اسکلت فلزی
از آنجایی که اسکلت اکثر ساختمان‌ها، فلزی یا بتنی است و ساختمان‌های بنایی غیر مسلح با محدودیت‌های خاص ساخته می‌شوند، آشنایی با مراحل ساخت اسکلت فلزی می‌تواند در تصمیم گیری مالکین و مهندسین نقش اساسی داشته باشد.
نکات اجرایی مراحل ساخت اسکلت فلزی
برای اجرای یک ساختمان اسکلت فلزی باید ابتدا تلاش کرد زمین مورد ساختمان سازی دارای مقاومت کافی بوده تا بتواند نیروی وزن ثقلی ساختمان را تحمل کند و دچار نشست نشود. برای این منظور ابتدا از طرف مهندسین اقدام به عملیات برر‌سی مقاومت فشاری زمین مورد نظر می‌نمایند. برای این امر اقدام به گمانه زنی نموده و از خاک طبقات مختلف زمین نمونه برداری کرده و برای مشخص نمودن مقدار بار قابل تحمل نمونه را به آزمایشگاه فرستاده تا مورد آزمایش قرار بگیرد.
پس از این که آزمایشگاه اقدام به مشخص نمودن مقاومت فشاری خاک نمود، مهندس طبق این مقاومت فشاری خاک محاسبه پی سازی را انجام می‌دهد. که هر چه این عدد کوچکتر باشد، باید ابعاد پی بزرگتر و هر چه این عدد بزرگتر باشد ابعاد پی بزرگتر می‌شود که معمولاً این عدد نزدیک به یک کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.
عملیات پی کنی
بعد از خاکبرداری بایستی با بتن مگر به ضخامت ۱۰ سانتیمتر زیر پی ریخته شود. بتن مگر، بتنی با عیار کم سیمان در حدود ۱۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب است. تنها هدف از ریختن آن جدا نمودن سطح زمین از سطح پی اصلی و ایجاد سطحی صاف و یکنواخت در زیر پی است. زمین را بایستی بعد از خاکبرداری تراز کرده که به دو صورت با دوربین نیو (Nevo) یا با شلنگ تراز بایستی تراز کنند. با گچ رنگ جایی که پی قرارا می‌گیرد مشخص می‌کنند و زیر آن را مقداری بزرگتر ار ابعاد پی و شناژ به اندازه ۱۰ الی ۲۰ سانتیمتر بیشتر با سنگ و ملات سیمان تراز می‌کنند و بهتر است که کل زمین خاکبرداری را تراز کنند و سطح آن را با ملات ماسه سیمان و سمگ صاف کنند. پس از ریختن بتن مگر طبق نقشه محاسباتی اقدام به آرماتوربندی می‌نمایند.
آرماتورگذاری طبق نقشه‌های محاسباتی بایستی اجرا شود و آن را طبق دیتایل‌ها بایستی اجرا و کنترل کرد. بعد از عمل آرماتوربندی پی اقدام به قالب‌بندی می‌کنند. از انواع قالب‌های چوبی، فلزی و .. استفاده می‌کنند و اگر از قالب‌های چوبی یا فلزی استفاده کنند بایستی حتماً سطح داخل آن را چرب کرد. بعد از قالب بندی، آرماتورهای بولت که برای اتصال صفحه ستون به آن است، در محل مورد نظر قرار می‌گیرند. این بولت‌ها با صفحه بایستی دقیقاً طبق نقشه در یک خط یعنی مرکز آنها، همه از یک خط از دو طرف قرار گیرند. و همه آنها در یک تراز باشند که نیاز به استاد کار ماهر دارد. بایستی از دو طرف ریسمان کشی شود و دقیقاً در محل تقاطع ریسمان‌ها آن قدر صفحه را تغییر دهند تا دقیقاً در آن جا قرار گیرند.
انواع اتصال ستون به شالوده
جزئیات اتصال ستون فلزی به شالوده بتنی به نیروی موجود در پای ستون بستگی دارد. در ستون با انتهای مفصلی فقط نیروی فشاری و برشی از ستون به شالوده منتقل می‌شوند. اگر لنگر خمشی را به شالوده منتقل کنند، در آن صورت، نیاز به طرح اتصال مناسب برای این کار خواهند داشت که اتصال گیردار خوانده می‌شود.
مراحل ساختن ستون‌ها
- مراحل ساختن ستون شامل برش ستون‌ها، برش پروفیل های آن، مونتاژ ستون‌ها، سپس برش ورق‌های ستون
مونتاژ آن ورق‌ها روی ستون و پس از آن ساختن نشیمن تیرها و مونتاژ آنها روی ستون‌ها است. - در طبقات بالاتر، از تیر آهن های با نمره پایین‌تر نسبت به طبقات پایین استفاده می‌شود و
دلیل آن هم کاهش بار در طبقات فوقانی است. - برای تقلیل اندازه ستون، روش معمول این است اختلاف ضخامت توسط اتصال پلیت در طرفین و جوشکاری آن صورت می‌پذیرد.
- ستون‌ها به وسیله قلاب‌هایی که در سر آن وصل شده توسط جرثقیل بلند شده و در
محل مورد نظر که قبلاً آکس در روی بیس پلیت مشخص شده قرار می‌گیرد. - پس از اینکه جوشکاری‌های اولیه صورت گرفت و ستون در محل خود قرار گرفت در این مرحله باید بقیه نبشی‌ها و پلیت‌های لازم به پایه ستون و صفحه ستون جوش شود و در داخل نبشی‌ها حتماً لچکی‌هایی جوش شوند.
- لچکی عبارت است از تکه‌ای از پلیت به ضخامت مشخص که شکل آن تقریباً ذوزنقه‌ای شکل بریده شده و بر دل نبشی‌های متصل شده جوش می‌شود.
- جوش دادن نبشی‌های به ستون و صفحه بیس پلیت عیب این شکل رنگ نزدن به فلزات برای جلوگیری از عمل اکسیدن شدن فلزات است.
ساخت و نصب تیرها
- به دلیل این که توان تیرها را بالا ببرند، اقدام به لانه زنبوری کردن تیرها می‌کنند. برای این منظور با استفاده از شابلن که در اختیار جوشکار قرار می‌دهند و به کمک هوا گاز اقدام به برش می‌کنند. قطعات جدا شده را دوباره تحت شرایطی به هم جوش می‌کنند. سپس دو سر تیر را به کمک پلیت وصله می‌کنند و این کار به دلیل آن است که هنگام کار گذاشتن تیر لانه زنبوری در دو سر نیروی برش حداکثر است. برای مقابله با نیروی برش این کار صورت می‌گیرد.
- برای سوار نمودن تیرها بر ستون‌ها قبلاً در ارتفاعات مشخص، تیر به ستون سوار می‌شود.
در این ارتفاعات نبشی‌هایی قرار گرفته و تیرها بر روی آنها جوش می‌شوند. - این نبشی‌ها هنگامی که ستون را هنوز به صورت ایستاده قرار نداده و روی زمین افتاده‌اند، صورت می‌گیرد.
مزایای ساختمان های اسکلت فلزی
مقاومت بالا
مقاومت فولاد بالا بوده و نسبت مقاومت به وزن آن از بتن بزرگتر است. این موضوع در سوله‌های با دهانه‌های بزرگ و ساختمان‌های مرتفع و ساختمان‌هائی که بر روی زمین‌های سست احداث می‌شوند، از اهمیت بیشتری برخوردار است.
مقاومت متعادل مصالح
مقاومت فولاد در کشش و فشار یکسان و در برش، 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 می‌دهند. ولی مقاومت بتن در فشار مناسب بوده و در کشش یا برش کم است. پس اگر مناطقی تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشند، تخریب می‌شوند.
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 می‌کند. بعنوان مثال، ممان اینرسی یک مقطع فولادی را می‌توان با اطمینان در محاسبات وارد نمود. حال اینکه در مورد بتن این ارقام خیلی معین و قابل اطمینان نیستند.
ضریب نیروی لرزه‌ای
در قالب‌های بتن مسلح به علت وزن بیشتر، ضریب نیروی لرزه‌ای 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 حالی که 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 می‌شود، لذا خواص آن بر خلاف بتن یکنواخت است. اطمینان در یکنواختی خواص مصالح باعث انتخاب ضریب اطمینان کوچکتر می‌شود که این به نوبه خود منجر به صرفه جویی در مصرف مصالح می‌شود.
دوام
دوام فولاد بسیار خوب است. اگر در نگهداری ساختمان های فلزی دقت کافی صورت گیرد، برای سالیان متمادی قابل بهره برداری خواهند بود.
پیوستگی مصالح
قطعات فلزی عموماً با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن هستند، ولی در قطعات بتنی در هر زلزله به پوشش بتنی روی میلگرد صدمه وارد می‌شود. ترک‌هائی که در پوشش بتن پدید می‌آید، موجب ضعف قطعه شده و احتمال دارد که ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی تخریب شود.
وزن کم
میانگین وزن اسکلت فولادی بین ۲۵۰ تا ۳۹۰ کیلوگرم بر مترمربع یا ۸۰ تا ۱۳۰ کیلوگرم بر مترمکعب است. در حالی که در ساختمان‌های بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین ۴۸۰ تا ۷۸۰ کیلوگرم بر مترمربع یا ۱۶۰ تا ۲۵۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است.
اشغال فضا
در دو ساختمان مشابه از نظر ارتفاع و ابعاد، ستون‌ها 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 می‌توان با اضافه نمودن قطعات جدید، تقویت نمود، ولی در مورد اسکلت بتنی این عمل به راحتی قابل انجام نیست.
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 می‌شود، میزان هدر رفتن مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است.
انواع میلگرد
- میلگرد ساده
- میلگرد آجدار
- میلگرد آناهیتا
کاربرد میلگرد ساده
تنها می توان از این میلگردهای ساده به عنوان میلگرد دورپیچ در اعضای سازه ای بتن آرمه یا در ساختمان های بتن آرمه استفاده نمود.
استفاده از آنها به عنوان میلگرد سازه ای غیر فوق ،در تمامی انواع ساختمان ها ممنوع است.
متاسفانه بعضی مهندسان با دلایل گوناگون سعی می کنند از این میلگردها به عنوان میلگردهای حرارتی در سقف ها بهره بجویند.
آنها از این توجیه استفاده می کنند که میلگردهای حرارتی نقش سازه ای ندارند و لذا استفاده از آنها به عنوان میلگرد حرارتی هیچ مانعی ندارد.
امّا باید توجه نمود که در بند فوقالذکر آیین نامه کاملاً موارد استفاده از این میلگرد را مشخص نموده.
لذا استفاده از آنها به عنوان میلگرد حرارتی نوعی اشتباه طراحی و اجرایی متداول می باشد.
انواع تیرآهن