سازه های فضاکار و فلزی

سازه فلزی | مزایایسازه های بتنی

1- بدلیل امکان شکل پذیری آرماتور و بتن تازه و قالب ، اعضاء سازه های بتنی را می توان در مقاطع مختلف اجرا نمود .
2- سازه های بتنی در مقابل آتش سوزی از خود مقاومت نشان می دهند .
3- سازه های بتنی در مقابل شرایط مختلف آب و هوایی مقاوم بوده ودر صورت اجرای صحیح پوشش بتن ، رطوبت هیچ آسیبی به آن وارد نخواهد کرد .
4- سازه های بتنی نسبت به سازه های فلزی از یک صلبیت بیشتری برخوردار هستند .
5- مصالح سنگی و سیمان معمولاً آسان تر از سایر مصالح در دسترس می باشد .
6- عمر سازه های بتنی بدلیل مقاومت در مقابل شرایط آب و هوا ، معمولاً بیشتراز سایر سازه بوده است .
7- اتصال تیر و دیافراگم سقف درسازه های بتنی بدلیل همگن بودن مناسب تر از سایر سازه ها می باشد .

سازه فلزی | معایب سازه های بتنی

1- اجرای آرماتور بندی و قالب بندی در سازه های بتنی نیاز به تخصص و صرف زمان بیشتری نسبت به سایر سازه ها دارد .
2- بدلیل افزایش مقطع اعضاء سازه های بتنی ، وزن آن بیشتر از سازه های فلزی می باشد .
3- بدلیل نیاز به آزمایش مستمر بتن ، در محل اجرایسازه های بتنی باید آزمایشگاه های مکانیک خاک در دسترس باشد .

ج) سازه های فلزی :

سازه فلزی | مزایا سازه فلزی

1- سازه های فلزی بعلت امکان مونتاژ اسکلت قبل از نصب و لزوم اجرای همزمان و بدون وقفه اسکلت ، در مقایسه با سایر سازه ها از سرعت عمل بالاتری برخوردار می باشد .
2- بدلیل همگن بودن تیروستون و بادبند بعنوان اعضاء اصلی، اسکلت سازه های فلزی دارای یکپارچگی مناسبت تری نسبت به سایر سازه های میباشد و بهمین دلیلی نیز نتیجه محاسبات سازه ای فاصله نزدیکتری به مقاومت واقعی سازه های فلزی دارد .
3- بدلیل نوع اتصال اعضاء تیر و ستون ، امکان توسعه طبقات در سازه های فلزی به شکل مناسبتر و قابل قبول تری وجود دارد .

سازه فلزی | مقاومت زیاد سازه های 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 میباشد .

سازه فلزی | خواص یکنواخت سازه های فلزی

فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود ، 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 میشود .

سازه های فلزی | دوام سازه های فلزی

دوام فولاد بسیار خوب است ، اگر در نگهداری ساختمانهای فلزی دقت گردد برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود .

سازه های فلزی | خواص ارتجاعی سازه های فلزی

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 های فلزی | شکل پذیری سازه های 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 ، خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات آن عضو جلوگیری میکند. و پیوستگی مصالح ، تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی ( بهسازی لرزه ای ) ، وزن کم و اشغا فضای کمتر

سازه فلزی | معایب سازه های فلزی

1- تجربه و مطالعات بعمل آمده بر روی زلزله های دهه های اخیر در نقاط مختلف دنیا این نتیجه را در برداشته است که علی رغم اینکه از نظر طراحی و محاسبات ، سازه های فلزی مطلوبتر و مقاوم تر از سازه های دیگر بنظر می رسند و لیکن در عمل بیشتر تخریب های ناشی از زلزله متوجه سازه های فلزی بوده است و براساس این تحقیقات دلیل اصلی ضعف سازه های فلزی در مقابل زلزله عدم اجرای صحیح اتصالات بوده است چرا که اجرای جوش در تمام اتصالات براساس محاسبات مربوط و رعایت آئین نامه اجرای جوش شامل انتخاب نوع باری ، آمپر مناسب ، شرایط آب و هوا و تخصص کافی جوشکاران ، مخصوصاً در مناطق محروم و کشورهای در حال توسعه تقریباً غیر ممکن بنظر می رسد و بر همین اساس اتصالات جوش را در سازه های فلزی باید بعنوان ضعف اصلی این نوع سازه ها به حساب آورد و راهکار برطرف نمودن این نقطه ضعف اساسی ، استقاده از پیچ و مهره در اتصالات سازه های فلزی می باشد .
2- با توجه به اینکه تیرو ستون و بادبند سازه های فلزی فلزی بوده و لیکن دیافراگم سقف بصورت بتنی دال یک طرفه یا دو طرفه اجرا می گردد این موضوع باعث ایجاد یک نوع ناهمگنی میان تیر و سقف گردیده که اتصال صحیح و کامل آنها را با مشکل مواجه می نماید و جهت رفع این نقص می بایست تمام نکات فنی و آئین نامه ای محل اتصال تیر و سقف رعایت گردد .
3- بدلیل تأثیر شرایط آب و هوایی بر کیفیت جوش و افزایش سرعت زنگ زدگی اسکلت و لزوم اجرای اتصالات در شرایط مناسب آب و هوایی ، معمولاً اجرای اسکلت سازه های فلزی با یک محدودیت آب و هوایی مواجه می گردد .
4- بدلیل تغییر شکل اسکلت فلزی در حرارت بالا ، در زمان آتش سوزی سازه های فلزی با یک تغییر شکل و تخریب ناشی از آن مواجه خواهند شد .
5- بدلیل زنگ زدگی و پوسیدگی ناشی از اکسید شدن ، سازه های فلزی در دراز مدت دچار پوسیدگی عمیق و کاهش سطح مقطع شده وبا کاهش مقاومتسازه های فلزی نسبت به بارهای وارده مواجه خواهند شد .
در نهایت عمده عوامل موثر در مورد اینکه کدام نوع سازه ( بتنی یا فلزی ) بر دیگری برتری دارد . عبارتند از :
هزینه ، زمان و کیفیت ساخت
هزینه ساخت و سود حاصل از این سرمایه‌گذاری با زمان اتمام طرح رابطه تنگاتنگی دارند. بدیهی است هر چه زمان طرح طولانی‌تر ‌شود شاهد افزایش قیمت مصالح، قیمت تمام شده طرح، هزینه‌های متفرقه و بازگشت دیرتر سرمایه خواهیم بود که خوشایند هیچ سازنده‌ای نیست.سازه‌های بتن آرمه در مقابل سازه‌های فولادی معمولاً نیاز به هزینه کمتر و زمان بیشتری برای ساخت دارد؛ در حالی‌که سازه‌های فولادی ابتدا نیاز به سرمایه زیادی برای خرید آهن آلات دارد ولی در عوض شاهد سرعت اجرای بالاتری خواهیم بود. بنابراین در ساختمان‌های عادی کمتر از 5 طبقه در نهایت از این منظر تفاوت زیادی وجود ندارد.در اسکلت‌های فولادی حتماً باید تمام اسکلت آماده باشد تا بتوان سقف را اجراکرد. در حالی‌که در سازه‌های بتن آرمه ابتدا ستون‌های هر طبقه و سپس سقف همان طبقه که خود مشتمل بر تیر‌ها و کف یکپارچه‌تری نسبت به سازه‌های فولادی است اجرا می‌شود.
مزیت این روش نسبت به روش اول آن است که می‌توان طبقه مورد نظر را سریعتر برای اجرای دیگر مراحل از جمله تیغه چینی، اجرای تأسیسات مکانیکی و برقی و… در اختیار سایر پیمانکاران قرار داد که خود موجب تسریع در روند طرح خواهد بود.
ولی به‌طور کلی زمان اجرای سازه‌های فولادی در مقیاسهای بزرگ تا حدودی کوتاه‌تر از سازه‌های بتن آرمه و هزینه‌های سازه‌های بتن آرمه کمتر از سازه‌های فولادی است که هر سازنده‌ای با توجه به شرایط و معیار‌های خود تصمیم‌گیرنده اصلی است.
حال با فرض وجود شرایطی کاملاً ایده‌آل، یعنی عدم ‌وجود محدودیت زمان و هزینه‌ها، عامل سوم یعنی کیفیت سازه‌ را بررسی می‌کنیم. کیفیت را می‌توان از جنبه‌های متفاوتی مانند مقاومت در برابر بارهای ثقلی وارده و زلزله، مقاومت در برابر حرارت، ابعاد، دهانه‌های قابل پوشش، تعداد طبقات قابل طراحی، قابلیت ترمیم آسان و … مورد نقد و بررسی قرار داد. با توجه به گستردگی و پیچیدگی مسئله، در اینجا فقط تصمیم‌گیری برای ساختمان‌های عادی را مورد توجه قرار می‌دهیم.
اولین و مهم‌ترین نکته قابل ذکر در این مورد مقاومت مصالح و ابعاد مصالح مصرفی است. معمولاً هر چه اعضای باربر ما ابعاد بزرگتر از نگاه عام و ممان اینرسی بالاتر از دید مهندسی داشته باشد، رفتار سازه‌ای مناسب‌تر است و هر چه مصالح مصرفی که در عرف ساختمان‌سازی‌ بتن یا فولاد هستند قابلیت تحمل نیروهای بیشتر را داشته باشند منجر به طراحی اعضای ظریف‌تری خواهند شد.
اگر هر دو عامل در کنار هم قرار گیرند منجر به رسیدن به سختی و صلبیت بالاتری خواهند شد که جزء اصلی‌ترین آیتم‌های طراحی یک مهندس محاسب به شمار می‌روند.
در طراحی سازه‌ها، مقاومت بتن را 10 درصد مقاومت فولاد فرض می‌کنند بنابراین ابعاد ستون‌ها و تیرهای بتنی، به‌مراتب بیش از سازه‌های فولادی است. البته این ابعاد بزرگ اعضای بتنی، ممان اینرسی بسیار بالاتری نسبت به گزینه دیگر به ارمغان خواهند آورد که در نهایت سازه‌ بتنی، سختی بالاتر و معمولاً رفتار سازه‌ای مناسب‌تری دارد.
« سازه‌های بتنی سنگین هستند.» در پاسخ به این ایراد باید گفت: ابعاد بزرگ سازه‌ تا جایی مورد پذیرش یک مهندس است که منجر به سنگینی بیش از حد سازه نشود و با توجه به آنکه بحث ما در مورد سازه‌های عادی کمتر از 5 طبقه است تفاوت وزن اسکلت نیز آنچنان نخواهد بود تا مهندس طراح را به سمت طراحی سازه‌ فولادی بکشاند. بحث زلزله می‌تواند جنبه دیگری از کیفیت مناسب یک سازه‌ باشد. سازه‌های بتن آرمه عادی و به ویژه مجهز به دیوارهای بتنی به‌علت سختی بالا نسبت به سازه‌های فولادی در برابر زلزله، در بیشتر موارد مقاومت بسیار بالایی از خود نشان می‌دهند اما سازه‌های فولادی نیز می‌توانند همین رفتار را از خود نشان دهند مشروط برآنکه طراحی مناسبی داشته باشند.