آشنایی با انواع رایج سازه های فلزی (فولادی) + مزایا و معایب هر نوع سازه فلزی
فلز و فولاد به طور گسترده به دلیل عملکرد بهتر و قیمت مناسب تر، در صنعت ساخت و ساز جایگاه ویژه ای به خود اختصاص داده اند. به طوریکه می توان گفت روز به روز شاهد ساخت و سازهای فولادی بیشتری جهت پاسخگویی به نیازهای موجود جامعه در این صنعت هستیم. از همین رو، با گذشت زمان و پیشرفت صنایع، انواع مختلفی از سازه های فلزی با مزایا و معایب منحصر به فردی تولید شده اند.
سازه های فلزی نوعی از سازه ها محسوب می شوند که در آنها از فولاد به عنوان اصلی ترین مصالح برای اسکلت بندی استفاده می شود. ساختمان های فولادی به دلیل مزایایی از قبیل مقاومت، دوام، انعطاف پذیری و موارد دیگر، به طور پیوسته از محبوبیت بیشتری برخوردار هستند. در این مطلب به بررسی برخی از متداول ترین انواع سازه های فولادی یا فلزی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند، می پردازیم.
سازه های فلزی تیرآهنی (Steel Frame Structures)
این نوع سازه فلزی از رایج ترین نوع سازه هستند و در طیف گسترده ای از ساختمان ها، از بلندمرتبه ها گرفته تا خانه های مسکونی، کاربرد دارند. سازه های فلزی تیرآهنی از ستون های عمودی فولادی، تیرهای افقی فولادی و اتصالات فولادی که اجزا را به یکدیگر متصل می کنند، تشکیل شده است که در نهایت یک سازه پایدار را ایجاد کرده اند.
اما این نوع سازه ها از چه مزایا و معایبی در دنیای ساخت و ساز برخوردار هستند؟
مزایای سازه تیرآهنی
- مونتاژ این نوع سازه ها سریع و آسان است که باعث کاهش زمان ساخت و ساز و هزینه های مربوط به نیروی کار می شود.
- وزن سبک و نیاز به زیرسازی کمتر در مقایسه با سازه های بتنی
- علاوه بر این، فولاد به عنوان یک ماده پایدار و قابل بازیافت، این سازه را به یک انتخاب سازگار با محیط زیست برای ساخت و ساز تبدیل می کند.
معایب سازه تیرآهنی
- این روش های ساخت می توانند گران تر از سایر روش ها باشند.
- برای اطمینان از استحکام ساختاری، به برنامه ریزی و طراحی دقیق نیاز دارند.
- اگر ساختمان به درستی عایق بندی نشود، راندمان انرژی آن می تواند تحت تاثیر قرار گیرد.
سازه های خرپایی فلزی (Steel Truss Structures)
سازه های خرپایی فولادی نوعی روش ساخت و ساز هستند که قطعات آن به صورت مثلثی به یکدیگر متصل می شوند تا وزن به طور مساوی در کل سازه توزیع شود. سازه های خرپایی فلزی به طور معمول برای سقف و پل ها مورد استفاده قرار می گیرند، اما برای سایر کاربردهایی که نیاز به دهانه های بزرگ دارند نیز می توان از آن ها استفاده کرد.
مزایای سازه فلزی خرپایی
- این سازه ها به دلیل سبک بودن و نیاز به مصالح کمتر در مقایسه با سایر انواع سازه ها، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر هستند.
- همچنین، مونتاژ آنها سریع است که زمان ساخت و ساز و هزینه های مربوط به نیروی انسانی را کاهش می دهد.
- این نوع سازه ها بسیار بادوام هستند و می توانند در برابر شرایط سخت محیطی مانند بادهای شدید و زلزله مقاومت خوبی داشته باشند.
معایب سازه فلزی خرپایی
- طراحی و ساخت این سازه ها می تواند پیچیده تر از سایر سازه ها باشد و به دانش و تجهیزات تخصصی نیاز دارد.
- برای حفظ کیفیت و عملکرد، این نوع سازه ها به نگهداری و مراقبت دقیق نیاز دارند تا از خوردگی و سایر انواع آسیب ها جلوگیری شود.
- پس از ساخت، تغییر یا گسترش این نوع سازه ها دشوارتر می شود، که می تواند انعطاف پذیری آن ها را برای آینده محدود کند.
سازه های قوسی فلزی (Steel Arch Structure)
از سازه های قوسی فلزی در بین انواع سازه های فلزی اغلب برای ساخت پل ها و ساختمان هایی که به دهانه های بلند و بزرگ نیاز دارند، استفاده می شود. سازه قوسی فولادی از یک قوس خمیده فولادی تشکیل شده است که وزن کل سازه را تحمل می کند. این قوس از تعدادی قطعه فلزی متصل به هم تشکیل شده است که شکل منحنی را به وجود می آورند.
مزایای سازه فلزی قوسی
- این سازه ها می توانند برای مسافت های طولانی بدون نیاز به تکیه گاه های میانی استفاده شوند و به همین دلیل برای ساخت پل ها و دیگر سازه هایی که باید از روی موانعی مانند رودخانه ها یا دره ها عبور کنند، ایده آل هستند.
- علاوه بر این، این نوع سازه ها سبک تر هستند و به مصالح کمتری نسبت به سایر انواع سازه ها نیاز دارند که آن ها را مقرون به صرفه تر می کند.
- بسیار بادوام هستند و می توانند در برابر شرایط سخت محیطی مانند بادهای شدید و زلزله مقاومت کافی داشته باشند.
- پل های قوسی به دلیل شکل قوسی خود، فضای خالی و قابل دسترسی در زیر سازه ایجاد می کنند که نگهداری و تعمیر آنها را آسان می کند.
معایب سازه فلزی قوسی
- طراحی و ساخت این سازه ها می تواند پیچیده تر از سایر سازه ها باشد و به دانش و تجهیزات تخصصی نیاز داشته باشد.
- برای جلوگیری از خوردگی و سایر انواع آسیب ها در طول زمان، به نگهداری دقیق نیاز دارند.
- پس از ساخت، تغییر یا گسترش این سازه ها می تواند دشوارتر باشد، که انعطاف پذیری آن ها را برای کاربردهای دیگر در آینده محدود می کند.
سازه های کابلی (Steel Cable Structures)
سازه های کابلی فولادی نوعی روش ساخت و ساز هستند که در آن ها از کابل های فولادی برای تحمل وزن سازه استفاده می شود و بدین ترتیب، یک سیستم معلق ایجاد می گردد. سازه های کابلی به طور معمول برای پل های معلق و سقف ها به کار می روند. این سازه ها از کابل های فولادی تشکیل شده اند که در دو انتهای سازه به برج ها یا ستون ها به صورت لنگر انداخته می شوند. سپس کابل ها به طور کشیده و محکم در سراسر دهانه ی سازه قرار داده می شوند و بدین ترتیب، یک سیستم معلق ایجاد می کنند که وزن سازه را تحمل می کند.
مزایای سازه های کابلی
- سازه های کابلی می توانند برای مسافت های طولانی بدون نیاز به تکیه گاه های میانی کاربرد داشته باشند و به همین دلیل برای ساخت پل ها و دیگر انواع سازه های فلزی که باید از روی موانعی مانند رودخانه ها یا دره ها عبور کنند، ایده آل هستند.
- این سازه ها سبک وزن هستند و به مصالح کمتری نسبت به سایر انواع سازه ها نیاز دارند، که آنها را مقرون به صرفه تر می کند.
- بسیار بادوام هستند و می توانند در برابر شرایط سخت محیطی مقاومت کنند.
- نگهداری آنها نیز آسان است، زیرا کابل ها به راحتی قابل بررسی و در صورت نیاز قابل تعویض هستند.
معایب سازه های کابلی
- طراحی و ساخت آن ها می تواند پیچیده باشد و به دانش و تجهیزات تخصصی نیاز داشته باشد.
- برای جلوگیری از خوردگی و سایر انواع آسیب ها در طول زمان، به تعمیر و نگهداری دقیق نیاز دارند.
- ساختارهای کابلی فولادی می توانند پس از ساخت، اصلاح یا گسترش آن ها دشوارتر باشد.
سازه های فضاکار فولادی (Steel space frame structures)
سازه های فضاکار فولادی (اسکلت فضایی) نوعی روش ساخت و ساز هستند که در آن ها از یک چارچوب سه بعدی ساخته شده از لوله های فولادی برای تحمل وزن سازه استفاده می شود. سازه های فضاکار به طور گسترده در ساخت بناهای بزرگ مانند فرودگاه ها و میدان های ورزشی مورد استفاده قرار می گیرند.
این مدل از انواع سازه های فلزی به نام سازه فضاکار فلزی از تعدادی لوله فولادی تشکیل شده است که به هم جوش داده می شوند تا یک قاب سه بعدی ایجاد کنند. سپس این قاب با سقف و نما پوشانده می شود تا سازه نهایی شکل گیرد.
مزایا سازه فضاکار فولادی
- این سازه ها می توانند بدون نیاز به تکیه گاه های میانی، مسافت های زیادی را پوشش دهند و به همین دلیل برای ساختمان های بزرگ و دیگر سازه هایی که به فضای باز و وسیعی نیاز دارند، ایده آل هستند.
- علاوه بر این، این سازه ها سبک بوده و به مصالح کمتری نسبت به سایر انواع سازه ها نیاز دارند، که آنها را مقرون به صرفه تر می کند.
- آنها بسیار بادوام هستند و می توانند در برابر شرایط سخت محیطی مانند بادهای شدید و زلزله مقاومت کنند.
- نگهداری آنها نیز آسان است، زیرا به راحتی می توان برای بازرسی و تعمیر به چارچوب آن دسترسی پیدا کرد.
معایب سازه فضاکار فولادی
- ساخت و طراحی این سازه ها نسبت به دیگر سازه ها پیچیدگی بیشتری دارد و نیازمند دانش و تجهیزات تخصصی است.
- همچنین برای جلوگیری از خوردگی و دیگر آسیب ها در طول زمان، نگهداری دقیق و مداومی را می طلبند.
- پس از ساخته شدن، تغییر یا گسترش دادن آن ها دشوارتر است، که می تواند انعطاف پذیری آن ها را برای استفاده های آتی محدود کند.
سازه های فلزی سبک (Light Gauge Steel Structures)
سازه های فولادی سبک وزن از قاب های فولادی سبک برای تحمل وزن سازه استفاده می کنند و به طور معمول در ساختمان های مسکونی و تجاری کوچک به کار می روند. این نوع سازه ها از قاب های فولادی ساخته شده اند که از ورق های فولادی نازک تشکیل شده اند و با فرآیند سرد به مقاطع C شکل یا Z شکل درمی آیند. سپس قطعات با استفاده از پیچ یا مهره به یک قاب مونتاژ می شوند.
مزایا سازه فلزی سبک
- مونتاژ سریع، زمان ساخت و دستمزد نیروی کار را کاهش می دهد.
- این سازه ها از انواع سازه های فلزی به دلیل وزن کم، نیاز به کار پی ریزی کمتری نسبت به انواع سازه های بتنی دارند.
- علاوه بر این، فولاد سبک وزن یک ماده پایدار و قابل بازیافت است که آن را به یک گزینه سازگار با محیط زیست برای ساخت و ساز تبدیل می کند.
- نگهداری و تعمیر این سازه ها نیز آسان است، زیرا بخش های آسیب دیده به راحتی قابل تعویض هستند.
معایب سازه فلزی سبک
- این سازه ها ممکن است برای ساختمان هایی با بار زیاد یا دهانه های بلند مناسب نباشند، زیرا قاب های فولادی نازک ممکن است به اندازه کافی استحکام نداشته باشند.
- ممکن است به اندازه ی سایر روش های ساخت و ساز در برابر آتش مقاوم نباشند، هرچند با استفاده از پوشش ها و مصالح ضد حریق، می توان عملکرد آن ها را در برابر آتش بهبود بخشید.
سازه های پیش مهندسی شده فلزی (Pre-engineered Steel Structures)
سازه های فولادی پیش مهندسی شده نوعی روش ساخت و ساز هستند که از اجزای استاندارد استفاده می کنند. این اجزا پیشاپیش در کارخانه ساخته شده و سپس در محل پروژه مونتاژ می شوند. ساختارهای پیش مهندسی شده فولادی، به طور رایج برای ساختمان های صنعتی مانند کارخانه ها، انبارها و مراکز توزیع به کار می روند.
سازه های فلزی پیش ساخته از اجزای استاندارد مانند ستون های فولادی، تیرها، پروفیل های C شکل برای اتصال تیر به تاج و پروفیل های Z شکل برای اتصال دیوار به ستون تشکیل شده است که به راحتی در محل به هم متصل می شوند.
مزایا سازه پیش مهندسی شده فلزی
- این سازه های پیش ساخته فولادی به سرعت سرپا می شوند و به همین دلیل زمان ساخت و ساز و هزینه نیروی کار را کاهش می دهند.
- همچنین به دلیل استفاده از قطعات استاندارد، از لحاظ اقتصادی به صرفه تر از سازه های سفارشی هستند.
- این سازه ها را می توان با درنظر گرفتن نیازهای خاص، مثل تحمل بار، عایق کاری، و شرایط محیطی طراحی کرد.
- سازه های فلزی پیش مهندسی شده بسیار بادوام بوده و در برابر شرایط سخت محیطی مانند بادهای شدید، زلزله و آتش سوزی مقاومت خوبی دارند.
- نگهداری از آن ها نیز آسان است، چرا که قطعات آسیب دیده به راحتی قابل تعویض هستند.
معایب سازه پیش مهندسی شده فلزی
- ممکن است برای همه ساختمان ها مناسب نباشند، به ویژه برای ساختمان هایی که نیازهای خاصی دارند یا ابعادشان غیر استاندارد است.
- اجزای استاندارد این سازه ها می تواند باعث محدود شدن انعطاف پذیری در طراحی و امکانات شخصی سازی شود.
- در نهایت، این نوع سازه ها از نظر زیبایی شناختی به اندازه برخی روش های دیگر ساخت و ساز جذابیت ندارند.
به طور کل، انواع سازه های فلزی از پرکاربردترین سازه ها در صنعت ساختمان می باشند. محبوبیت این سازه ها به دلیل ویژگی هایی از قبیل قدرت بالا، دوام، انعطاف پذیری، سهولت در ساخت و نصب، و همچنین سبک بودن است. سازه های فلزی معمولاً از جنس فولاد تشکیل می شوند که یکی از مواد ساختمانی با عمر مفید طولانی و مقاومت بالا در برابر بارهای مختلف می باشد.
سازه های فلزی به عنوان یک راهکار اقتصادی و موثر در ساختمان های مدرن و متنوع شناخته می شوند و در ساخت و سازهای مختلف از جمله ساختمان های تجاری، صنعتی، مسکونی، و حتی عمومی به کار می روند.
مبینا استاجی
ارسال نظر برای این مطلب اولین نفری باشید که نظر می‌دهید.