سازه فلزی سنگین و سوله های عظیم فولادی نوعی سازه بوده که به طور کلی از فولاد و فلز ساخته شده است و اتصالات استفاده شده در این نوع سازه ها معمولا از نوع جوشی، پرچی یا پیچی است.
سازه فلزی سنگین
یکی از انواع پر کاربرد سازه ها، سازه فلزی سنگین بوده که مهمترین مصالح آن برای تحمل نیرو و انتقال نیرو فلز و فولاد می باشد. سازه فلزی عملکرد سه بعدی داشته و در حال حاضر برای ساخت ساختمان ها، پل ها و سایر سازه های ثابت از این نوع سازه مقاوم استفاده می شود. استفاده از فولاد و سازه فلزی سنگین تقریبا از اوایل قرن بیستم آغاز شده و در زمان جنگ جهانی دوم به صورت قابل توجهی گسترش پیدا کرده است. از آنجایی که استفاده از سازه فلزی سنگین مزایای بسیاری دارد و پس از جنگ جهانی دوم قیمت فولاد کاهش چشمگیر پیدا کرد، بعد از آن طراحان در امر ساخت و ساز بسیار از اسکلت فلزی استفاده می کردند.
کاربرد سازه فلزی سنگین
سازه فلزی سنگین معمولاً بیشتر مصارف صنعتی داشته که بیشتر از این سازه ها در کارخانه ها، مرغداری ها، آشیانه های هواپیما، فروشگاه های بزرگ، سالن های ورزشی، تعمیرگاه ها، دامداری ها، سوله ها، ساختمان های تجاری صنایع نفت و گاز مخازن ذخیره سازی تجهیزات زیردریایی و بسیاری از موارد دیگر استفاده می شود. این نوع سازه های فلزی معمولاً سقف شیبداری دارد که بر اساس محاسبات فنی خاص طراحی و ساخته می شود. با توجه به اینکه ابعاد تیرها و ستونها در سازه فلزی سنگین بزرگ است باید از تیر ورق در پروفیل های آن استفاده شود. مهمترین تفاوت سازه های فلزی سنگین با دیگر سازه ها قاب های استفاده شده در این سازه می باشد.
انواع سازه فلزی سنگین
سازه فلزی سنگین به طور کلی به ۴ دسته تقسیم میشود که عبارتند از:
- سازه های آب بندی شده: این نوع سازه های فلزی ترکیبی از تیرها و ستونها می باشد که اتصالات آن به صورت سخت یا ساده بوده است. سازه های قاب بندی شده در انواع ساختمان های صنعتی و چند طبقه مورد استفاده قرار میگیرد.
- سازه های پوسته ای: یکی از عالی ترین انواع سازه ها، ساختمان های پوسته ای بوده که برای ساخت مخازن آب، مخازن گاز، سیلو ها، سد های قوسی، بدنه هواپیما، بدنه کشتی و خودرو از آن استفاده می شود. این سازه ها دارای ۴ نوع اشکال سینک لاستیک، اشکال قابل توسعه، اشکال آنتی کلاسیک و اشکال آزاد می باشد.
- سازه های معلق: این نوع سازه ها معمولا در طرح پوشش ها و پلهای با دهانه های بلند استفاده می شود و در طراحی پل ها بسیار کاربرد دارد. در چنین سازه هایی یک اسکلت قاب بندی شده وجود داشته که توسط آویزه ایی از کابل های کششی آویزان است.
- سازه های خرپایی: وسیله ای مثلثی شکل که مجموعه بارها را با اتصال مفصلی به تکیه گاه منتقل میکند، خرپا نام دارد؛ در اعضای خرپا فقط نیروهای فشاری و کششی ایجاد می شود.
مزایای استفاده از سازه فلزی سنگین
سازه فولادی سنگین دارای مزایای زیادی می باشد که در این بین صرفه اقتصادی، انعطاف پذیری، سرعت ساخت و نصب آن به هیچ عنوان با دیگر سازها قابل مقایسه نمی باشد. مقاومت سازه فلزی سنگین نیز جزو مزایای آن به شمار می رود زیرا مقاومت قطعات فلزی به قدری زیاد بوده که موجب شده است از این سازه ها در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع به راحتی استفاده کرد و جای هیچ نگرانی نباشد. دوام فولاد بسیار خوب است از این رو میتوان از سازه فلزی سنگین مدت زمان زیادی بهره برداری کرد. همچنین با توجه به اینکه فلز در کارخانجات بزرگ به صورت یکنواخت در می آید و برخلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد می توان از این سازه ها با اطمینان کامل از نظر یکنواختی آن استفاده کرد. خواص ارتجاعی فولاد مناسب این سازه ها موجب مقاومت آن در برابر نیروهای دینامیکی شده و سازه به هیچ عنوان ترد شکننده نمی باشد. از دیگر مزایای سازه فلزی سنگین می توان به مقاومت متعادل مصالح، مقاومت بالا در برابر انفجار، امکان مقاوم سازی، نصب و ساخت آسان، افزایش کیفیت اسکلت سازه و ضریب نیروی لرزه ای اشاره کرد.
معایب استفاده از سازه فلزی سنگین
همانطور که می دانید هر سازه ای چه سازهای فلزی و چه سازهای بتنی با توجه به شرایط ساختی که داشته معایب و مزایای نیز دارد که در بالا مهمترین مزایای سازه فلزی سنگین را شرح دادیم اما این نوع سازه نیز دارای معایبی می باشد. سازه فلزی سنگین در برابر دمای زیاد استقامت زیادی نداشته و اگر دما به ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی گراد برسد امکان دارد تعادل ساختمان به خطر بیفتد. همچنین خوردگی و فساد فلزات در مقابل عوامل خارجی از دیگر معایب سازه فلزی سنگین است. از طرفی با توجه به اینکه قطعات فلزی معمولا زیاد بوده و ابعاد مصرفی کوچک است تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه ضعف به حساب میآید.
فاکتورهای تاثیر گذار در قیمت سازه فلزی سنگین
مهمترین مواردی که در قیمت سازه فلزی سنگین تاثیرگذار است این است که آیا پروژه این جدید ساخت یا بازسازی شده است، زیرا کارهای بازسازی نیاز به نیروی کار بیشتری داشته و برخلاف پروژه های ساخت جدید که می توان اسکلت را در کارگاه ساخت و تهیه کرد در کارهای بازسازی نیاز به آماده سازی اجزا در محل کار میباشد. از این میتوان گفت قیمت سازه فلزی سنگین جدید از نوع بازسازی شده آن کمتر میباشد. همچنین اندازه پروژه میتواند از جمله مواردی باشد که در قیمت سازه فلزی سنگین تاثیرگذار است.
طراحی سازه فلزی سنگین
برای ساخت سازه های فلزی معمولا ۲ روش طراحی ارتجاعی و روش طراحی نهایی مورد استفاده قرار میگیرد. در طراحی ارتجاعی، سازه باید تحت اثر بارهای خط قرار داده شده و تنش در اعضا به درصدی از مقاومت نهایی مصالح محدود گردد؛ در این روش بارهای واقعی یعنی بارهای مرده و زنده به سازه وارد می شوند و ضرایب اطمینان باید در مقاومت مصالح اعمال شود. در روش طراحی نهایی ضریب اطمینان در بارهای وارده اعمال می شد. توجه داشته باشید که امروزه هر ۲ روش طراحی نهایی و طراحی ارتجاعی در سازه فلزی سنگین مورد استفاده قرار میگیرد که از طراحی نهایی با نام ضرایب بار و مقاومت یاد می شود و به طراحی ارتجاعی مقاومت مجاز در آیین نامه گفته می شود.
در این مطلب از وبسایت دانشنامه ساخت و ساز آریا درباره مزایا و معایب سازه فلزی سنگین صحبت کردیم و از این که که تا پایان متن با ما همراه بودید سپاسگزاریم. جهت کسب اطلاعات بیشتر می توانید مطالب دسته سازه فلزی را مطالعه بفرمایید.