حداقل
مزایا و معایب ساختمان های فلزی

 

 

 

مقدمه

احداث ساختمان به منظور رفع احتیاج انسانها صورت گرفته و مهندسان و معماران مسئولیت تهیه اشکال و اجراء مناسب بنا را برعهده دارند. محور اصلی مسئولیت آنها عبارت است از:
الف) ایمنی.

 ب) زیبایی.

 ج) اقتصاد.
 با توجه به اینکه ساختمان های احداثی در کشور ما اکثرا" بصورت فلزی یا بتنی بوده و ساختمانهای بنایی غیر مسلح با محدودیت خاص طبق آئین نامه 2800 زلزله ایران ساخته میشود، آشنایی با مزایا و معایب ساختمانها می تواند درتصمیم گیری مالکین و مهندسین نقش اساسی داشته باشد.

 مزایای ساختمان
های فلزی
1- مقاومت زیاد: مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن، از مصالح بتنی بزرگتر است. به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها، ساختمان های مرتفع و ساختمانهایی که روی زمینهای سست قرارمیگیرند، حائز اهمیت فراوان میباشند.


2- خواص یکنواخت: فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود در نتیجه می توان از  یکنواخت بودن خواص آن 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 صرفه جویی در مصرف مصالح را باعث میشود.


 3- دوام: دوام فولاد در ساختمانهایی که در نگهداری آنها دقت گردد، بسیار خوب است و برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود.


 4- خواص ارتجاعی: خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد. فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی مینماید. مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود، حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد.


5- شکل پذیری: از خاصیت مثبت مصالح 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 نماید، در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده هستند و در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. همچنین در هنگام خرابی، عضو خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی و خطرات آن جلوگیری میکند.


 6- پیوستگی مصالح: قطعات فلزی با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن می باشند و ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی میلگرد وارد میگردد، ترکهایی 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.


7- مقاومت متعادل مصالح: مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان و در برش نیز خوب و نزدیک به کشش و فشار عمل می کنند. در ساختمانهای بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب ولی در کشش و یا برش کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالآ تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی مینمایند.


 8- انفجار: در ساختمانهای فلزی بارهای وارده توسط اسکلت ساختمان تحمل شده و 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. در صورتی که در ساختمانهای بتنی مسلح، خرابی دیوارها باعث ویرانی ساختمان خواهد شد.


 9- تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی: اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه، تغییر مقررات و ضوابط اجراء و .... می توان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه هایی اضافه کرد.


 10- شرایط آسان ساخت و نصب: تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت و شرایط جوی متفاوت با تهمیدات لازم قابل اجراء است.


 11- سرعت نصب: نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد.

 

 12- پرت مصالح: با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است.


 13- وزن کم: ‌میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245 تا 390 کیلوگرم بر مترمربع و یا بین 80 تا 128 کیلوگرم بر مترمکعب تخمین زد درحالی که در ساختمانهای بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین 480 تا 780 کیلوگرم برمترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم برمترمکعب می باشد.

 
14- 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 فضای مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود.


15- ضریب نیروی لرزه ای: حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمان میشود، به عبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاش است، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند. در قابهای بتن مسلح که وزن بیشتر دارد، ضریب نیروی لرزه ای بیشتر از قاب های فلزی است. تجربه نشان میدهد که خسارت وارده برساختمانهای کوتاه و صلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند، زیاد است. درحالیکه در ساختمانهای بلند و انعطاف پذیر، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شده اند صدمات بیشتری از زلزله دیده اند. بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریود ارتعاش زمین نسبتا" بزرگ است، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند و برعکس در زمینهای سفت با پریود کوچک، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند. عکس العمل ساختمانها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت و یا انعطاف پذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله، پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است.

 معایب ساختمانهای فلزی :
1- ضعف در دمای زیاد: مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما نقصان می یابد. اگر دکای اسکلت فلزی از 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 است.


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: در ساختمانهای فلری اتصال قطعات به همدیگر با جوش، پرچ، پیچ صورت میگیرد. استفاده از پیچ و مهره وتهیه و ساخت قطعات در کارخانجات اقتصادی ترین و فنی ترین کار می باشد که در کشور ما برای ساختمانهای متداول چنین امکاناتی مهیا نیست. اتصال با جوش به علت عدم مهارت جوشکاران، استفاده از ماشین آلات قدیمی، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر، گران بودن هزینه آزمایش جوش و ... برزگترین ضعف میباشد. تجربه ثابت کرده است که سوله های ساخته شده در کارخانجات درصورت رعایت مشخصات فنی و استاندارد، این عیب را نداشته و دارای مقاومت سازه ای بهتر در برابر بارهای وارده و نیروی زلزله است.

طراحی پورتال : فناوری اطلاعات آریانا