صنایع مختلف همچون صنعت ساختمانسازی در سالهای اخیر به واسطه پیشرفت علوم و تکنولوژیهای متعدد پیشرفت و توسعه بسیار زیادی داشتهاند. هر روزه مصالح مدرن و پیشرفتهای در این صنعت با اهدافی همچون سبکسازی ساختمان، افزایش سرعت ساختوساز، کاهش هزینهها، افزایش مقاومت سازه و … مورد استفاده قرار میگیرند. به صورت کلی ساختمانها با روشهای مختلفی ساخته میشوند که رایجترین آنها شامل سازههای فلزی و سازههای بتنی است. سازههای فلزی در اصل انواع مختلفی دارند اما به صورت کلی به تمامی سازههای فولادی (آلیاژ آهن و کربن) سازه فلزی گفته میشود. این سازهها علاوه بر صنعت ساختمانسازی میتوانند در صنایع پتروشیمی، کشاورزی، حملونقل و … نیز استفاده شوند. در ادامه مطلب به مقایسه انواع سازه فلزی + کاربرد، مزایا و معایب آنها پرداخته خواهد شد.
انواع سازههای فلزی
در حقیقت به تمامی دستسازهای مهندسی که توسط فولاد و فلز در ابعاد مختلف ساخته میشوند سازه فلزی گفته میشود. سازههای فلزی اولین بار با ساخت پلهای قوسی چدنی پا به عرصه صنعت گذاشتند و امروزه بسیاری از سازههای معروف جهان مانند برج خلیفه دبی، برج ایفل و … از این نوع سازهها هستند. امروزه سازههای فلزی استفادههای گستردهتری داشته و در صنعت ساختمانهای مسکونی نیز به کار میروند. سازههای فلزی همانند لوله و اتصالات فاضلاب شهری انواع مختلفی دارند. در اصل سازههای فلزی با توجه به میزان تحمل نیروها به 4 دسته اصلی شامل سازه قابی یا قاببندی شده (Framed structure) ، سازه پوستهای (Shell structure)، سازه معلق (Suspension structure) و سازه خرپایی (Truss structure) تقسیم میشوند.
سازه فلزی قابی یا قاببندی شده
سازه فلزی قابی شامل تمام سازههایی است که اسکلت آنها با استفاده از پروفیلهای آیI)) شکل فولادی ساخته شده است و میتواند برای سازههای مرتفع، برجها، ساختمانهای مسکونی، سازههای صنعتی، سازههای ورزشی و سولهها استفاده شود. همانطور که از نام آن مشخص است این سازه فقط قسمت اسکلت، قاب یا چارچوب سازه را تشکیل میدهد. از مهمترین مزایای این سازه میتوان به امکان نظارت بیشتر بر روی آن و تحمل وزن بالا نسبت به سازه بتنی اشاره کرد در حالی که احتمال پوسیده شدن و مقاومت کم در برابر آتشسوزی از معایب اصلی آن به شمار میروند. سازههای فلزی قاببندی شده خود میتوانند انواع مختلفی همچون سازه فولادی پیشساخته، سازه فولادی سبک یا نورد سرد، قابهای ساده و قابهای خمشی داشته باشند و هر کدام از آنها در پروژههای مختلفی کاربرد دارند. در مقالهای با عنوان تفاوت لوله درزدار و بدون درز میتوان اطلاعات مفیدی از لولههای مانیسمان و … به دست آورد و خواندن آن نمیتواند خالی از لطف باشد.
سازه فلزی پوستهای
سازههای فلزی پوستهای (Shell structure ) نیز از دیگر انواع سازه فلزی است که در آنها از ورقهای فولادی برای ساخت پوسته یا جداره سازه استفاده شود. از جمله مهمترین مزیتهای این سازهها میتوان به پوشش مساحتهای بزرگ بدون استفاده از ستون، استفاده در سقفهای منحنی، داشتن تنوع شکلی و طرحی، وزن کم و عدم نیاز به قالب و داربست اشاره کرد. همچنین این سازههای فلزی میتوانند ایراداتی نیز داشته باشند که مهمترین آنها شامل عدم امکان خم عرضی و طولی قطعات در کارگاه، کاربردهای کم و محدود در صنایع مختلف و … میباشند.
سازه فلزی معلق
از دیگر انواع سازه فلزی یا فولادی سازه فلزی معلق (Suspension structure) است که با استفاده از فولاد و با نیروی کشش طناب ساخته میشوند. این سازهها بیشتر در پلهای معلق به کار میروند اما در سایبانهای فلزی، پارکینگها، خطوط لوله و … نیز کاربرد دارند. فراهم کردن امکان استفاده از خواص مکانیکی و مصالح، داشتن وزن کم، نصب ساده، ایمنی بالا، معماری متمایز و خاص و … از مهمترین مزیتهای این سازهها هستند در حالی که مهمترین معایب آنها شامل واکنش حرکتی بالا نسبت به ورود نیرو، حساسیت زیاد به تغییر شکل و … هستند.
سازه فلزی خرپایی
سازه فلزی خرپایی ( Truss structure ) از انواع سازه فلزی رایج در ساختمانسازی است. این سازه در اصل به نوعی از سازهها گفته میشود که توسط تیرهای فولادی مثلثی شکل با اتصال مفصلی به تکیهگاهها نیروهای وارده بر سازه را به زمین انتقال میدهد. در این نوع سازههای فلزی نیروهای خارجی و واکنشها به این نیروها، فقط در ناحیه مفصلها اعمال میشوند و منجر به ایجاد نیرو در اجزای کششی یا فشاری میشوند. خرپاها میتواند انواع مختلفی همچون خرپای دوبعدی، خرپای سهبعدی، خرپای چندگانه، خرپای پرات، خرپای وارن و خرپای کی تقسیم میشوند. نصب سریع، افزایش طول دهانه سازه، توزیع مناسب نیرو و … از مهمترین مزایای این سازهها و نیاز به فضای زیاد از مهمترین ایرادات آن به شمار میرود. در مقالهای تحت عنوان لوله پلیمری چیست از سایت وینوپلاستیک میتواند اطلاعات مفیدی در مورد لولههای پلیمری به دست آورد.
مزایا و معایب کلی سازههای فلزی
همانطور که گفته شد هر کدام از انواع سازه فلزی همانند انواع لوله PVC و لولههای پلیمری میتوانند ویژگی و کاربردهای مختلفی داشته باشند و در پروژههای مختلفی به کار بروند. از جمله مهمترین مزیتهای سازه فلزی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- داشت خواص مکانیکی مناسب مانند استحکام و مقاومت بالا در برابر فشار و کشش
- امکان توسعه سازهها
- امکان کنترل کیفیت فولاد
- سرعت اجرا و نصب بالاتر و اشغال فضای کمتر
- امکان استفاده در ارتفاع زیاد از سطح زمین
- امکان استفاده از انواع سازههای پیشساخته فلزی در پروژههای مختلف
- امکان استفاده از انواع اتصالات در اسکلت فلزی شامل اتصالات جوشی و پیچ و مهرهای و …
در کنار تمامی مزیتهایی که انواع سازهای فلزی دارند میتوانند معایب و ایراداتی نیز داشته باشند که مهمترین آنها شامل امکان خوردگی و پوسیدگی در اثر تماس با رطوبت، احتمال اتصالات ضعیف و بیکیفیت، مقاومت کم در برابر حریق و … میباشند.
سازه بتنی بهتر است یا سازه فلزی ؟
در کنار سازههای فلزی امروزه از انواع سازههای بتنی نیز در پروژههای مختلف استفاده میشوند و هر کدام از آنها میتوانند کاربردها، مزایا و معایب خاص خود را داشته باشند. به صورت کلی برای تعیین بهتر یا بدتر بودن هر کدام از این سازهها لازم است که فاکتورها و پارامترهای مختلفی همچون مقاومت سازه در برابر زلزله، طول عمر سازه، امکان بازیابی و میزان ارزش اسقاط، زمان مورد نیاز جهت اجرای سازه، هزینههای اجرا، میزان مقاومت در برابر اشتعال و … بررسی شوند و بر اساس این موارد میتوان گفت هر کدام از این سازهها میتوانند در پروژههای مختلف نسبت به دیگری برتری داشته باشند. در مقالهای تحت عنوان پرفروشترین شیرآلات از سایت وینوپلاستیک به بررسی بهترین و پرفروشترین برندهای شیرآلات پرداخته شده که میتواند جذاب و خواندنی باشد.
جمعبندی نهایی
سازههای فلزی امروزه کاربردهای متعددی در صنایع مختلف دارند و هر کدام از انواع سازه فلزی میتوانند کاربردها، مزایا و معایب خاص خود را داشته باشند. به صورت این سازهها به چهار دسته اصلی شامل سازه قابی یا قاببندی شده، سازه پوستهای، سازه معلق و سازه خرپایی تقسیم میشوند و هر کدام از آنها میتوانند استفادههای متعددی داشته باشند.
