مزایای اسکلت فلزی
در این مطلب به بررسی مزایای اسکلت فلز مانند سقف عرشه فولادی میپردازیم. عامل زمان در ساخت سازه فلزی اهمیت دو چندان یافته و این امر گرایش به سازه های فلزی پیش ساخته را افزایش داده است. همچنین با افزایش جمعیت جوامع بشری علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی خواهان بسیار پیدا کرده است.
در این راستا از اوایل قرن حاضر تعدادی از متخصصین مجذوب قابلیت های منحصر بفرد سازه های فضاکار، گشته و پاسخ بسیاری از نیازهای جدید را در این سازه ها جسته اند و البته به نتایج بسیار مثبتی نیز دست یافتند. با انتشار این نتایج روز به روز این عرصه با استقبال بیشتری مواجه گردید، به گونه ای که با گذشت چندین دهه هنوز هم مطالعه سازه های فضاکار در کانون تحقیقات متخصصین و دانشجویان قرار دارد.
در این مطلب منظور از عبارت سازه فضاکار، سیستم های اسکلت فلزی بوده که از بافت تعداد زیادی المان یا مدول با شکلهای استاندارد به یکدیگر تشکیل می شوند و نهایتا یک سیستم سبک و با صلبیت زیاد را ایجاد می کنند. سازه های فضاکار در اشکال بسیار متنوعی ساخته می شوند که مهمترین آنها عبارتند از
- شبکه های مسطح دو یا چند لایه
- چلیک ها
- گنبدها
- قوس ها
علاوه بر این، سازه های فضاکار دارای بافت متنوعی نیز می باشند. بدین ترتیب که با تغییر در آرایش المان ها می توان بافتار جدید ایجاد کرد و بدیهی است که کارآیی هر بافتار باید در مقایسه با بافتارهای دیگر سنجیده شود. مثال های متعددی از سازه های فضاکاری که در دنیا و ایران ساخته شده است وجود دارد از جمله استادیوم های ورزشی، مراکز فرهنگی، سالن های اجتماعات، مراکز خرید، ایستگاه های قطار، آشیانه های هواپیماها، مراکز تفریحی، برجهای رادیویی و …
مزایای اسکلت فلزی
مقاومت زیاد
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، ساختمان هایی که بر زمین های سست قرارمیگیرند حائز اهمیت فراوان میباشد.
خواص یکنواخت
فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود، پس به یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود باعث صرفه جویی در مصرف مصالح میشود.
دوام
دوام فولاد بسیار خوب است، ساختمان های فلزی که در نگهداری آنها دقت شده باشد، برای مدت طولانی قابل بهره برداری 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 . مثلا ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود. در حالی که، در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد.
شکل پذیری
یکی دیگر از مزایای اسکلت فلزی شکل پذیری آن است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است و نیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل میکند. در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده، در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند و یکی از عواملی که در هنگام خرابی عضو خود خبر داده و از خرابی ناگهانی و خطرات آن جلوگیری میکند همین است.
پیوستگی مصالح
قطعات فلزی با توجه به مواد متشکل آن پیوسته و همگن می باشد. ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد میگردد، ترک هایی که در پوشش بتن پدید می آید قابل کنترل نبوده و احتمالا ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود.
مقاومت متعادل مصالح
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 پیش بینی شده تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی از آن قرار میگیرند. در ساختمان های بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار، خوب ولی در کشش و یا برش، کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالا تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی می نماید.
انفجار
یکی از مهمترین مزایای اسکلت فلزی تحمل انفجار است. در ساختمان های فلزی 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.
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 و دهانه هایی اضافه کرد.
شرایط آسان ساخت و نصب
تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت در شرایط جوی متفاوت با تهمیدات لازم قابل اجراء است.
سرعت نصب
سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد.
پرت مصالح
با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است.
وزن کم
میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین ۲۴۵ تا ۳۹۰ کیلوگرم بر متر مربع و یا بین ۸۰ تا ۱۲۸ کیلوگرم بر متر مکعب تخکین زد، درحالی که در ساختمان های بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین ۴۸۰ تا ۷۸۰ کیلوگرم بر متر مربع یا ۱۶۰ تا ۲۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد.
اشغال فضا
در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد، ستون و تیرهای ساختمان های فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمان های بتنی میباشد. سطح اشغال یا فضا مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود.
