مزایا و معایب ساختمانهای فلزی

 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.

 با توجه به اینکه ساختمان های احداثی در کشور ما اکثرا" بصورت فلزی یا بتنی بوده و ساختمانهای بنایی غیر مسلح با محدودیت خاص طبق آئین نامه 2800 زلزله ایران ساخته میشود . آشنایی با مزایا و معایب ساختمانها می تواند درتصمیم گیری مالکین ، مهندسین نقش اساسی داشته باشد . مزایا ی ساختمان فلزی :

1- مقاومت زیاد : 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 میباشد .

2- خواص یکنواخت : فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص ان 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 میشود .

 3- دوام : دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود .

 4- خواص ارتجاعی : خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی مینماید . 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 .

5- شکل پذیری : 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.

 6- پیوستگی مصالح : قطعات فلزی با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد میگردد ، 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 .

7- مقاومت متعادل مصالح : مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان ودر برش نیز خوب و نزدیک به کشش وفشار 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 احتمالآتحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی مینماید.

 8- انفجار : 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 .

 9- تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی : 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 .

 10- شرائط آسان ساخت و نصب : تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تهمیدات لازم قابل اجراء است .

 11- سرعت نصب : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد . 12- پرت مصالح : با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .

 13- وزن کم : ‌میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245 تا 390 کیلوگرم بر مترمربع و یا بین 80 تا 128 کیلوگرم بر مترمکعب تخکین 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 .

14- اشغال فضا :‌ در 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 .

15- ضریب نیروی لرزه ای : 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 .

 معایب ساختمانهای فلزی :

1- ضعف در دمای زیاد : مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما نقصان می یابد . اگر دکای اسکلت فلزی از 500 تا 600 درجه سانتی گراد برسد ، تعادل ساختمان به خطر می افتد .

2- خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی : قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته میشود و مخارج نگهداری و محافظت زیاد است .

3- تمایل قطعات فشاری به کمانش : با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولا" کوچک است ، تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه ضعف بحساب می رسد .

 4- جوش نامناسب : در ساختمانهای فلری اتصال قطعات به همدیگر با جوش ، پرچ ، پیچ صورت میگیرد . استفاده از پیچ و مهره وتهیه ، ساخت قطعات در کارخانجات اقتصادی ترین ، فنی ترین کار می باشد که در کشور ما برای ساختمانهای متداول چنین امکاناتی مهیا نیست . اتصال با جوش بعلت عدم مهارت جوشکاران ، استفاده از ماشین آلات قدیمی ، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر ، گران بودن هزینه آزمایش جوش و ...... برزگترین ضعف میباشد . تجربه ثابت کرده است که سوله های ساخته شده در کارخانجات درصورت رعایت مشخصات فنی و استاندارد ، این عیب را نداشته و دارای مقاومت سازه ایی بهتر در برابر بارهای وارده و نیروی زلزله است .

   آهن گالوانیزه

 آهنی است که با روی پوشانده شده باشد. این آهن ، حتی اگر پوشش آن هم شکستگی پیدا کند، از زنگ زدن محفوظ می‌ماند.
ماهیت آهن گالوانیزه
در آهن گالوانیزه ، بین آهن و روی ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل می‌شود که در آن روی به جای آهن به عنوان آند بکار می‌رود و آهن به عنوان کاتد. روی در آند اکسید می‌شود چون فلزی پست‌تر یا فعالتر از آهن است و دارای پتانسیل احیاء کمتری از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتری از آن دارد..............

برای خواندن بقیه مطلب بر روی ادامه مطلب کلیک کنید

كتاب راهنماي جوش در ساختمانهاي فولادي را از اینجا دانلود کنید

حجم فایل 2.89MB می باشد
پسورد فایل http://civil-87.blogfa.com می باشد
برای دانلو سریعتر، فایل فشرده شده است برای باز کردن فایل نیاز به برنامه WINRAR دارید

برنامه WINRAR را از اینجا دانلود کنید

فرمت فایل PDF می باشد
برای اجرای فایل PDFنیاز به برنامه ACROBAT READER دارید

برنامه  ACROBAT READER را از اینجا دانلود کنید

مقدمه:

بلوك هاي يونوليتي «پلي استايرن» مدتي است كه براي ساختمان سازي در تهران و در آپارتمان هاي بلند به دليل سبكي و كم هزينه بودن مورد استقبال انبوه سازان (بساز بفروش هاي سابق) قرار گرفته است. اين بلوك ها در دو نوع «قابل اشتعال» و «غير قابل اشتعال» در بازار عرضه مي شوند.

وزن هر قطعه بلوك سيماني كه در ساختمان سازي به كار مي رود، ۱۵ كيلوگرم است، در حالي كه وزن بلوك هاي يونوليتي بسيار ناچيز است و تا اندازه بسيار زيادي موجب پايين آوردن وزن ساختمان مي شود.

با وجود پوشش نسوزي كه زير و روي اين بلوك را محصور كرده است، در صورت آتش سوزي در ساختمان، اين بلوك ها تنها تا ۲۰ دقيقه تاب مقاومت در برابر حرارت را دارند. ايمني اماكن مسكوني در برابر حريق و حادثه از جمله مواردي است كه بايد از نظر ايمني شهري مورد توجه قرار گيرد. در ايمني يك ساختمان موارد زيادي نقش دارد كه مي توان به مصالح به كار رفته در آن به عنوان يكي از مهم ترين موارد اشاره كرد.

معاون امور عملياتي سازمان آتش نشاني و خدمات ايمني تهران در اين باره مي گويد: بسياري از مهندسين معمار بلوك هاي يونوليتي «پلي استايرن» را به خاطر مقاوم بودن در برابر زلزله، عايق بندي و افت صدا در ساختمان سازي به كار مي برند و اين يونوليت ها به دليل كم حجم بودن و هزينه پايين در قسمت هاي مختلف ساختمان و به خصوص در كف سقف ها به كار برده مي شوند. ولي مواد شيميايي به كار رفته در اين بلوك ها غير استاندارد و بسيار زيان آور است.

گويا سازمان آتش نشاني، غيراستاندارد و خطرناك بودن اين بلوك ها را طي مكاتباتي به وزارت مسكن و مركز تحقيقات مسكن اعلام كرد تا جلوي كاربرد و استفاده آن در ساختمان سازي گرفته شود. ولي طي دو سال اخير شاهد خسارات مالي و جاني ناشي از استفاده از اين بلوك ها بوده ايم.

بلوك هاي «پلي استايرن» به دليل سبكي وزن خود، وزن نهايي ساختمان را كم مي كنند، به همين دليل در ساختمان سازي مورد استفاده قرار مي گيرند. بلوك هاي مذكور نقش باروري ندارند و به همين دليل در برابر زلزله ايمن هستند. اما اين بلوك ها، در برابر آتش به راحتي حجم خود را از دست مي دهند و تنها اشكال اين بلوك ها، كمي مقاومت در برابر حرارت و شعله وري آنها است. در صورتي كه از جنس مرغوب اين بلوك ها در ساختمان سازي استفاده شود، در برابر آتش مقاوم تر خواهند بود.

ممنوع يا مجاز:

سعيد بختياري عضو هيأت علمي «مركز تحقيقات ساختمان و مسكن» در خصوص كاربرد اين بلوك ها در ساختمان سازي به خبرنگار ايرنا، گفت: هنوز ما تجربه لازم و كافي در زمينه استاندارد بلوك هاي يونوليتي «پلي استايرن» نداريم و چون به نتيجه قطعي در اين زمينه نرسيده ايم، نمي توانيم ادعا كنيم كاربرد اين مصالح در تمامي ساختمان ها ممنوع و يا مجاز است و در حال حاضر استانداردها، ضوابط، تجهيزات و آزمايشگاه هاي مربوط به استاندارد كردن اين بلوك ها فراهم شده است.

در ايران نه تنها اين نوع از مصالح ساختماني بلكه تعداد بي شماري از مصالح ساختماني مورد استفاده قرار مي گيرد كه از استانداردهاي اجباري برخوردار نيستند و همچنان در ساختمان سازي به كار مي روند.

با توجه به بحران خيز بودن تهران در ساختمان سازي نبايد از بلوك هاي قابل اشتعال استفاده شود و نوع غيرقابل اشتعال اين بلوك ها نيز با رعايت ضوابط محدود شود تا از حريق هاي گسترده در ساختمان ها جلوگيري شود. همچنين انبار و نگهداري اين مواد به دليل واكنش هايي كه ممكن است داشته باشند، بسيار خطرناك است و تاكنون شاهد مواردي از حريق انبار اين بلوك ها بوده ايم.

جالب اينكه اين بلوك ها برخلاف تصور و ذهنيت برخي از كارشناسان، به دليل يكپارچه نبودن در برابر ضربه كوبه اي اثرات مثبت ندارند و بر عكس در تقويت صدا اثرگذار خوبي هستند.

ترديد در عايق بودن

يك مقام مسئول در موسسه استاندارد نيز در خصوص وضعيت استاندارد بلوك هاي «پلي استايرن» گفت: تدوين استاندارد اين بلوك هاي ساختماني به دليل تاييد خطرناك و سمي بودن، در اولويت كاري برنامه هاي اين موسسه قرار گرفته است.

او مي گويد: نشست ها و جلسات متعددي در خصوص بررسي اين موضوع تاكنون با حضور موسسه استاندارد، وزارت مسكن و وزارت صنايع در مركز تحقيقات وزارت مسكن برگزار شده است و در جلسه نهايي كه به همين منظور در اوايل خرداد ماه سال جاري در اين مركز تشكيل شد، تصميمات قطعي و نهايي در خصوص اجباري شدن استاندارد بلوك هاي «پلي استايرن» گرفته و اعلام شد.

اين مقام مسئول در موسسه استاندارد افزود: در صورت اجباري شدن استاندارد اين بلوك ها، وزارت مسكن اخطار لازم را به كليه سازمان هاي درگير با كاربرد اين مصالح خواهد داد تا جلوي استفاده و كاربرد اين بلوك ها گرفته شود.

مسئول گروه كارشناسان صوت مركز تحقيقات وزارت مسكن نيز در خصوص كاربرد بلوك هاي يونوليتي «پلي استايرن» در ساختمان با انگيزه كاهش و افت صدا مي گويد: اين بلوك ها نمي توانند تاثيري در كاهش صدا داشته باشند اگر چه در ساخت اين بلوك ها يونوليت به كار رفته است ولي تنها به اين دليل نمي تواند عايق صوت باشد و شاهديم كه به راحتي صدا را از خود عبور مي دهند. براي كاهش صوت به چگالي نياز است و بلوك هاي سيماني از چگالي بالايي برخوردار هستند. يونوليت جاذب صوتي بهتري نسبت به بتون است و عايق صوت برتري محسوب نمي شود و به همين دليل يونوليت به تنهايي تاثيري در افت صوت ندارد.

به گفته كارشناسان تنها در صورتي كه بين ديوار دو جداره يونوليت به كار رود، افت صوتي افزايش مي يابد.

همچنين عايق هاي حرارتي هم به تنهايي عايق صوت نيستند و در صورتي كه داخل سيستم قرار بگيرند، مي توانند موجب كاهش صوت شوند

در كاربردهاي مهندسي، اغلب به تلفيق خواص مواد نياز است. به عنوان مثال در صنايع هوافضا، كاربردهاي زير آبي، حمل و نقل و امثال آنها، امكان استفاده از يك نوع ماده كه همه خواص مورد نظر را فراهم نمايد، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنايع هوافضا به موادي نياز است كه ضمن داشتن استحكام بالا، سبك باشند، مقاومت سايشي و UV خوبي داشته باشند و .... از آنجا كه نمي توان ماده‌اي يافت كه همه خواص مورد نظر را دارا باشد، بايد به دنبال چاره‌اي ديگر بود. كليد اين مشكل، استفاده از كامپوزيتهاست. كامپوزيتها موادي چند جزئي هستند كه خواص آنها در مجموع از هركدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنكه اجزاي مختلف، كارايي يكديگر را بهبود مي‌بخشند. اگرچه كامپوزيتهاي طبيعي، فلزي و سراميكي نيز در اين بحث مي‌گنجند، ولي در اينجا ما تنها به كامپوزيتهاي پليمري مي‌پردازيم

در كامپوزيتهاي پليمري حداقل دو جزء مشاهده مي‌شود:

1. فاز تقويت كننده كه درون ماتريس پخش شده است.

2. فاز ماتريس كه فاز ديگر را در بر مي‌گيرد و يك پليمر گرماسخت يا گرمانرم مي‌باشد كه گاهي قبل از سخت شدن آنرا رزين مي‌نامند.

خواص كامپوزيتها به عوامل مختلفي از قبيل نوع مواد تشكيل دهنده و تركيب درصد آنها، شكل و آرايش تقويت كننده و اتصال دو جزء به يكديگر بستگي دارد.از نظر فني، كامپوزيتهاي ليفي، مهمترين نوع كامپوزيتها مي باشند كه خود به دو دستة الياف كوتاه و بلند تقسيم مي‌شوند. الياف مي‌بايست استحكام كششي بسيار بالايي داشته، خواص ليف آن (در قطر كم) از خواص توده ماده بالاتر باشد. در واقع قسمت اعظم نيرو توسط الياف تحمل مي‌شود و ماتريس پليمري در واقع ضمن حفاظت الياف از صدمات فيزيكي و شيميايي، كار انتقال نيرو به الياف را انجام مي‌دهد. ضمناَ ماتريس الياف را به مانند يك چسب كنار هم نگه مي‌دارد و البته گسترش ترك را محدود مي‌كند. مدول ماتريس پليمري بايد از الياف پايينتر باشد و اتصال قوي بين الياف و ماتريس بوجود بياورد. خواص كامپوزيت بستگي زيادي به خواص الياف و پليمر و نيز جهت و طول الياف و كيفيت اتصال رزين و الياف دارد. اگر الياف از يك حدي كه طول بحراني ناميده مي‌شود، كوتاهتر باشند، نمي‌توانند حداكثر نقش تقويت كنندگي خود را ايفا نمايند. اليافي كه در صنعت كامپوزيت استفاده مي‌شوند به دو دسته تقسيم مي‌شوند:

 الف)الياف مصنوعي ب)الياف طبيعي.

كارايي كامپوزيتهاي پليمري مهندسي توسط خواص اجزاء آنها تعيين ميشود. اغلب آنها داراي الياف با مدول بالا هستند كه در ماتريسهاي پليمري قرار داده شدهاند و فصل مشترك خوبي نيز بين اين دو جزء وجود دارد.ماتريس پليمري دومين جزء عمده كامپوزيتهاي پليمري است. اين بخش عملكردهاي بسيار مهمي در كامپوزيت دارد. اول اينكه به عنوان يك بايندر يا چسب الياف تقويت كننده را نگه ميدارد. دوم، ماتريس تحت بار اعمالي تغيير شكل ميدهد و تنش را به الياف محكم و سفت منتقل ميكند.

سوم، رفتار پلاستيك ماتريس پليمري، انرژي را جذب كرده، موجب كاهش تمركز تنش ميشود كه در نتيجه، رفتار چقرمگي در شكست را بهبود ميبخشد.تقويت كنندهها معمولا شكننده هستند و رفتار پلاستيك ماتريس ميتواند موجب تغيير مسير تركهاي موازي با الياف شود و موجب جلوگيري از شكست الياف واقع در يك صفحه شود.بحث در مورد مصاديق ماتريسهاي پليمري مورد استفاده دركامپوزيتها به معناي بحث در مورد تمام پلاستيكهاي تجاري موجود ميباشد. در تئوري تمام گرماسختها و گرمانرمها ميتوانند به عنوان ماتريس پليمري استفاده شوند. در عمل، گروههاي مشخصي از پليمرها به لحاظ فني و اقتصادي داراي اهميت هستند.در ميان پليمرهاي گرماسخت پلياستر غير اشباع، وينيل استر، فنل فرمآلدهيد(فنوليك) اپوكسي و رزينهاي پلي ايميد بيشترين كاربرد را دارند. در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهاي متعددي استفاده ميشوند، PEEK ، پلي پروپيلن و نايلون بيشترين زمينه و اهميت را دارا هستند. همچنين به دليل اهميت زيست محيطي، دراين بخش به رزينهاي داراي منشا طبيعي و تجديدپذير نيز، پرداخته شده است. از الياف متداول در كامپوزيتها مي‌توان به شيشه، كربن و آراميد اشاره نمود. در ميان رزينها نيز، پلي استر، وينيل استر، اپوكسي و فنوليك از اهميت بيشتري برخوردار هستند.