اسکلت فلزی متشکل از فولاد، تیر و ستون می باشد. ستون سازه به دو صورت عمودی و افقی قرار گرفته اند. مهمترین مصالح به کار رفته در اسکلت فلزی فولاد می باشد که در حال حاضر از پراهمیت ترین مصالح در صنایع ساخت و ساز به شمار می رود. از مهمترین ویژگی و مزیت فولاد که موجب گردیده تا در اسکلت فلزی به کار برده شود مقاومت بالا، جوش پذیری، شکل پذیری، خم پذیری، همگن بودن و ارتجاعیت محسوب می شود.
به کار بردن این سازه در سازه ها و ساختمان ها موجب گردیده تا از وزن کمتری بهره ببرند و در برابر هرگونه ضربه، فشار و عوامل بیرونی نظیر زلزله مقاومت و استحکام بیشتری نشان دهند. پس می توان گفت سازه های دارای اسکلت فلزی دارای تعادل نسبی بیشتری می باشند.
مزایای ساختمان های فلزی
مقاومت بالا : مقاومت فولاد بالا بوده و نسبت مقاومت به وزن آن از بتن بزرگتر است . این موضوع در سوله های با دهانه های بزرگ و ساختمان های مرتفع و ساختمانهائی که بر روی زمینهای سست احداث می شوند ، از اهمیت بیشتری برخوردار است . مقاومت متعادل مصالح : مقاومت فولاد در کشش و فشار یکسان و در برش نیز خوب و نزدیک به کشش و فشار است . در تغییر وضع بارها ، نیروی وارده فشاری و کششی قابل تعویض بوده و مقاطع به خوبی عکس العمل نشان می دهند . ولی مقاومت بتن در فشار مناسب بوده و در کشش و یا برش کم است . پس اگر مناطقی تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشند ، تخریب می شوند.
خواص ارتجاعی : به علت همگن بودن فولاد ، خواص ارتجاعی محاسباتی آن با تقریب بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا محدوده وسیعی از تنشها از قانون هوک بخوبی پیروی می کند . بعنوان مثال ، ممان اینرسی یک مقطع فولادی را می توان با اطمینان در محاسبات وارد نمود . حال اینکه در مورد بتن این ارقام خیلی معین و قابل اطمینان نیستند .
ضریب نیروی لرزه ای : در قالبهای بتن مسلح به علت وزن بیشتر ، ضریب نیروی لرزه ای از قابهای فلزی بزرگتر است .
شکل پذیری : یکی از خواص مهم مصالح فلزی شکل پذیری آنهاست . فلزات قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است و نیروهای دینامیکی و ضربه ای را تحمل نمایند ، در حالیکه بتن ترد و شکننده بوده و عملکرد آن در مقابل این نیروها بسیار ضعیف است .
خواص یکنواخت : فولاد در داخل کارخانه و تحت نظارت دقیق تهیه می شود ، لذا خواص آن بر خلاف بتن یکنواخت است . اطمینان در یکنواختی خواص مصالح باعث انتخاب ضریب اطمینان کوچکتر می شود که این به نوبه خود منجر به صرفه جویی در مصرف مصالح می شود .
دوام: دوام فولاد بسیار خوب است . اگر در نگهداری ساختمانهای فلزی دقت کافی صورت گیرد ، برای سالیان متمادی قابل بهره برداری خواهند بود .
پیوستگی مصالح : قطعات فلزی عموما با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن هستند ، ولی در قطعات بتنی در هر زلزله به پوشش بتنی روی میلگرد صدمه وارد می گردد . ترکهائی که در پوشش بتن پدید می آید ، موجب ضعف قطعه شده و احتمال دارد که ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی تخریب شود .
وزن کم : میانگین وزن اسکلت فولادی بین 250 تا 390 کیلوگرم بر مترمربع و یا 80 تا 130 کیلوگرم بر مترمکعب است ، درحالی که در ساختمانهای بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین 480 تا 780 کیلوگرم بر مترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم بر مترمکعب می باشد .
اشغال فضا : در دو ساختمان مشابه از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون ها و تیرهای ساختمان فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمان بتنی هستند ، یعنی سطح اشغال اسکلت یا فضای مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر است .
امکان مقاوم سازی : اعضاء ضعیف ساختمان فلزی (در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط ، اجراء و …. ) را می توان با اضافه نمودن قطعات جدید ، تقویت نمود ، ولی در مورد اسکلت بتنی این عمل به راحتی قابل انجام نمی باشد .
شرایط آسان ساخت و نصب : تهیه قطعات فلزی در کارخانه و نصب آن در محل ، در هر شرایط جوی با اعمال تهمیدات لازم قابل انجام است . در مورد ساختمانهای بتنی محدودیتهای بیشتری در این رابطه وجود دارد .
سرعت اجرا : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به قطعات بتنی بسیار بیشتر است .
پرت مصالح : با توجه به اینکه قطعات اسکلت فلزی در کارخانه تولید می شود ، میزان هدر رفتن مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .
مراحل ساخت اسکلت فلزی
هر اسکلت فلزی از قسمت های مختلفی تشکیل شده است که برای نصب آن باید آموزش ها هم به صورت تئوری و هم به صورت عملی انجام شود. معمولاً سازمان فنی و حرفه ای در این زمینه در هر استان از کشور در بعضی از زمان های سال دوره های مهارتی را برگزار می کند. در این مقاله نیز ما به صورت مختصر برای آشنایی شما موارد مهم در هر زمینه را توضیح خواهیم داد. اصول کلی نصب اسکلت فلزی بر اساس استاندارد های نوشته شده و آیین نامه های مهندسی برای ساخت سازه های مختلف آورده شده است که می توانید از این مراجع نیز استفاده کنید.
نصب بولت های صفحه ستون در اسکلت فلزی
اولین و مهم ترین مرحله برای بالا بردن یک ساختمان نصب اسکلت فلزی است و اولین قطعات این اسکلت شامل بولت های صفحه ستون می باشد که باید به طور دقیق در محل خود یعنی آکس صفحه ستون ها نصب شوند. برای اینکه محل نصب این صفحات با دقت بالایی انجام شود و نیاز به جابجایی مجدد آن ها نباشد، باید از دوربین های نقشه برداری برای مکان یابی آن ها استفاده کرد. از طرفی بولت ها باید طوری در مکان خود قرار بگیرند که وقتی بتن ریزی روی آن ها انجام شد از جای خود تکان نخورده و جابه جا نشوند. این کار با استفاده از شابلون مخصوص صفحه ستون و چهار پایه تثبیت بولت به راحتی انجام می شود. این شابلون صفحه ای با ابعاد مشابه صفحه ستون است که جنس چوبی یا فلزی دارد و برای ثابت کردن بولت ها و نصب دقیق صفحه ستون اصلی استفاده میشود.
روش دیگر نصب صفحه ستون اصلی به طور دقیق روی فونداسیون است که در این روش ابزاری مانند جرثقیل نیاز است و به همین دلیل زمان بر خواهد بود. از طرفی در این روش مشکلات اجرایی بیشتری وجود دارد و اگر دقت زیادی در اجرای آن نشود، ممکن است بعداً برای نصب تیرها با مشکل مواجه شوید. نکته آخری که باید هنگام نصب بولت ها در نظر داشته باشید این است که قبل از بتن ریزی قسمت های رزوه شده هر بولت باید کاملاً به گریس آغشته شده و با گونی یا نایلون بسته شوند. این کار باعث می شود بعد از بتن ریزی باز و بسته کردن مهره های صفحه ستون به راحتی انجام شود.
ساخت و نصب ستون ها در مسیر نصب اسکلت فلزی
وقتی اسم ستون به گوش ما می رسد واژه هایی مثل مقاومت، تکیه گاه و پایداری به ذهنمان خطور می کند. زیرا ستون ها همیشه نماد استحکام و پابرجا بودن هر چیزی هستند. بنابراین در مرحله بعدی نصب اسکلت فلزی شما باید یاد بگیرید که چگونه ستون ها را به درستی نصب کنید تا ساختمان پایداری از نظر مهندسی داشته باشیم. وظیفه اصلی ستون ها در هر سازه انتقال بارهای وارد شده به پی یا فونداسیون آن می باشد، بنابراین باید طوری نصب شوند که این نقش را به خوبی ایفا کنند. بهترین نوع مقاطع برای ستون ها از نظر مهندسی مربعی شکل و H شکل هستند. این مقاطع مقاومت بالاتری نسبت به شکل های دیگر دارند و برای زدن ستون ها هم از مقاطع نورد تک و هم از نوع مرکب آن ها استفاده می شود. نوع مرکب معمولاً برای تحمل نیروهای فشاری بیشتر و لنگرهای خمشی وارد شده بر ستون استفاده می گردد، بنابراین اینکه از چه ستونی استفاده کنیم به بار کل سازه بستگی دارد.
نصب بادبندها در اسکلت فلزی
بادبندها وظیفه مهار نیروهای جانبی اضافی مانند نیروی باد و زلزله را به عهده دارند. بنابراین یک نوع مصالح مقاوم سازی به شمار می آیند و به همین دلیل از اهمیت ویژه ای برخور دارند و باید دقیقاً طبق نقشه اجرا شوند تا عملکرد صحیحی داشته باشند. نصب بادبندها با توجه به نوع بادبند و اسکلت فلزی انجام می شود. پروفیل های مشخص شده برای بادبندها باید دقیقاً در محل خود قرار گرفته و جوشکاری های لازم برای آن ها انجام شود. معمولاً قطعات بادبندها بر اساس نوع آن بین ستون ها و تیرها جوش داده می شوند.
