Download
1 / 52
530 likes | 823 Views
ساختمان های فولادی METAL CONSTRACTION. فولاد. فولاد. فولاد به عنوان ماده ای با مشخصات خاص و منحصر به فرد، مدت هاست در ساخت ساختمان ها کاربرد دارد.
E N D
فولاد • فولاد به عنوان ماده ای با مشخصات خاص و منحصر به فرد، مدت هاست در ساخت ساختمان ها کاربرد دارد. • قابلیت اجرای دقیق ، رفتار سازه ای معین ، نسبت مقاومت به وزن مناسب ، در کنار امکان اجرای سریع سازه های فولادی همراه با جزئیات و ظرافت های معماری، فولاد را به عنوان مصالحی منحصر به فرد و ارزان در پروژه های ساختمانی مطرح نموده است.به نحوی که اگر ضعف های محدود این ماده نظیر مقاومت کم در برابر خوردگی و عدم مقاومت در آتش سوزی های شدید به درستی مورد توجه و کنترل قرار گیرند،امکانات وسیعی در اختیار طراح قرار می دهد که در هیچ ماده دیگر قابل دستیابی نیست.
تاریخچه: • تا پیش از قرن نوزدهم کاربرد آهن در ساختمان ها محدود به اتصالات می شد.یونان و رومی ها از قیود مخفی برنزی برای اتصال بلوک های سنگی استفاده می کردند.معماران دوره ی رنسانس نیز در ساخت گنبد هایی با مصالح بنایی، از زنجیر ها و میله ای فولادی برای جلوگیری از ریزش آن ها کمک می گرفتند.اولین سازه ی تمام فلزی ، یک پل چدنی در انگلستان می باشد که از اواخر قرن هجدهم تا کنون به منظور عبور و مرور بر روی رودخانه ی سورن بکار می رود.استفاده از چدن و آهن نرم د راوایل قرن نوزدهم در اروپا و اموریکا به منظور ساخت سازه های صنعتی گسترش زیادی یافت، اما ترد بودن چدن و هزینه ی بالای آهن نرم باعث شد تا استفاده از این مواد محدود گردد.
1-ساخت فولاد به روش کوره باز: • در روش کوره باز ، سنگ آهک به هوراه آهن قراضه وارد کوره شده سپس هنگامیکه درجه حرارت کوره به اندازه ی مناسب رسید ، آهن مذاب حاصل از کوره بلند درآن ریخته می گردد.
2-ساخت فولاد به روش دمیدن آکسیژن: • در این روش مواد مذاب کوره بلند به همراه مقداری آهن قراضه در یک مخزن روباز ریخته می شود.که معمولا 30 درصد از این مواد سرباره می باشد.سپس لوله ی اکسیژن در بالای این مخزن ریخته می شود.در همین حین ف با دمیدن اکسیژن و ایجاد اشتعال ، ناخالصیهای موجود از بین می رود.
3-روش تولید فولاد در کوره برقی: • معمولا از این روش در در مقادیر کم فولاد آلیژی تولید می شود.در این روش 100 درصد مواد مورد استفاده در کوره را آهن قراضه تشکیل می دهد و برای ایجاد حرارت و گرما ی مورد نیاز از جرقه الکتریکی استفاده می شود.
شکل دادن فولاد (نورد): • 1-نیمرخهای مختلف فولادی مانند Z,L,T,U,I که در کارهای ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند. • 2-صفحات ، تسمه و ورق های فولادی • 3-مقاطع گرد مانند میلگرد،مفتول،میله • 4-نیمرخهای مخصوص درو پنجره و .... که در ساخت آنها از عملیات پرس و نورد سرد استفاده می شود. • 5-قوطی و مقاطع لوله ای که به روش ها بی درز،درزدار،جوش در کوره و یا جوش الکتریکی می شوند.
انواع مقاطع فولادی:الف-مقاطع نورد گرم:
ویژگی های فولاد • خواص فیزیکی فولاد شامل چند عامل است: • . ترکیبات وجود در سنگ معدن آهن • . مقدار درصد کربن موجود در محصول نهایی • . درصود عناصر دیگر موجود در محصول نهایی • . روش خنک کردن فولاد مذاب برای تبدیل به حالت جامد • . روش خنک کردن فولاد پس از انجماد فولاد مذاب • . روش غلتک کاری ( نورد ) ، آهنگری و گرمادهی مجدد
شکل پذیری ( DUCTILITY) : • از مزیت های این خاصیت ، قابلیت تغییر شکل قبل از گسیختگی ، مقاومت دربرابر بار های دینامیکی و ضربه و نیز جلوگیری از تمرکز تنش در عضو است.
فولاد ساختمانی • مشخصات فولاد برای تولید مقاطع مورد استفاده به منظور کارهای ساختمانی مطایق با استاندارد های مختلف صورت می پذیرد.این استاندارد ها GOST,BS,DIN,AISC می باشد.علاوه بر فولاد معمولی ، فولاد های هوازده ، فولاد ضد رنگ و فولاد با مقاومت بالا نیز درساختمان ها کاربرد دارد.
. کرنش در نقطه شکست (STRAIN AT FAILURE) : • کرنش در نقطه شکست در نمونه تست کششی بسیار بزرگ است . (معمولا نمونه 20 درصد افزایش طول می دهد)
.تنش های مجاز(ALLOWABLE STRESSES): • بطور کلی،نقطه تسلیم یعنی تنشی که در آن کرنش پلاستیک آغاز میشود به عنوان یک نقطه حدی برای محدود کردن تنشهای مجاز فولاد بکار میرود.در مرحله طراحی یک ظریب اطمینان نیز برای آن در نظر گرفته میشود.این مسئله بیشتر در طراحی الاستیک مورد استفاده قرار می گیرد.
.فولادهای ضدزنگ • فولادهای ضدزنگ که در مهندسی ساختمان کاربرد دارند حداقل دارای 12%کروم،1%سیلیس و 1% منگنز می باشند.در دیگر انواع فولادهای ضد زنگ با کیفیت بالا،از ترکیبات مولبیدن و نیکل استفاده میشود. فولادهای ضدزنگ مقاومت بیشتری در برابر حملات شیمیایی دارند.
مبانی طراحی ساختمان های فولادی • .ایجاد دهانه های بزرگ با توجه با شکل هندسی مقطع تیر • .ستونهایی با مقطع ک.چک(نسبت به بقیه مصالح) • .امکان مرتفع سازی بواسطه مقاومت نسبی مناسب • .کاهش بار مرده ساختمتن • .امکان ایجاد بازشو و سوراخ در اعضای اصلی ساختمان،بدون ایجاد مشکل سازه ای • .امکان نصب ساده و سریع تاسیسات
چگونگی رفتار ورق کف ستون ها: • هدف از طراحی اتصال پای ستون،تأمین اجزا و وسایل اتصال،به نحوی است که کلیه بارهای موجود در ستون،بتوانند با اطمینان کافی به پی منتقل شوند. • در انتقال نیروی ستون به خاک،ورق کف ستون و فونداسیون به عنوان دو عضو رابط، بارهای ستون به پی،تنش موجود در ستون راچنان میدهد که در محل تماس پی با خاک، مقدار آن از تنش مجاز خاک فراتر نرود.
انواع پروفیل های فولادی در ساختمان • مقاطع فولادهای ساختمانی معمولا با یک حرف که بیانگر مقطع و دو عدد (برای نبشی سه عدد) است، مشخص می شوند. عدد اول عمق مقطع بر حسب اینچ یا میلیمتر و عدد دوم وزن مقطع در واحد طول بر حسب پوند در هر فوت یا کیلوگرم در هر متر است. برای مثال مقطع W14×87 مقطعی بال پهن با عمق 14 اینچ و وزن 87 پوند در هر فوت است. مقطع L8×8×½ نیز نبشی با دو ساق مساوی با طول 8 اینچ و ضخامت ½ اینچ است که آن را به صورت L×8×½ نیز مشخص می کنند.
انواع پروفیل های فولادی در ساختمان • تیرآهن مهمترین نوع پروفیل های ساختمانی است و به دو صورت معمولی به فرم I ویا NP نوشته می شود و بال پهن با علامت H و یا IPB که ارتفاع و بال مساوی می باشد در ساختمان به کار می رود. نوع اول نسبت به نوع دوم در ساختمان استفاده بسیار بیشتری دارد. تیرآهن نوع اول معمولی به ارتفاع 80 تا 600 میلیمتر عرضه می شود و مورد استفاده آن در ستون ها، خرپا ها، نعل درگاه ها، بیم ها در پوشش سقف ها و پل های لانه زنبوری می باشد.
انواع پروفیل های فولادی در ساختمان • ورق آهن از ضخامت 3 تا 30 میلیمتر جهت اسکلت ساختمان در بازار موجود است. ابعاد ورق های آهن معمولی در بازار 2×1 متر و 6×5/1 متر می باشد و به طور کلی مصرف ورق برای اتصال تیر آهن ها به یکدیگر، زیر ستون ها، خرپاها، و تقسیم فشار برای کف پل ها، تقویت پل ها و اتصالات دیگر به کار می رود. اگر ضخامت این ورق ها بالاتر از 25/0 میلیمتر و کمتر از 35/6 میلیمتر باشد شیت (Sheet) و اگر ضخیم تر از 35/6 میلیمتر باشد پلیت (Plate) نامیده می شوند. دو محصول عمده و رایج که از ورق به دست می آید یکی ورق های گالوانیزه و دیگری ورق های موجدار یا کرکره ای هستند.
انواع پروفیل های فولادی در ساختمان • نبشی یکی از مهمترین پروفیل های ساختمانی می باشد که به صورت مرکب و منفرد در ساختمان به کار می رود. نبشی به ابعاد 50 تا 150 میلیمتر جهت اتصالات پل ها به ستون ها و یا تیر آهن ها به بیم های باربر و اتصالات ستون ها به صفحات در فنداسیون همچنین برای ساختن ستون و خرپا به کار می رود.
انواع پروفیل های فولادی در ساختمان • سپری در ساختمان خرپا همچنین در اسکلت گلخانه ها و سقف های شیشه ای و همچنین در نورگیری زیرزمین ها جهت آجرهای شیشه ای در فضای بالا مصرف می گردد. • Ø ناودانی به علامت UP یا ] از ارتفاع 30 تا 400 میلیمتر موجود بوده و بیشتر به صرف ساختن ستون و همچنین در پل های باربر و موارد دیگر به کار می رود.
انواع پروفیل های فولادی در ساختمان • میلگرد و مفتول نیز در ساختمان به شکل گسترده استفاده می شود. البته در ساختمان هایی که اسکلت آن فولادی می باشد میلگرد استفاده بسیار کمتری نسبت به ساختمان هایی که از بتن ساخته می شوند دارد. میلگرد به قطر 5 تا 220 میلیمتر ساخته می شود که قطرهای معمولا از 5 تا 30 میلیمتربه مصرف بتون آرمه و همچنین مهار کردن تیرهای سقف جهت پیشگیری از باز شدن در موقع پوشش طاق ضربی می رسد. توضیح این بخش را در ساختمان های بتنی کاملا شرح خواهیم داد. • پروفیل ها توخالی یا مجوف که به نام پروفیل های سبک نیز معروفند، برای ساختن ستون ها مصرف زیادی دارند. این پروفیل ها با مقطع دایره، مربع و مستطیل در اندازه های مختلف و حالت های سبک، نیمه سبک و سنگین در بازار موجود است.
مزایا و معایب ساختمان های فلزی • احداث ساختمان بمنظور رفع احتیاج انسانها صورت گرفته و مهندسین، معماران مسئولیت تهیه اشکال و اجراء مناسب بنا را برعهده دارند؛ محور اصلی مسئولیت عبارت است از: الف ) ایمنی ب ) زیبائی ج) اقتصاد
تاثیر اتصالات جوشی بر آسیب پذیری لرزه ای سازه های فولادی
صنعت جوشکاری ساختمان در ایران • 1- عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها2- کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان3- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور4- عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها
عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها • در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییات ارایه شده در آیین نامه تطابق ندارد.این موارد ناشی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد:الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها و جزییات غیرقابل اجراب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجراپ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدم
نتیجه گیری و پیشنهادات • از بررسی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی در سطح تهران مشخص است که هنوز مشکلات زیادی در طرح و اجرای این سازه ها وجود دارد. و عمده مشکلات و نقایص مربوط به اتصالات جوشی است.اجرای جوش کارگاهی و نبود آموزش کافی برای مهندسان عمران و عدم نظارت کافی بر حسن اجرای جوش و ... مشکلاتی است که این صنعت را رنج میدهد.و برای رفع این موارد بهترین راه1- در صورت امکان استفاده از جوش در کارخانه به جای جوش کارگاهی2- بالابردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره زلزله بر ساختمانها3- آموزش جوشکاری به جوشکاران و دادن گواهینامه به جوشکاران ماهر ساختمانی4- آموزش جوشکاری به عنوان واحد درسی به مهندسین عمران و یا ایجاد شاخه جدیدیتحت عنوان بازرسی جوش اسکلت برای مهندسیت ناظر5- تقویت سیستم نظارتی موجود و ایجاد سیستم های نظارتی ناظربر کار مهندسین عمرانمی باشد.
