مقاله کامل اجزاء ساختمان / مراحل ساخت ساختمان

 

 

مقدمه

بدرستی قدمت استفاده بشر از سرپناه و یا بطور کلی به مفهوم امروزی قدمت استفاده بشر از مسکن معلوم نیست ولی تقریباً آنرا می توان همزمان با پیدایش بشریت دانست ، زیرا چنین گمان می رود که بشر از همان ابتدا برای مصون ماندن از برف و باران و سرما و گرما و حمله حیوانات و همچنین حمله سایر اقوام به غارها پناه برد و این غارها را میتوان اولین محل سکونت برای بشر دانست و از آن زمان تاکنون انسانها همیشه بفکر آن بوده اند که مسکنی راحت تر و بهتر برای خود تهیه نمایند .

بخش دانلود

دانلود فایل ورد تحقیق

لینک دانلود: 
مقاله کامل اجزاء ساختمان / مراحل ساخت ساختمان

فرمت فایل :  doc / فایل ورد

 

در قرون اخیر که رشد  جمعیت در دنیا و بطور چشمگیری رو به ازدیاد نهاد و بشر از لحاظ علمی و فنی مشکلات بسیاری را حل نمود و در ساختن مسکن نیز مانند سایر امور تحولات عمده ای بوجدو آورد و دیگر ساختن خانه های تک واحدی جوابگوی احتیاجات جوامع بشری نبوده و به همین علت سیستم خانه سازی بکلی دگرگون شده و استفاده از مصالح مقاوم نیز مانند فولاد و سیمان در ساختمان رایج گردید و در اثر دسترسی به این مصالح و امکانات دیگر، گسترش شهرها از افقی به عمودی تبدیل شد و امر آپارتمان سازی در ساختمانهای چندین طبقه متداول گردید .

با وجود اینکه هر ساله به مقدار زیادی به تعداد مسکن اضافه می شود و در بیشتر ممالک  پیشرفته تخریب ساختمانهای قدیمی نیز در شرایط معمولی مجاز نمی باشد . بعبارت دیگر بجای چند واحد مسکن  جدید یک واحد مسکن قدیمی را خراب نمی کنند هنوز در هیچ یک از ممالک دنیا مشکل مسکن بطور کامل حل نشده ، بلکه هر روزه به تعدا متقاضیان مسکن اضافه می شود و هنوز حتی در پیشرفته ترین ممالک دنیا قسمت عمده ای از درآمد خانواده صرف سکونت می گردد .

بدین احاظ در تمام دنیا خصوصا در مملکت ما می باید به امر ساختن مسکن و استفاده هر چه بهتر و بیشتر از مصالح ساختمانی توجه مخصوص بشود و برای رسیدن به این هدف ابتدا باید بطور دقیق ساختمان و انواع آن و اجزاء تشکیل دهنده آنرا بشناسیم .

انواع ساختمان

با توجه به اینکه به معنای کلی به هر چیزی که ساخته می شود می توان ساختمان گفت .

الف:انواع ساختمان از لحاظ مصالح مصرفی

1-ساختمان های بتنی

ساختمان بتنی ساختمانی است که برای اسکلت اصلی آن از بتن آرمه (سیمان ، شن ، ماسه و فولاد بصورت میگردد ساده و یا آجدار ) استفاده شده باشد . در ساختمانهای بتنی سقفها به وسیله تاوه (دال ) های بتنی پوشیده می شود ، و یا از سقفهای تیرچه و بلوک و یا سایر سقفهای پیش ساخته استفاده می گردد . و برای دیوارهای جدا کننده (پارتیشن ها ) ممکن است از انواع آجر مانند سفال تیغه ای ، آجر ماشینی سوراخ دار ، آجر معمولی فشاری و یا تیغه گچی و یا چوب استفاده شده و همچنین ممکن است از دیوارهای بتن آرمه هم استفاده شود که در این صورت نوع دیوارها دیوارهای برشی سازه  می باشد . در هر حال در این نوع ساختمانها  برای شاه تیرها و ستونها از بتن آرمه (بتن مسلح ) استفاده می شود . نوع  ساختمان مورد نظر  بتنی می باشد برای پروژه ، به همین دلیل بیشتر به این نوع ساختمان ها می پردازیم . و در مورد ساختمان های دیگر فقط به جزئی از آن اشاره می کنیم .

2-ساختمان های فلزی

در این نوع ساختمان ها برای ساختن ستون ها و پل ها از پروفیل های فولادی استفاده می شود.

3-ساختمان های آجری

برای ساختمان های کوچک که از چهار طبقه تجاوز نمی نمایند می توان از این نوع ساختمان استفاده نمود . اسکلت اصلی این نوع ساختمان ها آجری است .

4-ساختمان های خشتی و گلی

این نوع ساختمان ها در شهر ها بعلت گرانی زمین کمتر ساخته می شود و بیشتر در روستاهای دور که دسترسی به مصالح ساختمانی  مشکل تر است مورد استفاد ه قرار می گیرد .

اسکلت اصلی این نوع ساختمانها از خشت خام و گل می باشد و تعدا طبقات آن از یک طبقه تجاوز نمی کند و در مقابل نیروهای جانبی مخصوصاً زلزله به هیچ وجه  مقاومت نمی نمایند . ب-انواع ساختمان از لحاظ مصرف

ساختمانها از لحاظ کاربرد به انواع  ساختمانهای مسکونی ، اداری ، بیمارستانها ، انبارها ،

مدارس و مکانهای عمومی مانند باشگاهها و ورزشگاهها و غیره  تقسیم می شود .

مراحل مختلف ساختن یک ساختمان

1-بازدید زمین و ریشه کنی

قبل از شروع  هر نوع عملیات ساختمانی باید زمین محل ساختمان بازدید شده و وضعیت و فاصله  آن نسبت به خیابانها و جاده های اطراف مورد بازرسی  قرار گرفته و همچن پستی  و بلندی  زمین با توجه به نقشه ساختمان مورد  بازدید قرار گیرد .

بعد باید محل احداث  ساختمان  نسبت به زمین  تعیین شده و آنگاه نسبت به ریشه کنی (کندن ریشه های نباتی که ممکن  است در زمین روئیده باشد  آن محل اقدام شود و خاکهای اضافی به بیرون حمل گردد و بالاخره باید شکل هندسی زمین و زوایای آن کاملاً معلوم شده و با نقشه ساختمان مطابقت داده شود .

2-پیاده کردن نقشه

پس از بازید محل و ریشه کنی اولین قدم در ساختن یک ساختمان پیاده کردن نقشه می باشد . منظور از پیاده کردن نقشه یعنی انتقال نقشه ساختمان از روی کاغذ بروی زمین بابعاد اصلی(یک به یک) بطوریکه محل دقیق پی ها و ستونها ودیوارها و زیرزمینها و عرض پی ها روی زمین بخوبی مشخص باشد . و همزمان با ریشه کنی و بازدید محل باید قسمتهای مختلف نقشه ساختمان مخصوصاً نقشه پی کنی کاملاً مورد مطالعه قرار گرفته بشود . باید سعی شود حتماً در موقع پیاده کردن نقشه پی کنی استفاده گردد . برای پیاده کردن نشقه ساختمانهای معمولی و کوچک از متر و ریسمان بنایی که به آن ریسمان کار هم می گویند استفاده می گردد برای پیاده کردن نقشه با متر و ریسمان کار ابتدا باید محل  کلی ساختمان را روی طمین مشخص نموده و بعد با کشیدن ریسمان در یکی از امتدادهای تعیین شده و ریختن گچ یکی از خطوط اصلی ساختمان تعیین شود .

گود کردن

بعد از پیاده کردن نقشه و کنترل آن در صورت لزوم اقدام به گود برداری می نمایند . شیب زمین مورد نظر به علت ماسه ای بودن (یعنی جنس خاک) زاویه پی کنی یا همان گود برداری 45 درجه بوده است .

استفاده از دیوارهای مانع

با توجه به اینکه ایجاد شیب مورد لوزم موجب کار اضافی برای حمل خاک بیشتر به خارج و انتقال مجدد آن به بعد از ساختن دیوار مورد لطوم به پشت دیوار است لذا برای جلوگیری از پرداخت هزینه بیشتر و عدم انجام کار اضافی در موقع گود برداری در زمینهای سست بعضی وقتها در صورت امکان اقدام به ایجاد دیوارهای مانع می نمایند دیوارهای مانع دارای انواع مختلف می باشد .

 

انوع دیوار مانع در ساختمان مورد نظر بلوکی بوده است .

خروج آب از محل گود برداری

چنانچه در موقع گود برداری در زمینهایی که آبهای تحت الارضی در سطح های بالا قرار دارد در محل گود برداری آب جمع شود بهتر است که حوضچه کوچکی در وسط گود حفر نموده و آبهای حاصله را باین حوضچه هدایت نمائیم وبعداً آبهای جمع شده را با توجه به سرعت جمع شدن بوسیله سطل و یا پمپ بخارج منتقل کنیم.

زمین مورد نظر به علت بارندگی خیلی زیاد دارای آب بوده و این آب را به وسیله پمپاژ کردن خارج می کند.

پی کنی

1-دسترسی به زمین بکر

با توجه به اینکه کلیه بار ساختمان دیوارها یا ستون ها به زمین منتقل می شود در نتیجه ساختمان باید روی زمینی که قابل اعتماد بوده وقابلیت تحمل بار ساختمان را داشته باشد بنا گردد . برای دسترسی به چنین زمینی ناچار به ایجاد پی برای ساختمان می باشیم .

2-برای محافظت پایه ساختمان

برای محافظت پایه ساختمان و جلوگیری از تأثیر عوامل جوی در پایه ساختمان باید پی سازی نمائیم . در اینصورت حتی در بهترین زمینها نیز باید حداقل پی هائی به عمق 40 تا 50 سانتیمتر حفر کنیم . عمق پی کنی در ساختمان مورد نظر 70 سانت بوده

3- ابعاد پی کنی

عرض و طول و عمق پی ها کاملاً بستگی به وزن ساختمان و قدرت تحمل خاک محل ساختمان دارد . در ساختمانهای کوچک که آزمایشات مکانیک خاک در دسترس نیست باید از مقاومت زمین در مقابل بار ساختمان مطمئن شویم . اغلب مواقع قدرت مجاز تحملی زمین برای ساختمانهای کوچک با مشاهده خاک پی و دیدن طبقات آن و طرز قرار گرفتن دانه ها به روی همدیگر و یا با ضربه زدن به وسیله کلنگ به محل پی قابل تشخیص می باشد .

 

4- انواع پی ها

پی ها از لحاظ نوع ساختمان و مقاومت زمین وزن ساختمان دارای انواع مختلف می باشد . پی ساختمان مورد نظر پی نواری بوده یکی از علت های آن این بوده که زمین چون رس و ماسه اول و دوم پی های نقطه ای و پی های نواری است که در بخش ساختمانهای فلزی و آجری درباره آنها توضیح داده خواهد شد . این است و در زمین های لاهیجان مناسبترین پی از این نوع پی ها هستند .

کرسی چینی

معمولاً در طبقه هم کف ساختمانها سطح اطاقها را چند سانتیمتر از کف حیاط یا کوچه بلندتر می سازند . باین اختلاف ارتفاع کرسی چینی می گویند . معمولاً کرسی چینی به سه علت انجام می شود . اول آنکه از قدیم الایام بشر تمایل داشت قدری بلندتر از کف زمین سکونت کند وبدین ترتیب احساس امنیت بیشتری می نمود . دوم آنکه ارتفاع طبقه هم کف با سطح زمین مانع ورود برف و باران و برگ و خاشاک و غیره بداخل اطاقها می گردد. سوم آنکه چون اغلب زمینهائی که ما برای ساختمان انتخاب می کنیم کاملاً مسطح نبوده و دارای شیب می باشند و از طرفی اطاقها و سالنهای ساختمان باید کاملاً در یک سطح ساخته شود . لذا برای مسطح کردن اطاقها قسمتهای پایین را بوسیله کرسی چینی با قسمتهای بلند آن هم سطح می نمایند.

 

 

ب  - آرماتور بندی

برای ایجاد مقاومت در مقابل نیروهای کششی در بتن داخل شناژ بتنی چند ردیف در بالا و پایین میلگرد طولی قرار می دهند و این میلگردهای طولی را به وسیله میلگردهای عرضی که با آن خاموت می گویند بهمدیگر متصل می نمایند . میلگردهای طولی و عرضی را قبلاً می بافند و بعد در داخل قالب بندی شناژ قرار می دهند . باید توجه داشت که پهنای این قفسه بافته شده باید در حدود 5 سانتیمتر کوچکتر از پهنای قالب شناژ باشد (هر طرف 5/2 سانتیمتر) بطوریکه این میلگردها کاملاً در بتن غرق شده و آنرا از خورندگی در مقابل عوامل جوی محفوظ نگاهدارد این 5/2 سانتیمتر در مناطق مختلف و آب وهوای مختلف و همچنین محل قرار گرفتن قطعه بتنی(اینکه در داخل زمین قرار می گیرد و یا خارج آن) و همچنین میزان سولفاته بودن آبهای مجاورآن متفاوت است که میزان آن  بوسیله موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران تعین شده است .

ساختمان های بتنی

مزایای ساختمان های بتنی

ساختمان های بتنی بعلل زیر مورد توجه مهندسین و شهر سازان قرار گرفته و روز به روز رو به توسعه است .

1-ماده اصلی بتن که شن و ماسه می باشد  تقریباً در تمام نقاط کره زمین بحد وفور یافت می شود روی این  اصل امکان ساختن ساختمانهای بتنی را میسر می سازد .

2-ساختمان های بتنی در مقابل عوامل جوی  از ساختمان های فلزی مقاوم تر بوده و در نتیجه  نسبت به ساختمان های فلزی دارای عمر طولانی تر می باشند .

3-در مقابل آتش سوزی  ساختمان های بتنی  نسبت به ساختمان های فلزی مقاوم تر می باشند .

قسمتهای مختلف ساختمان های بتنی

اجزاء تشکیل دهنده یک ساختمان بتنی بشرح زیر می باشد .

1-پی

2-ستون

3-تیرهای اصلی

4-سقف

5-دیوار

برای اجراء ساختمان های بتنی به کارگاههای زیر نیاز داریم .

1-کارگاه قالب بندی یا کارگاه نجاری

2-کارگاه آرماتوربندی

3-کارگاه تهیه بتن

4-کارگاه تهیه شن و ماسه

1-مصالح سنگی

مصالح سنگی که در بتن مصرف می شود شن و ماسه می باشد که در حدود 80 درصد حجم بتن را تشکیل می دهد .

انواع بتن

بتن مِگر :که به آن بتن لاغر هم می گویند . بتنی است که سیمان آن نسبت به سایر بتن ها کم بوده و در حدود 100 الی 150 کیلو گرم  سیمان در متر مکعب شن و ماسه می باشد . از این بتن برای زیر پی ه9ای اصلی استفاده می نمایند و به دو دلیل  این بتن زیر پی مورد استفاده می گیرد ، اول آنکه حد فاصله بین بتن  اصلی و خاک باشد دوم آنکه سطح  پی را با این بتن  رگلاژ می نمایند تا بتن اصلی پی روی سطح صافی قرار گیرد .

ویبره کردن بتن

معمولاً در تیرها و دالها بتن را با دستگاه ویبراتور متراکم تر می نمایند ویبراتور دستگاهی است که با شیلنگ بلندی  ختم شده و این شیلنگ  بوسیله موتور برقی و با بنزینی مرتعش می شود که با قرار دادن این شیلنگ  در داخل بتن آنرا مرتعش نموده و باعث هدایت آن به تمام  گوشه های قالب  می شوند با توجه به اینکه ویبره کردن بتن مخصوصاً در دال ها و تیرهای اصلی  لازم می باشد ولی باید  متوجه بود  که ویبره کردن بتن بیش از اندازه  باعث می شود که دانه های ریز تر و دو غاب سیمان بالا آمده  و دانه های درشت تر  و ته قالب  هدایت بشود که این خود باعث  مجزا شدن اجزاء بتن گردیده و موجب  ضعف  قطعه  ریخته  شده خواهد شد . بهتر است که در ضمن ویبره  کردن بتن بوسیله  ضربه زدن به بدنه قالب و یا کوبیدن خود بتن آنرا به خوبی متراکم نموده و نقاط  تجمع هوا و فضاهای خالی را به خوبی پر نماییم .

در موقع  ویبره کردن  بتن شیلنگ ویبراتور  باید حتی المقدور  در وضع قائم نگاهداشته شود و در امتداد محورش جابجا گردیده و خیلی آرام در حال کار کردن از بتن بیرون کشیده شود . اگر بتن را ویبره می نماییم  باید زمانی که شیلنگ ویبراتور داخل بتن قرار می گیرد به دفعات بوده و هر بار از یک دقیقه تجاوز نکند و بعد از یک دقیقه باید آنرا در بتن جابجا نماییم .

قالب بندی

قالبهایی که برای بتن ساخته می شود اغلب چوبی بوده  ولی برای کارهای سری سازی  از قالبهای فلزی نیز استفاده می شود .

2-قالب بندی ستونها

اغلب ستونها  بصورت چهار ضلعی (مربع یا مستطیل ) می باشد .  برای قالب بندی ستونها ابتدا ابعاد ستون را از روی نقشه تعیین  نموده .

باید توجه نمود که در موقع نصب ، قالب ستونها کاملاً شاقولی نصب شود ، زیرا اگر ستون کاملاً شاقول نباشد بارهای وارده محوری نبوده و ممانهای محاسبه نشده در آن بوجود آمده و موجب تخریب ساختمان می گردد . صفحات داخل قالب باید کاملاً صاف و بدون ناهمواری  باشد تا ابعاد  ستون در تمام طول آن  یکنواخت باشد .

4-قالب بندی سقف

در مورد داربست سقف و تیرهای اصلی در طبقه همکف  که پایه های چوبی روی زمین قرار می گیرد و حتی ممکن است که این پایه ها روی خاک  دستی واقع شود و در اثر وزن بتن که به پایه ها منتقل می شود این پایه ها منتقل  می شود این پایه ها  نشست  کرده و تیر بتنی و یا سقف از جای خود حرکت نموده واز تراز خارج شده  و در نتیجه  شکم بر میدارد برای جلوگیری از این  مطلب باید  حتماً زیر این پایه ها تخته هائی  به ضخامت 4 تا 5 سانتیمتر و بعرض حدود 20 سانتیمتر و به  طول حدود 4 متر قرار داد تا فشار وارده از تیر با سقف در اثر وزن بتن نقطه ای نبوده و به سطح منتقل شده و خطر نشست پایه ها را کمتر بنماید ، به این تخته ها تخته زیر سری می گویند .

در مورد سقف های تیرچه بلوک احتیاج به بستن  تما سقف با تخته نیست بلکه فقط باید کمر تیرچه به فاصله های حدود 5/1 تا 2 متر بسته  شود تا از شکم  دادن آنها جلوگیری گردد برای داربست سقفهای تیرچه بلوک  نیز باید همان مطالبی که درمورد سقف های بتنی گفته شد رعایت گردد در قسمت  سقف تیرچه بلوک در این مورد توضیح داده خواهد شد .

باز کردن قالب

طبق نظر موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران مدت زمانی که باید  از اجزاء مختلف ساختمان بتنی قالب برداری شود بقرار زیر می باشد .

قالب گونه تیرها –دیوار و ستون (قالب عمودی )                                   2روز

قالب دالهای دو طرفه                                                                            8روز

قالب دالهای یک طرفه و کف تیر و دالهای قارچی و تخت                         16 روز

قالب کف تیرهای بزرگ و شاه تیرهای بزرگ                                          21 روز

پایه های اطمینان پس از برداشتن قالب                                                   14 روز

زمانهای مذکور در فوق برای هوای مناسب که درجه حرارت آن از 5 درجه سانتیگراد کمتر نباشد تعیین شده  چنانچه پس از ریختن بتن یخبندان شود باید مدت نگهداری قالب را حداقل باندازه مدت یخبندان اضافه کرد .

قالب های فلزی

قالب های فلزی به مراتب از قالب های چوبی گرانتر تمام می شود و در ساختمان های معمولی بهیچوجه مقرون به صرفه نیست .

ستون

بعد از بتن ریزی پی و سخت شدن آن قفسه آرماتورهای ستون را که از قبل بافته و آماده شده است به آرماتورهای ریشه متصل  می نمایند این کار باید حداقل 3-4 روز بعد از بتن ریزی پی انجام شود زیرا در غیر اینصورت با توجه به اینکه  بتن پی  هنوز سخت نشده است در اثر لنگر آرماتورهای ستون میلگردهای ریشه از  جای خود تکان خورده و پی متلاشی می شود .

سقف

همانطوریکه در قسمتهای قبل توضیح داده شد سقف ساختمانهای بتنی یا تیرچه بلوک است یا

دال بتنی ریخته شده در محل و یا دال بتنی پیش ساخته .

سقفهای تیرچه بلوک

اجزاء تشکیل دهنده سقف تیرچه بلوک عبارتند از :

1-تیرچه                                                              5-کلاف عرضی

2-بلوک                                                               6-قلاب اتصال

3-میلگرد ممان منفی                                              7-بتن

4-میلگرد حرارتی

1-تیرچه

متداولترین نوع تیرچه در ایران تیرچه های بتنی می باشد که با قالب سفالی یا بدون قالب سفالی تهیه و عرضه میگردد .

2-بلوک

بلوکهای  مورد استفاده در سقف های تیرچه بلوک معمولاً بتنی یا سفالی  است و هیچ گونه باری را تحمل نمی نماید و فقط بعنوان قالب مورد استفاده قرار میگیرد . بلوک های سفالی از لحاظ وزن  سبک تر بوده و بار کمتری  را به ساختمان وارد می نماید عرض بلوکها معمولاً 40 سانتیمتر بوده گاهی  نیز آنها را تا 60 سانتیمتر هم می سازند و ارتفاع آن تابع  ضخامت  سقف و بار سقف بوده و بین 20 تا 35 سانتیمتر است بلوک  باید طوری طرح شود که به راحتی  قابل حمل  و نقل بوده و روی تیرچه قرار بگیرد .

بلوک ها دارای لبه ای هستند که بوسیله آن بروی  تیرچه  قرار می گیرند . اگر از تیرچه با قالب سفالی استفاده می شود بهتر است از بلوک  سفالی نیز استفاده گردد زیرا به علت  هم رنگ بودن مصالح بعد از سفید کاری روی  سقف ایجاد سایه نمی کنند .

4-میلگرد حرارتی

بعد از اتمام سقف و گذاشتن کلیه آنها و قبل از بتن ریزی یک سری میلگرد در جهت عمود بر میلگرد های بالای تیرچه به فاصله تقریبی  25 الی 40 سانتیمتر از همدیگر قرار می دهند  قطر این میلگرد ها به وسیله  محاسبه تعیین می شودو معمولاً میلگردی با قطر 6 یا 8 یا 10 میلیمتر می باشد به این آهن ها میلگرد حرارتی می گویند این میلگرد ها باید به کلیه آهنهای تیرچه  با سیم آرماتور بندی بسته شوند .

5-کلاف عرضی

اسکلت فلزی ساختمان

اسکلت فلزی

اسکلتهایی که در محوطه پروژه‌های ساختمانی تولید می‌شوند بخاطر محدودیت در تامین برقمکفی و بکار گیری دستگاه‌های جوش مدرن با نرخ نفوذ بالا و استاندارد، عدم وجود ابزار صنعتی سنگین، تیم‌های مجرب،رنگ آمیزیو زنگ زدایی صحیح و ... نه تنها فاقد کیفیت هستند بلکه کاملاً دست و پاگیر و دارای پروسه‌ای زمان بر هستند که بلاشک منجر به ایجاد ترافیک در معبر و تزاحم همسایگان می‌شود. روش سنتی ساخت اسکلت در محل از لحاظ اتصال و برپایی نیز علاوه بر موارد ذکر شده هزینه بالایی از بابت جرثقیل دارد. با توجه بهزلزلهخیز بودن کشور ما و حوادث ناگواری که در سالهای گذشته خصوصاً دربمصورتگرفت رویکرد و نگرشی جدید به تولید صنعتی و استانداردسکلتهای ساخ تمانی پدید آمده است، زیرا این نوع ساختمانها با طراحی خاص و اجرا بصورت صنعتیو مدرن، مقاومت شایانی در مقایسه بااسکلتهای سنتی دارند. نکته دیگر اقتصادی و پایین‌تر بودن هزینه تولید و نصب نسبت به روش سنتی معمول در کل است که در مواقع کمبود عرضه و افزایش قیمت تیرآهن درصدی قابل توجه می‌گردد. با توجه به گستره طراحی در تیر ورقها و سازه‌های پیش ساخته، محاسبات،فضا سازی و بارگذاری نیز با آزادی عمل بالایی صورت می‌پذیرد.^[۱]

 

پروفیل‌های آهنی مورد استفاده در اسکلت فلزی

تیر آهن و ناودانی از اصلی ترین اعضای تشکیل دهندهٔ ساختمان فلزی می‌باشد. در ایراناین دو را با ارتفاع سطح مقطع می‌خوانند، مثلا ارتفاع سطح مقطع تیر۱۶(فاصله بال تا بال)16cm است. تیر آهن‌ها و ناودانی‌ها به نمرات ۸و۱۰و...۳۰رایج در بازاراست. طول آن‌ها معمولا ۱۲ متر است. و تیر آهن H برای ستون سازی به کار می‌رود.تیر آهن‌ها به نام‌های مختلف I,IPE,IPB,H و غیره نام گذاری می‌شود. در اسکلت فلزی نبشی مورد مصرف زیادی دارد از جمله برای اتصال پل به ستون (نبشی زیر سری و بالا سری)-اتصال ستون به صفحه زیر ستون-اتصال تیرچهبه پل-برای بادبندو غیره... نبشی با طول بال‌هایش خوانده می‌شود مثلا نبشی۱۰×۱۰ دارای دو بال مساوی به طول 10 cmاست. در سیستم متریک نبشی‌ها با نمرات۲و۵/۲و۵/۳و...۵/۷و۸و...۲۰و25cm در بازار عرضه می‌شوند. نبشی با دو بال غیر مساوی وجود دارد که در ایران کمتر مصرف می‌شود. نبشی مانند کلیه آن‌های ساختمانی (به جزناودانی و تیر آهن و میلگرد) به طول۶مترساخته می‌شود.^[۲]

 

نبشی تقویت شده به وسیله لچکی

در ساختمان فلزی نبشی جزو قطعات اتصال است. بوسیله نبشی ستونبه صفحه و پل به ستون متصل می‌شود. در محل اتصال پل به ستون چنا نچه بار پل زیاد باشد و نبشی قادر به تحمل آن نباشد، میتوان قطعات کوچکی از ورق آهن را به شکل مثلثبرید و آن را بین دو بال نبشی جوش داد تا مانع خم شدن لبه‌های نبشی شود که به آن لچکی گویند. دو بال لچکی مساوی با اندازهٔ داخلی بال نبشی می‌باشد و ضخامت آن در حدود ۱۰الی 12 mm می‌باشد. از لچکی باری نبشی‌های بالا سری استفاده می‌شود و آن در مواقعی است که بخواهیم تکیه گاهی با صلبیت بیشتر ایجاد کنیم.^[۳]

 

شبکه میلگرد پی نقطه‌ای

اگر به نقشهٔ عمومی یک ساختمان فلزی با پی نقطه‌ای دقت کنیم معمولا ابعاد پی‌های وسط بزرگتر از پی‌های اطراف می‌باشد زیرا این پی‌ها بار بیشتری را تحمل می‌کنند. ابعاد پی‌های نقطه‌ای با توجه به بارهای وارده و قدرت تحمل به زمینبه دست می آید ولی حداقل ابعاد ان در پی‌های مربع نباید از 100cm کمتر باشد. ابعاد شناژ نیز به وسیلهٔ محاسبه به دست می آید ولی معمولا برای یک ساختمان ۴یا۵ طبقه ابعاد ان۳۵×۳۵یا۴۰×۳۵ می‌باشد. پهنای شناژاطراف ساختمان به خصوص در زیر زمین باید قدری بیشتر باشد (حدود55cm)حتی اگر طیق محاسبه پهنای کمتری به دست آید باید به ۵۵ برسانیم، زیرا دیوار حایل –ماسه سیمانروی آن،قیرو گونی روی آن و دیوارجلوی آن که شناژ زیر زمین ساخته می‌شود در همین حدود می‌باشد. کلیه پی‌های نقطه‌ای باید حداقل از سه طرف به پی‌های اطراف توسط شناژ متصل شود و فقط در کنج پی‌ها از دو طرف به پی‌های اطراف متصل هستند.^[۴]

 

پی سازی نقطه‌ای با قالب آجری

قالب بندی پی‌های نقطه‌ای معمولا باید با تخته ساخته شود ولی به علت گرانی چوبو هزینهٔ قالب بندی در اغلب ساختمان‌های کوچک این کار به وسیلهٔ تیغه‌های 10cm آجری اجرا می‌شود. اگر بعد از آجر چینیو قبل از بتن ریزی یک ورقه نایلون بین تیغهٔآجریو بتن فونداسیون گذاشته شود تا مانع مکیدن اب بتن توسط آجرگردد قالب بندی آجری اشکالی نداشته و موجب تسریع کار می‌گردد. بعد از قالب بندی معمولا شبکه فلزی ته فونداسیون گذاشته می‌شود. آنگاه قفسه شناژ در محل خود قرار می‌گیرد و بعد صفحه‌ها ی زیر ستون نصب می‌گردد و بولتهای صفحه زیر ستون باید به آهن‌های شناژ متصل گردد (به وسیلهٔ بستن با سیم ارماتوربندی یا جوش) تا در موقع بتن ریزی از جای خود تکان نخورد.^[۵]

 

آهن گذاری پی نقطه‌ای و شناژ

در ساختمان‌های فلزی و بتنی که اغلب از پی‌های نقطه‌ای استفاده می‌شود، برای آنکه نیروهای وارده مانند باد، زلزلهو نشستهای طبیعی ساختمان به طور یکنواخت بین تمام پی‌ها تقسیم شود آن‌ها را توسط تیرها ی بتنی به یکدیگر وصل می‌کنند که به این تیرها شناژ گویند. هر پی نقطه‌ای حداقل باید از سه طرف به وسیلهٔ شناژ به پی‌های مجاور متصل شود. تعداد و قطر میلگردهای شناژ با محاسبه به دست می آید. ولی هر شناژ باید حداقل به ۴ عدد میلگردسراسری به قطر حداقل 14 cmمجهز باشد. این میلگردها باید به وسیلهٔ میلگردهای عرضی (خاموت) به یکدیگر متصل شوند. حداقل قطر خاموت ۵ یا 6 mm است. و حداقل تعداد آن باید در هر متر۴ عدد باشد. ابعاد شناژ به وسیلهٔ محاسبه به دست می آید ولی حداقل عرضآن در اطراف گود برداری در حدود 55cm است زیرا در این محل به 10cm دیوار حائل و5cm برای ماسه سیمانو قیر گونی و حداقل 35cm برای دیوار حائل احتیاج داریم. اغلب مهندسین محاسبه ترجیح می‌دهند که قفسه شناژسراسر پی راطی نماید در این صورت شناژهای یک جهت به‌ناچار شناژهای جهت دیکر را قطع می‌کنند که در این حال باید شناژهای قطع شده به وسیلهٔ میلگرد اضافی به یکدیگر متصل گردند.^[۶]

اتصال صفحه زیر ستون به بولت

با توجه به اینکه بار هر ستون در یک ساختمان ۴ یا ۵ طبقه معمولی ممکن است در حدود۱۰۰الی۱۲۰تن باشد اگر ستونرا مستقیما روی بتنقرار دهیم مانند میخی ان را سوراخ کرده و در آن فرو می‌برد. برای جلوگیری از این عمل زیر هر ستون صفحه فلزی قرار می‌دهند. ابعاد و قطراین صفحات به وسیلهٔ مانند نبشی‌ها و صفحه‌های لچکی و... در آن جای بگیرد (برای ستون‌های معمولی۵۰×50cm کافی است) برای آن که ممانهای پای ستون تحمل گردد این صفحه به وسیلهٔ۴میلگردکه به آن بولت می‌گوییم به فونداسیونوصل می‌گردد. برای ساختمان کوتاه ۲تا۳طبقه اتصال صفحه زیر ستونبه بولت با جوش اشکالی ندارد ولی برای ساختمان‌های بلندتر حتما باید یه وسیلهٔپیچو مهره باشد. بهتر است در وسط صفحهٔ زیر ستون در محل برخورد قطرها سوراخ ریزی حداکثر به قطر 10mm در آن ایجاد کرده تا در هنگام نصب صفحه و بتن ریزی آنقدر بتن را بکوبیم تا شیرهٔ ان از این سوراخ بالا بیاید زیرا در این صورت صفحه بهتر به بتنمی‌چسبد.^[۷]

ستون سازی

ستون‌ها اجزایی از ساختمان فلزی هستند که قسمت اعظم نیروهای وارد به آن‌ها فشاری می‌باشد و اغلب به صورت عمود بر سطح زمین قرار دارد. تیرچه‌های سقفبار خود را به پل‌ها و پل‌ها به ستون‌ها و بالاخره ستونها به زمینمنتقل می‌کنند. ستون‌ها را می‌توان با توجه به شدت بار وارده و محدودیت‌های معماریو اقتصادی به صورت ساده از آهن H و یا قوطی مربعو مربع مستطیل انتخاب نموده و یا آنها را به صورت مرکب از ۲و یا چند آهن I یا ۴عدد نبشی و ۲ عدد ناودانی با تسمه یا بدون تسمه ساخت. حداقل آهن I که برای ستون سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد آهننمره ۱۴ می‌باشد.^[۸]

ستون سازی با ورق

رایج ترین شکلی که مهندسین محاسب در ایرانبرای ساختن ستون از ورق انتخاب می‌نمایند شکل مربعیا مستطیلمی‌باشد که در ساختن این گونه ستون‌ها برای سهولت عملیات جوش کاری بهتر است که دو ورق روبه رو قدری توتر قرار بگیرد زیرا در این صورت عملیات جوش کاری با هر بعد و طولهیچ مزاحمت جانبی ایجاد نمی‌کند. با وجود این که عرضورق‌های موجود در بازار ایران۱۰۰یا۱۲۰و یا150cm است برای جلوگیری از دور ریزی ورق‌ها به هنگام محا سبه باید عرض ورق‌های مورد مصرف در ستون سازی با توجه به عرض ورق موجود در بازار۲۴ یا ۲۵ و یا30 cm باشد. اگر به خاطر بارهای وارده مجبور باشیم برای ستون سازی از ۵ و یا ۷ ورق استفاده کنیم باید حتما قسمت I ستون را ساخته و جوشکاری ان را تکمیل کنیم. آنگاه ورق‌های اضافی را متصل کنیم تا شکل به صورت II و یا I-I تکمیل شود.در غیر این صورت جوشکاری تکمیل نمی‌شود.^[۹]

ستون سازی مرکب

ستونهای مرکب مخصوصا ستون‌های مرکب ساخته شده ازورق به ما این اجازه را می‌دهد که آن را با توجه به شدت بار وارده و جهت تاثیر بار طراحینموده و نقاط ضعف را با اضافه نمودن یا دور و نزدیک کردن ورق‌ها برطرف نماییم. باید توجه نمود که در ساختن ستون‌های مرکب با دو مشکل اساسی رو به رو هستیم اول آنکه ممکن است در هنگام جوش کاری ستون پیچیده و به کلی غیر قابل استفاده شود. برای جلوگیری از این کار باید هر ستون را در حین ساختن در قالب‌های محکمی قرار داده تا قالب مانع تغیر شکل ان شود. دوم اینکه باید ترتیب اتصال قطعات را طوری داده تا امکان جوش کاری فراهم شود. مثلا برای ساختن یک ستون از ۵ورق و ۴ نبشی باید اول صفحه میانی را به ۲ بدنه بیرونی عمود بر آن جوش بدهیم و جوشکاری را کامل کنیم در این مرحله برای آنکه فاصلهٔ لبه‌های تیر H یا L شکلی که ساخته‌ایم در اثر جوشکاری تغیر نکند باید لبه هایشان را توسط میلگردبه همدیگر جوش دهیم تا فاصله ثابت بماند، آنگاه دو بدنه دیگر ستون را سر جایش گذاشته و قوطی را تکمیل کنیم، همچنین به هنگام اتصال نبشی برای آنکه جوشکاری صفحات مانع چسبیدن نبشی به بدنه ستون نشود باید صفحات را نوک به نوک قرار داده و جوشکاری را در گودی ایجاد شده انجام دهیم. ساختن ستون با سه تیر آهن I به راحتی میسر است ولی اگر بخواهیم قسمتی از ستون را با ورق تقویت کنیم امکام جوشکاری ورق به آهنوسط ممکن نیست مگر آنکه در وسط عرضورق با فاصله‌های حدود ۵۰س. م بریدگی‌هایی به طول ۱۵ تا۲۰cm و عرض ۲cm ایجاد کرده و بعد ورق را با تنگ دستی به ستون بسته آنگاه از این بریدگی‌ها ورق را به آهنوسط جوشکاری کنیم. باید توجه داشت که ورق یا نبشی متصل شده به ستون مرکب به خوبی به آن بچسبد و جوش کاری قبلی در زیر آن ناهمواری ایجاد نکند. با توجه به اینکه طریقه بالا از لحاظ تئوری درست است و ثابت شده است ولی در کارگاه‌ها اجرای آن مشکل بوده و محتاج به دقت مخصوص می‌باشد.^[۱۰]

ستون یا تیر سازی مرکب

اگر تیر یا ستونی که از سه تیر آهن تشکیل شده باشد به ورق تقویتی نیز احتیاج داشته باشد می‌توانیم تیر آهن وسط را با ایجاد بریدگی‌هایی در صفحه به تسمه وصل کنیم ولی عملا این کار به راحتی میسر نیست زیرا ایجاد این بریدگی‌ها در تسمه به طوری که نقطهٔ ضعفی در آن نباشد با مشکل رو به رو می‌شود لذا برای راحتی اجرا بهتر است به جای یک عدد تسمه پهن از دو عدد تسمه که پهنای هر یک به اندازهٔ۵/۱ برابر بال تیر یا ستون باشد استفاده می‌کنیم. ممکن است در این طریقه به خاطر کمی پهنا ضعفی در تسمه تقویت ایجاد شود ولی ضعفی که در اثر عدم اتصال صحیح تسمه یک تکه به تیر آهن وسط ایجاد می‌شود به مراتب بیشتر از ضعفی است که در اثر استفاده تسمه ۲تکه ایجاد می‌گردد. از طرفی می‌توان کسر پهنای تسمه را به وسیلهٔ اضافه کردن به ضخامت آن جبران نمود.^[۱۱]

ستون سازی در ایران

جوش ستون‌های ساخته شده از قوطی که در ایرانبه نام تجاری P.N.S مشهور است با درز جوش انجام می‌شود این ستون‌ها از ورق آهنبه ضخامت‌های مختلف به ابعاد مختلف ساخته می‌گردد در موقع انتخاب این نوع ستون به دو نکته باید توجه شود، اول آنکه باید علاوه بر محاسبه توان باربری کل ستون ضخامت ورق در محل تکیه گاه‌ها نیز کنترل شود، زیرا ممکن است در اثر شدت بار وارد شده در محل تکیه گاه‌ها ورق ستون از ریشه کنده شود در این صورت می‌توان با اتصال صفحات اضافی محل گره را تقویت نمود. اگر طولیک ستون با شمارهٔ ثابت از ۱۲ متر بیشتر باشد اجبارأ دو یا چند تکه تیر آهن را به هم وصل می‌کنیم در این حالت باید اول آهن‌ها را در یک محوری قرار دهیم آنگاه آنها را با ۴ وصله(۲عدد روی بال و ۲عدد روی جان) به یکدیگر وصل کنیم. ابعاد صفحات با محاسبه به دست میاید ولی ضخامت آن باید در حدود ضخامت جان تیر باشد. بلندی آن در حدود ۶۰ cm و پهنای آن قدری کوچکتر از بال یا جان تیر آهن است تا جوشکاری بهتر صورت گیرد.^[۱۲]

اتصال دو ستون با نمره‌های مختلف

گاه مجبوریم به علت اقتصادی شماره آهن یک ساختمان را در طبقات بالاتر کمتر کنیم، اگر این کم کردن ضخامت ۲ نمره باشد مثلا از ۲۰ به ۱۸ ایتدا ۲ صفحه به ضخامت 1 cm به طول حدود40cm و عرض پشت تا پشت بال ستون (قدری کمتر برای جوشکاری) به دو طرف ستون باریکتر جوش می‌دهیم تا با ستون ضخیمتر هم رو شود به این قطعات صفحات هم ور کننده می‌گویند. آنگاه به وسیلهٔ یک صفحه دیگر که طبق محاسبه به دست امده و از 10mm کمتر نباشد و طولشدر حدود 70cm و عرضآن قدری کمتر از صفحه هم رو کننده است دو ستون را به یکدیگر وصل می‌کنیم. برای اتصال دو ستون با نمرات مختلف اگر نخواهیم از صفحههم رو کننده استفاده کنیم می‌توانیم دو مثلثبه طولقاعده 1cm به [[ارتفاع [[حدود 35cm از جان آهن بزرگتر بریده آنگاه آهنبزرگتر را به وسیلهٔ گیره و چکش جمع کنیم تا بالای آن 2cm جمع تر شده و هم عرض آهن کوچکتر شود آنگاه آهن کوچکتر را به وسیلهٔ صفحه اتصال به آن متصل نماییم. این طریقه از لحاظ مصرف مصالح ارزان تر و از لحاظ کار و دقت آن مشکل تر می‌باشد.^[۱۳]

آماده‌سازی صفحه زیر ستون قبل از نصب ستون

بعد از کار گذاشتن صفحه‌های زیر ستون و بتن ریزی پیو قبل از کار گذاشتن ستون روی صفحه زیر ستون باید محورهای ساختمان را یک بار دیگر کنترل کرده و امتداد آن را روی صفحه‌های زیر ستون رسم نماییم آنگاه با توجه به ابعاد ستون حداقل ۳ عدد از نبشی‌های اطراف ستون رابه صفحه زیر ستون جوش دهیم آنگاه سطح تماس ستون‌ها را با صفحه زیر ستون کنترل کرده تا در موقع نصب روی صفحه زیر ستون و کلیهٔ نقاط آن با صفحه زیر ستون در تماس باشد و کجی یا برجستگی موضعی نداشته باشد زیرا در این صورت نقاط برجسته به یک نقطه صفحه فشاروارد کرده و ممکن است در پای ستون نیروهای ناخواسته ایجاد نماید. برجستگی‌های موضعی را می‌توان با سنگ زدن مسطحنمود.^[۱۴]

 

اتصال ستون به صفحه زیر ستون

در ایراناغلب مهندسین محاسبهٔ اتصال ستون به صفحهٔ زیر ستون را با ۴ عدد نبشی ۱۰یا ۱۲پیشنهاد می‌نمایند. این اتصال برای ساختمان‌های کوتاه که(۵تا۴) طبقه مناسب است ولی برای ساختمان‌های بلندتر که ممان‌های پای ستون شدیدتر است برای اتصال ستون به صفحه زیر ستون باید طرح‌های دیگری را مورد استفاده قرار داد و باید بیشتر از صفحات لچکی استفاده نمود. ابعاد صفحه زیر ستون با محاسبه به دست می آید ولی با توجه به اینکه ابعاد صفحات موجود در بازارایران اغلب ۲×۱ و یا۶×۵/۱ متر است برای آنکه دور ریز آهن کمتر شود در ساختمان‌های معمولی تا ۵ یا ۶ طبقه صفحه زیر ستون را ۵۰×50 cm انتخاب می‌کنند. به هر حال طولو عرضاین صفحه‌ها باید طوری باشد که ستون و کلیهٔ قطعات اتصال آن در صفحه قرار گیرد. برای زیر ستون صفحه دو تکه و جوشی پیشنهاد نمی‌شود.قطر سوراخ محل عبور بولت در حدود 1 mm بیشتر از قطر بولت و فاصلهٔ محیط سوراخ تا لبه‌های صفحه 5cm است. هر قدری ممان‌های پای ستون بیشتر باشد باید اتصال ستون به صفحه زیر ستون قوی تر طراحیگردد و از صفحات ضخیم‌تر که به صورت لچکی ستون را به صفحه زیر ستون وصل می‌نماییم استفاده شود.^[۱۵]

زبانه کردن تیر آهن

برای هم رو کردن پروفیل‌های مورد استفاده در ساختمان‌های فلزی گاهی مجبور به زبانه کردن آن‌ها هستیم مثلا برای زیر سازی سقف‌های شیب دار که در آن‌ها از ورقموجدار استفاده می‌شود و با توجه به این که این زیر سازی باید حتما از بالا در یک تراز باشد باید آن‌های فرعی را زبانه کرده و به پل‌های اصلی متصل نماییم و همچنین برای ساختن طاق‌های تخت برای آنکه کلفتی گچو خاکو سفید کاری سقفاز حد معینی تجاوز نکند باید تیر آهن‌های پوشش را از یک طرف زبانه کرده و در دل پل قرار دهیم تا از پایین هم تراز شوند. اگر پلو تیر |آهن پوشش هم شماره باشند به‌ ناچار باید تیر آهن پوشش از دو طرف زبانه شود. در هنگام اتصال دو تیر آهن به یکدیگر مخصوصا در سقف‌های طاق ضربی در هنگام اتصال تیرچه به پلاگر بخواهیم تیر و تیرچه از زیر کاملا روی هم باشد باید تیرچه را از یک طرف زبانه کنیم و اگر شماره پل و تیرچه مساوی باشند باید تیرچهرا از دو طرف زبانه کنیم. این جریان در سقف‌های شیب دار مخصوصا آن‌هایی که با ورق موج دار پوشش می‌شود دارای اهمیت بسیار می‌باشد زیرا ورق‌های موجدار به صورت مستقیم بر روی آهن پوشش قرار می‌گیرد و زیر ان باید کاملا در یک سطح باشد در این صورت آهنهای سقفباید از بالا هم رو باشند.^[۱۶]

مزایای ساخت اسکلت پیش ساخته پیچ و مهره‌ای نسبت به سایر اسکلت‌های اجرا شده عبارتند از:

سرعت اجرا اسکلت فلزی

سرعتاجرای سازه‌های با اتصالات پیچ و مهره‌ای نسبت به اتصالات جوشی بالاتر و کاملا قابل لمس می‌باشد و زمان ساخت سازه‌های پیچ و مهره‌ای کمتر از سازه‌های با اتصالات جوشی است و با توجه به مدت زمان بالای اجرای پروژه‌های کشورمان این نوع از سازه‌ها جهت کاهش زمان ساخت پیشنهاد می‌گردد.

سرعت نصب اسکلت فلزی

در این گونه از سازه‌ها بدلیل حذف کامل جوشکاری در محل نصب سازه اسکلت فلزی، فقط با جایگذاری قطعات و بستن تعدادی پیچ و مهره محدود می‌شود که این عامل باعث افزایش چشمگیر سرعتنصب می‌شود و خطاهای نصب به حداقل خود می‌رسد.

کیفیت ساخت اسکلت فلزی

کیفیتساخت سازه اسکلت فلزی با امکانات موجود در کارخانه و طبق نقشه‌های طراحی شده و تحت نظارت واحد کنترل کیفی قابل مقایسه با سازه‌های جوشی که در محل نصب سازه ساخته می‌شوند نمی‌باشد.

پرت مصالح اسکلت فلزی

معمولا دست محاسب در انتخاب مقاطع خاص برای اسکلت فلزی مانند IPEبسته می‌باشد و مجبور است با اضافه کردن ورق و جوشکاری اضافی به مقطع مورد نظر خود برسد حال آنکه در ساختمان پیچ و مهره‌ای امکان اجرا و تولید مقاطع سبک ترو با مقاومت بیشتروجود دارد که استفاده از ورق در ساخت مقاطع، پرت آهن آلات را به حداقل می‌رساند.

ایمنی و پایداری سازه اسکلت فلزی

چه به لحاظ تئوریو چه به لحاظ عملیثابت شده است که ساختمان‌های پیچ و مهره‌ای به دلیل کیفیت بهتر پایداری بیشتریدر برابر زلزله و نیروهای جانبی دارند.

هزینه کمتر اسکلت فلزی

اجرای ساختمان پیچ و مهره‌ای به لحاظ اقتصادیمی‌تواند هزینه کمتری را به مالک تحمیل کند ولی این بدان معنی نیست که دو سازه که کاملا مقاطع آن یکسان می‌باشد سازه پیچ و مهر ه‌ای کم هزینه تر باشد ولی به دلیل باز بودن دست طراح در بهینه‌سازی و ساخت مقاطع با وزن کمتر، امکان کاهش وزن سازه توسط طراح به راحتی امکان‌پذیر است.

مقاومت در برابر آتش‌سوزی اسکلت فلزی

در دماهای بالا معمولا اتصالات پیچ و مهره‌ای مقاومت بیشتری در برابر حرارت دارند و احتمال تخریب سازه اسکلت فلزی بسیارکمتراز اتصالات جوشی است.

عدم نیاز به فضای کار اسکلت فلزی

معمولا در شهرهابه دلیل عدم وجود موقعیت و مکان مناسب جهت ساخت اغلب پیمانکاران دچار زحمت فراوان شده که با استفاده از این نوع سازه‌ها، قابلیت اجرا در شلوغ ترین و کم حجم ترین موقعیت‌ها فراهم کرده است.

رواج جهانی اسکلت فلزی

در کلیه کشورهای آمریکایی و اروپایی تمامی سازه‌ها به صورت پیچ و مهره‌ای اجرا می‌شود مگر در سازه‌های بسیار کم اهمیت که اتصالات آن جوشی اجرا شود که از دلایل مهم استفاده از این نوع سازه‌ها در این کشورها، عملکرد بهترآن و تجربه بیشتر آن کشورها در ساخت سازه‌های فولادی می‌باشد.

خوردگی سازه اسکلت فلزی

در سازه‌های پیچ و مهره‌ای قبل از رنگ آمیزی قطعات توسط دستگاههای سندبلاست و وایربرس تحت نظر واحد کنترل کیفی زنگ زدایی می‌شوند که در سازه‌های جوشی این عملیات انجام نمی‌گردد و همچنین در سازه‌های جوشی بجای رنگ غنی از روی که در سازه‌های پیچ و مهره‌ای استفاده می‌شوند، ضد زنگبکار می‌رود که این امر باعث خوردگی سریع سازه می‌شود.

امکان استفاده در مدیریت حوادث سازه اسکلت فلزی

با توجه به امکان جابجایی این گونه سازه‌ها امکان جابجایی و نصب آن در مناطق بحران زده مانند سیلو زلزلهامکان‌پذیر می‌باشد.

انواع اتصالات در ساختمانهای اسکلت فلزی

جهت وصل کردن یک یا چند قطعه در ساختمانهای فولادی نیاز به یک قطعه رابطی می‌باشد که دو قطعه بتوانند توسط جوش به هم متصل شوند که این قطعه رابط همان انواع اتصالات است.

انواع اتصالات در ساختمانهای اسکلت فلزی به شرح زیر است

۱-انواع اتصالات تیر به ستون در اسکلت فلزی. ۲-انواع اتصالات پای ستون در اسکلت فلزی . ۳-اتصال دو تیرآهن به هم و تولید ستون یا تیر دوبل در اسکلت فلزی . ۴-اتصالات بادبندها به ستونها وتیرها در اسکلت فلزی.

انواع اتصالات تیربه ستون در اسکلت فلزی

اتصال تیر به ستون معمولا به دو صورت است یا به صورت صلب و گیردار هستند ویا به صورت مفصلی اند. هر کدام از حالتهای مذکور نیزچند قسمت دارند که شامل موارد زیر می‌باشد. (اتصال صلب با جفت صفحه موازی) (اتصال صلب با جفت سپری) (اتصال صلب با صفحه انتهایی روی ستون)

اتصالات صلب در مواردی به کار می‌روند که از جانب تیر یا ستون در سر گره‌ها ممان جذب شود. اتصال صلبی که امروزه در کشور اجراء می‌گردد و به صورت کامل اجراء نمی‌شود اتصال صلب با جفت صفحه موازی است. در اتصال صلب بایدجوش به صورتی باشد که قطعه کاملا گیردار باشد و جای هیچ گونه حرکتی وجود نداشته باشدیعنی دور تا دور قطعه جوش شود. اتصالات مفصلی هم معملا در همه ساختمانها در یک طرف سازه بکار می‌روند که این اتصال بسیار ساده است وفقط جهت اتصال دو قطعه بکار می‌رود وممانی تحمل نمی‌کند. در این اتصال تغییر شکل وجود دارد در حالی که در اتصال مفصلی هیچ گونه تغییر شکلی نداریم. نحوه جوش دادن اتصالات مفصلی به این صورت است که در مورد نبشی‌ها فقط بر بالایی و پائینی جوش می‌شود و بقیه قسمت‌ها نباید جوش شود.

انواع اتصالات مفصلی رایج عبارتند از

اتصال ساده نشسته (نبشی نشیمن). اتصال به وسیله صفحه نشیمن ولچکی. اتصال به وسیله صفحه نشیمن و صفحه برشگیر (تیغه). آنچه که امروزه اجراء می‌شود اتصال ساده نشسته و اتصال با صفحه نشیمن ولچکی است. اتصالات ساختمان ابوحامد به این صورت است که در جهت صلب اتصال با جفت صفحه موازی است ودر جهت مفصلی اتصال به وسیله نبشی نشیمن ولچکی انجام می‌شود. خصوصیت اصلی اتصال مفصلیاین است که زاویه بین تیر و ستون بتواند تغییر کند و خصوصیت اصلی اتصال صلب این است که زاویه بین تیر وستون نتواند تغییر کند. در اتصال ساده نشسته – نبشی‌هایی که در بالا می‌گذارند فقط برای ایجاد تعادل است و نقش باربری ندارد و حداقل نمره آن ۶ خواهد بود.^[۱۷]

انواع اتصالات پای ستون در اسکلت فلزی

اتصالات پای ستون نیز مانند سایر اتصالات هم صلبو هم مفصلیدارند. که در اتصال صلب از سخت‌کننده استفاده می‌شود ودر اتصال مفصلی از نبشی‌ها ولچکی‌ها استفاده می‌شود. اتصال صلب را در جهتی می‌گذاریم که ممان داریم و اتصال مفصلی را نیز در جهتی می‌گذاریم که مماننداریم. جوش اتصال پای ستون نیز باید شرایط دو اتصال صلب و مفصلی را تامین کند.

اتصال دو تیرآهن به هم در اسکلت فلزی

برای تولید ستون دوبل یا تیر دوبل لازم است که دو تیرآهنرا به هم توسط بست یا پلیتمتصل کرد ونیز برای طویل کردن ستونها نیز باید بین تیرآهن‌ها اتصال وجود داشته باشد (چون طول شاخه‌های تیرآهن۱۲ متر است).^[۱۸][۱۹]

اسکلت فلزی پیچ و مهره

آنچه در طراحی پیچ و مهره اسکلت فلزی باید مد نظر قرار داد مبحث دهم مقررات ملی ساختمان سه نوع پیچ را برای به کار گرفتن در اسکلت فلزی تعریف کرده است ، پیچهای معمولی ،پیچهای پر مقاومت و پیچهای مقاومت متوسط که به ترتیب رده مقاومتی 5.6 و4.6 برای پیچهای معمولی یا آهنی پیچهای پر مقاومت 10.9 و پیچهای فولادی با مقاومت متوسط با گرید 8.8 در اسکلت فلزی می باشد. این اعداد معرف مقدار تنش جاری شدن و تنش گسیختگی پیچ می باشد. به عنوان مثال در گرید 8.8 در اسکلت فلزی پیچ و مهره منظور از 8 اول حداقل مقاومت نهایی پیچ برابر 8000 کیلو گرم و منظور از 8 دوم تنش جاری شدن پیچ در اسکلت فلزی برابر 8000 می باشد که معادل 6400 کیلوگرم بر سانتیمتر میباشد.X0.08 استانداردdin بر ابعاد پیچ تمرکز دارد که din931 پیچ نیم رزوه و din933 پیچ تمام رزوه در پیچ و مهره های اسکلت فلزی می باشد که این پیچها می تواند با گرید 5.6 و 8.8 و 10.9 تهیه شوند و برای اتصالات اتکایی در اسکلت فلزی مناسب می باشد. مهره ای که در اسکلت فلزی استفاده می شود با din934 شناخته می شود اما din6914 تنها با گرید 10.9 تولید می شود که استحکام کششی این پیچها 10000 kg/cm و تنش کششی آنها 9000 kg/cm است که از مقاومت بالایی در اسکلت فلزی برخوردار است و در اتصالات اصطکاکی به کار گرفته می شود. باید در نظر داشت که این پیچها رزوه کمتر و گل بزرگتری دارند یعنی آچاگیر آنها بزرگتر است. مهره مجاز برای این سازه های فولادی(اسکلت فلزی) din6915 و واشر آن din6916 می باشد و اما استاندارد ASTM برای پیچهای شش گوش اسکلت فلزی در سه نوع تعریف شده است که به ترتیب ASTM A307 و ASTM A325 و ASTM A490 می باشد. ^[۲۰]

سازه‌های بتنی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

سازه بتنی سازه‌ای است که در ساخت آن از بتن یا به طور معمول بتن آرمه (سیمان، شن، ماسه و پولاد به صورت میلگرد ساده یا آجدار) استفاده شده باشد. در ساختمان در صورت استفاده از بتن آرمه در قسمت ستون‌ها و شاه تیرها و پی، آن ساختمان یک سازه بتنی محسوب می‌شود.

امروزه بسیاری از پلها را از بتن آرمه می سازند. برای استفاده از پل های بلندتر و بیشتر شدن فاصله پایه پلها از تیر پیشتنیده استفاده می شود.

مزایای سازه‌های بتنی

۱- ماده اصلی بتن که شن و ماسه می‌باشد ارزان و قابل دسترسی است.

۲- سازه‌های بتنی که مطابق با اصول آیین نامه‌ای طراحی و اجرا شده اند، در مقابل شرایط محیطی سخت، مقاومتر از سازه‌های ساخته شده با مصالح دیگر هستند.

۳- به علت قابلیت شکل پذیریبالای بتن، امکان ساخت انواع سازه‌های بتنی نظیر پل، ستون و ... به اشکال مختلف میسر است.^[۱]

۴- سازه‌های بتنی در مقابل حرارت زیاد ناشی از آتش سوزی بسیار مقاوم اند. آزمایشات نشان داده اند که در صورت ایجاد حرارتی معادل ۱۰۰۰ درجه سانتی گرادبرای یک نمونه بتن آرمه، حداقل یک ساعت طول می‌کشد تا دمای فولاد داخل بتن، که با یک لایه بتنی با ضخامت ۲٫۵ سانتی مترپوشیده شده است، به ۵۰۰ درجه سانتی گرادبرسد.

روش‌های طراحی سازه‌های بتن آرمه

به طور کلی هدف از طراحی یک سازه، تامین ایمنی در مقابل فروریختگی و تضمین عملکرد مناسب در زمان بهره برداری است. چنانچه مقاومت واقعی یک سازه بطور دقیق قابل پیش بینی بود و در صورتی که بارهای وارد بر سازه و اثرات داخلی آنها نیز با همان دقت قابل تعیین بودند، تامین ایمنی تنها با ایجاد ظرفیت باربری به میزان جزئی بیش از مقدار بارهای وارده ممکن می گشت. لیکن عوامل نامشخص و خطاهای احتمالی متعددی در آنالیز، طراحی و ساخت سازه‌ها وجود دارند که یک حاشیه ایمنی را در طراحی سازه‌ها طلب می‌کنند. مهمترین ریشه‌ها و منابع این خطاها عبارتند از:

الف: بارهایی که در عمل به سازه وارد می‌شوند و همچنین توزیع واقعی آنها ممکن است با آنچه در بارگذاری سازه فرض شده است متفاوت باشند.

ب: رفتار واقعی سازه ممکن است با رفتار تئوریک سازه، که بر اساس آن نیروهای داخلیاعضا محاسبه می‌شوند، تفاوت داشته باشد.

ج: مقاومت واقعی مصالح به کار رفته در ساخت سازه ممکن است متفاوت از مقادیر فرض شده در محاسبات باشد.

د: ابعاد قطعات و محل واقعی میلگردها ممکن است دقیقاً مطابق آنچه طراح در محاسبات خود فرض کرده نباشد.

بنابراین، انتخاب یک حاشیه ایمنی مناسب امر بسیار دشواری است که نحوه منظور نمودن آن، به صورت یکی از مشخصه‌های اساسی روش‌های طراحی در آمده است. به طور کلی طراحی سازه‌های بتن آرمه به سه روش زیر صورت می‌گیرد^[۲]:

۱: تنش مجاز

۲: مقاومت نهایی

۳: روش طراحی بر مبنای حالات حدی

روش تنش مجاز

این روش که قبلاً روش تنش بهره برداری یا روش تنش بار سرویس نامیده می‌شد، اولین روشی است که بصورت مدون برای طراحی سازه‌های بتن آرمه بکارگرفته شد. در این روش یک عضو سازه‌ای به نحوی طراحی می‌شود که تنش‌های ناشی از اثر بارهای بهره برداری (یا سرویس)، که به کمک تئوری‌های خطی مکانیک جامداتمحاسبه می‌شوند، از مقادیر مجاز تنش‌ها تجاوز نکنند. منظور از بارهای بهره برداری یا سرویس بارهایی نظیر: بار زنده، بار مرده، بار برفو بار زلزلههستند. این بارها توسط آیین نامه‌های بارگذاری، مانند مبحث ششم مقررات ملی ساختمان تعیین می‌شوند. در این روش منظور از تنش مجاز تنشی است که از تقسیم تنش حدی ماده، نظیر مقاومت فشاریبرای بتن و مقاومت تسلیم برای فولاد، بر ضریب بزرگتر از واحد، به نام ضریب اطمینان به دست می‌آید. تنش‌های مجاز مصالح توسط آیین نامه‌های محاسباتی تعیین می‌شوند. به عنوان مثال مطابق آیین نامه ACI مقدار تنش فشاریمجاز بتن c ۰٫۴۵می باشد.

بدین ترتیب مراحل این روش بطور خلاصه به ترتیب زیر هستند:

۱: تعیین بارهای وارد بر سازه

۲: آنالیز سازه و تعیین تنش‌ها در مقاطع مختلف به کمک تئوری‌های کلاسیکاجسام الاستیک

۳: تعیین تنش‌های مجاز با استفاده از یک آیین نامه محاسباتی

۴: طراحی نهایی مقطع با این محدودیت که در هیچ نقطه‌ای از سازه تنش‌های ایجاد شده از تنش‌های مجاز تجاوز نکنند.

این روش به دلیل سادگی و سهولت کاربرد تا چندی قبل به عنوان قابل استفاده‌ترین روش طراحی سازه‌های بتن آرمه مطرح بود. لیکن نقاط ضعف این روش استفاده از آن را محدود کرده است. مهمترین این نقاط ضعف عبارتند از:

الف: در این روش ایمنی به کمک تنها یک ضریب (ضریب اطمینان) و در یک مرحله منظور می‌شود، از آنجا که عواملی که لزوم تامین یک حاشیه ایمنی را ایجاب می‌کنند دارای ریشه‌ها و شدت‌های متفاوت هستند، در نظر گرفتن آنها تنها با کمک یک ضریب غیر منطقی است.

ب: بتن ماده‌ای است که تنها تا تنش‌های معادل نصف مقاومت فشاری آن به صورت الاستیک و خطی عمل می‌کند. بنابراین با بکار بردن درصدی از مقاومت فشاری بتن در محاسبات نمی‌توان اطلاعی از ضریب اطمینان کلی سازه در مقابل فروریختگی به دست آورد.

ج: به کار بردن این روش در طراحی بعضی مقاطع با اشکالات تئوریک مواجه است. به عنوان مثال در مقاطع خمشی تنش واقعی فولاد غالباً کمتر از مقداری است که با این روش محاسبه می‌شود.

تا سال ۱۹۵۶ میلادی روش تنش‌های مجاز مبنای محاسبات در آیین نامه ACI بود. این روش از سال ۱۹۷۷ تنها در قسمت ضمائم آیین نامه و تحت عنوان روش دیگر طراحی جا داده شد.^[۳]

روش مقاومت نهایی

روش مقاومت نهایی که در آیین نامه ACI به نام روش طراحی بر مبنای مقاومت موسوم است، حاصل مطالعات گسترده روی رفتار غیر خطی بتن و تحلیل دقیق مسئله ایمنی در سازه‌های بتن آرمه می‌باشد. روند طراحی در این روش را می‌توان به صورت زیر خلاصه نمود:

۱: باربهره برداری به وسیله ضریبی موسوم به ضریب بار افزایش داده می‌شود، بار حاصله را اصطلاحاً بار ضریبدار یا بار نهایی می نامند.

۲: بارهای ضریبدار بر سازه اعمال می‌شوند و به کمک روش‌های خطی آنالیز سازه ها، نیروی داخلی مقاطع محاسبه می‌شود. به این نیروی داخلی اصطلاحاً مقاومت لازم گفته می‌شود. مقاومت لازم در یک مقطع شامل: مقاومت خمشی لازم، مقاومت برشیلازم، مقاومت پیچشی لازم و مقاومت بار محوری لازم است.

۳: برای هر مقطع، مقاومت طراحی آن از حاصلضرب مقاومت اسمی در ضریبی کوچکتر از واحد به نام ضریب کاهش مقاومت به دست می‌آید. مقاومت اسمی، حداکثر مقاومتی است که مقطع قبل از گسیختگی از خود نشان می‌دهد. مقاومت اسمی یک مقطع مشتمل است از: مقاومت خمشی اسمی، مقاومت برشی اسمی، مقاومت پیچشی اسمی و مقاومت بار محوری اسمی.

۴: طراحی مقطع به نحوی که در آن مقاومت لازم از مقاومت طراحی کمتر باشد.

روش طراحی بر مبنای مقاومت، امروزه اساس کار طراحی سازه‌های بتن آرمه می‌باشد.^[۴]

روش طراحی بر مبنای حالات حدی

به منظور تکامل روش مقاومت نهایی، به ویژه از نظر نحوه منظور نمودن ایمنی، روش طراحی بر مبتای حالات حدی ابداع گردید. این روش هم اکنون مبنای طراحی در تعدادی از آیین نامه‌های اروپایی است، با این حال این روش هنوز نتوانسته است جای روش مقاومت نهایی را در آیین نامه ACI بگیرد. این روش از نظر اصول محاسبات مربوط به مقاومت، مشابه روش طراحی بر مبنای مقاومت است و تفاوت عمده آن با روش قبل، در نحوه ارزیابی منطقی تر ظرفیت باربری و احتمال ایمنی اعضا می‌باشد. در این روش نیازهای طراحی با مشخص کردن حالات حدی تعیین می‌شوند. منظور از حالات حدی شرایطی است که در آنها سازه مورد نظر خواسته‌های طرح را تامین نمی‌کند. طراحی سازه با توجه به سه حالت حدی زیر صورت می‌گیرد^[۵]:

۱: حالت حدی نهایی، که مربوط به ظرفیت باربری می‌شود.

۲: حالت حدی تغییر شکل (مانند تغییر مکان و ارتعاش اعضا)

۳: حالت حدی ترک خوردگی یا بازشدن ترک ها

 

پیدایش ساختمان های آجری در ایران را می توان از ۱۲۵۰ سال قبل از میلاد در بنای چغازنبیل دانست .
علاوه بر اسکلت سازی این بنای آجری در سرداب های این معبد وجود آجر در دیوار سازی و طاق …

پیدایش ساختمان های آجری در ایران را می توان از ۱۲۵۰ سال قبل از میلاد در بنای چغازنبیل دانست .

علاوه بر اسکلت سازی این بنای آجری در سرداب های این معبد وجود آجر در دیوار سازی و طاق های سهمی که به عرضی ۴ متر و ارتفاع نزدیک به سه متر و هشتاد سانتیمتر و در عمق ده متر کاربرد داشته که تا به امروز به یادگار مانده است .

مجموعه بنای طاق کسرا تلفیقی از آجر و خشت و سنگ بوده است.

این بنا به دستور یکی از خلفای عباسی جهت استفاده پاره ای از مصالح آن تخریب شد که فقط طاق کسرا و طاق نماسازیهای آن از خشت و یا گل بوده باقی مانده و حتی سنگ و آجر نمای اصلی این بنا را از آن برداشته اند.

بطور خلاصه آجر یکی از مصالح اصلی بنای عظیم تیسفون بوده است.

در سد ها و پل ها که در دوران ساسانیان ساخته شده از آجر نهایت استفاده برده شده و قوس های مدور باربر با آجرهای مقاوم پوشش داده شده است. که تعداد از آنها هنوز مورد استفاده می باشد.

در بناهای دوران اسلامی مانند مسجد جامع اصفهان که گفته می شود قسمت هایی از آن متعلق به قبل از اسلام بوده و در شکل طاق پوشش های مقاوم آجری همراه با اسکلت سازی بنا و ستون های باربر و پی سازی آجری به وجود آمده است بدیهی است در زمان های مختلف در این مجموعه باستانی فضاهایی در اشکال زیبایی معماری سنتی ساخته شده است.

در دوره سلجوقیان بناها با اسکلت سازی و پوشش های آجری و نماها با گلچین های آجری به شکل های مختلف پدید آمده و بالاخره در دوران های بعد ساختمان های آجری طاق پوش رفیع در فرم دورهای تیز پوشش شده تا در دوران صفویه ساختمان های آجری با ایوان سازی و پوشش های تیز و کلیل و کلایه تحول بزرگی در بناهای آجری به وجود آورده است وجود آن آثار در معماری دوران های بعدی اثر عمیق داشته تا جائیکه معماری سنتی دوران اخیر نیز تحت الشعاع معماری زمان قرار گرفته است.

مصالح ساختمانی:

مصالح ساخت سازه های طاقی

مصالح ساختمانی را می توان یکی از عناصر اصلی که می تواند تمامی روند ساختمانی را تحت تاثیر قرار دهد، بشمار آورد.

بطور کلی می توانیم مصالح مورد استفاده در بنای ساختمان را با مبنا قرار دادن مشخصات و کیفیات آنها به صورت زیر تقسیم بندی نمائیم:

ـ قابلیت های فیزیکی و وزنی و دوام آن که مشخص کننده و تفکیک کننده مصالح سنگین و مصالح سبک می باشد.

ـ به قابلیت فنی و مقاومت آنها، که می توانیم آنها را به دو دسته مصالح سفت و مقاوم در برابر فشار و مصالح ارتجاعی در برابر کشش تقسیم نمائیم.

ـ به قابلیت فن استخراج و کاربرد آن که می توان آنها را به دو دسته مصالح با شکل کاربردی مشکل و مصالح با سهولت در کاربرد تقسیم نمائیم.

ـ به قابلیت بیان و یا حالت رنگ و شکل آنها

با ساده نمودن کمی تقسیم بندی بالا ، که در ادامه برای ما مفید واقع خواهد شد می توانیم تمامی مصالح را به دو شاخه عمده تقسیم کنیم، مصالح سنگین (سنگهای طبیعی و ...) و مصالح سبک از قبیل( چوب و ...) .

با نگاهی کلی می توان دریافت که در بیشتر موارد، مصالح سنگین دارای سفتی و سختی،‌مقاوم در برابر فشار و به سختی کارپذیر و از نوع شکل پذیر می باشند.

در عوص مصالح سبک مقاوم در برابر کشش و ارتجاعی و به آسانی کار پذیر هستند.

در این گونه شناسی می توانیم مصالح ساختگی را وارد نموده، مصالح ساختگی به دست بشر در واقع خلاقیت و محصول شناخت فنی او از تجربیاتش در طبیعت می باشد.

بدین ترتیب می توانیم در گونه اول مصالح را بسط داده و مواد رسی شکل داده شده مانند آجر خشت را به آن می افزاییم.

در مورد استفاده مصالح در معماری اسلامی ایران و بطور اخص در سازه های طاقی ما همان گونه اول یعنی مصالح سنگین را مورد بررسی قرار می دهیم.

در این میان از چوب بعنوان عنصری مقاوم در برابر کشش نه به صورت عنصری مقاوم در برابر کشش نه بصورت عنصری اصلی بلکه به عنوان عاملی برای کمک در برابر مشکلات ایستایی صحبت خواهد شد.

بخش مصالح را به دو قسمت اصلی مصالح سنگی و مواد رسی(آجر، خشت) و مصالح چسبنده(ملات های مختلف از قبیل ملات گچ، آهک ) تقسیم می نمائیم

 

^{منابع :}

·  نکات فنی و اجرای ساختمان اسکلت فلزی

·  ·  اسکلت فلزی (ویژه) حمید ثامری. محمد کاظم محمدی (سروش)

·  ·  اجزا ساختمان. سیاوش کباری

·  http://amadpich.com/fa/اسکلت-فلزی