ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره در صنعت ساختمان‌سازی یکی از رایج‌ترین روش‌های اسکلت‌بندی ساختمان محسوب می‌شود که به دلیل سرعت اجرا و استحکام و پایداری بی‌نظیر امروزه کاربردهای زیادی پیدا کرده است.
این نوع سازه‌ها با استفاده از پیچ و مهره به‌جای جوشکاری، اجزای فلزی را به هم متصل می‌کنند. برای اتصال اجزای سازه فلزی به طور کلی از سه روش اتصال پرچی، اتصال جوشی و اتصال پیچ و مهره‌ای استفاده می‌شود که از بین این سه مورد، روش پرچی امروزه نسبتا منسوخ شده و عمدتا از اتصال جوش یا پیچ و مهره‌ای استفاده می‌شود. ما در این مطلب به شرح مراحل و مزایا و معایب روش پیچ و مهره‌ای می‌پردازیم و در نهایت قیمت ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره را بررسی می‌کنیم.
فهرست مطالب
مراحل ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره
همان‌طور که در مقدمه گفتیم، ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره یکی از رایج‌ترین روش‌های برپایی سازه فلزی است که به دلایلی مانند کیفیت و استحکام بالا، امکان تعمیر و رفع نواقص آسان، امکان استفاده مجدد از قطعات و کاهش هدر رفت مصالح از محبوبیت زیادی در ساخت‌وساز برخوردار شده است.
امروزه از اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای برای انواع ساختمان‌های مسکونی، تجاری، اداری، آموزشی و حتی سوله‌های صنعتی استفاده می‌شود. از طرفی روش اتصال پیچ و مهره‌ای برای ساختمان‌های مرتفع یا ساختمان‌هایی با نقشه پیچیده به مراتب راحت‌تر از روش‌های دیگر است و این مسئله سبب شده تا امروزه در بسیاری از نقاط جهان از این شیوه برای ساخت اسکلت برج‌ها و دیگر سازه‌های مرتفع استفاده شود.
اجرای فونداسیون
مراحل ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره مانند مراحل ساخت هر نوع اسکلت‌بندی یا سازه دیگری با خاک‌برداری و تسطیح خاک است که هدف از این کار رسیدن به تراز طبقات منفی و اجرای فونداسیون در تراز مشخص شده در طراحی معماری و سازه می باشد. البته در فرآیند گودبرداری استفاده از مهار مناسب برای دیواره‌های جانبی و رعایت دیگر نکات ایمنی ضرورت زیادی دارد.
در اجرای فونداسیون معمولا از بتن مسلح که ترکیبی از بتن و میلگرد است جهت دستیابی به سطح بالایی از استحکام استفاده می‌شود. اساسا اجرای فونداسیون نقش مهمی در مقاومت سازه دارد و هر نوع اشتباهی در اجرای آن می‌تواند در آینده به ضعیف شدن و یا حتی ریزش سازه منجر شود.
نصب صفحه ستون و بولت‌ها
همزمان با اجرای فونداسیون و قبل از بتن‌ریزی، قرارگیری ستون ها روی محل مقرر و محکم کردن بولت ها برای اتصال درست ستون به فونداسیون است. به منظور نصب دقیق ستون ها، پس از بتن ریزی فونداسیون، شابلون روی محل صفحه ستون ها قرار می گیرد و با نقشه برداری دقیق محل بولت ها روی شابلون علامت زده می شود. شابلون به محل کارخانه ارسال می گردد و محل سوراخکاری با توجه به شابلون روی صفحه ستون اعمال می گردد و به این ترتیب ستون به درستی در محل کارگاه نصب می‌گردد.
طراحی سازه فلزی
ساخت هر سازه فلزی مراحل مختلفی دارد و در مورد ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهر نیز، در گام نخست نقشه دقیقی از سازه تهیه می‌شود. این نقشه به کارگاه یا کارخانه ساخت سازه ارسال می‌شود و بخش کلیدی مراحل ساخت سازه است.
تامین متریال
برای ساخت سازه، بعد از تهیه نقش و پلن طرح و بر اساس همین نقشه، متریال مورد نیاز برای ساخت سازه سفارش داده می‌شود. این متریال در کارخانه و بر اساس نقشه با دستگاه‌های پیشرفته مورد برش‌کاری، جوشکاری، سوراخکاری و مونتاژ قرار می‌گیرند تا مقاطع مختلف سازه تهیه و به هم وصل شود.
تکمیل کاری و قطعات فرعی
در این بخش، دیگر قطعات جزئی سازه که نقش مهمی در تقویت کل ساختار دارند مانند صفحه ستون و پلیت‌های تقویتی، قطعات زیرسری و کله گاوی و یا دیگر تقویت‌کننده‌ها به سازه متصل می‌شوند.
در عین حال و در صورت نیاز به بادبند و مهاربند باید در همین بخش به تناسب نیاز سازه نسبت به ساخت و تهیه آنها اقدام کرد تا در محل برپایی سازه مورد استفاده قرار بگیرند.
تمیزکاری و رنگآمیزی
با پایان مراحل ساخت و ساز ضروری است تا جهت افزایش کیفیت اتصالات و البته بازبینی آنها، عملیات تمیزکاری سازه برای زدودن چربی، زنگ‌زدگی یا هر نوع آلودگی دیگری انجام شود. در صورت نیاز به رنگآمیزی سازه یا استفاده از عایق‌های ضدزنگ در همین بخش باید عملیات مربوطه انجام شود.
کنترل کیفیت و ارسال به محل نصب
در نهایت، اجزای مختلف سازه فلزی توسط کارخانه مورد بررسی فنی و کیفی قرار می‌گیرند تا از مقاومت آنها اطمینان حاصل شود. سپس قطعات به شکل پک‌های مجزا بارگیری و به محل ساخت ارسال می‌شوند.
نصب ستون‌ها
نصب ستون‌ها اولین مرحله ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای در محل ساخت است که معمولا با جرثقیل‌های بزرگی انجام می‌شود. نصب ستون‌ها و محکم‌سازی اتصال آنها به پی یا فونداسیون از اهمیت زیادی برخوردار است و حتما بایستی توسط تیمی از افراد متخصص و باتجربه در این زمینه انجام شود.
معمولا برای تقویت اتصال ستون‌ها به پی و جلوگیری از تاثیر فشارهای وارده در انحراف ستون‌ها، از انواع اتصالات گیردار، دیوارهای برشی و مهاربند و بادبند در نقطه اتصال ستون به پی استفاده می‌شود.
اتصال تیرها به ستون‌ها
در ادامه مراحل ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره و بعد از برپایی ستون‌های سازه فلزی، نوبت به اتصال تیرها به سازه و ستون‌ها می‌رسد. معمولا اتصال تیرها به ستون‌ها به روش‌های مختلفی انجام می‌شود و یکی از زمان‌گیرترین بخش‌های ساخت سازه فولادی محسوب می‌شود که نیاز است با دقت و مهارت بالایی انجام شود.
نصب بادبند و مهاربند
با نصب تیرها، عملا کار برپایی و ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره به پایان می‌رسد، اما همچنان و در صورت لزوم، نصب و اتصال مواردی مانند بادبند و مهاربند می‌تواند در افزایش مقاومت سازه نقشی مهم ایفا کند. معمولا مهاربند و بادبند به شیوه‌های مختلفی در بخش‌های گوناگونی از ساختمان نصب می‌شود و کارکرد آن، مهار فشارها و نیروهای جانبی وارده به سازه ناشی از باد و طوفان‌های شدید یا حتی زلزله است.
مزایا و معایب ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره
روش اتصال اجزای سازه فلزی با استفاده از پیچ و مهره به عنوان یکی از رایج‌ترین شیوه‌های ساخت اسکلت فولادی دارای مزایا و معایبی است و ما در این بخش قصد داریم به این موارد بپردازیم. ابتدا به مزایای ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره اشاره می‌کنیم:
- انعطاف‌پذیری بالا در فرآیند مونتاژ و دمونتاژ سازه
- عدم نیاز به نیروی کار در شمار زیاد
- افزایش ایمنی نیروی کار به دلیل کاهش استفاده از وسایل برقی
- به حداقل رسیدن تغییر شکل سازه
- استفاده از ابزارهای ساده برای اجرای عملیات
- سرعت بالای کار
- به صفر رساندن لغزش عناصر سازه فلزی
البته همان‌طور که گفتیم این روش معایبی نیز دارد و مهمترین موارد عبارتند از؛
- قیمت ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره نسبتا بالاتر است.
- اتصالات سازه فلزی پیچ و مهره‌ای تحت بارهای لرزشی یا ضربه‌ای ممکن است تضعیف شوند.
- احتمال کاهش مقاومت کششی سقف در روش پیچ و مهره‌ای وجود دارد.
- در صورت نقص یا ضعف پیچ و مهره‌ها، امکان شکست کامل اتصالات وجود دارد.
قیمت ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره
معمولا قیمت ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره را یا بر اساس وزن کل سازه و به ازای هر کیلو و یا بر اساس ابعاد و اندازه سازه و به ازای هر متر مربع تعیین می‌کنند.
بررسی‌های ما نشان می‌دهد که در حال حاضر و به طور میانگین، قیمت ساخت اسکلت فولادی پیچ و مهره‌ای در محدوده 5.5 تا 8.5 میلیون تومان به ازای هر متر مربع است.
عوامل موثر بر قیمت ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره
قیمت نهایی اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای از یک طرف بستگی به برخی از عوامل مربوط به پروژه مانند کیفیت مصالح، میزان مصالح مورد استفاده و موارد مشابه دارد و از سوی دیگر تحت تاثیر شرایط کلی اقتصاد کشور، نرخ تورم، نوسانات قیمت آهن‌آلات و حتی نرخ ارز قرار دارد. ما در این بخش سعی می‌کنیم مهمترین عوامل موثر بر قیمت ساخت سازه فولادی پیچ و مهره‌ای را بررسی کنیم.
طرح و ابعاد پروژه
یکی از مهمترین فاکتورهای موثر بر قیمت ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره، طرح سازه و پیچیدگی‌های آن و البته ابعاد سازه است. طبیعتا هرچه سازه پیچیدگی‌های بیشتر و خاص‌تری داشته باشد و یا ابعاد آن بیشتر باشد، میزان بیشتری از مصالح با اتصالات بیشتر و پیچیده‌تر اجرا می‌شود که قیمت سازه را بالاتر می‌برد.
معمولا قبل از شروع به کار ساخت سازه فلزی، با بررسی طرح سازه می‌توان تعیین کرد که به طور دقیق به چه میزانی از مقاطع فولادی نیاز است. همچنین تعداد و نوع پیچ و مهره‌های لازم برای اتصال این مقاطع بر اساس نوع و محل اتصالات سازه نیز در همین بخش تعیین می‌شود. با این وصف برآورد قیمت نهایی سازه تا حدی ممکن است.
وزن سازه و میزان فولاد مورد استفاده در ساخت آن
وزن سازه فولادی نیز ارتباط مستقیمی با قیمت ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره دارد. معمولا مهندس سازه می‌تواند با توجه به طرح کلی پروژه و بر اساس وزن قطعات آن، وزن کلی سازه را تعیین کرده و قیمت آن را برآورد کند.
نوسانات قیمت آهن‌آلات
قیمت آهن‌آلات و مقاطع فولادی در سالیان اخیر در کشور ما به تبعیت از وضعیت کلی اقتصاد کشور از جمله نرخ بالای تورم و ارز افزایش یافته است. از سویی میزان عرضه و تقاضا و قیمت جهانی فولاد نیز تاثیر مستقیمی بر قیمت ساخت سازه فولادی پیچ و مهره‌ای دارد.
هزینه ساخت قطعات در کارخانه
قطعات سازه فلزی در روش پیچ و مهره‌ای معمولا در کارخانه تهیه و سوراخکاری می‌شوند. در نتیجه این موضوع و بسته به نوع پروژه، ابعاد آن، کاربری سازه و نوع و کیفیت قطعات فلزی مورد استفاده در ساخت سازه، هزینه ساخت قطعات سازه فلزی در کارخانه می‌تواند متغیر باشد.
برای مثال ممکن است کارفرما ترجیح دهد تمام مقاطع فلزی مورد استفاده در ساخت سازه با بالاترین کیفیت ممکن تهیه شوند و این طبیعتا در مورد سازه‌های بزرگ و پیچیده، قیمت ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره را بسیار بالا می‌برد.
همچنین معمولا قطعات سازه فلزی پیچ و مهره‌ای، پیش از ارسال به محل سازه و در کارخانه رنگآمیزی می‌شوند. علاوه بر هزینه رنگآمیزی قطعات سازه باید در نظر بگیرید که در برخی از شرایط جغرافیایی خاص به دلیل وضعیت آب و هوا و یا رطوبت بالا، جهت جلوگیری از فرسودگی اجزای سازه فولادی نیاز است تا از انواع مواد ضد زنگ و عایق‌های ویژه برای قطعات سازه فلزی استفاده شود که طبیعتا قیمت تمام شده کار را بالاتر می‌برند.
دستمزد نیروی انسانی
عملیات ساخت و برپایی سازه فلزی معمولا نیاز به شمار قابل توجهی نیروی انسانی دارد که معمولا به شکل روزمزد حقوق دریافت می‌کنند. هرچه فرآیند ساخت سازه پیچیده‌تر و طولانی‌تر شود، دستمزد نیروی انسانی نیز بیشتر خواهد شد.
سایر هزینههای جاری
برخی هزینههای جزئی دیگر مانند حمل‌ونقل اجزا و مصالح سازه به محل پروژه، هزینه جابجایی نیروی کار، هزینه تامین لوازم ایمنی نیروی کار، بیمه کارگران، هزینه غذای نیروی انسانی و برخی موارد دیگر نیز می‌توانند بر هزینه تمام‌شده ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره موثر باشند.
استانداردهای ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای
- استاندارد ملی ایران (ISIRI): در ایران، برای ساخت و نصب اسکلت‌های فلزی پیچ و مهره‌ای، استانداردهای ملی ایران مانند ISIRI 3146 برای جوشکاری و ISIRI 3440 برای طراحی سازه‌های فولادی پیچ و مهره‌ای باید رعایت شوند. این استانداردها شامل جزئیاتی برای انتخاب مصالح، طراحی اتصالات و نحوه نصب و بارگذاری سازه‌ها است.
- استانداردهای بین‌المللی:
- EN 1993 (Eurocode 3): این استاندارد مربوط به طراحی سازه‌های فولادی است و برای طراحی اتصالات پیچ و مهره‌ای در اسکلت فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این استاندارد، ضوابطی برای مقاومت مواد، اتصالات و نحوه بارگذاری در نظر گرفته شده است.
- AISC 360: این استاندارد از انجمن مهندسان سازه آمریکا، ضوابط و دستورالعمل‌های دقیق برای طراحی و ساخت اسکلت‌های فلزی پیچ و مهره‌ای ارائه می‌دهد.
نکات فنی مهم در طراحی و ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای
انتخاب پیچ و مهره:
- استاندارد پیچ و مهره: برای اتصال اجزای اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای باید از پیچ و مهره‌های استاندارد استفاده کرد. پیچ‌های مورد استفاده باید طبق استانداردهای ASTM A325 یا ASTM A490 (برای پیچ‌های با مقاومت بالا) انتخاب شوند.
- نوع پیچ و مهره: در بیشتر مواقع از پیچ‌های قفل‌شونده (Locking Bolts) یا پیچ‌های استیل ضدزنگ برای جلوگیری از زنگ‌زدگی و خوردگی استفاده می‌شود.
انتخاب و طراحی اتصالات پیچ و مهره‌ای:
- نوع اتصالات: در طراحی اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای باید نوع اتصال (اتصال مستقیم یا زوایه‌ای) با دقت انتخاب شود. این انتخاب بستگی به نوع بارگذاری و نیاز به استحکام اتصال دارد.
- تعداد و فاصله پیچ‌ها: تعداد پیچ‌های استفاده‌شده در هر اتصال و فاصله آنها از یکدیگر بر اساس بارهای وارد بر اتصال و نوع سازه محاسبه می‌شود. در اینجا، دقت در استفاده از پیچ‌های مناسب و فاصله مناسب اهمیت زیادی دارد.
- طراحی مهره‌ها: مهره‌ها باید از نوع با کیفیت و مطابق با استانداردهای بین‌المللی ساخته شوند تا مقاومت لازم را در برابر نیروهای وارده حفظ کنند.
جوشکاری و تکمیل اتصالات
- در برخی موارد، برای تقویت اتصالات پیچ و مهره‌ای، نیاز به استفاده از جوشکاری وجود دارد. در این صورت باید از استانداردهای جوشکاری مانند AWS D1.1 برای جوشکاری سازه‌های فلزی استفاده شود.
- اتصال‌های جوش و پیچ باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که از لحاظ مقاومت و قابلیت تحمل بارها، بهترین عملکرد را داشته باشند.
نصب صحیح و کنترل کیفیت
- نصب دقیق: نصب پیچ و مهره‌ها باید با دقت بالا و طبق دستورالعمل‌های طراحی انجام شود. از دستگاه‌های کشش پیچ (Torque Wrench) برای تنظیم دقیق گشتاور پیچ‌ها باید استفاده کرد.
- بازرسی و کنترل کیفیت: بعد از نصب پیچ و مهره‌ها، باید هر یک از اتصالات بازبینی شوند. برای این کار، تست‌هایی مانند تست کشش پیچ‌ها (Bolt Tension Test) و تست کشش کششی (Tensile Testing) انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که اتصالات به درستی نصب شده‌اند.
نکات فنی در نصب اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای
- نصب اسکلت به‌طور افقی و عمودی: در نصب این نوع سازه‌ها، دقت در هماهنگی بین اجزای سازه (مانند ستون‌ها، تیرها و خرپاها) برای قرار گرفتن در موقعیت صحیح ضروری است.
- تست‌های سازه‌ای: پس از نصب، باید بارگذاری‌های آزمایشی روی اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای انجام شود تا اطمینان حاصل شود که تمامی اتصالات و اجزا به درستی بارهای طراحی‌شده را تحمل می‌کنند.
سایر نکات فنی
- مقاومت در برابر زلزله: در مناطق زلزله‌خیز، طراحی اتصالات پیچ و مهره‌ای باید به‌گونه‌ای باشد که بتواند نیروهای جانبی ناشی از زلزله را به‌خوبی تحمل کند.
- مقاومت در برابر خوردگی: در صورتی که سازه در محیط‌های مرطوب یا صنعتی قرار گیرد، باید از پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی مانند پوشش‌های گالوانیزه یا پوشش‌های اپوکسی استفاده شود
