اگر نگاهی به محیط پیرامون خود بیندازیم، می بینیم که بسیاری از وسایل، سازه ها و مصالحی که با آنها سروکار داریم از نوع فلزی و خصوصاً فولادی هستند. از اسکلت ساختمانی که در آن سکونت داریم گرفته تا وسایل روزمره ای که با آنها کار می کنیم، همگی به نوعی از جنس فلزات گوناگون هستند. به همین دلیل است که آشنایی با انواع سازه های فلزی برای بسیاری از ما می تواند جالب و حتی لازم باشد.
فلزات به کار رفته در صنایع مختلف جنس های گوناگونی دارند اما یکی از پرکاربردترین آنها، فولاد است که خصوصاً در زمینه ساختمان سازی یک فلز اساسی به حساب می آید.
فولاد در واقع آلیاژی از آهن و کربن است که ممکن است درصدهای پایینی از فلزات دیگر مانند کروم، نیکل و … نیز در آن یافت شود. اگر می خواهید با انواع سازه های فلزی و فولادی بیشتر آشنا شوید، در ادامه این مطلب همراه ما باشید.
مزایای استفاده از انواع سازه فلزی چیست؟
هنگامی که کاربرد گسترده سازه های فلزی را در صنعت و ساختمان سازی می بینیم، این سوال مطرح می شود که این سازه ها چه مزایایی نسبت به مصالحی دارند که قبلاً مورد استفاده قرار می گرفت.
شاید بتوان سازه های فولادی را جایگزین بسیار عالی برای سازه های بتنی دانست که در طول سال ها رفته رفته جایگاه خود را در ساخت و ساز، پیدا کردند و در بسیاری از موارد سازه های بتنی را کنار زدند.
یک سازه فلزی ویژگی ها و خصوصیاتی دارد که باعث برتری آن نسبت به بتن می شود، از جمله، استحکام بالای آن بخصوص در مقابل فشار و کشش بسیار، قابلیت چکش خواری، خاصیت الاستیکی، قابلیت شکل دهی، جوش پذیری و …
علاوه بر تمام این موارد، نصب و بکارگیری انواع سازه های فلزی آسان تر و سریع تر است، به طوری که حتی می توان آنها را به صورت پیش ساخته آماده کرد و مورد استفاده قرار داد. همچنین، این سازه ها فضای کمی را اشغال می کنند که این خود یک مزیت بسیار مهم به حساب می آید.
فلز و به عبارت بهتر فولاد به شکل خوبی در برابر تنش ها و ارتعاش ها واکنش نشان می دهد و پیوستگی و همگن بودن ساختار آن باعث می شود مقاومت خوبی داشته باشد.
آشنایی با انواع سازه های فلزی
سازه های فلزی در انواع گوناگونی تولید و به کار برده می شوند که به طور کلی می توان آنها را در 4 گروه مشخص قرار داد. این چهار گروه عبارتند از سازه های قابی، سازه های پوسته ای، سازه های معلق، سازه های خرپایی. در ادامه به معرفی هر یک از این انواع سازه فلزی خواهیم پرداخت.
سازه قابی
سازه های فولادی قابی یکی از مشهورترین انواع سازه های فلزی هستند که در ساختمان سازی جایگاه ویژه ای دارند. در واقع سازه قابی مجموعه ای از تیرآهن ها و ستون های فولادی است که در کنار هم شبکه هایی فلزی را به عنوان اسکلت ساختمان می سازند. این شبکه قابی شکل وظیفه پشتیبانی از ساختمان را بر عهده دارد و سقف ها، دیوارها و طبقات ساختمان به وسیله این سازه ها به استحکام کافی می رسند.
سازه های فلزی قاب بندی شده با اتصالاتی از نوع ساده و صلب به هم متصل هستند و برای اسکلت بندی ساختمان های مرتفع و همین طور پل ها، بهترین گزینه و حتی گاهی تنها گزینه به حساب می آیند.
سازه پوسته ای
در جریان معرفی انواع سازه های فلزی، این بار نوبت به سازه های فولادی پوسته ای می رسد. این نوع سازه فلزی به این خاطر این که در اشکال هندسی خاصی ساخته می شود، در برخی موارد کاربردهای ویژه ای پیدا می کند.
یک سازه پوسته ای در واقع مجموعه ای از قطعات فلزی است که به صورت کروی یا استوانه ای و به طور کلی به صورت یک سازه سه بعدی به هم متصل می شوند. از چنین سازه هایی اغلب برای تولید مخازن تحت فشار سیالات، ساخت سیلو ها، سازه های گنبدی شکل و … استفاده می شود.
سازه معلق
سازه معلق یکی دیگر از انواع سازه های فلزی است که خصوصاً در ساخت پل های معلق نقش دارد. در این نوع سازه ها، یک صفحه فلزی افقی توسط کابل های کششی بسیار قوی سهمی شکل، نگه داشته می شود. این ساده-ترین تعریفی است که می توان از یک سازه فلزی معلق ارائه داد. قدرت کابل ها و عملکرد آنها در مواجهه با نیروهای خارجی، عملکرد کل سازه را مشخص می کند. از این نوع سازه های فلزی همانطور که گفتیم در ساخت پل معلق و همچنین ساخت عرضه و در مواردی اسکلت سقف استفاده می شود.
سازه خرپایی
گروه آخر سازه های فلزی، سازه¬های خرپایی هستند که همانطور که از نام آنها پیدا است، شکل و شمایلی شبیه به خرپا دارند. خرپاها در واقع سازه هایی متشکل از 5 مثلث یا بیشتر هستند و به گونه ای طراحی و ساخته می شوند که عملکرد آنها مانند یک شیء مجزا باشد. سازه های خرپایی نیز ترکیب مثلثی دارند و طراحی آن ها به صورتی است که نیروهای وارد شده به مفصل ها به تکیه گاه سازه منتقل می شود.
آیا استفاده از انواع سازه های فلزی معایبی نیز به همراه دارد؟
باید اذعان داشت که در کنار تمام ویژگی های کاربردی و مزیت های ساختاری فولاد، استفاده از سازه فلزی در مواردی نیز می تواند مشکل آفرین باشد. مهم ترین عیبی که همیشه برای سازه های فولادی وجود دارد، احتمال زنگ زدگی است.
متأسفانه سازه فلزی با وجود تمام مزایایی که دارد در مقابل رطوبت و سایر عوامل خورنده می تواند ضعیف عمل کند. البته برای مقاوم کردن سازه در این زمینه نیز روش هایی به کار برده می شود از جمله رنگ کردن که می تواند تا حد زیادی احتمال زنگ زدن فولاد را کاهش دهد.
همچنین عدم مقاومت بالا در برابر آتش نیز یکی از محدودیت ها و معایب انواع سازه های فلزی به حساب می آید که امروزه برای حل این مشکل نیز روش هایی تعبیه شده است تا آتش کمترین آسیب را به این سازه ها وارد کند.