشکاران ، استفاده از ماشین آلات قدیمی ، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر ، گران بودن هزینه آزمایش جوش و ...... برزگترین ضعف میباشد.
  5. هزینه بالای اولیه : در ساختمان های فلزی بخش زیادی از هزینه ساخت را همان ابتدای کار و جهت خرید آهن آلات می بایست پرداخت کرد که با توجه به توان تدریجی عامه مردم در تامین مخارج ساخت ساختمان یک ضعف به حساب می آید که باعث عدم استقبال از آن می شود.

 

  • مقایسه اسکلت فلزی جوشی و پیچ و مهره

منظور از اسکلت های جوشی و پیچ و مهره این است که در اسکلت های جوشی کل عملیات ساخت اسکلت در کارگاه انجام می شود ولی در اسکلت پیچ و مهره تمام عملیات ساخت ستون ها ، تیر ها ، بادبند ها ، پروفیل های مرکب و یا تکه های مورد نیاز جهت جوش کردن  همه در کارخانه انجام شده ( از آنجا که اسکلت فلزی در کارخانه زیر نظر متخصصین این امر ساخته و کنترل کیفیت می گردد در نتیجه می توان انتظار جوش با کیفیت تر و حصول مقاومت مورد نظر مهندس محاسب را داشت ) و در محل کارگاه تنهات قطعات با پیچ و مهره به یکدیگر بسته می شوند.

قابل ذکر است سازمان نظام مهندسی ساختمان اسکلت های جوشی را ممنوع اعلام کرده و اسکلت فلزی تنها به صورت پیچ و مهره می تواند اجرا شود.   

در ساختمانهای فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش ، پرچ ، پیچ صورت میگیرد .در این میان استفاده از جوش در ساختمان سازی متعارف در ایران بسیار رایج بوده است. تا زمان وقوع زلزله نورث ریچ (1994)تصور بر این بود که در صورت رعایت اصول فنی در طرح و اجرای سازه های فولادی جوشی این سازه هادر زلزله عملکرد قابل قبولی از خود نشان می دهند.اما وقوع این زلزله این فرض رازیر سوال برد.در این زلزله مشاهده شد که در بسیاری از اتصالات , در محل درز جوش اتصال , فلز مادر(Base metal) دچار ترک یا یعضا شکست شده است.این مساله باعث شد تا تحقیقات گسترده ای در مورد علت این پدیده صورت گیرد که این تحقیقات تا به امروز ادامه دارد.

از طرف دیگر مشاهده و تحقیق درباره وضعیت ساخت و ساز ساختمانهای فولادی نشان می دهد که اتصالات جوشی متداول در ایران از کیفیت مناسبی برخوردار نبوده و با وجود سابقه نسبتا طولانی در استفاده از جوشکاری در صنعت ساختمان هنوز نقایص زیادی در این زمینه مشاهده شد.

 ترویج اسکلت فلزی پیچ و مهره ای در بیشتر کشور های اروپایی و آمریکایی  باعث شده تا در تمام دنیا با دیدی دیگر به این اتصالات نگاه شود و از اتصالات جوشی فقط درسازه های  بااهمیت کمتر استفاده شود. که از دلایل مهم استفاده از این نوع اسکلت های فلزی  در کشور ها مهم در سازندگی ، عملکرد بهتر آن در عمل و تجربه بیشتر آن کشور ها در ساخت سازه های فولادی مي باشد .

کیفیت بالا ومناسب در سازه هایی که از اسکلت فلزی استفاده می کنند دلیل اصلي يكپارچگي سيستمهاي سازه اي بوده ودر  گزارشات تخريب بسياري ازساختمانهاي فولادي در اثر زلزله ناشي از مشكل جوشكاري اتصالات تعيين شده است. حتی يك اتصال نامناسب وضعیف باعث به وجود آمدن  يك سري زوال هاي پي در پي و بنيادي در سازه فولادي می گرددو معمولا توصیه میشود که اتصالات حساس مانند جوش شیاری نفوذي اتصال گيردار تير به ستون در محل كارخانه و نصب باقی قطعات  اسكلت فلزی  صرفا با پيچ كردن در همان مکان انجام پروژه ميتوان علاوه بر سرعت بخشیدن در اجراي پروژه، به ارتقاي كيفيت ساخت كمك عظیمی نمود

اگر بخواهیم در مقام مقایسه این دو برآییم می توانیم موارد ذیل را مد نظر قرار دهیم.

  • کیفیت  درساخت: نسبت کیفیت اسکت های فلزی با اتصالات پیچ و مهره ای که با امكانات موجود در كارخانه ها و طبق نقشه هاي از قبل  طراحي شده و تحت نظارت واحد كنترل كيفی ساخته میشود قابل مقایسه با سازه های اسکلت فلزی با اتصالات جوشی كه در محل نصب سازه ساخته می شوند نمي باشد.
  • ایمنی و پایداری سازه: چه  از لحاظ تئوری و چه به لحاظ عملی این موضوع به اثبات رسیده که که اسکلت های فلزی پیچ و مهره ای به دلیل کیفیت بهتر در ساخت مقاومت بیشتری در برابر زلزله و نیروهای جانبی دارند .
  • مقاومت در آتش سوزی (اتصالات) : اسکلت فلزی پیچ و مهره ای در  برابر آتش سوزی با دماهای بالا  نسبت به اتصالات جوشکاری شده مقاومت بیشتری در برابر حرارت نشان میدهند و احتمال تخریب سازه بسیار کمتر از اسکلت فلزی با اتصالات جوشی است .
  • خوردگی کمتر در این نوع  سازه: در سازه هایي با اسکلت فلزی پيچ و مهره اي قبل از رنگ آميزي زیر نظر واحد كنترل كيفي زنگ زدايی می شوند كه در سازه های جوشی اين عمليات  به ندرت انجام می گردد .
  • به دلیل امکان جابجایی این گونه سازه ها امکان باز کردن و نصب آن در مناطق بحران زده مانند سیل و زلزله عملی می باشد.
  • سرعت در اجرا و ساخت: سرعت اجرا  و زمان ساخت پروژهایی با بدنه اسکلت فلزی پیچ و مهره ای نسبت به جوشکاری نسبتا کمتر می باشد .
  • پرت مصالح: درسازه های فلزی جوشی به دلیل سادگی اتصالات طراح با افزایش ضخامت، ابعاد مقطع وجوشکاری میتواند مقاومت سازه فلزی را افزایش دهد. در حالی که در اسکلت فلزی پیچ و مهره ای باتوجه به مانور بیشتر در طراحی، میتوان ازاتصالات خرپایی بیشتروطبعا از ابعاد و ضخامت سطح مقطع کاست.
  • هزینه کمتر: با توجه به بازبودن دست طراح درکم کردن ضخامت وابعاد قطعات، باتوجه به اتصالات خرپایی و پیچیده بیشتر، میتوان انتظار داشت هزینه سازه های فلزی پیچ ومهره ای نسبت به جوشی پائین باشد.
  • عدم نیاز به فضای کار: قابلت اجرا در شلوغ ترین وکم حجم ترین موقعیت ها فراهم است.
  • رواج جهانی: در امریکا واروپا تقریبا تمام سازه ها، پیچ ومهره ای هستند. مگر درشرایط خاص وکم اهمیت بودن سازه که به صورت جوشی اجرا میشود.
  • شاید بهترین مزیت جوش نسبت به اتصال پیچ و مهره ای طراحی با مفاهیم ساده برای اتصال میباشد.

 

  • اسکلت فلزی پیچ و مهره ای

انواع اتصال های پیچی اسکلت فلزی پیچ و مهره ای : به طور کلی دو عملکرد در اتصالات پیچی می توان متصور شد که عبارتند از:

  1. عملکرد اتصال اتکایی: در عملکرد اتکایی، پیچ درون سوراخ صفحات اتصال قرار میگیرد و مهره بسته می شود. هنگامی که بار خارجی به پیچ وارد می شود، قطعات اتصال لغزش پیدا میکند که در اثر آن، یک نیروی فشاری به لبه های اتصال وارد می شود که تبدیل به نیروی برشی در پیچ میگردد. این اتصال تنها برای حالت بارگذاری ثقلی می باشد و در طرح لرزه ای نباید از این نوع عملکرد در اتصال استفاده نمود. در این اتصال هیچ نیروی پیش تنیدگی در پیچ ایجاد نمی شود و برای اجرای این اتصال، تنها سفت کردن پیچ به وسیله کارگر کفایت میکند.
  2. عملکرد اتصال اصطکاکی: هنگامی که پیچ درون سوراخ صفحات اتصال قرار میگیرد، علاوه بر مهره باید از واشر نیز استفاده نمود. باید توجه شود که واشر مصرفی در اتصال اصطکاکی نباید ازنوع واشر فنری باشد. براساس مبحث دهم در طراحی لرزه ای تنها باید از این عملکرد طراحی در اتصال استفاده شود. به عبارتی دیگر، در طراحی همه ی اتصالات قاب های خمشی وقاب های دوگانه و نیز اتصالات بادبندی و وصله ی ستون های باربر جانبی در قاب های ساده باید از این نوع عملکرد استفاده نمود. در این نوع اتصال، علاوه بر سفت کردن نخستین پیچ، باید به مقداری که در طراحی مشخص شده است، نیروی پیش تنیدگی نیز در پیچ ایجاد شود. بستن پیچ و مهره ها نیازمند ابزار بخصوص بنام آچار ترک متر و پرسنل متخصص جهت بستن صحیح پیچ هاست که این مورد در نوع خود نیازمند تمهیداتی در سیستم اجرایی می باشد.

خدمات کلینیک ساختمانی به تام

کلینیک ساختمانی به تام با توجه به در ارتباط بودن با پیمانکاران ،فروشندگان آهن ، تولید کنندگان اسکلت فلزی ،تولید کنندگان اسکلت پیچ و مهره ،امکان اجرای انواع اسکلت فلزی را دارد.لطفا جهت اطلاع از اسکلت فلزی و اجراس اسکلت فلزی با کارشناسان اسکلت فلزی کلینیک ساختمانی به تام تماس حاصل فرمایید.

 

مشاهده سبد درخواست