اسکلت فلزی چیست؟

اسکلت فلزی، متشکل از فولاد، تیر و ستون می باشد. نوعی سازه فولادی است که از شبکه ای منظم از ستون ها و تیرها به صورت عمودی و افقی ساخته می شود. و با کمک اتصالات جوشی و پیچ و مهره ای به هم متصل می شوند. اجزای اسکلت فلزی باید با روش های استاندارد و اصولی به یکدیگر متصل شوند.

از اصلی ترین مصالح به کار رفته در اسکلت فلزی، فولاد می باشد. مهم ترین دلایلی که باعث گردیده که فولاد در اسکلت فلزی به کار رود:

  1. مقاومت بالا
  2. جوش پذیری
  3. شکل پذیری
  4. خم پذیری
  5. همگن بودن
  6. ارتجاعیت

مواد فولادی دارای استاندارد های خاص، برای استفاده در ترکیبات شیمیایی و مقاومت مناسب هستند. به طور کلی برای ساخت و ساز انواع بناهای مختلف، از سازه های فلزی و بتنی استفاده می گردد.

فولاد به عنوان مهم ترین مصالح برای ساخت و ساز ساختمان ها، پل ها و سایر سازه های ثابت مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به استحکام و مقاومت بالای فولاد، این ساختارهای اسکلتی قابل اعتماد هستند و نیاز به مواد خام کمتری دارند.

 اصلی ترین روش های ساخت فولاد

  •  روش کوره باز
  • روش دمیدن اکسیژن
  • روش کوره برقی
  • روش خلا

ساخت اسکلت فلزی

انتخاب اسکلت بندی مناسب برای ساختمان بسیار حائز اهمیت است. به همین دلیل به علت مزایای بیشتری که اسکلت فلزی دارد، باعث شده از آن به صورت گسترده در ساخت و اجرای ساختمان های بزرگ، گاراژها، سوله ها و … استفاده بیشتری صورت گیرد.

مراحل ساخت و اجرای اسکلت

قبل از ساخت و اجرای اسکلت، ابتدا محل مورد نظر و نوع کاربری سازه مشخص می شود. بعد از انجام طراحی لازم جهت ساخت سازه، میزان مقاومت زمین تعیین می شود و عملیات خاک برداری آغاز می شود.

در این مرحله پی ریزی و اجرای فونداسیون انجام می گیرد و بولت های صفحه ستون را درآن قرار می دهند. سپس برای اجرای زیر سازی و جدا کردن پی از سطح زمین، بتن مگر می ریزند و عملیات آلموتور بندی را انجام می دهند.

برای تقسیم بار ستون ها بر فونداسیون از بیس پلیت استفاده می شود به این صورت که صفحه بیس پلیت زیر ستون ها قرار می گیرد.

بعد از اجرای فونداسیون نوبت به ساخت ستون ها و و نصب تیرهای فلزی می رسد. نصب و راه اندازی سازه های فلزی، شامل مونتاژ اجزای فولادی به صورت یک قاب در محل مورد نظر است. که این فرایند شامل بلند کردن و قرار دادن اجزا و سپس اتصال آن ها به یکدیگر است.

از آنجا که ستون ها، مهم ترین قسمت در ساخت اسکلت هستند و میزان و وظیفه انتقال بار ساختمان به فونداسیون را به عهده دارند، باید این کار با دقت و مهارت بالا انجام شود.

ستون ها به شکل مقطع مربع و یا به شکل H ساخته می شود، زیرا استحکام و مقاومت بالایی دارند.

از تیرها برای اتصال بین ستون ها و  با روش های اتصالی متداول، پیچ و مهره ای و جوشی استفاده می شود. چرا که کامل کننده ساختار اسکلت فلزی هستند.

به طور کلی ساخت و نصب تیرها به چهار روش کشویی، اسپالیسی، مفصلی و فلنچی انجام می گیرد.

اجرای سیستم سقف و باد‎بند از مراحل پایانی نصب اسکلت فلزی است.

از باد بند ها برای مهار نیروهای وارده ای مانند زلزله و باد استفاده می شود. بادبند ها قطعاتی هستند که بر اساس نوع آنها بین ستون ها و تیر ها جوش داده می شوند که معمولا به شکل ضربدر از ستون به تیر و یا به شکل K و 7 اتصال داده می شوند.

مزایای استفاده از اسکلت فلزی

  1.  اسکلت فلزی برای سازه های طویل بسیار مناسب است.
  2. استفاده از آن در شلوغ ترین مکان ها امکان پذیر است.
  3. دارای استحکام و مقاومت بسیار بالایی است.
  4. قابلیت مقاوم سازی دارد، به طوری که در هر مرحله از انجام کار باشیم، امکان جوش و یا پرچ کردن آن برای مقاومت بیشتر وجود دارد.
  5. کاهش حجم فنداسیون با استفاده از اسکلت فلزی امکان پذیر است.
  6. در کاهش وزن ساختمان تاثیر گذار است، زیرا وزن کمتری نسبت به بتن دارد.
  7. سرعت اجرا و ساخت آن بالاست و در مدت زمان کوتاه آماده می شود.

سازه ‎های فولادی از لحاظ نوع اتصالات

سازه های فولادی از لحاظ نوع اتصالات، به سه روش اسکلت فلزی جوشی، اسکلت فلزی پیچ و مهره ای و اسکلت فلزی پرچی ساخته و اجرا می شوند. که امروزه استفاده از اسکلت پرچی منسوخ گردیده است.

اسکلت فلزی پیچ و مهره ای

اسکلت فلزی پیچ و مهره ای نوعی از سازه های فولادی است که برای اتصال ستون  ها و تیرها از پیچ و مهره هایی مخصوص استفاده می گردد.

در سازه های پیچ و مهره ای، تمام مراحل جوشکاری در کارخانه و قبل از نصب انجام می گیرد، زیرا در ساخت این نوع سازه ها و در زمان اجرای آن در محل مورد نظر هرگونه جوشکاری ممنوع و غیر استاندارد می باشد.

استفاده از این نوع سازه، در گذشته فقط شامل سوله های صنعتی و مجتمع های صنایع نفت و گاز می گردید اما امروزه استفاده از آن در ساختمان ها و برج های مسکونی نه چندان بزرگ هم موسوم گردیده است.

به طور کلی ساخت اسکلت های پیچ و مهره ای نسبت به اسکلت های بتنی و جوشی از کیفیت و درجه بالاتری برخوردار است، زیرا ساخت این نوع سازه در کارخانه و با ماشین آلات پیشرفته صنعتی انجام می گیرد.

اسکلت فلزی پیچ و مهره ای

شکل 1. اسکلت فلزی پیچ و مهره ای

مزایای ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره ای

  • سرعت ساخت
  • سرعت نصب
  • صرفه جویی در مصرف فولاد اسکلت سازه
  • کاهش ابعاد فنداسیون
  • امکان بتن ریزی کلیه سقف ها در یک زمان
  • امکان باز نمودن سازه و استفاده مجدد
  • ایمنی و پایداری سازه
  • عدم نیاز به فضای کار
  • بی سر و صدا بودن هنگام نصب و اجرا
  • عدم محدودیت در اعضای اتصال
  • کم هزینه بودن کارهای نصب و اجرا

 

اسکلت فلزی جوشی

یکی از انواع ساخت سازه های فلزی، اسکلت جوشی است.

جوشکاری فرآیندی است که دو قطعه فلز به وسیله حرارت، به یکدیگر جوش می خورند تا یک اتصال به وجود بیاید. دستیابی به اتصال جوشی مناسب، احتیاج به روند طراحی و انتخاب روش جوشکاری دارد. در ساخت اسکلت فلزی جوشی، برخی از قطعات راحت تر از نوع پیچ و مهره ای اتصال داده می شود و نیاز به مصالح خاصی هم ندارد.

برای اجرای سازه های فلزی جوشی، ابتدا باید زمین مورد نظر و محل اجرا از نظر مقاومت کافی مورد بررسی قرار بگیرد.

کیفیت جوشکاری سازه های فلزی دارای اهمیت بالایی است. زیرا  با توجه به وقوع زلزله باید مقاومت ساختمان در برابر نیروی ناشی از زمین لرزه مورد اهمیت قرار بگیرد.

به طور کلی از اسکلت جوشی در ساخت ساختمان های مسکونی و سازه های سبک تر و متراژ پایین استفاده می گردد، چون زمان زیادی برای اجرا نمی خواهد و به مراتب طراحی آسان تری دارد.

اگر در جوشکاری سازه های فلزی جوشی، سهل انکاری رخ دهد، از قسمت جوش خورده شروع به باز شدن و همینطور باعث افزایش فشار به سایر نقاط و در نهایت از هم پاشی اسکلت می گردد. به همین دلیل حتما باید از جوشکارهایی بسیار ماهر استفاده شود تا باعث خسارت نشوند.

اسکلت فلزی جوشی

شکل 2. اسکلت فلزی جوشی

شایان ذکر است که ساخت اسکلت فلزی پیچ و مهره ای نسبت به اسکلت فلزی جوشی از مقاومت و مزایای بیشتری برخوردار است.

انواع مختلف جوش برای جوشکاری سازه های فلزی

  •  جوش با قوس الکتریکی
  • جوشکاری با گاز
  • جوشکاری زیر پودری

کاربرد اسکلت فلزی

از اسکلت فلزی و سازه های فولادی در طیف وسیعی از ساخت و ساز، تولید، حمل و نقل و … استفاده می شود. به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و نیروهای کششی، مورد پسند طراحان، مهندسان و پیمانکاران است.

از آنجا که این نوع از اسکلت از فولاد سازه ای ساخته می شود و نسبت به وزن بالا مقاومت دارد از آن برای ساخت و ساز های بزرگ مانند ساختمان ها، پل ها، کارخانه ها و … استفاده می شود.

انواع سوله با اسکلت نوع فلزی

  • سوله های یو بی ام (UBM)

سوله یو بی ام با استفاده از دستگاه یو بی ام ساخته می شود. که با حذف تیرورق ها در ساخت این نوع سازه، باعث کمتر شدن وزن آن نسبت به دیگر سوله ها گردیده است.

  • سوله های تیرورقی

سوله های تیر ورقی به دلیل وزن سنگین سازه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند، هم چنین به دلیل بالا بودن میزان هزینه تمام شده در ساخت این نوع سازه به طور معمول از انواع دیگر سوله ها استفاده می گردد.

  • سوله های خرپایی

این نوع سوله در مقابل دیگر سوله ها کاربردی تر است زیرا کیفیت سازه های ساخته شده در این نوع به حدی بالاست که می توان از آن در ساخت پروژه های عظیم که تحت فشار زیادی هستند بهره گرفت.

خرپا چهارچوبی است که از آن برای ساخت پل، ساختمان و … استفاده می کنند. خرپا در مقابل نیروهای فشرده سازی و جدا شدنی مقاومت می کند.

 

کاربرد انواع سوله اسکلت فلزی

 

کاربرد انواع سوله اسکلت فلزی

شکل 3. کاربرد انواع سوله اسکلت فلزی

از سوله اسکلت فلزی برای کاربردهای زیادی نظیر آشیانه هواپیما، اماکن مذهبی مثل حسینیه و مساجد، سالن انبار، کار خانه های صنعتی، سالن های ورزشی، سالن انبار توزیع و … بهره می گیرند.

ساخت سوله اسکلت فلزی

شکل 4. ساخت سوله اسکلت فلزی

طراحی پل های اسکلت فلزی

 

پل های اسکلت فلزی

شکل 5. پل های اسکلت فلزی

برای این که یک پل فولادی با اطمینان اجرا شود، طراحان باید از مراحل ساخت و نصب و توانایی های پیمانکار و چگونگی تاثیر انتخاب طرح بر آنها آگاه باشند.

اهداف طراحی عبارتند از به حداکثر رساندن کارایی و به حداقل رساندن تغییر برای دستیابی به کاهش دوره ساخت، کاهش هزینه ها، افزایش ایمنی و…

پل های فولادی یکی از ویژگی های اساسی زیرساخت ها و چشم انداز یک کشور است.

فولاد دارای امکانات گسترده معماری است، هم چنین از این نوع اسکلت، برای ساخت پل های راه آهن، پل های عرشه، پل های عابر پیاده و شهری و … استفاده می شود.