مزایا و معایب اسکلت فلزی

مزایا و معایت ساختمان های فلزی

احداث ساختمان ها به منظور رفع احتیاج انسان ها صورت گرفته و تمام مهندسان و معمارانی که مسولیت تهیه و اجرای مناسب بنا را بر عهده دارند باید در انتخاب مصالح مناسب دقت داشته باشند. از آنجایی که ساختمان های احداثی به صورت معمول از نوع فلزی و بنتی می باشند و تمامی ساختمان های بنایی غیر مسلح با محدویت های خاص در ایران ساخته می شوند. به همین خاطر آشنایی با معایب و  مزایای اسکلت ساختمان ها می تواند نقش مهمی در تصمیم گیری مالکان ومهندسان پروژه داشته باشد.

مزایای ساختمان های فلزی

۱- ساختمان هایی که دارای اسکلت فلزی هستند از مقاومت بالایی برخوردار بوده  و تمامی قطعات استفاده شده در آنها مقاومت زیادی دارند. نسبت مقاومت به وزن قطعات فلزی از مصالح بتن بزرگتر است و همین مسله باعث می شود تا در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های بسیار مرتفع و همچنین ساختمان هایی که بر روی زمین های سست ساخته شده اند بسیار با اهمیت خواهد بود.

۲- از آنجایی که فلز ها در کارخانه های بسیار بزرگ و تحت نظارت های دقیق تهیه می شوند خواص یکنواختی دارند که این خواص یکنواخت بر خلاف بتن تحت تاثیر عوامل خارجی قرار نمی گیرد زیرا یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک موثر بوده و باعث می شود تا در مصرف مصالح تا حد زیادی صرفه جویی شود.

۳- دوام و پایداری فولاد از مشخصه های بازر آن بوده و به همین خاطر ساختمان های فلزی می تواند به صورت طولانی مدت قابل بهره برداری باشند.

۴- ساختمان های فلزی دارای خواص ارتجاعی هستند و این خواص با تقریب بسیار خوبی دارای مصداق عملی می باشد و فولاد این قابلیت را دارد تا از تمامی تنش های موجود در قانون هوک را پیروی کند.

۵- مصالح فلزی به دلیل داشتن خاصیت شکل پذیری می توانند بر روی تنش ها تمرکز داشته و با داشتن نیروی دینامیک و ضربه ای در مقابل خرابی تحمل کنند و این درحالی است که مصالح بتنی ترد و شکننده هستند و در مقابل نیرو های وارده عملکرد ضعیفی دارند.

۶- داشتن پیوستگی در مصالح از دیگرمزایای قطعات فلزی می باشد و چون تمامی مواد تشکیل دهنده فلز به صورت پیوسته و همگن هستند به صورت کلی اسکت فلزی هم خاصیت پیوستگی را دارا می باشد و این در حالی است که صدمات وارد شده در زلزله به صورت مستقیم به پوشش بتنی که بر روی میلگرد ها قرار دارد وارد شده و باعث ایجاد ترک در بتن گردیده و این مسله قابل کنترل نبوده و احتمال تخریب ساختمان در زمان ایجاد پس لرزه یا زلزله های بعدی بیشتر می شود.

۷- مصالح فلزی دارای مقاومت متعالی می باشند به این معنا که مقاومت مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان  و در زمان برش نزدیک به کشش و فشار می باشد اما در ساختمان بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب ولی در کشش و برش مقاومت کمی دارند و در صورتی که تحت نیروی کشش قرار بگیرند و مسلح هم نشده باشند ترک و خرابی در ساختمان ایجاد می شود.

۸- تحمل بارهای وارد به ساختمان های فلزی بر عهده اسکلت ساختمان است و از قطعات پر کننده همانند تیغه ها و دیواره ها به جهت تحمل بار استفاده نمی شود و این مسله باعث می شود تا در زمان انفجار های ناگهانی سطوح حائل از اسکلت جدا شده و انرژی تخریب کننده نمایان می شود اما به صورت کلی به ساختمان آسیبی وارد نمی شود. اما در زمان انفجار دیوار های موجود در ساختمان های بتن مسلح خراب شده و درنهایت کل ساختمان ویران می شود.

۹- مصالح فلزی تقویت پذیر هستند و امکان مقاوم سازی آنها وجود دارد. در ساختمان های فلزی در صورتی که اشتباهی در محاسبات رخ داده باشد یا تغییری دراجرا یا مقررات و ضوابط ایجاد شود و در نتیجه اعضا عملکرد ضعیفی داشته باشند دوباره تقویت می شوند و می توان تمامی جوش ها، پرچ ها و همچنین پیچ ها را عوض کرده و یا قطعات جدیدی به ساختمان اضافه کرد تا از این طریق بتوان مقاوم سازی ساختمان فلزی را افزایش داد.

۱۰- شرایط آسان به جهت ساخت و نصب قطعات فلزی از مزایای ساختمان های فلزی می باشد زیرا قطعات در کارخانه تهیه و در محل نصب می شوند و در شرایط جوی متفاوت در صورتی که تمام پیش بینی ها انجام شده باشد هم قابل اجرا هستند.

۱۱- سرعت نصب قطعات فلزی در مقایسه با قطعات بتنی بسیار بالا تر بوده  و به همین خاطر در مدت زمان کوتاه تری می توان ساختمان های فلزی را تحویل داد.

۱۲- کمتر بودن پرت مصالح فلزی از دیگر مزایای استفاده از این نوع ساختمان ها می باشد زیرا قطعات در کارخانه تهیه و به جهت مصرف در محل به کار گرفته می شود و پرت آنها از قطعات بتنی کمتر خواهد بود.

۱۳- ساختمان های فولادی به صورت میانگین دارای وزنی بین ۲۴۵ تا ۳۹۰ کیلوگرم بر متر مربع یا ۸۰ تا ۱۲۸ کیلو گرم بر متر مکعب می باشند و این در حالی است که ساختمان های بتنی وزنی معادل ۴۸۰ تا ۷۸۰کیلوگرم بر متر مربع یا ۱۶۰ تا ۲۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب دارند.

۱۴- فضایی که ساختمان های فلزی اشغال می کنند در مقایسه با فضایی که ساختمان های بتنی نیاز دارند  کمتر خواهد بود. به طور مثال در دو ساختمان با ابعاد و ارتفاع مساوی، ستون ها و تیرهای برابر اگر ساختمان فلزی باشد ابعاد کوچکتری نسبت به ساختمان بتنی خواهد داشت و ساختمان های بتنی دارای فضای مرده و سطح اشغال شده بیشتری هستند.

۱۵- در زمان زلزله زمین حرکت کرده و این حرکت در نهایت باعث اعمال نیروهای درونی به اجزاء ساختمان می شود در واقع ساختمان ها باید بر روی زمینی که به صورت غیر همگن در حال ارتعاش است قرار گیرند و مجبورند تمام ارتعاش های وارد از سمت زمین را تحمل کنند. از این رو ضریب نیروی لرزه ای اسکلت بتن مسلح که وزن زیادی دارد بیشتر از قاب های فلزی می باشد.

بر حسب آنچه تجربه نشان داده است خساراتی که بر ساختمان های کوتاه و صلب که بر روی زمین محکم قرار دارد خیلی بیشتر از ساختمان های بلندی و انعطاف پذیری است که بر روی زمین نرم ساخته شده است زیرا زمین های نرم دارای ارتعاش های نسبتا” بزرگی هستند و به همین خاطر ساخت ساختمان های کوتاه بر روی زمین های نرم و قرار گرفتن ساختمان های بلند با پریود کوچک بر روی ساختمان های سفت احتمال ایجاد خسارت و خرابی را به حداقل می رساند.

نکته مهم این است که در زمان زلزله عکس العملی که ساختمان ها از خود نشان می دهند وابسته به مشخصات خود ساختمان است و صلبیت و انعطاف پذیری هر ساختمانی از مهم ترین مشخصه های رفتاری ساختمان در مقابله با زلزله است.

معایب ساختمان های فلزی

۱- در دماهای زیاد مقاومت ساختمان های فلزی کاهش می یابد و با بالا رفتن دما عملکرد فلز نقصان می یابد. در صورتی که دکای اسکلت فلزی از ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی گراد برسد آنگاه باعث بر هم خوردن تعادل ساختمان شده و در نهایت اسکلت فلزی فرو می ریزد.

۲- فلز در مقابل عوامل مختلف خارجی دچار خوردگی و فساد می شود. قطعاتی که در ساختمان های فلزی مورد مصرف قرار می گیرند در مقابل عوامل جوی طاقت نداشته و خورده می شوند و این خوردگی نه تنها از ابعاد فلز می کاهد، بلکه برای نگهداری و حفاظت از ساختمان باید هزینه های زیادی را متحمل شد.

۳- قطعات فشاری به صورت کلی تمایل به کمانش دارند و چون قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی آنها به صورت معمول کوچک است این تمایل کمانش به عنوان یک نقطه ضعف در ساختمان های فلزی می باشد.

۴- از آنجایی که در ساختمان های فلزی اتصال قطعات به یکدیگر از طریق جوش، پرچ و پیچ است و ممکن است اتصالات با جوش با دلایلی چون بالا بودن هزینه های آزمایش جوش، قدیمی بودن ماشین آلات، حرفه ای نبودن جوشکاران، عدم کنترل دقیق مهندسان ناظر پروژه و … به درستی انجام نشود. به همین خاطر جوش های نامناسب از دیگر معایب ساختمان های فلزی می باشد.

۵- به صورت فنی و اقتصادی باید تهیه و ساخت قطعات در داخل کارخانه ها صورت بگیرد تا مقاومت سازه ای بالاتری داشته باشد. برای مثال سوله های ساخته شده  در کارخانه ها به دلیل اینکه تمامی اصول و استانداردها در آنها رعایت شده است در مقابل بارهای وارد و نیروی های ناشی از زلزله مقاومت بیشتری دارند.