اجرای سازه فولادی امروزه نسبت به سازه‌های بتنی سریعتر و با سهولت بیشتری انجام می‌شود.
امروزه طراحی و استفاده از سازه‌های فولادی در ساختمان‌سازی به شدت رواج پیدا کرده است. بار ساختمان به طور کلی روی این اسکلت فولادی بارگذاری می‌شود.
چرا اجرای اسکلت فولادی گزینه بهتری است؟
اجرای اسکلت فولادی روشی ایمن‌تر در ساختمان‌سازی محسوب می‌شود؛ چراکه قطعات این نوع از سازه‌ها به طور کلی در کارخانه‌های تخصصی با استانداردهای روز و نظارت تیم‌های کنترل کیفیت تولید می‌شود و در نتیجه به شدت مطمئن‌تر است.
همچنین در طراحی و اجرای سازه‌های بتنی، فرآیند کار به دلایلی مانند نیاز به آرماتور بندی، نسبتا زمان‌بر است، در حالی که در اجرای سازه فولادی، از آنجا که قطعات در کارخانه برش خورده و مونتاژ می شوند کار به شدت سریعتر پیش می‌رود.
در مجموع باید گفت که اجرای سازه فولادی در شاخصه‌های مختلفی از سرعت نصب و کیفیت گرفته تا انعطاف‌پذیری و نصب راحت، نسبت به دیگر روش‌های ساختوساز برتری دارد. اما مراحل اجرای سازه فلزی چیست؟
مراحل اجرای سازه فولادی
اجرای اسکلت فولادی مراحل مختلفی دارد که در ادامه به طور مفصل هر یک را شرح می‌دهیم.
حفر پی و اجرای فونداسیون
گام نخست در اجرای سازه فولادی، بررسی کیفیت و مقاومت خاک است. در این مرحله باید مواردی مانند مقاومت فشاری نوع خاک، وضعیت آب‌های زیرزمینی، عمق یخبندان و دیگر ویژگی‌های فیزیکی مشخص شود. از طرفی ممکن است در فرآیند خاک‌برداری، جداره ریزش کند یا زیر پی مجاور خالی شود که بایستی با روش‌های مناسب از آن حفاظت شود.
یکی از نکات کلیدی در اجرای هر سازه این است که باید حتما فونداسیون روی زمین صاف و عاری از هیچ جسم اضافه‌ای، بدون هیچ کم و کاستی اجرا شود.
اتصال ستون به شالوده
نوع اتصال ستون فلزی به شالوده بتنی پای ستون بستگی دارد. در ستون‌هایی با انتهای مفصلی، فقط نیروی فشاری و برشی از ستون به شالوده منتقل می‌شود. اما اگر لنگر خمشی به شالوده بتنی منتقل شده باشد، در آن شرایط برای اتصال ستون به شالوده نیاز به اتصال گیردار است.
بتن‌ریزی
در مرحله بعدی اجرای فونداسیون نوبت به بتن‌ریزی می‌رسد. بتن را می‌توان در محل ساختوساز تهیه کرد یا از کارخانه به محل ساختمان منتقل کرد.
قبل از آغاز کار، نمونه بتن در قالب یک نمونه مکعبی یا استوانه‌ای به آزمایشگاه فرستاده می شود تا مقاومت فشاری و کششی آن بررسی و از کیفیت مناسب آن اطمینان حاصل شود.
برپایی ستون‌ها
مراحل ساخت ستون در اسکلت فولادی شامل برش ورق فولادی، برش پروفیل آن‌ها، مونتاژ ستون و سپس ساختن اتصال تیرها و مونتاژ آن‌ها روی ستون است.
در اجرای اسکلت فولادی معمولا هرچه به طبقات بالاتر می‌رسیم، از تیرآهن‌هایی با نمره پایین تری نسبت به تیرآهن‌های طبقات پایینی استفاده می‌شود و دلیل آن نیز کاهش بار وارده بر طبقات فوقانی بر اسکلت است.
ستون‌ها با قلاب‌هایی که در محل ایمن برای حمل ستون نصب شده، با جرثقیل بلند شده و در محل مدنظر که قبلا روی بیس پلیت مشخص شده قرار می‌گیرند.
بعد از قرارگیری ستون در محل خود مطابق با نقشه سازه، ستون به دو صورت پیچی و یا جوشی به فونداسیون متصل می‌گردد که استفاده از پیچ و مهره در اتصال بیس پلیت متداول تر است.
ساخت و نصب تیرها
در مرحله بعدی اجرای سازه فولادی، تیرها لانه زنبوری می‌شوند. مقاطع IPE آماده، به صورت زیگزاگ با طرح نیمه لانه زنبور برش داده می شود.قطعات جداشده مجددا تحت شرایطی کنترل شده به هم جوش داده می‌شود و سپس دو سر جان تیر با پلیت، تقویت می شود.
سپس تیرها با استفاده از جرثقیل به مکان مدنظر منتقل شده و روی نبشی‌هایی که روی ستون‌ها نصب شده سوار و جوش داده می‌شوند.
اجرای مهاربند
استفاده از مهاربند برای کنترل نیروهای جانبی می باشد که موجب مقاومت ساختمان در برابر عوامل طبیعی مانند طوفان و زلزله می شود. در اجرای مهاربند بر اساس محاسباتی که از قبل انجام شده، از پروفیل ناودانی تک یا جفت استفاده می‌شود.
بعد از انتخاب پروفیل مناسب، آن را از یک سر ستون به پایه دیگر به صورت چپ و راستی نصب می‌کنند و هر دو طرف آن را کاملا با ورق اتصال و جوشکاری یا پیچ و مهره مهار می کنند.
محل اتصال ضربدر را با یک پلیت مهار و المان عمود بر المان قبلی با ورق های اتصال به المان دیگر متصل می گردد. البته جزئیات مربوط به ابعاد و ضخامت هر یک از اجزای بادبند باید با محاسباتی دقیق مشخص شود، برای مثال در طبقات پایین‌تر از اجزای ضخیم‌تر و قطورتری استفاده می‌شود که بتوانند در مهار نیروی زلزله موثر عمل کنند.
مزایا اجرای سازه فولادی چیست؟
از جمله مزایای اجرای سازه فولادی باید به وزن کم و ساختار ساده در عین مقاومت بالا اشاره کرد. این امور موجب سهولت و کاهش زمان اجرای اسکلت می گردد.
از سویی، کلیه اجزا سازه فلزی در کارخانه تهیه و پس از مونتاژ به کارگاه ساختمانی منتقل می شود. این مسئله باعث می‌شود تا سرعت و کیفیت اسکلت کار بسیار بالا برود.
دیگر مزایای سازه فولادی عبارتند از:
- بهبود فضای مفید معماری ساختمان
- افزایش سرعت پیشرفت کار
- امکان اصلاح و رفع عیب در هر مرحله، با کمترین میزان تخریب مصالح
- امکان تقویت مقاومت اسکلت با استفاده از جوشکاری و یا پیچ و مهره ورق تقویت در بخش‌های مختلف
- سهولت اجرا در مکان‌های شلوغ با فضای محدود.
معایب اجرای اسکلت فولادی چیست؟
از آنجایی که به مزایای اسکلت فولادی اشاره کردیم، بد نیست نگاهی به معایب این سازه‌ها نیز داشته باشیم. از جمله مهمترین معایبی که برای اسکلت فولادی برشمرده شده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- احتمال کمانش قطعات تحت فشار (که با طراحی صحیح و پیش بینی درست بارگذاری ها این احتمال کاهش می یابد)
- زنگ زدگی و خوردگی فولاد فلز در شرایط جوی نامناسب (این امر با انتخاب درست نوع رنگ و رنگ آمیزی مناسب برطرف می گردد)
- افزایش هزینه نسبت به اسکلت بتنی
توجه داشته باشید که عمده این موارد در نتیجه طراحی های غیر اصولی و غیر استاندارد ناشی می‌گردد در نتیجه طراحی های غیر اصولی و غیر استاندارد ناشی می‌گردد. برای مثال با مطالعه دقیق شرایط پروژه، می توان سازه را از حیث ضخامت ورق یا ابعاد قطعات به نحوی طراحی و سپس تولید کرد که نه تنها در فرایند نصب و ساخت، بلکه در طی حوادثی همچون طوفان و زلزله نیز کمانش در قطعات رخ ندهد. شرایط جغرافیایی نیز موضوعی است که باید به تناسب محل ساخت ساختمان به آن توجه داشته باشید. شرایط آب و هوا، خاک منطقه، وزش باد و میزان بارش برق بر روی طراحی و اجرای اسکلت تاثیر گذار می باشد.
برای جلوگیری از خوردگی فولاد در برابر شرایط نامناسب جوی از ضد زنگ و رنگ های مخصوص استفاده می شود که به صورت چند لایه و با دستگاه های پاشش مخصوص روی فولاد را می پوشاند و از زنگ زدگی و خوردگی جلوگیری می شود تا استفاده از فولاد برای اسکلت در شرایط جوی نامناسب نیز امکان پذیر باشد.
