سیر تا پیاز انواع سازه های فلزی | از کاربرد تا استحکام

تنها کافیست یک روز از زندگی خود را به بررسی جزییات اطراف خود صرف کنید. متوجه می شوید که شما با انواع مختلفی از فلزات در تماس یا با آن در ارتباط هستید. یکی از این فلزات که نقش بسزایی در زندگی روزمره ما دارد، انواع سازه های فلزی می باشد. به‌ طور کلی می‌ توان گفت که در سراسر جهان پروژه‌های مختلفی انجام می‌شود که طراحان پروژه پیش از انجام هر کاری باید نوع سازه مورد نظر خود را انتخاب کنند.

سازه فلزی یا بتنی دارای تنوع نسبتاً خوبی هستند که در ادامه به معرفی انواع سازه های فلزی و فولادی (Steel Structure) می‌ پردازیم و مزایا و معایب هر یک را بیان کنیم. درباره سازه های فلزی هم کتاب های مختلفی در این زمینه برای مهندسین عمران وجود دارد که می توانید با مراجعه به مقاله اسکلت فلزی اطلاعات جامعی در این زمینه بدست آورید.

معرفی سازه فلزی

برای ساخت سازه‌ها از متریال گوناگونی استفاده می‌شود. یکی از این متریال‌ها که اولین بار در نیمه‌ های قرن ۱۸ میلادی در انگلستان برای ساخت پل قوسی به کار گرفته شد فلز بود. استفاده از فلز به عنوان ماده اصلی در ابتدای ورود این عنصر به بازار برای ساختمان نبود، بلکه همان‌ طور که ذکر شد برای ساخت پل و البته کشتی به کار گرفته می‌شد.

در یک جمله به همون سازه های فولادی که از آلیاژهای آهن و کربن تشکیل شدن، سازه فولادی می گن.

در ادامه این متریال مهم برای تولید ساختمان به کار برده شد. پیشرفت در زمینه ساخت‌ و ساز سازه‌ها باعث شد که انواع سازه های فلزی در سراسر جهان تولید شود و به مرحله مصرف برسد. اگر بخواهیم انواع سازه های فلزی را معرفی کنیم می‌توان به موارد زیر اشاره نمود. در این سازه ها با کمک کتاب طراحی سازه های فولادی و بتنی می توانید با انواع ساختمان های ۵ طبقه، ۷ طبقه، کلیات بارگزاری پ سایر طبقات ساختمان های فلزی و فولادی بیشتر آشنا شوید.

• سازه قابی یا قاب‌ بندی شده
• پوسته‌ ای
• معلق
• خرپایی

این دسته بندی بر اساس نیروهایی است که هر یک از سازه‌ها می‌توانند تحمل کنند.

اجزای سازه فلزی

اجزای سازه های فلزی در ارتباط با محاسبات و فرمول های مربوط به مقررات ملی ساختمان می باشد که این مقررات و مباحث را می توانید با دانلود مبحث ۱۰ ممکن کنید. هر سازه فلزی دارای اجزای مختلفی است که پیرو این مطلب به معرفی هر یک از آنها می‌پردازیم.

سازه های فلزی فقط در ساختمان سازی کاربرد ندارد! حتی در صنایع پتروشیمی، حمل و نقل و کشاورزی هم کاربرد دارد.

• تیر ورق

این بخش از دو ورق بال و یک ورق جان تشکیل شده است. قسمت‌های بال به‌منظور تحمل نیروهای فشاری و کششی تعبیه شده‌اند و قسمت جان برای تحمل نیروی برشی قرار گرفته است.

• تیرآهن

این جز فولادی در سازه‌ های فلزی نقش مهم تحمل تنش‌های حاصل از نیروهای برشی و لنگر خمشی را دارد. تیرآهن انواع مختلفی دارد که از جمله انواع آن می‌توان به IPE ، INP و IPB اشاره نمود.

• ورق کله گاوی

این جز خود شامل سه بخش است؛ ورق روسری، ورق زیرسری و ورق نبشی جان از جمله اجزای ورق کله گاوی هستند. ورق کله گاوی در سازه‌ های فلزی نقش مهمی دارد و آن مانع شدن از جدایی تیر از ستون در اثر عوامل اثرگذار است.

• عرشه

از فرم دهی ورق گالوانیزه عرشه به وجود می‌آید. عرشه به علت ویژگی‌های خاصه خود کاربردهای ویژه‌ای از جمله سقف سازی و کف‌ سازی دارد.

انواع سازه های فلزی

· سازه قابی یا قاب‌ بندی شده

هر سازه‌ای که در آن ستون‌ها و تیرها به‌صورت ساده یا گیردار به یکدیگر متصل شوند سازه قابی نامیده می‌شود. برای ساخت تیرها و ستون‌ها در سازه قابی از پروفیل‌های فولادی کمک گرفته می‌شود.

از جمله کاربردهای این نوع از سازه می‌توان به ساخت پل و ساختمان‌های چند طبقه و صنعتی اشاره کرد که به علت ویژگی‌های خاص این سازه بین انواع سازه های فلزی است. سازه قابی به خوبی می‌تواند نیروهای افقی و عمودی را تحمل نماید. این نوع ساختمان ها و سازه ها در مهندسی زلزله و استحکام ساختمان نقش بسزایی دارند. چرا که نوع قرار گرفتن این سازه ها باعث افزایش استحکام می شود. همچنین کتاب ها و استانداردهای ملی هم در این زمینه وجود دارد که می توانید با دانلود استاندارد ۲۸۰۰ اطلاعات خوبی بدست آورید.

اولین سازه فلزی در شیکاگو آمریکا، توسط رند مک نالی در سال ۱۸۹۰ ساخته شد.

مزایا و معایب سازه قابی

سازه‌ های فلزی قابی در کارخانه‌ها مونتاژ می‌گردند و در ادامه در محل مورد نظر نصب می‌شوند. این شیوه تولید خود باعث می‌شود که ساخت سازه فلزی با نظارت و دقت بیشتری صورت بگیرد. اگر بخواهیم به معایب سازه قابی فلزی اشاره کنیم می‌توان به مقاوم نبودن آن‌ها در برابر حرارت بیش از اندازه و آتش سوزی اشاره کنیم.

سازه فلزی قابی در اثر حرارت زیاد دچار تغییر شکل می‌شود و به دنبال آن ریزش صورت می‌گیرد. البته امروزه با پیشرفت علم معماری و ساختمان سازی شاهد روش‌هایی برای رفع این نقص سازه فلزی قابی در بین انواع سازه های فلزی هستیم. پیاده‌سازی پوشش‌های گچی، بتنی، پلیمری ضد آتش بر روی سازه‌ های قابی از جمله روش‌های رفع نقص مذکور است که به خوبی پاسخ داده‌اند.

· سازه پوسته‌ ای

سازه پوسته‌ای یکی از انواع سازه های فلزی است که در این نوع سازه به کمک ورق‌های فولادی پوسته یا به عبارتی پوششی بر روی سازه ایجاد می‌گردد.

مزایا و معایب سازه پوسته‌ ای

این سازه نیز همانند دیگر سازه‌ های فلزی مزایایی دارد. به کمک سازه پوسته‌ای می‌توان مساحت‌های بسیار بزرگ را پوشش داد و این مهم بدون زدن ستون امکان‌پذیر است. همچنین از دیگر مزایای سازه فلزی پوسته‌ای داشتن ظاهری زیبا و چشم‌نواز است؛ این در حالی است که پیش از این در سازه‌ های بتنی به ظاهر توجه چندانی نمی‌شد. وزن بسیار کم این سازه نیز از دیگر مزایای سازه پوسته‌ای است که باعث شده طرف‌داران بیشتری نسبت به انواع سازه های فلزی داشته باشد.

همان‌طور که سازه پوسته‌ای دارای مزایایی است، معایبی نیز دارد. به عنوان مثال ویژگی‌های خاص این سازه باعث شده که نتوان آن را در کارگاه خم کرد؛ خم در اینجا منظور هرگونه خم عرضی و طولی می‌باشد. پیشرفت در زمینه تولید سازه های گوناگون باعث شده است که راهکاری برای چنین عیبی وجود داشته باشد. به‌کارگیری مکمل‌های فرعی به جای پوسته‌های خمیده راهکاری است که متخصصین در این باره پیشنهاد داده‌اند.

· سازه معلق

سازه فلزی معلق به علت خصوصیات منحصربه‌فردی که بین انواع سازه های فلزی دارد کاربردهای مختص خود را نیز دارد. از جمله کاربردهای سازه معلق می‌توان به استفاده از آن در ساخت پل معلق، سایبان‌های فلزی، خط لوله و ایجاد سقف برای پارکینگ‌های روباز اشاره کرد. سازه معلق در واقع همان سازه قابی است اما تفاوت اساسی که با آن دارد وجود کابل‌های کششی است که توسط این کابل‌ها معلق شده است. سازه فلزی معلق دارای اجزایی است که به خوبی می‌توانند بارهای مختلف را تحمل کنند. کابل، سیم، زنجیر و دیافراگم ورقی شکل از جمله اجزایی است که در ساخت سازه معلق به کار می‌روند.

گران ترین و طولانی ترین پل ها توسط سازه های معلق ساخته شده است.

مزایا و معایب سازه معلق

سازه معلق همچون انواع سازه های فلزی دارای مزایایی است. داشتن وزن سبک و ظاهر زیبا از جمله مزایایی است که باعث شده سازه معلق نیز خواهان بسیاری داشته باشد. همچنین سازه‌ های معلق از نظر ایمنی بی‌ نقص هستند و نیز به‌راحتی نصب می‌ شوند. یک مهندس عمران باید بتواند تا در مکان های درست و صحیح از سازه های مختلف استفاده کند. همانطور که استفاده انواع اسکلت های ساختمانی هم در هر مکانی پیشنهاد نمی شود، سازه معلق هم به همین نحو می باشد.

در دنیای پر از تنوع سازه‌ها تقریباً می‌توان گفت که هیچ سازه بی عیبی وجود ندارد و هر سازه‌ای حداقل یک عیب دارد. سازه معلق نیز از این قاعده کلی مستثنی نیست. سازه معلق در برابر نیروها و تنش‌های فیزیکی وارد شده بر آن عکس‌العمل نسبتاً زیادی از خود نشان می‌دهد. به‌عنوان‌مثال اگر تنش‌ها باعث تغییر شکل قسمتی از سازه معلق شود عواقب ناخوشایندی را به وجود می‌آورد.

هنوز تکنولوژی به سطحی نرسیده است که از سازه های معلق برای تردد قطارهای باری مورد استفاده قرار بگیرد.

· سازه فلزی خرپایی

سازه خرپایی با ساختار ویژه و خاص خود می‌تواند نیروهایی که به آن وارد می‌شود را به زمین منتقل کند. در واقع علت این نقش، میله‌های فولادی مثلث شکلی است که به شیوه مفصلی به تکیه‌گاه متصل شده‌اند. کاربرد سازه خرپا عمدتاً در ساخت پل‌ها است. سازه خرپا شامل تیرها، تکیه‌گاه‌ها و اجزای مختلف دیگری است که قرارگیری آن‌ها در کنار یکدیگر در نهایت منجر به ایجاد یک ساختار مشبک می‌گردد.

در بین انواع سازه های فلزی، سازه خرپا اگر چه در ظاهر و توضیحات دارای جزئیات و بخش‌های ریز و درشت بسیاری است اما در نهایت مانند یک ساختار کاملاً واحد عمل می‌کند. همان‌طور که در ابتدا ذکر شد نقش این سازه انتقال نیروها به زمین است. اما آن چه که در این میان بسیار حائز اهمیت است این است که نیروها در ابتدا به قسمت‌های مفصل سازه اعمال خواهند شد و در ادامه به زمین منتقل می‌شوند.

از سازه های خرپایی در پشتیبانی از کف، سقف و بارهای داخلی ساختمان مثل سقف های کاذب مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایا و معایب سازه فلزی خرپایی

این سازه همانند سازه قابی در کارخانه مونتاژ می‌گردد و در نهایت در محل مورد نظر نصب می‌شود. مونتاژ در کارخانه یک پوئن مثبت به‌حساب می‌آید، چرا که نظارت بر ساخت بهتر صورت گرفته و نصب در محل راحت‌تر انجام می‌شود. آنچه که باعث تمایز مزایای سازه خرپا نسبت به انواع سازه های فلزی شده وجود فضاهای مثلثی در این سازه است که از آن‌ها به منظور نصب تأسیسات برقی و مکانیکی استفاده می‌گردد. همچنین از دیگر مزایای این سازه می‌توان به قابلیت استفاده مجدد و راه اندازی بدون نیاز به دستگاه تخصصی اشاره نمود.

سازه خرپا همچون دیگر انواع سازه های فلزی معایبی دارد. یکی از این معایب فضای نسبتاً زیادی است که سازه خرپا به خود اختصاص می‌دهد. البته این فضای زیاد اشغال شده توسط این سازه به علت تحمل و توزین بارهای سنگین است که نیازمند اجزای مثلث شکل با اندازه نسبتاً بزرگ است. همچنین سنگین بودن سازه نیز به دنبال فضای زیادی که اشغال می‌کند پدید می‌آید. در کنار این‌ها افرادی که از سازه خرپا استفاده می‌کنند بایستی هزینه زیادی را صرف نگهداری و تعمیر آن بپردازند.

از دیگر انواع سازه های فلزی، سازه فولادی سبک LSF می باشد که تا حد زیادی صرفه جویی در مصالح ساختمانی شما را صورت می دهد.

سخن پایانی

همان‌طور که مشاهده کردید دنیای سازه‌ های فلزی، دنیایی پر از تنوع و تعدد است. انتخاب درست یک سازه، در میان انواع سازه های فلزی، متناسب با نیازهایی که دارید باید صورت بگیرد. البته آنچه که در اینجا بسیار حائز اهمیت است داشتن شناخت کافی نسبت به سازه‌ های فلزی است که بخش عمده‌ای از این شناخت از طریق مطالعه کتب مرتبط به دست می‌آید.

شما می‌توانید برای تهیه و مطالعه کتاب‌هایی که در این زمینه به شما اطلاعاتی می‌دهند به انواع فروشگاه‌های حضوری و غیر حضوری مراجعه نمایید. سایت رایان بوک یکی از سایت‌هایی است که با عرضه و فروش کتب مرتبط با انواع سازه‌ها می‌تواند اطلاعات بسیار و البته مفیدی را به شما منتقل نماید. از این رو به شما پیشنهاد می‌کنیم که برای خرید کتب تخصصی مورد نظر خود به این وب‌سایت معتبر مراجعه نمایید.

سوالات متداول

در کدام یک از انواع سازه های فلزی بیشتر در ساخت پل های طویل و گران قیمت مورد استفاده قرار می گیرد؟

در سازه های معلق بیشترین استفاده در ساختمان ها و سازه های زیبا و با استحکام بالا مورد استفاده قرار می گیرد که در پل های طویل امروزه در تمام دنیا مورد استفاده قرار می گیرد.

به چه سازه ای سازه پوسته ای گفته می شود؟

سازه پوسته‌ای یکی از انواع سازه های فلزی است که در این نوع سازه به کمک ورق‌های فولادی پوسته یا به عبارتی پوششی بر روی سازه ایجاد می‌گردد. که اطلاعات بیشتر درمورد مزایا و معایب این سازه در مقاله برایتان بیان شده است.