با توجه به پیشرفت تکنولوژی در صنایع مختلف از جمله صنعت ساختمان و افزایش روز افزون جمعیت در کشور و نیاز به محلی برای زندگی پروژه های عمرانی نیز در کشور رو به افزایش رفته است که با ادغام علم و تکنولوژی سعی در صنعتی کردن ساخت و ساز دارند که به گونه ای ساختمانهایی را با سازه های فلزی بسازند که هم مقاومت زیادی در برابر حوادث طبیعی داشته باشد و هم سرعت و کیفیت ساخت و ساز بیشتر شود و از طرفی با افزایش سرعت هزینه‌های ساخت و ساز نیز کمتر شود.

سازه فولادی از گذشته تا امروز

استفاده از فلز به عنوان مصالح اصلی یک سازه در ابتدای امر کاربرد گسترده ای در پل سازی و کشتی سازی و ساخت بنادر داشته است تا ساخت ساختمان های مسکونی امروزی. استفاده از فولاد به‌ عنوان مصالح ساختمانی حدوداً از اوایل قرن ۲۰ آغاز شد و در حین جنگ دوم جهانی به ‌صورت قابل ‌توجهی گسترش یافت. بعد از جنگ دوم جهانی تهیه فولاد امری به ‌مراتب راحت‌تر از قبل شده بود و قیمت فولاد کاهش چشمگیری داشت که این مسئله باعث شد بسیاری از طراحان از اسکلت فلزی برای ساخت ساختمان‌های گوناگون استفاده نمایند.

موارد استفاده از سازه های فولادی

ساخت و سازهای فلزی اغلب در موارد زیر استفاده می‌شود.

•از سازه‌های فولادی در ساختمان های بلند به علت قدرت آنها، وزن کم و سرعت ساخت و ساز بالا استفاده می شود.

•از سازه‌های فولادی در ساختمان های صنعتی به دلیل توانایی آنها برای ایجاد فضاهای بزرگ با هزینه کم، استفاده می شود.

•در ساختمان‌هایی که به عنوان انبار ساخته می شوند هم به همین دلیل از سازه های فولادی استفاده می‌شود.

•در ساختمان‌های موقت این سازه‌ها برای راه اندازی و حذف سریع هستند.

انواع سازه فلزی

سازه اسکلت فلزی مجموعه‌ای از اجزاء سازه ایست که به ‌وسیله اتصالات به یکدیگر پیوند یافته‌اند. اتصالات اگر صحیح طراحی نگردند به‌ صورت حلقه‌های ضعیف این پیوند درآمده، ایمنی و خدمت‌دهی ساختمان را دچار مخاطره می‌سازند. هر سازه فلزی ترکیبی از اعضای جدا از هم می‌باشد که این اعضا باید به طریق مناسبی به یکدیگر متصل شوند. در همین راستا، می‌توان سازه‌های فلزی را به گروه اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای و اسکلت فلزی با اتصال جوشی تقسیم نمود. با این حال تقسیم بندی‌های دیگری نیز وجود دارند که در ادامه به آنها نیز اشاره می‌شود.

سازه های خرپایی

اعضای آنها، نیروهای محوری (کششی یا فشاری) را تحمل و منتقل می‌نمایند. خرپا، مجموعه ای است که بارها را به وسیلۀ ترکیبی مثلثی شکل از اعضا با اتصال مفصلی به تکیه گاه ها منتقل می کند. در اعضای خرپا فقط نیروی محوری فشاری و کششی ایجاد می شود و در عمل، ممکن است تنش خمشی در بین اتصالات به میزان کمی در اثر اصطکاک آن ها و بارهای وارده و پخش شده در اعضا، بوجود آید که قابل صرف نظر کردن است.

سازه های معلق

در اعضای آن ها نیروی کششی حاکم است. سازه های معلق اغلب در طرح پوشش ها (سقف ها) و پل های با دهانه بلند مورد استفاده قرار می گیرند. در چنین سازه هایی یک اسکلت قاب بندی شده وجود دارد (مثلاً در پل سازی، عبورگاه یا عرشه پل و در پوشش ها، اسکلت سقف) که توسط آویزهایی از کابل های کششی اصلی آویزان است. استفاده از سازه های معلق در پل سازی بسیار متداول است.

سازه های پوسته ای

از ورق پیوسته با اشکال هندسی خاص نظیر استوانه و کره تشکیل می یابد. سازه های پوسته ای به صور گوناگون از قبیل مخازن نگهداری مایعات و گازهای تحت فشار، سیلوها، سقف های گنبدی و موارد مشابه در عمل مورد استفاده قرار می گیرند.

سازه های قابی

معمولاً از مجموعه ای متشکل از تیرها (اعضای افقی) و ستون ها (اعضای قائم) تشکیل شده است. سازه های قابی ترکیبی از تیرها و ستون ها می باشند که با استفاده از اتصالات صلب و یا ساده به یکدیگر متصل شده اند. سازه‌های قاب بندی شده ممکن است به صورت ساختمان‌های چند طبقه و یا ساختمان‌های صنعتی باشند. اکثر ساختمان‌های متداول دارای اسکلت قابی هستند.

مزایای سیستم فولادی

آنچه فولاد را به عنوان یکی از مصالح ساختمانی مناسب تبدیل کرده است، می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

•پیوستگی و مقاومت متعادل مصالح

•سرعت نصب و اجرا

•وزن کم ساختمان های فلزی

•مقاومت زیاد و بالای سازه های فلزی

•خواص یکنواخت فولاد

•دوام سازه های فلزی

•خواص ارتجاعی فولاد

•امکان تقویت و مقاوم سازی سازه های فلزی

•شرایط آسان ساخت و نصب سازه های فولادی

•شکل پذیری

•برگشت پذیر بودن مصالح سازه های فولادی

ایراداتی که به سازه های فلزی وارد است

فولاد به عنوان ماده‌ای با مشخصات خاص و منحصر به فرد، مدتهاست در ساخت ساختمان‌ها کاربرد دارد. به نحوی که اگر ضعف‌های محدود این ماده نظیر مقاومت کم در برابر خوردگی و سایر عواملی که در زیر آمده است، به درستی مورد توجه و کنترل قرار گیرند، امکانات وسیعی در اختیار طراح قرار می‌دهد که در هیچ ماده دیگر قابل دستیابی نیست.

•تمایل قطعات فشاری به کمانش و شکست

•ضعف در مقابل دما و حرارت زیاد

•خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی

•جوش نامناسب در ساختمان‌های فلزی با جوش