یکی از پر کاربردترین سازه های ساختمانی و مهندسی سازه فولادی است که با فولاد ساخته میشود. سازه فولادی به منظور نگهداری کل ساختمان، پل یا تونل به کار میرود ولی یک سازه فضاکار فقط برای نگهداری سقف بکار می رود.
انواع سازه ها
سیستم دیوار باربر یا سازه پیوسته
سیستم تیر و ستون یا سازه قابی
سازه پوسته ای
سیستم کششی یا سازه کابلی
سیستم غشایی یا سازه پارچه ای
سازه خرپایی و سیستم های دیگر مانند سیستم قوسی، طاقی، طره ای، گنبدی و قاب پرتال است.
اجزای این سیستم ها با همدیگر متفاوت است.
ساختمان های مسکونی، برج ها، سوله ها،پل ها و… دارای سازه های فولادی هستند که یکی از مهمترین مصالح ساختمانی فولاد است و با بتن رقابت میکند. فولاد با انواع و اشکال مختلفی در ساختمان ها و… مورد استفاده قرار میگیرد.
انواع فولاد ساختمانی: از پر کاربرد ترین فولاد ساختمانی میتوان فولاد کربنی، فولاد کم آلیاژ مستحکم، فولاد باز پخت شده و فولاد آهنگری را نام برد.
اشکال مختلف فولادهای ساختمانی تیرآهن یا پروفیل است که پروفیل های مختلفی با اشکال گوناگون وجود دارد.
تاریخچه استفاده از سازه فولاد است که از اوایل قرن ۲۰ شروع شده است و کم کم توسعه و گسترش پیدا کرده است.
با گسترش استفاده از سازه فولاد به مرور زمان کار با آن راحتتر شده است و قیمت آن کاهش پیدا کرده است. فولاد مدت هاست که به خاطر مقاومت و عالی بودن آن در ساختمان ها کاربرد زیادی دارد. برای ساخت فولاد از ۴ روش کوره باز، روش دمیدن اکسیژن، کوره برقی، و روش خلاء استفاده میشود.
چه چیزهایی فولاد را به یک مصالح ساختمانی مناسب تعریف کرده است؟
تغییر شکل در هنگام بارگذاری و ایجاد تنش یکنواخت، وجود خاصیت پلاستیک و الاستیک، شکل پذیری، خاصیت چکش خواری، خاصیت فنری، مقاومت نسبی بالا، جوش پذیری، استفاده از ضایعات، تقویت مقاطع در صورت نیاز.
سازه های فولادی به سه دسته تقسیم می شوند که شامل سازه های قاب بندی شده است: یعنی تشکیل شده از اعضای محوری خمشی است.
سازه های پوسته ای: منابع نگهداری مایعات و گازها
سازه های معلق: که در آن نیروی کششی وجوددارد.
در طراحی ساختمان معیارهای سازه ای نوع مقطع، روش قرار گیری مقطع ها، فواصل تکیه گاهی، اندازه دهنه های سقف، نوع مهاربندی، نوع سیستم صلب کننده، محل قرار گیری سیستم صلب کننده و…مهم است.
برای ساختن ساختمان و بهینه کردن زمان بهتر است از قطعات پیش ساخته استفاده شود تا در زمان نصب آن ها زمان کمتری بگیرند. فضای داخلی ساختمان فلزی دارای سقف و بام و دیوارهای داخلی و خارجی و پله و آسانسور وپنجره و… دارد. اسکلت های فلزی معمولا با پیچ و مهره و یا پرچ شده جوش داده شده به هم متصل میشوند. تیرها و ستون های فولادی اعضای ساختمان هستند که در برابر بارها و وزنی که به آن منتقل میشود مقاومت کنند.
ساخت اسکلت فولادی معمولی: بخش های فولادی اسکلت در طول معینی بریده میشود و به هم جوش میدهند که این روش در محل ساخت و ساز هم انجام میگیرد که نیروی انسانی زیادی میخواهد.
ساخت اسکلت فولادی با پیچ و مهره: تمام اجزای اسکلت فولادی ساخته و سپس رنگ میشود وبعد به محل ساخت و ساز وصل و به هم پیچ و مهره میشود.
ساخت از طریق یک فولادسنج سبک: فولادسنج یک ورق نازک است که ۱ الی ۳ میلی متر اندازه دارد و به شکل حرف C یا Z خم شده است. استفاده از فولاد سنج بسیار معمول است و برای ساختمان های کوچک و مسکونی به کار میرود. بالارفتن سرعت کار، مقاومت بالای ان، کیفیت خوب و نگهداری دائمی هستند.
اجزای سازه فولادی بسیار سبک و مقاوم و قوی تر از محصولات بتنی یا چوبی هستند. اجزای سازه فولادی حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد سبک تر از محصول چوبی است.
مزایای ساخت اسکلت فلزی
مقاومت بالا
امکان ساخت آسان و در اندازه های مختلف
مقاومت در برابر آتش
مقاوم در برابر آفات و حشرات
مقاومت در برابر رطوبت و آب و هوایی مختلف
کاربرد سازه فلزی
بخش های سازه ای: این سازه یک قاب خیلی مقاوم و خیلی قوی برای ساختمان است و ۲۵ درصد فولادی که در ساختمان به کار رفته است مربوط به این سازه است.
میله های تقویت کننده: به دلیل اینکه فولاد به راحتی به بتن وصل میشود و محکم و مقرون به صرفه است این میله ها میزان کششی و مستحکم شدن بتن را زیاد میکند و ۴۴ درصد فولاد مربوط به این بخش است.
ورقه های فولادی: این ورقه ها در سقف و دیوار های داخلی و خارجی ساختمان بکار می رود که ۳۱ درصد فولاد را بخود اختصاص داده است.
انواع ستون ها براساس مقطع، مواد اولیه، نوع بارگذاری، ارتفاع ،مقاومت بار جانبی است.
تیرآهن یک بخش مهمی از ساخت ساختمان است که بدون آن ساخت انجام نمیگیرد.
قوطی فلزی: پروفیل هایی است که داخل آنها توخالی است و با نور سرد تولید میشود و برای ساخت ساختمان به کار میرود.