مزایا و معایب ساختمانهای فلزی

مزایا و معایب ساختمانهای فلزی

احداثساختمان بمنظور رفع احتیاج انسانها صورت گرفته و مهندسین، معماران مسئولیتتهیه اشکال و اجراء مناسب بنا را برعهده دارند؛ محور اصلی مسئولیت عبارتاست از:

الف ) ایمنی ب ) زیبائی ج) اقتصاد

باتوجه به اینکه ساختمان های احداثی در کشور ما اکثرا” بصورت فلزی یا بتنیبوده و ساختمانهای بنایی غیر مسلح با محدودیت خاص طبق آئین نامه ۲۸۰۰زلزله ایران ساخته میشود، آشنایی با مزایا و معایب ساختمانها می توانددرتصمیم گیری مالکین ، مهندسین نقش اساسی داشته باشد.

مزایای ساختمان فلزی:

بقیه در ادامه مطلب….

مقاومتزیاد: مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتنبزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ،ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان میباشد .

خواصیکنواخت : فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود ، یکنواختبودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجیتحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریباطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث میشود .

دوام : دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود .

خواصارتجاعی : خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی مینماید . مثلآ مماناینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حالاینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد .

شکل پذیری : از خاصیت مثبت مصالحفلزی شکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابیاست ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد وشکننده در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که درهنگام خرابی ،عضو خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیریمیکند.

پیوستگی مصالح : قطعات فلزیبا توجه به مواد متشکله آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنیصدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد میگردد ،ترکهائی که در پوشش بتن پدید می آید ، قابل کنترل نبوده و احتمالا” ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود .

مقاومتمتعادل مصالح،مقاومت : مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان و در برش نیز خوب ونزدیک به کشش و فشار است .در تغییر وضع بارها، نیروی وارده فشاری ، کششیقابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشی در انهاکوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی ازان قرار میگیرند. در ساختمانهای بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب ، ولیدر کشش و یا برش کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالا تحت نیروی کششیقرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی مینماید.

انفجار : در ساختمانهای بارهای وارده توسط اسکلت ساختمان تحمل شده ، از قطعاتپرکننده مانند تیغه ها و دیواره ها استفاده نمی شود . نیروی تخریبی انفجارسطوح حائل را از اسکلت جدا می کند و انرژی مخرب آشکار میشود ، ولی ساختمانکلا” ویران نخواهد گردید . در ساختمانهایی بتن مسلح خرابی دیوارها باعثویرانی ساختمان خواهد شد .

تقویتپذیری و امکان مقاوم سازی : اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسباتاشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط ، اجراء و …. میتوان با جوش یا پرچ یاپیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .

شرایط آسان ساخت و نصب : تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تمهیدات لازم قابل اجراء است .

سرعت نصب : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد .

پرت مصالح : با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .

وزنکم : ‌میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین ۲۴۵ تا ۳۹۰ کیلوگرم برمترمربع و یا بین ۸۰ تا ۱۲۸ کیلوگرم بر مترمکعب تخمین زد ، درحالی که درساختمانهای بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین ۴۸۰ تا ۷۸۰ کیلوگرم برمترمربعیا ۱۶۰ تا ۲۵۰ کیلوگرم برمترمکعب می باشد .

اشغالفضا :‌ در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون و تیرهایساختمانهای فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی میباشد ، سطحاشغال یا فضا مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود .

ضریبنیروی لرزه ای : حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی دراجزاء ساختمان میشود ، بعبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی وغیر همگن در حال ارتعاش است ، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحملکند . در قابهای بتن مسلح که وزن بیشتر دارد ، ضریب نیروی لرزه ای بیشتراز قابهای فلزی است . تجربه نشان میدهد که خسارت وارده برساختمانهای کوتاهو صلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند ، زیاد است . درحالیکه درساختمانهای بلند و انعطاف پذیر ، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شده اند، صدمات بیشتری از زلزله دیده اند . بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریودارتعاش زمین نسبتا” بزرگ است ، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند وبرعکس در زمینهای سفت با پریود کوچک ، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتردارند.

عکس العمل ساختمانها درمقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت و یا انعطافپذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله ،پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است.

معایب ساختمانهای فلزی:

ضعفدر دمای زیاد : مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما نقصان می یابد . اگردکای اسکلت فلزی از ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی گراد برسد ، تعادل ساختمان بهخطر می افتد .

خوردگی و فساد فلز درمقابل عوامل خارجی : قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جویخورده شده و از ابعاد آن کاسته میشود و مخارج نگهداری و محافظت زیاد است .

تمایل قطعات فشاری به کمانش : باتوجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولا” کوچک است ، تمایل بهکمانش در این قطعات یک نقطه ضعف بحساب می رسد .

جوشنامناسب : در ساختمانهای فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش ، پرچ ، پیچصورت میگیرد . استفاده از پیچ و مهره وتهیه ، ساخت قطعات در کارخانجاتاقتصادی ترین ، فنی ترین کار می باشد که در کشور ما برای ساختمانهایمتداول چنین امکاناتی مهیا نیست . اتصال با جوش بعلت عدم مهارت جوشکاران ،استفاده از ماشین آلات قدیمی ، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر ، گرانبودن هزینه آزمایش جوش و …. بزرگترین ضعف میباشد.

تجربهثابت کرده است که سوله های ساخته شده در کارخانجات درصورت رعایت مشخصاتفنی و استاندارد ، این عیب را نداشته و دارای مقاومت سازه ای بهتر دربرابر بارهای وارده و نیروی زلزله است.

منابع:

–         بتن و بتن فولادی ، دکتر شمس الدین مجابی

–         رفتار و طرح لرزه ای ساختمانهای بتن مسلح و فلزی ، عباس تسنیمی

–          طرح و محاسبات ایستائی – آرگ مگردیچیان

–         آئین نامه ۲۸۰۰ و بتن ایران

–          سازه های فلزی ، شاپور طاحونی

توسعه و انتشار توسط www.saze20.ir