سازه صنعتی یا سازه فلزی چیست؟ کاربردها، مزایا و انواع

استفاده از فلز به عنوان مصالح ساختمانی به قرن هفدهم میلادی باز می گردد. در آن زمان، چدن به عنوان اولین فلز مورد استفاده در ساخت سازه فلزی یا سازه صنعتی بود. اولین پل فلزی ساخته شده در جهان، پل چدنی در انگلستان در سال ۱۷۷۹ بود که در آن زمان محبوبیت بسیاری توسط سازندگان به خود اختصاص داد.

در اوایل قرن نوزدهم، آهن کم کربن جایگزین چدن در ساخت انواع سازه فلزی و سازه صنعتی شد. آهن کم کربن دارای استحکام و دوام بیشتری نسبت به چدن بود و همچنین قابلیت شکل پذیری بهتری نیز داشت. این امر باعث شد تا کاربرد سازه های فلزی در ساخت ساختمان ها، پل ها، برج ها و سایر سازه های صنعتی افزایش یابد.

امروزه، سازه فلزی به یکی از رایج ترین مصالح ساختمانی در جهان تبدیل شده که در ادامه با مزایا و کاربردهای مختلف آن ها در صنایع مختلف آشنا خواهیم شد.

سازه فلزی (Steel Structure) یا سازه صنعتی چیست؟

سازه فلزی و سازه صنعتی هر دو سازه هایی هستند که از مواد فلزی مانند فولاد، آلومینیوم یا مس ساخته می شوند. این اسکلت های فلزی معمولاً در صنایع ساختمانی، صنایع دریایی، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و دیگر صنایع بزرگ کاربرد دارند. سازه  های فلزی به دلیل خصوصیاتی مانند استحکام، انعطاف پذیری، مقاومت در برابر زلزله و حرارت، به عنوان یک گزینه محبوب برای ساخت و سازهای صنعتی مختلف محسوب می شوند و می توانند به شکل ها و اندازه های مختلف و بر اساس نیازهای مشتریان کاربرد داشته باشند.

کاربرد سازه فلزی یا صنعتی (اسکلت ساختمانی)

همانطور که گفته شد سازه های فلزی و صنعتی و همچنین انواع اسکلت های ساختمانی از فلزات برای ایجاد ساختمان  ها و سازه  هایی با استحکام و پایداری بالا استفاده می کنند که کاربردهای مختلفی در صنایع دارند:

1) ساختمان سازی: سازه های فلزی به دلیل مقاومت و استحکام بالا، گزینه مناسبی برای ساخت ساختمان های بلند، پل ها، سازه های مخابراتی و سایر سازه های عمرانی هستند.

2) صنعت: سازه های فلزی یا سازه های فولادی در صنایع مختلف مانند صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، صنایع دریایی، صنایع تولید و صنایع کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرند.

3) حمل و نقل: سازه های صنعتی اغلب در ساخت هواپیما، کشتی، خودرو و سایر وسایل نقلیه کاربرد فراوانی دارند.

4) تجهیزات ورزشی: سازه های فلزی یا فولادی در تولید سازه های ورزشی مانند استادیوم ها، سالن های ورزشی و استخرها می توانند کاربرد موثری داشته باشند.

5) ساخت برج های بلند: سازه  های فلزی به دلیل مقاومت بالا در برابر بارهای جانبی، گزینه مناسبی برای ساخت انواع برج های بلند هستند.

6) ساخت پل ها: سازه های صنعتی به دلیل وزن سبک و قابلیت تحمل بارهای سنگین، گزینه مناسبی برای ساخت پل ها هستند.

7) ساخت دکل های نفتی و گازی: سازه های صنعتی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و شرایط آب و هوایی نامساعد، گزینه مناسبی برای ساخت دکل های نفتی و گازی هستند.

8) ساخت سازه های مخابراتی: سازه های فلزی به دلیل ارتفاع زیاد و قابلیت تحمل بارهای سنگین، گزینه مناسبی برای ساخت سازه های مخابراتی مانند دکل های مخابراتی و آنتن های رادیویی هستند.

مزایای سازه فلزی یا صنعتی در صنعت ساختمان

در صنعت ساختمان سازه های صنعتی یا فلزی به دلیل مزایای فنی، اقتصادی و محیطی متعدد، جایگاه ویژه ای در بین سازندگان دارند. در ادامه، به بررسی برخی مزایای اصلی سازه های فلزی ساختمان یا اسکلت های فلزی می پردازیم:

فلزات از جمله فولاد دارای نسبت استحکام به وزن بالا هستند؛ یعنی به عبارتی سازه های فلزی می توانند با وزن کمتری نسبت به سازه های دیگر، استحکام و مقاومت بالایی از خود نشان دهند.

سازه های صنعتی به دلیل انعطاف پذیری در طراحی و نصب، معمولاً با سرعت بیشتری نصب و اجرا می شوند که این امر می تواند هزینه های کل پروژه را کاهش دهد.

فلزات اکثراً مقاوم در برابر زنگ زدگی و فرسایش هستند، که موجب ماندگاری و طول عمر بالای سازه های فلزی می شود.

اسکلت های فلزی به راحتی قابل تنظیم در طراحی هستند و این امر اجازه می دهد تا به سرعت و با کمترین هزینه به تغییرات طراحی پاسخ داده شود.

وزن سبک سازه های فلزی یا صنعتی امکان حمل و نقل آسان تر و همچنین کاهش بارهای بنیادی را فراهم می کند.

آشنایی با انواع سازه صنعتی (سازه فلزی)

سازه فولادی قابی یک نوع سازه است که از جنس فولاد برای انتقال بارها و مقاومت در برابر نیروهای خارجی مورد استفاده قرار می گیرد. این سازه های صنعتی به ویژه در ساختمان ها به عنوان قاب اصلی به کار می روند و توانایی بالایی در مقاومت در برابر زلزله و بارهای جانبی دارند.

سازه فولادی قابی به دلیل خصوصیات فولاد از جمله استحکام بالا، انعطاف پذیری، و توانایی انتقال بار انتخاب مناسبی برای اسکلت های ساختمانی هستند. این سازه های صنعتی معمولاً از تیرها و ستون های فولادی تشکیل شده اند که با هم ترکیب شده و یک قاب مستطیلی یا مربعی را ایجاد می کنند. این قابها به عنوان سیستم اصلی باربر در ساختمان ها عمل می کنند و بارهای عمودی و افقی را به ستون ها و تیرها منتقل می کنند.

استفاده از سازه فولادی و صنعتی قابی در ساختمان ها به دلیل سرعت ساخت، کاهش وزن ساختمان، انعطاف پذیری در طراحی، و مقاومت در برابر زلزله، مورد توجه قرار گرفته است.

سازه های فولادی پوسته ای یکی از زیباترین و تکنولوژیک ترین انواع سازه های فلزی در صنعت ساختمان هستند. این سازه های صنعتی عمدتاً از ورق های فولادی با ضخامت نسبتاً کم (در حدود 1 تا 10 میلیمتر) ساخته و از طریق اتصالات و تکنیک های خاص به یکدیگر متصل می شوند. این نوع سازه فلزی به دلیل شکل های هندسی منحنی و خاص خود یک سازه منحصر به فرد شناخته شده است که این امکان را به معماران و مهندسان می دهد تا ساختمان ها و سازه های بسیار خاص و زیبای را طراحی کنند.

سازه فولادی معلق یا “سازه فلزی معلق” یک نوع سازه است که به صورت آویزان یا معلق از نقطه ای در فضا آویزان شده و به زمین یا سازه  های دیگر وابسته نیست. این نوع سازه های صنعتی به کمک رفتارهای مکانیکی و اصول فیزیکی فلزات و سازه ها طراحی و اجرا می شوند.

سازه فولادی خرپا، یک نمونه از سازه صنعتی است که در ساختار اسکلت آن از خرپا بهره گرفته شده است. این سازه، به شکل مثلثی با دو تیر موازی و تعدادی تیر عمودی، ایجاد می شود. خرپاها به طور قابل توجهی توانایی در تحمل بارهای سنگین را دارند و برای ایجاد سازه های بلند و گسترده بسیار مناسب به نظر می رسند.

سوله تیر ورقی، یک نوع سازه صنعتی است که ساختار اصلی آن از تیرهای فلزی و ورق های فلزی تشکیل شده است. تیرهای فلزی به عنوان عناصر عمودی، مسئول انتقال بارها از سقف و دیوارها به زمین هستند، در حالی که ورق های فلزی به عنوان پوشش سقف و دیوارهای سازه فلزی عمل می کنند. مواد اصلی مورد استفاده در این سازه های صنعتی معمولاً ورق های فلزی گالوانیزه هستند که با مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ زدگی، توانایی مقابله با شرایط محیطی مختلف را دارند.

سازه های فلزی یا سازه های صنعتی در سطح جهانی به دلیل ویژگی ها و مزایای چشمگیر خود، جایگاه ویژه ای در صنعت ساخت و ساختمان ایجاد کرده اند. این سازه ها با سرعت ساخت بالا، مقاومت و استحکام بیشتر، وزن کمتر و انعطاف پذیری در طراحی، توانمندی بالایی را برای مهندسان و سازندگان فراهم می کنند. همچنین، مصالح فلزی به دلیل دوام و ماندگاری بالا، قابلیت بازیافت، کنترل مدیریت حرارت و آتش، کاهش هدررفت مصالح و امکان استفاده از منابع محلی، به لحاظ اقتصادی و محیطی نیز مزایای فراوانی دارند. این مزایا همراه با قابلیت اجتناب از مشکلات زنگ زدگی و خوردگی، سازه های فلزی یا صنعتی را به یک گزینه برتر در زمینه ساخت و ساز تبدیل کرده اند.