سازه فلزی و اسکلت فلزی
امروزه با پيشرفت علوم و تكنولوژي نيازها و خواسته هاي جديدي در زمينه مهندسي سازه فلزی رخ نموده است. عامل زمان در ساخت اسکلت های فلزی اهميت دوچندان يافته و اين امر گرايش به سازه فلزی هاي پيش ساخته را افزايش داده است همچنين با افزايش جمعيت جوامع بشري علاقه به داشتن فضاهاي بزرگ بدون حضور ستون هاي مياني خواهان بسيار پيدا كرده است .در اين راستا از اوايل قرن حاضر تعدادي از متخصصين مجذوب قابليت هاي منحصر بفرد سازه هاي فضاكار گشته و پاسخ بسياري از نيازهاي جديد را در اين سازه ها جسته اند و البته به نتايج بسيار مثبتي نيز دست يافتند.
با انتشار اين نتايج روز به روز اين عرصه با اقبال بيشتري مواجه گرديد به گونه اي كه با گذشت چندين دهه هنوز هم مطالعه سازه هاي فضاكار در كانون تحقيقات متخصصين و دانشجويان قرار دارد.
در اين مقاله منظور از عبارت سازه فضاكار سيستم هاي اسكلت فلزي بوده كه از بافت تعداد زيادي المان يا مدول با شكلهاي استاندارد به يكديگر تشكيل مي شوند و نهايتا يك سيستم سبك و با صلبيت زياد را ايجاد مي كنند. سازه هاي فضاكار در اشكال بسيار متنوعي ساخته مي شوندكه مهمترين آنها عبارتند از : شبكه هاي مسطح دو يا چند لايه، چليك ها، گنبدها و قوس ها . علاوه بر اين، سازه هاي فضاكار داراي بافتار متنوعي نيز مي باشند.
بدين ترتيب كه با تغيير در آرايش المان ها مي توان بافتار جديد ايجاد كرد و بديهي است كه كارآيي هر بافتار بايد در مقايسه با بافتارهاي ديگر سنجيده شود. مثال هاي متعددي از سازه هاي فضاكاري كه در دنيا و ايران ساخته شده است وجود دارد : از جمله استاديوم هاي ورزشي، مراكز فرهنگي، سالن هاي اجتماعات، مراكز خريد، ايستگاه هاي قطار، آشيانه هاي هواپيماها، مراكز تفريحي، برجهاي راديويي و …
سازه فلزی | تعريف و تاريخچه سازه هاي فضاكار
به سازه اي كه اصولا رفتار سه بعدي داشته باشد، به طوريكه به هيچ ترتيبي نتوان رفتار كلي آن را با استفاده از يك يا چند مجموعه مستقل دوبعدي تقريب زد، سازه فضاكار ناميده مي شود . با اين تعريف طيف وسيعي از سازه ها يعني حتي برخي از قوس ها و گنبدهاي آجري گذشته نيز جزو سازه هاي فضاكار محسوب مي شوند، اما در اينجا منظور سازه هاي سه بعدي خاص هستند كه معمولا داراي اعضاي مستقيم با اتصالات صلب يا مفصلي مي باشند.
سازه فلزی | انواع سازه هاي فضاكار
الف – شبكه هاي تخت، به تركيب يك سيستم يك يا چند وجهي با لايه هاي واحد شبكه گفته مي شود . شبكه مسطح تركيبي از يك دو وجهي كه با تيرهاي واحد متصل شده است مي باشد . شبكه هاي تخت مي توانند داراي يك، دو يا سه و حتي چند لايه باشند، ولي بيشتر به صورت دولايه مورد استفاده قرار مي گيرند. شبكه هاي دولايه از دو صفحه موازي كه بوسيله عناصري به هم متصل گرديده اند تشكيل مي شوند ) نوشين 1380 ). يك نمونه استفاده از اين شبكه ها در آشيانه هواپيماها است.زماني كه اعضا در شبكه دولايه طويل شوند براي جلوگيري از خطر كمانش كردن از شبكه هاي سه لايه استفاده مي شود و با توجه به اينكه نيمي از هزينه هاي سازه هاي فضاكار را پيونده ها تشكيل مي دهند اين نوع سازه ها اغلب غير اقتصادي است . نكته ديگري كه در طراحي شبكه ها ي دولايه و اكثر سازه هاي فضاكار بايد در نظر گرفت اين است كه براي توزيع بهتر نيرو و كششي شدن آن ستون ها در داخل شبكه قرار گيرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است براي توزيع منظم نيرو در سازه در اطراف كنسول داشته باشيم.
به شبكه اي كه در يك جهت داراي انحنا باشد، چليك مي گويند . اين سازه بيشتر براي پوشش سطوح مستطيلي دالان مانند استفاده شده و بعضا فاقد ستون مي باشند و روي لبه هاي چليك كه به تكيه گاه متصل است، قرار مي گيرند . چليك ها داراي محور مي باشند( نوشين 1382 ).اگر چليك يك لايه باشد اتصالات به شكل صلب است . چليك ها اغلب به شكل تركيبي استفاده مي شوند و تير كمري نقش تركيب كردن چليك ها به يك ديگر را بازي مي كنند. نكته اي كه در طراحي اين نوع سازه ها بايد در نظر گرفت اين است كه انتهاي چليك بايد قوي باشد و اين تقويت را مي شود بوسيله تير، تير و ستون و شكل خورشيد مانند انجام داد. انواع چليك ها در شكل ( 4) نشان داده شده است كه عبارتند از: چليك اريبي، چليك لَمِلا با مقاطع بيضي گون، سهمي گون، هذلولي گون و… (Lamella)
اگر شبكه اي در دو جهت داراي انحنا باشد، گنبد ناميده مي شود . شايد رويه يك گنبد بخشي از يك كره يا يك مخروط يا اتصال چندين رويه باشد . گنبدها سازه هايي با صلبيت بالا مي باشند و براي دهانه هاي بسيار بزرگ تا حدود 250 متر مورد استفاده قرار مي گيرند . ارتفاع گنبد بايد بزرگتر از 15 % قطر پايه گنبد باشد. گنبدها داراي مركز هستند.
سازه فلزی | امتيازات سازه هاي فضاكار
امروزه در سراسر دنيا سازه هاي فضاكار به سرعت در حال پذيرش و مقبوليت در بين طراحان و مهندسين سازه مي باشند ؛ اين امر را نمي توان فقط مرهون جذابيت و زيبايي بيشتر اين سازه ها دانست، بلكه دلايل متعددي كه در ذيل به پاره اي از آنها اشاره مي شود در گسترش محبوبيت اين سازه ها موثر بوده است:
جذابيت و زيبايي بيشتر و قابليت ساخت انواع فرمهاي دلخواه.
ذخيره مقاومتي بيشتر به دليل داشتن درجات نامعيني بالا در مقايسه با ساير سازه هاي متداول.
سختي و صلبيت زياد اين سقف ها قابليت استثنايي براي حمل بارهاي بزرگ متمركز و غير متقارن بوجود مي آورد.
سيستم هاي فضاكار براي پوشش سالن هاي بزرگ اجتماعات، سالن هاي نمايشگاهي، ورزشگاه ها، آشيانه هواپيما، كارخانه هاي صنعتي، مساجد و به طور كلي تمام سازه هايي كه به نحوي محدوديت تكيه گاه هاي مياني دارند، ايده آل بوده و در اين موارد از نظر جلوه هاي ظاهري و مسائل سازه اي حالت منحصر بفردي را نسبت به ساير سيستم هاي جايگزين ايجاد مي كند.
اكثر سيستم هاي فضاكار پيش ساخته بوده و قطعات مورد نياز آنها انبوه سازي مي شوند به همين دليل اين سيستم ها معمولا به سادگي و در زمان كوتاهي توليد و نصب مي شوند.
در آخر مي توان گفت كه اصلي ترين علت گسترش روز افزون سازه هاي فضاكار در جهان، اقتصادي تر بودن اين سيستم ها است.
در مورد سازه های صنعتی در این بخش میتوانید بیشتر بخوانید.
سازه فلزی | خلاصه و نتيجه گيری
در اين مقاله تلاش بر اين بود كه اصولي هر چند مجمل درباره سازه هاي فضاكار بيان شود، تا دانشجويان محققين با ا ين نوع سازه و انواع مورد استفاده آن در دنيا بيش از پيش آشنا شوند و همچنين زمينه اي باشد براي تحقيق و پژوهش بيشتر در قبال اين مسئله . با توجه به قابليت هاي سازه هاي فضاكار كه در بالا بيان شده است و
از طرفي ذكر اين نكته كه در كشور ما پيشرفت روزافزون را شاهد هستيم استفاده از اين نوع سازه ها براي پوشش دهنه هاي بزرگ پيشنهاد مي شود هر چند كه به دليل مسائل و مشكلات اقتصادي پيشرفت هاي كمي در مورد نحوه ساخت و نصب و مسائل فني و ايمني اين سازه ها صورت گرفته است اما اميد است با توجه و التفاتي كه استاد گرانقدر جناب آقاي پروفسور نوشين به اين مسئله مبذول فرموده اند شاهد پيشرفت و ترقي روزافزون و استفاده بيشتر و بهتر از اين سازه ها در كشور عزيزمان ايران بشود . البته توجه به اين نكته كه در ايران متخصصين و اساتيدي در اين زمينه كارهاي بزرگي را انجام داده اند لازم و ضروري است و با يد از تجربيات آنها در اين زمينه استفاده شود.
سازه فلزی | مقاومت زیاد سازه فلزی
مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان می باشد .
سازه فلزی | خواص یکنواخت سازه فلزی
فلز در کارخانه ساخت اسکلت فلزی بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه می شود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث می شود .
سازه فلزی | دوام سازه فلزی
دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود .
سازه فلزی | خواص ارتجاعی سازه فلزی
خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی می نماید . مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد .
سازه فلزی | شکل پذیری سازه فلزی
از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ،عضو خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیری میکند.
سازه فلزی | پیوستگی مصالح سازه فلزی
قطعات فلزی با توجه به مواد متشکله آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد می گردد ، ترکهائی که در پوشش بتن پدید می آید ، قابل کنترل نبوده و احتمالا” ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود .
سازه فلزی | مقاومت متعادل مصالح،مقاومت سازه فلزی
مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان و در برش نیز خوب و نزدیک به کشش و فشار است .در تغییر وضع بارها، نیروی وارده فشاری ، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشی در انها کوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی از ان قرار میگیرند. در ساختمانهای بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب ، ولی در کشش و یا برش کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالا تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی می نماید.
سازه فلزی | انفجار سازه فلزی
در ساختمانهای بارهای وارده توسط اسکلت ساختمان تحمل شده ، از قطعات پرکننده مانند تیغه ها و دیواره ها استفاده نمی شود . نیروی تخریبی انفجار سطوح حائل را از اسکلت جدا می کند و انرژی مخرب آشکار میشود ، ولی ساختمان کلا” ویران نخواهد گردید . در ساختمانهایی بتن مسلح خرابی دیوارها باعث ویرانی ساختمان خواهد شد .
سازه فلزی | تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی سازه فلزی
اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط ، اجراء و …. میتوان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .
سازه فلزی | شرایط آسان ساخت و نصب سازه فلزی
تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تمهیدات لازم قابل اجراء است .
سازه فلزی | سرعت نصب سازه فلزی
سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد .
با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .
میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245 تا 390 کیلوگرم بر مترمربع و یا بین 80 تا 128 کیلوگرم بر مترمکعب تخمین زد ، درحالی که در ساختمانهای بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین 480 تا 780 کیلوگرم برمترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم برمترمکعب می باشد .
سازه فلزی | اشغال فضا سازه فلزی
دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون و تیرهای ساختمانهای فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی میباشد ، سطح اشغال یا فضا مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود .
سازه فلزی | ضریب نیروی لرزه ای سازع فلزی
حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمان میشود ، بعبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاش است ، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند . در قابهای بتن مسلح که وزن بیشتر دارد ، ضریب نیروی لرزه ای بیشتر از قابهای فلزی است . تجربه نشان میدهد که خسارت وارده برساختمانهای کوتاه و صلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند ، زیاد است .
درحالیکه در ساختمانهای بلند و انعطاف پذیر ، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شده اند ، صدمات بیشتری از زلزله دیده اند . بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریود ارتعاش زمین نسبتا” بزرگ است ، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند و برعکس در زمینهای سفت با پریود کوچک ، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند. عکس العمل ساختمانها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت و یا انعطاف پذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله ، پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است.
سازه فلزی | اسکلت فلزی
تعریف:اسکلت بستهٔ متشکل از ستونها و تیرها ( افقی یا شیب دار ) و باد بند را قاب کامل می نامند.
توجه:قاب بدون بادبند را قاب ساده می نامند.
انواع قاب کامل در اسکلت فلزی
1)قاب با تیر های افقی:اسکلت فلزی بستهٔ است که از ستونها، تیر های افقی و بادبند تشکیل یافته است.
توجه:در ساختمان های اسکلت فلزی مرتفع ( حداقل 3 طبقه ) و یا طویل ( حداقل به طول 10 متر ) از بادبند استفاده می شود.
2)قاب با تیر های موّرب ( شیبدرا ):
الف) در حالت سوله
ب) در حالت خرپا
2-الف) قاب در حالت سوله: اسکلت فلزی بسته ای که از ستونها، تیر های موّرب ( ترک ) و بادبند تشکیل یافته است.
توجه:قاب در حالت سوله بصورت یک طبقه ساخته می شود. کابرد سوله، جهت پوشش دهانه های بزرگ ( 9 تا 60 متری و بیشتر ) استفاده می شود.
مثال: 1-کارخانه ها 2-سالنهای ورزشی 3- انبار های بزرگ 4-دامداری ها 5-آشیانه ها هواپیماها 6-کارگاهها و ….
قابها در حالت سوله، اههمّت خاصی از نظر مهندسی مدرن کسب نموده و به تدریج جایگزین ساختمانهای با پوشش خرپایی می گیرند.
فاصلهٔ قابها در حالت سوله:با توجه به اندازهٔ طول دهانه و مقدار بار وارده، فاصله هر قاب دیگر 4/5 تا 10 متر در نظر گرفته می شود.
انواع قاب شیبدار در حالت سوله
الف) قاب بدون ماهیچه ( یکنواخت )
ب) قاب با ماهیچه ( غیر یکنواخت )
1-ماهیچه در تیر مورب
2-ماهیچه در تیر موّرب و ستون
الف)قاب بدون ماهیچه ( یکنواخت ):در این قاب، مقطع ستون بصورت یکنواخت و ثابت است به بیان دیگر اندازه جان ستون،از پای ستون تا بالا ترین ارتفاع آن به یک اندازه می باشد، همچنین نمرهٔ تیر مورب ( تراورس ) از تیزه تا ستون، بصورت یکنواخت و ثابت می باشد.
توجه 1:تیر موّرب = تیر شیبدار = ترک = یال
توجه 2:تیزه = تارک
ب) قاب با ماهیچه ( غیر یکنواخت ):
1) ماهیچه در تیر موّرب:در این حالت، مقطع ستون به صورت یک نواخت و ثابت بوده ولی مقطع تیر موّرب، بطور غیر یکنواخت ساخته می شود.
2)ماهیچه در تیر موّرب و ستون:در این حالت، مقطع ستون مقطع تیر مورب، بطور غیر یکنواخت ساخته می شود.
سازه فلزی | انواع روشهای ساخت ماهیچه سوله
روش اول:
در کارگاه با استفاده از الگو، ورق فلزی را به اندازهٔ ماهیچه و تیر مایل بریده ( پلیت وسط ) سپس به پلیت بالایی و پلیت پایینی جوش می شود.
روش دوم:
1)استفاده از ورق مثلث ( پس از باز شدن بال پایینی ) روی بال پایینی و زیر جان تیر آهن.
2)استفاده از ورق مثلث، زیر بال پایینی تیر آهن ( در این حالت بال زیرین برش نمی خورد ).
توجه 1:در هر دو حالت، اتصال توسط جوش با نفوذ دو طرفه ورت می گیرد.
توجه 2:در حالت ( 1 ) از روش دو، بال پایینی تیر آهن به اندازه طول ماهیچه، برش می خورد ولی در حالت ( 2 ) از روش دوم، بال تیر آهن برش نمی خورد.
لاپه ریزی:اتصال سوله ها به یکدیگر در قسمت یالها، به وسیلهٔ پرلین ها ( لاپه ها ) صورت می گیرد.
توجه 1:فاصله تقریبی هر یک از لاپه ها از یکدیگر ( فاصله آکس تا آکس ) 100ساتی متر است.
سازه فلزی | بادبند سازه فلزی
هدف:جهت مقابله و مهار با نیروهای افقی ( باد زلزله و … ) از بادبند استفاده می شود.
1) بادبند افقی:
کاربرد:در قسمت سقف معمولاً بین دو بادبند قاعم بکار گرفته می شود.
توجه 1:بادبند افقی معمولاً از میلگرد به صورت ضرب دری ( قطری ) می باشد.
توجه2:حد اکثر مساحت هر ضربدری را 25 متر مربع در نظر می گیرند.
2)بادبند قائم:
کاربرد:باد بند قائم در بین دو ستون بکار گرفته می شود.
توجه 1:بادبند قائم یک ضلع از ساختمان، مقابل بادبند قائم در ضلع روبرویی اجرا می گردد.
توجه 2:بادبند قائم مورد استفاده در سوله ( ساختمان های طویل یک طبقه ) معمو لاً میلگرد یا نبشی می باشد.
سازه فلزی | سینه بند سوله سازه فلزی
کاربرد:جهت کاهش طول آزاد در عضوهای تحت نیروهای خمشی و فشاری سینه بند بکار گرفته می شود.
سازه فلزی | بند انبساط سازه فلزی
در سازه های قابی طویل ( حد اقل به طول 50 متر ) پیش بینی درز انبساط الزامی است ( مشروط به این که قاب، با دیوارهای مصالح بنایی در تماس باشد.)
توجه:تعداد واندازهُ ذرز انبساط، بستگی به موارد به قرار زیر دارد:
1-اندازهُ طول ساختمان 2_تغیرات درجهُ حرارت
سازه فلزی | اتصالات ستون به بیس پلیت در سوله
اتصالات پای ستون سوله با اتصالت دوگانه فرق می کند. در این نوع اتصالات، صفحهُ فلزی، بین پای ستون بیس پلیت قرار می گیرد که هدف از استفاده از صفحهُ فلزی روی بیس پلیت اسجاد انعطاف و حرکت جزیی در پای ستون می باشد.
سازه فلزی |انواع اتصالت پای سوله به بیس پلیت
1- انواع اتصال خطی ریلی:
اتصال خطی ریلی را اتصال (( مفصلی )) می نامند.در این نوع اتصال، صفحهُ زیر ستون، روی بیس پلیت، قرار می گیرد، بطوری که در محل سطح تماس این دو صفحهُ فلزی، بصورت فاق و زبانه پیش بینی می شود.( مقطع فاق و زبانه را می توان به شکل های مختلفی تنظیم نمود، از جمله مربع، مستطیل، ذوزنقه، و نیم دایره و …..)با وارد شدن نیرو، صفحهُ زیر ستون می تواند، روی بیس پلیت، بصورت ریلی حرکت کند که حرکت آن مختصر و جزیی خواهد بود.
2-اتصال نقطه ای:
این نوع اتصال تکیه گاهی را (کفشکی) می نامند. در این نوع اتصال صفحهُ زیر ستون روی بیس پلیت، قرار می گیرد، به طوری که در محل سطح تماس این دو صفحهُ فلزی، بصورت برجستگی ( مقعر ) و تو رفتگی ( محدَب ) در وسط صفحه و به حالت قوسی شکل، پیش بینی می گردد.در این حالت، با وارد شدن نیرو، صفحهُ زیر ستون می تواند، ری بیس پلیت، بصورت جزیی و مختصر، حرکت نماید.
3-اتصال پیچی:
انواع اتصال تکیه گاهی را ( مفصلی ساده ) می نامند. در این نوع اتصال، سطح نبشی های پای ستون،در محل تماس با بیس پلیت به اندازهُ قطر بلت، سوراخ شده و پس از عبور بلت از سوراخ ایجاد شده در نبشی با مهره بسته می شود و سطح تماس بال عمودی نبشی با ستون به طور آزاد بوده و جوش نمی شود تا هنگام وارد شدن نیرو، دارای حرکت خفیف انعطاف جزیی باشد در نتیجه همان خمشی از بین میرود و به بیان دیگر، خنثی می شود.
توجه 1:در اتصال پیچی، از 2 عدد بلت استفاده می سود. ولی در اتصالات اسکلت فلزی معمولی، حد اقل 4 عدد بلت استفاده می گردد و این تعداد به نسبت ابعاد صفحه افزایش می یابد ( به تعداد زوج2.4.6.8…..)
توجه 2:در اتصال پیچی، دو نبشی مورد نظر به دو حالت استفاده می شود:
الف) نبشی ها در دو طرف بالهای ستون واقع می شوند.
ب) نبشی ها در دو طرف جان ستون قرار می گیرند.
سازه فلزی | مزایای سازه فلزی پیش ساخته
از مهمترین مزایای سازه فلزی پیش ساخته میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
1. صرفه جویی در مصالح در ساخت سازه فلزی
2. صرفه جویی و سرعت بالا در مدت ساخت و نصب سازه فلزی
3. استفاده بیشتر از فضای زیر پوشش
4. مقاومت زیاد سازه فلزی
5. دوام زیاد سازه فلزی
6. خواص ارتجاعی در سازه فلزی
7. پیوستگی مصالح
8. تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی در سازه فلزی
9. شرایط آسان ساخت و نصب سازه فلزی
10.سازه فلزی دارای وزن کمی است.
11. سازه فلزی مزیت اشغال کمتر فضا را داراست.
12. ضریب نیروی لرزه ای سازه فلزی
13. قیمت مناسب
و مزایا و ویژگی های متعدد فنی و مهندسی دیگر در سازه فلزی
سازه فلزی | سازه های ماكارونی
سازه هاي ماكارونی به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالح استفاده شده در آنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس كوچكتر نسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماكاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساخت مورد بارگذاري قرار مي گيرند . در واقع اين سازه ها به عنوان ماكت ساخته نمي شوند و سازه اي كه بار بيشتري را تحمل مي كند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يكنواخت ، متمركز و متحرك ) ، Towercrain ، انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماكارونی مي باشند.
هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنها با استفاده از 750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني ) كه مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد .
طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل روي دو تكيه گاه كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تكيه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقي در تكيه گاهها بر پل وارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل 176 كيلو گرم مي باشد ، كه اين ركورد تقريبا 230 برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يك سئوال ممكن است مطرح مي گردد ، آيا جنس ماكاروني در دست يافتن به ركورد هاي بالا موثر است ؟
در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شركت هاي ماكاروني دنيا انجام گرفته و ماكاروني شركت Rose ايتاليا به عنوان بهترين ماكاروني براي اين هدف شناخته شده است . البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه يك طرح موفق ، بسيار مهم تر از جنس ماكاروني در رسيدن به ركورد هاي بالا مي باشد .
سازه فلزی | هدف از استفاده از ماكاروني به عنوان عنصر سازه اي
1-در واقع ماكاروني بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه اي ناشناخته اي مي باشد . اين بدان معني است كه خصوصيات ماكاروني شامل حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته ، نحوه كمانش ماكاروني و ديگر خصوصيات ماكاروني كه مورد نياز براي طراحي و تحليل سازه مي باشند ، ناشناخته مي باشد و تنها راه بدست آوردن اين ويژگيها ايجاد و ابداع آزمايش هاي ساده و دقيق مي باشد .
2-ماكاروني بر خلاف بتن و فولاد داراي ضعف هاي زيادي مي باشد و اين ضعف ها كار را براي طراح مشكل تر مي كند و اينجاست كه ابداعات و خلاقيت هنرنمايي مي كنند و براي رسيدن به ركورد هاي بالا بهينه سازي سازه ها مطرح مي گردد .
3- ارزان بودن ماكاروني نسبت به مصالحي چون فولاد و بتن .
اهداف كلي طرح :
1-اين طرح در وهله اول به عنوان يك طرح آموزشي مي تواند بسيار مفيد و سودمند براي دانشجويان رشته مهندسي عمران ايفاي نقش نمايد ، زيرا اين امكان را به دانشجويان مي دهد كه ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبك و قابل دسترس ( ماكاروني به جاي بتن و فولاد ) دست به طراحي و ساخت سازه هاي مختلف زده و با اين كار كليه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمايند .
2-دانشجويان مي بايست با استفاده از مسائل تئوريك فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمايشگاه هاي مربوط به آن تلاش نمايند تا خصوصيات عنصر سازه اي جديد را كشف نمايند .
3-دانشجويان مي بايست با استفاده از تحليل سازه ها و با بكارگيري نرم افزار هاي كامپيوتري به طراحي و آناليز سازه مورد نظر بپردازند.
طراحي و ساخت يك سازه بهينه كه تحت عنوان بهينه سازي سازه ها مطرح است .
سازه فلزی | سازه هاي فشاري
نوعي پل با دهانه كوتاه ، كه اكثر اعضاي آن در فشار مي باشند . از مزيت هاي اين رشته از مسابقات طراحي اعضاي فشاري و بررسي پديده كمانش در آنها مي باشد .
Tower Crain
دراين نوع از سازه هاي ماكارونی ، هدف طراحي جرثقيلهايي است كه بر روي برجهاي بلند به كار گرفته مي شوند . اين سازه ها بايد قادر باشند با داشتن ارتفاع معين شعاع خاصي را تحت پوشش قرار دهند .
سازه فلزی | پل با بار متمركز
اين سازه از به هم پيوستن دو خرپاي دوبعدي به وجود مي آيد و بارگذاري از وسط دهانه صورت مي گيرد . اين نوع پل هر سه نوع عضو فشاري ، كششي و خمشي را دارا مي باشد .
سازه فلزی | پل با بار گسترده
پل به شكل ظاهري خرپا مي باشد ، كه بارگذاري به صورت گسترده و يكنواخت در تمام طول دهانه صورت مي گيرد . در عمل مي توان چنين فرض كرد كه تمام وسايل نقليه به دليل ترافيك به صورت ثابت بر روي پل قرار گرفته اند .
سازه فلزی | پل با بار متحرك
اين نوع از سازه هاي ماكارونی در واقع پيشرفته ترين و كامل ترين حالت از سازه ها مي باشد ، كه در آن طراحان اقدام به طراحي يك پل واقعي مي كنند . بار قرار گرفته بر روي پل به صورت متحرك مي باشد ، كه اين امر با عبور دادن يك وسيله نقليه كوچك با سرعت معين ، كه بر روي آن وزنه قرار داده مي شود ، صورت مي گيرد .
