ساختمان های فولادی metal constraction

ساختمان های فوالدیMETAL

CONSTRACTION

فوالد

2

فوالد

فوالد به عنوان ماده ای با مشخصات خاص ومنحصر به فرد، مدت هاست در ساخت ساختمان ها

کاربرد دارد. قابلیت اجرای دقیق ، رفتار سازه ای معین ، نسبت

مقاومت به وزن مناسب ، در کنار امکان اجرای سریع سازه های فوالدی همراه با جزئیات و ظرافت های معماری، فوالد را به عنوان مصالحی منحصر به فرد و ارزان در پروژه های ساختمانی مطرح نموده است.به نحوی که اگر ضعف های محدود این ماده

نظیر مقاومت کم در برابر خوردگی و عدم مقاومت در آتش سوزی های شدید به درستی مورد توجه و کنترل قرار گیرند،امکانات وسیعی در اختیار طراح قرار می دهد که در هیچ ماده دیگر قابل دستیابی

نیست.

3

تاریخچه:

4

تاریخچه:

تا پیش از قرن نوزدهم کاربرد آهن در ساختمان هامحدود به اتصاالت می شد.یونان و رومی ها از قیود مخفی برنزی برای اتصال بلوک های سنگی استفاده می کردند.معماران دوره ی رنسانس نیز در ساخت

گنبد هایی با مصالح بنایی، از زنجیر ها و میله ای فوالدی برای جلوگیری از ریزش آن ها کمک می

گرفتند.اولین سازه ی تمام فلزی ، یک پل چدنی در انگلستان می باشد که از اواخر قرن هجدهم تا کنون

به منظور عبور و مرور بر روی رودخانه ی سورن بکار می رود.استفاده از چدن و آهن نرم د راوایل قرن نوزدهم در اروپا و اموریکا به منظور ساخت سازه های صنعتی گسترش زیادی یافت، اما ترد بودن چدن و هزینه ی باالی آهن نرم باعث شد تا

استفاده از این مواد محدود گردد.5

فوالد : تولید های روش

6

کوره- 1 روش به فوالد ساختباز:

در روش کوره باز، سنگ آهک به

هوراه آهن قراضه وارد کوره شده سپس هنگامیکه

درجه حرارت کوره به اندازه ی

مناسب رسید ، آهن مذاب حاصل از کوره بلند درآن

ریخته می گردد.

7

دمیدن- 2 روش به فوالد ساختآکسیژن:

8

دمیدن- 2 روش به فوالد ساختآکسیژن:

در این روش موادمذاب کوره بلند به همراه مقداری آهن

قراضه در یک مخزن روباز ریخته می شود.که

درصد از این 30معموال مواد سرباره می

باشد.سپس لوله ی اکسیژن در باالی این

مخزن ریخته می شود.در همین حین ف

با دمیدن اکسیژن و ایجاد اشتعال ،

ناخالصیهای موجود از بین می رود.

9

کوره- 3 در فوالد تولید روشبرقی:

10

کوره- 3 در فوالد تولید روشبرقی:

معموال از این روش دردر مقادیر کم فوالد

آلیژی تولید می 100شود.در این روش درصد مواد مورد

استفاده در کوره را آهن قراضه تشکیل می

دهد و برای ایجاد حرارت و گرما ی مورد نیاز از جرقه الکتریکی

استفاده می شود.

11

4: خالء- روش به فوالد تولید

12

:) نورد ) فوالد دادن شکل

13

:) نورد ) فوالد دادن شکل1 نیمرخهای مختلف فوالدی-

که در Z,L,T,U,I مانند کارهای ساختمانی مورد استفاده

قرار می گیرند.2 صفحات ، تسمه و ورق های-

فوالدی3 مقاطع گرد مانند-

میلگرد،مفتول،میله4 نیمرخهای مخصوص درو-

پنجره و .... که در ساخت آنها از عملیات پرس و نورد سرد

استفاده می شود.5 قوطی و مقاطع لوله ای که-

به روش ها بی درز،درزدار،جوش در کوره و یا

جوش الکتریکی می شوند.

14

: فوالدی مقاطع انواع: گرم- نورد مقاطع الف

15

: فوالدی مقاطع انواع - سرد نورد مقاطع ب

16

فوالد های ویژگی خواص فیزیکی فوالد

شامل چند عامل است: ترکیبات وجود در .

سنگ معدن آهن مقدار درصد کربن .

موجود در محصول نهایی

درصود عناصر دیگر .موجود در محصول

نهایی روش خنک کردن .

فوالد مذاب برای تبدیل به حالت جامد

روش خنک کردن .فوالد پس از انجماد

فوالد مذاب روش غلتک کاری .

) نورد ( ، آهنگری و گرمادهی مجدد

17

پذیری ) ( : DUCTILITYشکل از مزیت های

این خاصیت ، قابلیت تغییر شکل قبل از گسیختگی ،

مقاومت دربرابر بار

های دینامیکی و ضربه و نیز جلوگیری از

تمرکز تنش در 18عضو است.

ساختمانی فوالد

19

ساختمانی فوالد مشخصات فوالد

برای تولید مقاطع مورد استفاده به

منظور کارهای ساختمانی مطایق با

استاندارد های مختلف صورت می پذیرد.این استاندارد

ها GOST,BS,DIN,AIS

C می باشد.عالوه بر فوالد معمولی ،

فوالد های هوازده ، فوالد ضد رنگ و

فوالد با مقاومت باال نیز درساختمان ها

20کاربرد دارد.

االستیک ) ( : ELASTIC RANGEمحدوده

21

پالستیک. ) ( :PLASTIC RANGEمحدوده

22

شکست ) نقطه در STRAIN ATکرنشFAILURE: )

23

شکست. ) نقطه در ( : STRAIN AT FAILUREکرنش

کرنش در نقطهشکست در نمونه تست کششی بسیار

بزرگ است . 20)معموال نمونه

درصد افزایش طول می دهد(

24

( مجاز. های (:ALLOWABLE STRESSESتنش

بطور کلی،نقطهتسلیم یعنی تنشی

که در آن کرنش پالستیک آغاز میشود به عنوان یک نقطه حدی برای محدود

کردن تنشهای مجاز فوالد بکار میرود.در مرحله طراحی یک ظریب اطمینان نیز

برای آن در نظر گرفته میشود.این مسئله بیشتر در طراحی االستیک

مورد استفاده قرار می گیرد.

25

( پالستیک (:PLASTIC DESIGNطراحی

26

خاص فوالدهای

27

ضدزنگ. فوالدهای فوالدهای ضدزنگ که

در مهندسی ساختمان کاربرد دارند حداقل

دارای %سیلی1%کروم،12

% منگنز می 1س و باشند.در دیگر انواع فوالدهای ضد زنگ با

کیفیت باال،از ترکیبات مولبیدن و نیکل استفاده میشود.

فوالدهای ضدزنگ مقاومت بیشتری در

برابر حمالت شیمیایی دارند.

28

: باال. مقاومت با فوالدهای

29

های ساختمان طراحی مبانیفوالدی

30

های ساختمان طراحی مبانیفوالدی

ایجاد دهانه های بزرگ با توجه با شکل هندسی.مقطع تیر

)ستونهایی با مقطع ک.چک)نسبت به بقیه مصالح. امکان مرتفع سازی بواسطه مقاومت نسبی.

مناسبکاهش بار مرده ساختمتن. امکان ایجاد بازشو و سوراخ در اعضای اصلی.

ساختمان،بدون ایجاد مشکل سازه ایامکان نصب ساده و سریع تاسیسات.

31

: ها ستون تیر طراحی

32

: ستون کف های ورق طراحی

33

ستون کف ورق رفتار چگونگیها:

34

ستون کف ورق رفتار چگونگیها:

هدف از طراحی اتصالپای ستون،تأمین اجزا و وسایل اتصال،به نحوی

است که کلیه بارهای موجود در ستون،بتوانند با

اطمینان کافی به پی منتقل شوند.

در انتقال نیروی ستون بهخاک،ورق کف ستون و

فونداسیون به عنوان دو عضو رابط، بارهای ستون

به پی،تنش موجود در ستون راچنان میدهد که در

محل تماس پی با خاک، مقدار آن از تنش مجاز

خاک فراتر نرود.

35

اسکلت های ساختمانفلزی:

36

در فوالدی های پروفیل انواعساختمان

مقاطع فوالدهای ساختمانیمعموال با یک حرف که بیانگر مقطع و دو عدد )برای نبشی سه عدد( است، مشخص می

شوند. عدد اول عمق مقطع بر حسب اینچ یا میلیمتر و عدد

دوم وزن مقطع در واحد طول بر حسب پوند در هر فوت یا

کیلوگرم در هر متر است. برای مقطعی W14×87مثال مقطع

اینچ و 14بال پهن با عمق پوند در هر فوت 87وزن

×½ نیز L8×8است. مقطع نبشی با دو ساق مساوی با

اینچ و ضخامت ½ اینچ 8طول است که آن را به صورت

L×8.نیز مشخص می کنند ½×

37

در فوالدی های پروفیل انواعساختمان

تیرآهن مهمترین نوع پروفیل های ساختمانی است و به دو نوشته می شود و بال پهن NP ویا Iصورت معمولی به فرم

که ارتفاع و بال مساوی می باشد در IPB و یا Hبا عالمت ساختمان به کار می رود. نوع اول نسبت به نوع دوم در ساختمان استفاده بسیار بیشتری دارد. تیرآهن نوع اول

میلیمتر عرضه می شود و 600 تا 80معمولی به ارتفاع مورد استفاده آن در ستون ها، خرپا ها، نعل درگاه ها، بیم

ها در پوشش سقف ها و پل های النه زنبوری می باشد.     

38

در فوالدی های پروفیل انواعساختمان

میلیمتر جهت 30 تا 3ورق آهن از ضخامت اسکلت ساختمان در بازار موجود است. ابعاد

متر و 1×2ورق های آهن معمولی در بازار متر می باشد و به طور کلی مصرف 5/1×6

ورق برای اتصال تیر آهن ها به یکدیگر، زیر ستون ها، خرپاها، و تقسیم فشار برای کف پل ها،

تقویت پل ها و اتصاالت دیگر به کار می رود. اگر میلیمتر و 25/0ضخامت این ورق ها باالتر از

( و اگر Sheet میلیمتر باشد شیت )35/6کمتر از ( Plate میلیمتر باشد پلیت )35/6ضخیم تر از

نامیده می شوند. دو محصول عمده و رایج که از ورق به دست می آید یکی ورق های گالوانیزه و

دیگری ورق های موجدار یا کرکره ای هستند. 39

در فوالدی های پروفیل انواعساختمان

نبشی یکی از مهمترین پروفیل های ساختمانیمی باشد که به صورت مرکب و منفرد در

تا 50ساختمان به کار می رود. نبشی به ابعاد میلیمتر جهت اتصاالت پل ها به ستون ها و 150

یا تیر آهن ها به بیم های باربر و اتصاالت ستون ها به صفحات در فنداسیون همچنین برای ساختن

ستون و خرپا به کار می رود.

40

در فوالدی های پروفیل انواعساختمان

سپری در ساختمان خرپا همچنین در اسکلت گلخانه ها وسقف های شیشه ای و همچنین در نورگیری زیرزمین ها جهت آجرهای شیشه ای در فضای باال مصرف می گردد.

 Ø ناودانی به عالمتUP میلیمتر 400 تا 30 یا [ از ارتفاع

موجود بوده و بیشتر به صرف ساختن ستون و همچنین در پل های باربر و موارد دیگر به کار می رود.

41

در فوالدی های پروفیل انواعساختمان

میلگرد و مفتول نیز در ساختمان به شکل گسترده استفاده می شود. البتهدر ساختمان هایی که اسکلت آن فوالدی می باشد میلگرد استفاده بسیار کمتری نسبت به ساختمان هایی که از بتن ساخته می شوند دارد. میلگرد

30 تا 5 میلیمتر ساخته می شود که قطرهای معموال از 220 تا 5به قطر میلیمتربه مصرف بتون آرمه و همچنین مهار کردن تیرهای سقف جهت

پیشگیری از باز شدن در موقع پوشش طاق ضربی می رسد. توضیح این بخش را در ساختمان های بتنی کامال شرح خواهیم داد.

پروفیل ها توخالی یا مجوف که به نام پروفیل های سبک نیز معروفند، برایساختن ستون ها مصرف زیادی دارند. این پروفیل ها با مقطع دایره، مربع و مستطیل در اندازه های مختلف و حالت های سبک، نیمه سبک و سنگین

در بازار موجود است.       

42

راه های جلوگیری از زنگ زدگی:

43

های ساختمان معایب و مزایافلزی

44

فلزی های ساختمان معایب و مزایا احداث ساختمان بمنظور

رفع احتیاج انسانها صورت گرفته و

مهندسین، معماران مسئولیت تهیه اشکال و

اجراء مناسب بنا را برعهده دارند؛ محور

اصلی مسئولیت عبارت است از:

الف ( ایمنی ب ( زیبائی ج( اقتصاد

45

ای لرزه پذیری آسیب بر جوشی اتصاالت تاثیرفوالدی های سازه

46

فوالدی ساختمانهای ای لرزه عملکرد

47

جوشکاری صنعتایران در ساختمان

1 عدم انطباق اجرای -معمول سازه های فوالدی

با آیین نامه ها و دستورالعملها

- کیفیت پایین جوش به 2علت عدم آموزش کالسیک

کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان

- نبود نظارت اصولی و 3دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در

کشور

- عدم طرح دقیق اتصال 4جوشی با توجه به عملکرد

مورد نظرآنها48

نامه آیین با فوالدی های سازه معمول اجرای انطباق عدمدستورالعملها و ها

در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییاتارایه شده در آیین نامه تطابق ندارد.این موارد ناشی از

موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد:

الف( آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها و

جزییات غیرقابل اجرا

ب( گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجرا

پ(آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدم

49

پیشنهادات و گیری نتیجه از بررسی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی در سطح تهران

مشخص است که هنوز مشکالت زیادی در طرح و اجرای این سازه ها وجود دارد. و عمده مشکالت و نقایص مربوط به اتصاالت جوشی است.اجرای جوش کارگاهی و

نبود آموزش کافی برای مهندسان عمران و عدم نظارت کافی بر حسن اجرای جوش و ... مشکالتی است که این صنعت را رنج میدهد.و برای رفع این موارد بهترین راه

- در صورت امکان استفاده از جوش در کارخانه به جای جوش کارگاهی1

- باالبردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره زلزله بر ساختمانها2

- آموزش جوشکاری به جوشکاران و دادن گواهینامه به جوشکاران ماهر ساختمانی3

- آموزش جوشکاری به عنوان واحد درسی به مهندسین عمران و یا ایجاد شاخه 4جدیدی

تحت عنوان بازرسی جوش اسکلت برای مهندسیت ناظر

- تقویت سیستم نظارتی موجود و ایجاد سیستم های نظارتی ناظربر کار مهندسین 5عمران

می باشد.

50

51

گردآورنده:نجیب مهرداد

زاده

52

منابع:

: محمد نوشته فوالدی های سازه اجرای مبانی کتابپور نیلی

: مجتبی دکتر نوشته فوالدی های سازه طراحی کتابقادری میر رسول سید دکتر و ازهری

Arel.ir

پایان