سازه فلزی (Steel structure) یکی از اصلی‌ترین سازههای مورد استفاده در ساختمان‌سازی است. طراحی سازه فلزی موجب دوام ساختمان و کاهش زمان ساخت و ساز می‌شود؛ به همین دلیل سازههای فلزی در صنعت ساختمان بسیار پرکاربرد هستند. این سازهها که از فولاد یکپارچه تهیه می‌شوند دوام و ایمنی بالایی دارند و سبب کاهش وزن کلی ساختمان می‌شوند.
حتما هنگام عبور از خیابان‌های شهر، ساختمان‌های نیمه‌کاره زیادی را دیده‌اید که درحال ساخت با سازه فلزی هستند. این سازهها مزایای بسیاری دارند و البته معایبی هم وجود دارد که در این مقاله سعی می‌کنیم به آن بپردازیم.
سازه فلزی چیست؟
طراحی سازه فلزی بر کاربرد فلز فولاد در ساخت و ساز تمرکز دارد و به همین دلیل به آن سازه فولادی هم می‌گویند. اسکلت فلزی یا قاب شامل دسته‌ای از اجزاء باربر در ساختمان مانند تیر و ستون فلزی است. قطعات فولاد با اتصالات گوناگونی مثل جوش یا پیچ و مهره با توجه به کاربرد سازه به هم متصل می‌شوند که برای سازههای بلند اتصالات پیچ و مهره به دلیل داشتن مقاومت بیشتر، مناسب‌تر هستند. استفاده از پرچ برای اتصال قطعات فلزی در دنیا و ازجمله در کشور ما دیگر رایج نیست. نحوه و زاویه قرار گرفتن این قطعات و نقاط جوش آنها بستگی به نوع اتصالات سازه فلزی دارد. دوام و عملکرد سازه به نوع اتصالات، نحوه انجام آنها و کیفیتشان مرتبط است.
سازه فلزی چه کاربردهایی دارد؟
سازههای فلزی کاربردهای زیاد و متنوعی دارند. از آنها برای ساخت پل‌ها، منازل مسکونی و ساختمان‌های تجاری و اداری، ساختمان‌های بلند و برج‌ها، استادیوم‌های ورزشی، کشتی‌ها و بسیاری از ساخت و ساز‌های دیگر استفاده می‌شود.
انواع سازه فلزی
این سازهها برحسب کاربری ساختمان و طراحی سازه فلزی انواع مختلفی دارند مانند سازه فلزی شبکه‌ای، سازه تقویت شده، سازه اسکلتی، سازه معلق، سازه خرپا، سازه طاقی شکل و…
عواملی که در طراحی سازه فلزی تاثیرگذارند:
هدف از طراحی سازه فلزی، تعیین ابعاد صحیح اجزاء سازه و محاسبه دقیق بارهای وارده بر هرکدام است. کاربرد نهایی سازه و ابعاد آن یکی از عوامل موثر در طراحی سازه فلزی است. اجزاء مختلف سازههای فلزی در راستای محورهای طولی و عرضی خود بارها و فشارهای متعددی را تحمل می‌کنند که شامل بارهای کششی، خمشی، فشاری و ترکیبی هستند. در طراحی سازه فلزی باید به همه این موارد توجه شود.
بار وارده بر سازه فلزی شامل بار مرده حاصل از وزن اجزاء سازه، بار زنده ناشی از تحرک افراد یا وجود لوازم در ساختمان، بار حاصل از باران و وزش باد و زلزله و سایر عوامل طبیعی و بار حاصل از جمع‌شدگی یا فشار ناشی از خاک و تغییرات فونداسیون است. رعایت تمام این موارد در جهت ایمنی و استحکام بیشتر سازه فلزی مطرح می‌شود.
استاندارد ملی ایران قوانین و معیارهای سختگیرانه‌ای را برای سازههای فلزی تعیین کرده است که اجرای آنها با توجه به شرایط خاص کشورمان و تعدد موارد حوادث طبیعی و خطاهای انسانی، باید با حساسیت و دقت بیشتری همراه باشد.
مزایای سازه فلزی
- سازه فلزی اغلب به صورت پیش ساخته قابل تهیه است. این کار زمان اجرای پروژه را کوتاه‌تر و انجام آن را راحت‌تر می‌کند.
- سازههای فولادی در برابر نیروهای برشی و کششی حاصل از عواملی مانند طوفان و زلزله مقاومت بیشتری نسبت به سازههای بتنی دارند.
- در طراحی سازه فلزی محاسبات پیچیدگی کمتری نسبت به سازه بتنی دارد زیرا عیار فولاد استفاده شده مشخص است. اما در سازه بتنی، مصالح مختلفی مانند بتن و میلگرد و آرماتور مصرف می‌شوند که باید با توجه به شرایط، محاسبات متفاوتی برایشان انجام شود.
- سازههای فلزی برای ساختمان‌های بلند انتخاب مناسب‌تری نسبت به سازههای بتنی هستند.
- حجم ساختمان در سازه فلزی کمتر از سازه بتنی است درنتیجه سطح مفید بنا بیشتر خواهد بود.
- وزن سازه فولادی بسیار کمتر از سازه بتنی است و درصورت فروریختن در اثر زلزله، آسیب کمتری به ساکنان و ساختمان‌های اطراف وارد می‌کند.
- سازه فلزی به صورت یکپارچه تولید می‌شود و دراختیار سازنده قرار می‌گیرد؛ در نتیجه هنگام ساخت، ضایعات و پرت مصالح کمتری ایجاد می‌شود. همچنین هنگام تخریب، سازه فلزی نخاله‌‌های ساختمانی کمتری نسبت به سازه بتنی دارد و مشکلات زیست محیطی کمی هم ایجاد می‌کند. از طرفی با توجه به روش اتصالات اجزای سازه فلزی، پس از تخریب بخشی از آن قابل بازیابی و حتی فروش است.
- سازه فلزی در اقلیم‌های مختلف قابل اجراست.
- فلز چکش‌خوار و شکل‌پذیر است و خاصیت الاستیکی بالایی دارد. همه این موارد کار با آن را بسیار راحت می‌کند.
- بعد از ساخت و ساز در صورت لزوم امکان مقاوم‌سازی ساختمان و توسعه آن با متصل کردن ستون‌های جدید و اتصال تیر‌ها وجود دارد. برای اصلاح و یا انجام تغییرات نیازی به تخریب کل بنا نیست.
- سازه فلزی برای ساخت سوله‌‌های صنعتی انتخاب مناسبی هستند.
معایب سازه فلزی
- برای محافظت از سازه فلزی دربرابر فرسایش و خوردگی در اثر گذشت زمان، باید با روش‌هایی مانند استفاده از رنگ‌های ضدزنگ آن را مقاوم‌سازی کنند که این روش‌ها هزینه نگهداری بنا را بالا می‌برند. درغیراین‌صورت عمر ساختمان کوتاه می‌شود.
- اتصال به کمک جوشکاری برای ساختمان‌های بلند مناسب نیست و مقاومت سازه را کم می‌کند.
- سازه یکپارچه فلزی نسبت به سازه بتنی مقاومت کمتری دربرابر آتش‌سوزی دارد و سریعتر فرو می‌ریزد.
- اتصالات سازه فلزی باید با دقت زیاد و توسط افراد مجرب و ماهر انجام شود. خطا در اتصال قطعات و جوشکاری نامناسب می‌تواند آسیب‌پذیری سازه را بالا ببرد.
چه عواملی در قیمت سازه فلزی نقش دارند؟
زیربنای کل ساختمان و نوع اسکلت فلزی از مهمترین عوامل موثر بر قیمت آن هستند. علاوه بر آن نوع اتصالاتی که قرار است انجام شود و سقفی که برای ساختمان انتخاب شده بر قیمت تاثیر می‌گذارند. قیمت آهن و فولاد هر روز درحال تغییر است و به شرایط محیطی بستگی دارد. همچنین قیمت در شهر‌های کوچک و بزرگ و حتی در نقاط مختلف یک شهر می‌تواند متفاوت باشد. کارگاه‌های ساخت سازه هم ممکن است دستمزد‌های مختلفی را مطالبه کنند.
آیا می‌توان از بتن و فلز در کنار هم برای ساخت و ساز استفاده کرد؟
این روش درحال حاضر اجرا می‌شود و به کمک آن، بتن و فولاد معایب یکدیگر را می‌پوشانند و دوام و استحکام ساختمان را بیشتر می‌کنند.
آیا می‌توان از وافل و سازه فلزی در کنار هم استفاده کرد؟
مقررات ملی ساختمان اجازه می‌دهد برای سازههای فلزی از سقف وافل استفاده شود؛ اما به دلیل قرارگیری ستون‌های فولادی در کنار سقف بتنی، ملاحظاتی را برای نحوه اتصالات درنظر گرفته است که باید رعایت شوند.
ساختمان‌هایی که با این روش ساخته می‌شوند مزایای سازه فلزی و سقف وافل را با هم دارند. سرعت اجرای سازه فولادی و کاهش وزن سازه از جمله مزایای طراحی سازه فلزی است. از طرفی استفاده از سقف وافل موجب کم شدن وزن اسکلت فلزی و در نتیجه کاهش هزینه به واسطه حذف برخی از تیر‌های اصلی و فرعی می‌شود. کاهش تعداد ستون‌ها و افزایش فاصله آنها کمک می‌کند پارکینگ مناسب‌تری برای ساختمان درنظر گرفته شود و فضای داخلی ساختمان وسیع‌تر و دارای ستون‌های کمتری باشد. هزینه اجرای سقف وافل و سرعت انجام پروژه هم با این روش بسیار کمتر است. اسکلت فلزی را با سقف وافل هم می‌توان به صورت یک‌طرفه و هم دوطرفه اجرا کرد.
اگر تاکنون از سقف‌های وافل به‌ویژه در کنار سازه فلزی استفاده نکرده‌اید، احتمالا سوالات زیادی درباره نحوه اجرا و الزامات مورد نیاز آن برایتان مطرح شده است. برای رسیدن به پاسخ پرسش‌های خود می‌توانید با کارشناسان شرکت سهند سازه بتن تماس بگیرید. این مجموعه علاوه بر خدمات مشاوره، در زمینه محاسبات، طراحی سقف وافل، تولید و اجرای آن هم فعال است.