اسکلت فلزی به عنوان یکی از مهم‌ترین روش‌های ساخت و ساز در صنعت ساختمان‌سازی، به دلیل استحکام بالا، سرعت اجرای مناسب و قابلیت انعطاف در طراحی، مورد توجه قرار گرفته است. این اسکلت‌ها از اجزای مختلفی تشکیل شده و نحوه پیاده‌سازی متنوعی دارد که هر یک ویژگی‌های آن، مزایای خاص خود را دارند.
در این مقاله قصد داریم به بررسی انواع اسکلت فلزی ساختمان که شامل اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای و اسکلت فلزی جوشی می‌شوند، بپردازیم و مزایا و معایب هر یک را بررسی کنیم تا شما بتوانید با اطلاعات کامل‌تری به انتخاب مناسبی برای پروژه‌های خود دست یابید.
اسکلت فلزی ساختمان چیست؟
قطعا شما بعد از بررسی‌های لازم، بین اسکلت فلزی و بتنی یکی از این دو نوع اسکلت بندی سازه را انتخاب می‌کنید. اگر اسکلت فلزی را انتخاب کرده باشید باید در نظر داشته باشید که سازه شما با استفاده از مقاطع فولادی مختلفی ساخته می‌شود. به این نوع اسکلت، اسکلت فولادی و یا سازه فلزی هم می‌گویند. با توجه به اینکه ستون‌های این نوع سازه با استفاده از تیرآهن، به دو شکل عمودی و افقی شکل می‌گیرند، قیمت تیرآهن یکی از اصلی‌ترین فاکتورهای تعیین کننده در اجرای این نوع اسکلت‌بندی ساختمانی است. مقاطع فولادی به دلیل استحکام و مقاومت بالا، جوش پذیری و قابلیت تغییر شکل در اجرای اسکلت‌های فلزی به‌کار می‌آیند.
استفاده از اسکلت‌های فلزی باعث وزن کمتر ساختمان می‌شود و سازه در برابر ضربه و فشار استحکام بیشتری از خود نشان می‌دهد. قطعات درون اسکلت فلزی به دو روش جوشکاری و پیچ و مهره به یکدیگر وصل می‌شوند که در ادامه به بررسی اینکه انواع اسکلت فلزی چیست و چه مزایا و ویژگی‌هایی دارد خواهیم پرداخت.
انواع اسکلت فلزی ساختمان
همه اسکلت‌های فلزی از ویژگی‌هایی مثل پایداری، قیمت مناسب، وزن سبک و مقاومت بالا برخوردار هستند و به همین علت یک گزینه درست برای اغلب پروژه‌های عمرانی محسوب می‌شوند. اسکلت فلزی ساختمان دو نوع جوشی و پیچ و مهره‌ای دارد که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.
اسکلت پیچ و مهره ای ساختمان
در اسکلت پیچ و مهره ای، همه تیرها و ستون‌ها از پیش در کارخانه تولید می‌شوند و سپس توسط تریلی و یا کامیون به محل پروژه ارسال می‌شوند. در آن مکان ستون و تیرهای فولادی با پیچ و مهره به هم وصل شده تا در نتیجه اسکلت اولیه شکل گیرد.
اسکلت فلزی پیچ و مهره ای بهترین انتخاب در میان دیگر اسکلت‌هاست اما ابعاد وسیله نقلیه برای حمل و نقل باید متناسب با سازه باشد. تنها کاری که نیاز است انجام دهید، آوردن تیر و ستون‌ها در محل ساخت و پیچ و مهره کردن آنهاست.
سرعت ساختمان‌سازی با اسکلت پیچ و مهره ای به مراتب بیشتر از بقیه انواع اسکلت فلزی است. این نوع اسکلت ساختمان نسبت به بقیه مقبول‌تر می‌باشد چرا که همه ساختارهای لازم در کارخانه‌ها، با ابزار و شرایط کاری مناسب تولید می‌شوند.
اسکلت پیچ و مهره ای کاربردهای زیادی دارد. این سازه در ساخت ساختمان‌های بزرگ که متراژ بالایی دارند، استفاده می‌شود. برای پروژه‌های بزرگ به سرعت و دقت بالایی نیاز است که اسکلت فلزی پیچ و مهره ای این نیاز را برطرف می‌سازد. همچنین ساختمان‌های بزرگ باید بار زیادی را تحمل کنند و به اندازه کافی محکم باشند تا ساختمان تحت هر شرایطی سالم بمانند، به همین خاطر اگر کوچک‌ترین ایرادی در اسکلت فلزی باشد، احتمال ریزش ساختمان وجود دارد.
اسکلت فلزی جوشی
همه مراحل اسکلت فلزی جوشی در مکان ساخت صورت می‌گیرد. قطعات تیر و ستون در همان‌جا برش می‌خورد و برای ساخت اسکلت، تیر و ستون‌ها به هم جوش زده می‌شوند. در اجرای اسکلت جوشی، کیفیت جوشکاری بسیار اهمیت دارد چرا که امکان دارد در شرایط آب و هوایی خاص مثل رطوبت و حرارت زیاد از هم باز شود و ساختمان بریزد.
در ساخت ساختمان های کوچک با نقشه‌های ساده از اسکلت فلزی جوشی استفاده می شود. چرا که وصل کردن مقاطع فولادی در سازه‌های بزرگ به روش جوشکاری سخت‌تر است. اتصالات در اسکلت فلزی جوشی بر اساس قطعات و موقعیتشان در انواع متنوعی دسته‌بندی می‌شوند که عبارتند از: اتصال لب به لب، روی هم، سپری، گوشه گونیا و اتصال پیشانی
مزایای ساختمان اسکلت فلزی
- ساختمان‌های اسکلت فلزی در مقایسه با ساختمان‌هایی که با دیگر مصالح ساخته شده‌اند، وزن کمتری دارند. این موضوع به‌خاطر مقاومت بالای مقاطع فولادی نسبت به وزن آن است.
- دوام اسکلت فلزی یکی دیگر عواملی است که باعث رضایت بهره‌برداران شده، برای مثال ساختمان‌هایی با اسکلت فلزی در برابر زلزله، باد و طوفان مقاومت بالایی دارند و اگر به درستی از آن‌ها نگهداری شود، تا سال‌های سال قابل بهره‌برداری هستند.
- امروزه که زمین ارزش بالایی پیدا کرده، استفاده از مقاطع فولادی به عنوان مصالح یک مزیت بزرگ محسوب می‌شود. به این شکل که ستون‌های فلزی فضای کمتری لازم دارند و به کمتر شدن فضای مرده کمک خواهند کرد.
- در کل سازه‌های فلزی خیلی سریع‌تر از سازه‌های بتنی اجرا می‌شوند چرا که سوار شدن ستون و تیرها به شکل ماژولار است ولی اسکلت‌های بتنی نیاز به قالب‌بندی و بتن‌ریزی طبقه به طبقه دارند که زمان زیادی صرف می‌کند.
معایب ساختمان اسکلت فلزی
- فولاد یک نوع آلیاژ آهن است که این موضوع موجب حساسیت بالا نسبت به خوردگی می‌شود. البته این معضل با رنگ‌های ضد زنگ و دیگر اقدامات، تا حدی زیادی رفع می‌شود.
- مقاومت در برابر آتش‌سوزی در اسکلت‌های فلزی کمتر است. در زمانی که دمای فولاد از حدی بیشتر شود، مقاومت آن بسیار کاهش پیدا می‌کند که نمونه این اتفاق را در ساختمان پلاسکو مشاهده کردیم.
- فولاد دارای ضریب انبساط بالایی است پس با تغییرات شدید در درجه حرارت تغییر شکل زیادی می‌دهد. مثلا اگر در فرآیند ساخت یک انبار، چند قاب فلزی، بدون در نظر گرفتن گپ برای انبساط و انقباض به هم وصل می‌شوند، در عرض چند ماه با تغییر دمای فصلی انبار تخریب می‌شود!
در کل برای ساخت یک سازه باید همه مزایا و معایب آن را در نظر داشته باشید تا با توجه به شرایط منطقه و پروژه، نوع اسکلت را انتخاب کنید.
مقاطع فلزی کاربردی در اسکلت فلزی
در اسکلت فلزی ساختمان‌ها بسته به کاربریشان از مقاطع فولادی متنوعی استفاده می‌شود که اصلی‌ترین آن‌ها برایتان شرح می‌دهیم.
تیرآهن
تیرآهن از مهم‌ترین مقاطع فولادی در ساخت سازه‌ها فلزی است که دلیل استفاده از آن، خواص و مقاومت بسیارش است. به همین خاطر قیمت تیرآهن از عوامل مهم و تاثیرگذار در هزینه‌های نهایی پروژه است.
پروفیل‌های فلزی
پروفیل‌های فلزی که اغلب با اسم قوطی فلزی نیز شناخته می‌شوند، مقاطع فلزی توخالی می‌باشند که در ساخت جزئیات ساختمان اسکلت فلزی و قسمت‌های مختلف آن مورد استفاده قرار می‌گیرند و قیمت پروفیل هم مثل تیرآهن از عوامل تاثیرگذار بر قیمت نهایی اسکلت فلزی است.
ورق فلزی
یکی از محصولات همیشگی در فرآیند ساخت اسکلت فلزی، ورق‌های فلزی یا فولادی هستند. در ساخت ساختمان ورق‌های سیاه، روغنی و گالوانیزه برای بخش‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای استعلام قیمت ورق گالوانیزه، و دیگر ورق‌های فولادی به‌کار رفته در اسکلت فلزی ساختمان به منابع معتبر مراجعه فرمایید.
مراحل اجرایی اسکلت فلزی
اغلب افراد می‌دانند فونداسیون هر سازه‌ای استحکام آن را تعیین می‌کند. در پروسه اجرای فونداسیون به آرماتوربندی نیاز است که این کار بر اساس نقشه صورت می‌گیرد.
ساخت پایه و فونداسیون
اجرای فونداسیون اسکلت فلزی یک فرآیند بسیار مهمی است که نیاز به دقت بالایی دارد. چرا که فونداسیون بار و فشار زیادی را تحمل می‌کند و اگر به هر دلیلی بدون توجه به معیارهای ایمنی ساختمان اجرا شود، سازه با مشکلات زیادی روبه‌رو می‌شود. پیش از شروع اجرای فونداسیون، زمین و خاک منطقه را بررسی می‌کنند تا از استحکام زمین اطمینان حاصل شود.
ساخت ستون فولادی
ستون‌ها نمادی از استحکام و مقاومت ساختمان هستند و نحوه اجرای آن‌ها در اسکلت فلزی بسیار مهم است. ستون‌ها وظیفه انتقال بارهای وارده به فونداسیون را دارند و این کار نیاز به مقاومت بالایی دارد. ستون‌های مربعی و H شکل، از بهترین مقاطعی هستند که مهندسان در اجرای این مرحله توصیه می‌کنند.
نصب تیرهای فلزی
بعد از نصب ستون‌های اسکلت فلزی نوبت اجرای تیرها می‌رسد. اصولا تیرها به شکل افقی و یا شیب‌دار نصب می‌شوند و وظیفه منتقل کردن بارهای قائم بر ستون را بر عهده دارند. اتصال تیر به ستون به سه شکل ساده، نیمه صلب و صلب صورت می‌گیرد.
سیستم‌های سقف
در حال حاضر سقف‌های متنوعی در اجرای سازه و اسکلت فلزی به‌کار می‌روند که انتخاب نوع آن به شرایط و انتظارات کارفرما بستگی دارد. سقف تیرچه و بلوک، کوبیاکس، وافل، یوبوت، هالوکور و … از متداول‌ترین سقف‌های مورد استفاده هستند. سرعت پروسه اجرای سقف کرومیت در برابر تیرچه بلوک بسیار بیشتر می‌باشد.
سیستم بادبند
سیستم بادبند مقاومت سازه را در مقابل نیروهایی مثل زلزله، باد بیشتر می‌کند و با توجه به نقشه از ناودانی جفت، تک و جفت تک بهره می‌برند. پس از انتخاب پروفیل، بادبند از یک طرف ستون به ستون دیگر به‌شکل چپ و راست نصب می‌شود و به‌وسیله جوش از دو سمت آن را مهار می‌کنند. طرف بعدی هم به همین صورت انجام شده و در آخر به‌شکل ضربدر درمی‌آید و قسمت برخورد دو ضربدر ار با یک صفحه مهار می‌سازند.
مراحل اجرای فونداسیون ساختمان اسکلت فلزی
- خاکبرداری: اولین مرحله اجرای فونداسیون ساختمان اسکلت فلزی، خاکبرداری است که در آن زمین را صاف می‌کنند و موانعی مثل سنگ را از بین می‌برند. این مرحله پیش از اجرای فونداسیون انجام می‌شود.
- اجرای نقشه فونداسیون: پس از خاکبرداری نیاز به پیاده سازی نقشه فونداسیون روی زمین است. اول شمال نقشه را مشخص، و با نقشه منطبق می‌کنند. بعد از آن محور مبنای طولی یا عرضی را تعیین کرده و نقشه را طبق همین محور، اجرا می‌کنند.
- گودبرداری: یکی دیگر از مراحل اجرای فونداسیون، گودبرداری است که اهمیت بالایی دارد. برای انجام گودبرداری ارتفاع خاک را اندازه می‌گیرند و پیش از اجرا هم مقاومت فشاری، مقدار آب‌های زیرزمینی و چسبندگی خاک مورد بررسی قرار می‌گیرد.
- بتن مگر: چهارمین مرحله اجرای فونداسیون، اعمال بتن مگر است که مثل بتن‌های دیگر از ترکیب آب، ماسه، سیمان و شن است اما استحکام سایر بتن‌ها را ندارد و تنها برای زیرسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- آرماتوربندی در ساختمان اسکلت فلزی: یکی دیگر از مراحل اجرای فونداسیون که حساسیت بالایی دارد، آرماتوربندی است که باید طبق نقشه و در محل فونداسیون انجام شود. فاصله آرماتوربندی از بتن مگر چیزی حدود 4 سانتی‌متر است.
ساختمان اسکلت فلزی بهتر است یا اسکلت بتنی؟
یکی از مهم‌ترین سوالاتی که در ذهن افراد فعال در صنعت ساخت و ساز وجود دارد، تفاوت‌های میان اسکلت بتنی و فلزی است. البته هر یک از این دو اسکلت، مزایا و معایب مختص به خود را دارند که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.
طراحی یک سازه با اسکلت فولادی به مراتب راحت‌تر از طراحی سازه بتنی است. در سازه‌هایی که تعداد طبقات آن‌ها کمتر است، گزینش المان‌ها بین پروفیل‌های فولادی که در کارخانه ساخته شده‌اند، صورت می‌گیرد. این کار توسط متخصص و یا فرد تجربی انجام می‌شود چرا که فرآیند آن از طراحی یک مقطع بتنی بسیار راحت‌تر است.
اسکلت فلزی در مقایسه با نوع بتنی، وزن کمتری دارد و از آنجایی که نیروی وارده به هر ساختمان متناسب با وزن آن است، در زمان زلزله فشار کمتری به سازه فلزی وارد می‌شود.
در سازه‌های فلزی باید اسکلت یکجا اجرا شود و به همین دلیل به سرمایه اولیه زیادی نیاز دارید، چرا که همان اول کار باید مقاطع مورد نیاز را بخرید ولی در سازه‌های بتنی به دلیل اجرای طبقه به طبقه فرصت پرداخت پول در چند مرحله وجود دارد.
از آنجایی که اسکلت فلزی از مواد قابل بازیافت ساخته می‌شود، پس از اتمام عمر مفید سازه می‌توان آن را بازیافت نمود و باز به چرخه ساخت و ساز برگرداند. از سوی دیگر، استفاده از اسکلت‌های فلزی موجب کاهش قطع درختان و استفاده از چوب می‌شود.
البته لازم به ذکر است که انتخاب نوع اسکلت سازه بستگی به نظر مهندس مربوطه دارد و به قطعیت نمی‌توان گفت که استفاده از کدام مورد مناسب است.
جمع‌بندی
در این مقاله درباره انواع اسکلت فلزی ساختمان و موارد مرتبط با آن صحبت کردیم. نوع فلزی اسکلت ساختمان امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد که در دو روش جوشکاری و پیچ‌ومهره‌ای قابل اجرا است. البته لازم به ذکر است که در کشور ما بیشتر اتصالات اسکلت فلزی با جوشکاری صورت می‌گیرد. امیدواریم در پایان این مقاله از فولادسل، ابهامات ذهنتان رفع شده باشد.