سازه ها یا اسکلت های فولادی از تیرها و ستونهای فولادی ساخته می شوند. با توجه به مقاومت بالای فولاد نسبت به مواد دیگری مثل آجر یا بتن، اجزای ظریفتری برای سازه های فولادی قابل کاربرد است. پیشرفت فناوری تولید فولاد و مقاطع فولادی سبب توسعه سازه های فولادی در بخش های مختلفی مانند اسکلتهای ساختمانی، ساختمان های صنعتی سنگین و پیچیده، پلها، ترمینالهای مسافربری و فرودگاهی و تجهیزات صنعتی شده است. همچنین، فولاد دارای رفتار خوبی در زلزله است.
یک اسکلت ساختمانی
ترمینال فرودگاه Da Nang ویتنام
پل طبیعت تهران
برتری های سازه فولادی
۱- استفاده از مقاطع پیش ساخته
پروفیلهای فولادی که در ساخت سازه های فولادی استفاده می شوند در کارخانه ذوب آهن تولید می گردند از این رو، دارای کیفیت و یکنواختی مطلوبی هستند. اندازه ها و ضخامت پروفیلهای فولادی تحت استاندارد مشخصی تولید می گردند بنابراین اطمینان خوبی به کیفیت آنهاست. کارخانه های ذوب آهن اصفهان و اهواز پروفیلهایی بر اساس استاندارد ملی ایران تولید می کنند.
۲- ظرافت اجزای فولادی
مقاومت فولاد نسبت به بتن حدود ۱۰ برابر است. در نتیجه اجزای فولادی مانند ستونها خیلی باریکتر از اجزای بتنی هستند و به راحتی در دیوار قابل پنهان شدن هستند و در معماری داخلی به چشم نمی آیند. این عامل باعث می شود کاربرد سازه فولادی بخصوص در دهانه های بزرگ بدون ستون ترجیح داده شود.
۳- سرعت ساخت
سازه فولادی را می توان در کارخانه با سرعت بالا ساخت و در مدت کوتاهی نصب نمود. کیفیت ساخت در کارخانه به سادگی قابل کنترل است. هزینه های حمل به نسبت هزینه مصالح و ساخت قابل ملاحظه نیست. از این جهت، ساخت قطعات در کارخانه و حمل آن به محلهای دور که ممکن است تکنولوژی خوبی وجود نداشت باشد اقتصادی خواهد بود
۴- دوام
سازه فولادی دارای مقاومت خوبی در مقابله با نیروهای شدید زلزله و باد دارند و این ویژگی را تا سالهای متمادی حفظ می کنند.
۵- قابلیت ترمیم
بخشهای آسیب دیده سازه های فولادی قابل ترمیم و براحتی قابل تعویض هستند.
۶- قابلیت توسعه
با توجه به توسعه تکنولوژی جوشکاری، براحتی می توان قسمتهایی را به سازه فولادی اضافه کرد و ابعاد آن را توسعه داد. هرچند، در این کار باید مقاومت کل سازه را در نظر داشت. ممکن است برای افزایش بنا نیاز به مقاوم سازی بخشهایی از سازه باشد.
آسیبهای سازه فولادی
در کنار ویژگیهای منحصر به فرد سازه های فولادی، ضعفهایی هم وجود دارد که باید در ساخت فکری برای آن کرد. مهمترین این موارد عبارتند از:
۱- مقاومت کم در برابر رطوبت و محیطهای خورنده
فولاد در محیطهای مرطوب شرع به زنگ زدن می کند و محیطهای اسیدی و کلرایدی سبب خوردگی فولاد می شوند.
۲- مقاومت کم در برابر آتش
از سوی دیگر در یک آتش سوزی، حرارت در مدت ۲۰ دقیقه می تواند ۸۰۰ درجه برسد. بنابراین اگر سازه در مقابل حریق محافظت نشود بسرعت مقاومتش را از دست می دهد و می تواند فرو بریزد.
۳- ساخت توسط جوشکارهای غیر حرفه ای
فرآیند جوشکاری یک کار حرفه ای است و باید توسط آموزش دیده فنی، تجهیزات مناسب و مواد استاندارد و تحت شرایط حفاظت شده انجام گیرد. ساخت سازه توسط جوشکارهای مبتدی می تواند بشدت روی مقاومت و دوام سازه فولادی تاثیر منفی بگذارد.
سیستمهای سازه فولادی
شکل و طرز اتصال اجزای سازه فولادی روی رفتار آن و مقاومتش در برابر نیروهای اعمالی تاثیر دارد. سازه فولادی را به انواع زیر می توان تقسیم بندی کرد.
- قاب ساده فولادی و مهاربندهای هم محور
- قاب ساده فولادی و مهاربندهای برون محور
- قاب ساده فولادی و دیوار برشی بتنی
- قاب ساده فولادی و دیوار برشی فولادی
- قاب خمشی فولادی
- قاب خمشی فولادی و مهاربندهای هم محور
- قاب خمشی فولادی و مهاربندهای برون محور
- قاب خمشی فولادی و دیوار برشی بتنی
- قاب خمشی فولادی و دیوار برشی فولادی