neda_zzz01
عضو جدید
مزایا و معایب ساختمانهای فلزی عمران نوشته شده توسط حسین اصلانی
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.
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.
مزایایساختمان فلزی:
مقاومتزیاد: مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتنبزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ،ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان میباشد .
خواص یکنواخت : فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیقتهیه میشود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواصآن بر خلاف بتن باعوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخابضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث میشود .
دوام : دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که درنگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود- خواصارتجاعی : خواص مفروض ارتجاعیفولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوکبخوبی پیروی مینماید . مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان درمحاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابلاطمینان نمی باشد .
شکل پذیری : از خاصیت مثبت مصالح فلزیشکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیرویدینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل ایننیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ،عضو خود خبر داده وازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیری میکند.
پیوستگی مصالح : قطعات فلزی با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنیصدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد میگردد ، ترکهائی که درپوشش بتن پدید می آید ، قابل کنترل نبوده و احتمالا" ساختمان در پس لرزه یا زلزلهبعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود .
مقاومت متعادلمصالح،مقاومت : مصالح فلزی در کششو فشار یکسان ودر برش نیز خوب و نزدیک به کشش وفشار است .در تغییر وضع بارها، نیرویوارده فشاری ، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشیدر انها کوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی ازان قرار میگیرند. در ساختمانهای بتنی مسلحمقاومت بتندرفشار خوب ، ولی درکشش و یا برش کم است. پس در صورتی کهمناطقی احتمالآتحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابیمینماید.
انفجار : در ساختمانهای بارهای وارده توسط اسکلتساختمان 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 باعثویرانی ساختمان خواهد شد .
تقویت پذیری و امکان مقاومسازی : اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقرراتو ضوابط ، اجراء و .... میتوان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمودو یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .
شرایط آسان ساخت ونصب : تهیه قطعات فلزی درکارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تهمیدات لازم قابل اجراء است .
سرعت نصب : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنیمدت زمان کمتری می طلبد .
پرت مصالح : با توجه به تهیهقطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .
وزن کم : میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245تا 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 کیلوگرمبرمترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم برمترمکعب می باشد .
اشغالفضا : در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون و تیرهایساختمانهای فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی میباشد ، سطح اشغال یا فضامرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود .
ضریب نیروی لرزهای : حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمانمیشود ، بعبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاشاست ، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند . در قابهای بتن مسلح که وزنبیشتر دارد ، ضریب نیروی لرزه ای بیشتر از قابهای فلزی است . تجربه نشان میدهد کهخسارتواردهبرساختمانهای کوتاهوصلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند، زیاد است . درحالیکه در ساختمانهای بلند و انعطاف پذیر ، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شدهاند ، صدمات بیشتری از زلزله دیده اند . بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریودارتعاش زمین نسبتا" بزرگ است ، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند و برعکس درزمینهای سفت با پریود کوچک ، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند.
عکسالعمل ساختمانها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت ویا انعطاف پذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله ،پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است.
مقاومتزیاد: مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتنبزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ،ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان میباشد .
خواص یکنواخت : فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیقتهیه میشود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواصآن بر خلاف بتن باعوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخابضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث میشود .
دوام : دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که درنگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود- خواصارتجاعی : خواص مفروض ارتجاعیفولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوکبخوبی پیروی مینماید . مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان درمحاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابلاطمینان نمی باشد .
شکل پذیری : از خاصیت مثبت مصالح فلزیشکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیرویدینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل ایننیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ،عضو خود خبر داده وازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیری میکند.
پیوستگی مصالح : قطعات فلزی با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنیصدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد میگردد ، ترکهائی که درپوشش بتن پدید می آید ، قابل کنترل نبوده و احتمالا" ساختمان در پس لرزه یا زلزلهبعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود .
مقاومت متعادلمصالح،مقاومت : مصالح فلزی در کششو فشار یکسان ودر برش نیز خوب و نزدیک به کشش وفشار است .در تغییر وضع بارها، نیرویوارده فشاری ، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشیدر انها کوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی ازان قرار میگیرند. در ساختمانهای بتنی مسلحمقاومت بتندرفشار خوب ، ولی درکشش و یا برش کم است. پس در صورتی کهمناطقی احتمالآتحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابیمینماید.
انفجار : در ساختمانهای بارهای وارده توسط اسکلتساختمان 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 باعثویرانی ساختمان خواهد شد .
تقویت پذیری و امکان مقاومسازی : اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقرراتو ضوابط ، اجراء و .... میتوان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمودو یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .
شرایط آسان ساخت ونصب : تهیه قطعات فلزی درکارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تهمیدات لازم قابل اجراء است .
سرعت نصب : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنیمدت زمان کمتری می طلبد .
پرت مصالح : با توجه به تهیهقطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .
وزن کم : میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245تا 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 کیلوگرمبرمترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم برمترمکعب می باشد .
اشغالفضا : در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون و تیرهایساختمانهای فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی میباشد ، سطح اشغال یا فضامرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود .
ضریب نیروی لرزهای : حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمانمیشود ، بعبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاشاست ، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند . در قابهای بتن مسلح که وزنبیشتر دارد ، ضریب نیروی لرزه ای بیشتر از قابهای فلزی است . تجربه نشان میدهد کهخسارتواردهبرساختمانهای کوتاهوصلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند، زیاد است . درحالیکه در ساختمانهای بلند و انعطاف پذیر ، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شدهاند ، صدمات بیشتری از زلزله دیده اند . بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریودارتعاش زمین نسبتا" بزرگ است ، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند و برعکس درزمینهای سفت با پریود کوچک ، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند.
عکسالعمل ساختمانها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت ویا انعطاف پذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله ،پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است.