برای دانلود فایل پاورپوینت اینجا را کلیک کنید.
Download
Report
Transcript برای دانلود فایل پاورپوینت اینجا را کلیک کنید.
ساختمان های فوالدی
METAL
CONSTRACTION
فوالد
2
فوالد
فوالد به عنوان ماده ای با مشخصات خاص و منحصر به فرد ،مدت
هاست در ساخت ساختمان ها کاربرد دارد.
قابلیت اجرای دقیق ،رفتار سازه ای معین ،نسبت مقاومت به وزن مناسب
،در کنار امکان اجرای سریع سازه های فوالدی همراه با جزئیات و ظرافت
های معماری ،فوالد را به عنوان مصالحی منحصر به فرد و ارزان در پروژه
های ساختمانی مطرح نموده است.به نحوی که اگر ضعف های محدود این
ماده نظیر مقاومت کم در برابر خوردگی و عدم مقاومت در آتش سوزی های
شدید به درستی مورد توجه و کنترل قرار گیرند،امکانات وسیعی در اختیار
طراح قرار می دهد که در هیچ ماده دیگر قابل دستیابی نیست.
3
تاریخچه:
4
تاریخچه:
تا پیش از قرن نوزدهم کاربرد آهن در ساختمان ها محدود به اتصاالت می
شد.یونان و رومی ها از قیود مخفی برنزی برای اتصال بلوک های سنگی
استفاده می کردند.معماران دوره ی رنسانس نیز در ساخت گنبد هایی با
مصالح بنایی ،از زنجیر ها و میله ای فوالدی برای جلوگیری از ریزش آن ها
کمک می گرفتند.اولین سازه ی تمام فلزی ،یک پل چدنی در انگلستان می
باشد که از اواخر قرن هجدهم تا کنون به منظور عبور و مرور بر روی
رودخانه ی سورن بکار می رود.استفاده از چدن و آهن نرم د راوایل قرن
نوزدهم در اروپا و اموریکا به منظور ساخت سازه های صنعتی گسترش
زیادی یافت ،اما ترد بودن چدن و هزینه ی باالی آهن نرم باعث شد تا
استفاده از این مواد محدود گردد.
5
روش های تولید فوالد :
6
-1ساخت فوالد به روش کوره باز:
در روش کوره باز ،سنگ
آهک به هوراه آهن
قراضه وارد کوره شده
سپس هنگامیکه درجه
حرارت کوره به اندازه ی
مناسب رسید ،آهن
مذاب حاصل از کوره بلند
درآن ریخته می گردد.
7
-2ساخت فوالد به روش دمیدن آکسیژن:
8
-2ساخت فوالد به روش دمیدن آکسیژن:
در این روش مواد مذاب کوره بلند
به همراه مقداری آهن قراضه در
یک مخزن روباز ریخته می شود.که
معموال 30درصد از این مواد
سرباره می باشد.سپس لوله ی
اکسیژن در باالی این مخزن ریخته
می شود.در همین حین ف با
دمیدن اکسیژن و ایجاد اشتعال ،
ناخالصیهای موجود از بین می
رود.
9
-3روش تولید فوالد در کوره برقی:
10
-3روش تولید فوالد در کوره برقی:
معموال از این روش در در مقادیر
کم فوالد آلیژی تولید می شود.در
این روش 100درصد مواد مورد
استفاده در کوره را آهن قراضه
تشکیل می دهد و برای ایجاد
حرارت و گرما ی مورد نیاز از
جرقه الکتریکی استفاده می شود.
11
-4تولید فوالد به روش خالء:
12
شکل دادن فوالد (نورد):
13
شکل دادن فوالد (نورد):
-1 نیمرخهای مختلف فوالدی مانند
Z,L,T,U,Iکه در
کارهای ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند.
-2 صفحات ،تسمه و ورق های فوالدی
-3 مقاطع گرد مانند میلگرد،مفتول،میله
-4 نیمرخهای مخصوص درو پنجره و ....که
در ساخت آنها از عملیات پرس و نورد سرد
استفاده می شود.
-5 قوطی و مقاطع لوله ای که به روش ها بی
درز،درزدار،جوش در کوره و یا جوش
الکتریکی می شوند.
14
انواع مقاطع فوالدی:
الف-مقاطع نورد گرم:
15
انواع مقاطع فوالدی:
ب-مقاطع نورد سرد
16
ویژگی های فوالد
خواص فیزیکی فوالد شامل چند
عامل است:
.ترکیبات وجود در سنگ معدن
آهن
.مقدار درصد کربن موجود در
محصول نهایی
.درصود عناصر دیگر موجود در
محصول نهایی
.روش خنک کردن فوالد مذاب
برای تبدیل به حالت جامد
.روش خنک کردن فوالد پس از
انجماد فوالد مذاب
.روش غلتک کاری ( نورد ) ،
آهنگری و گرمادهی مجدد
17
شکل پذیری ( : )DUCTILITY
از مزیت های این
خاصیت ،قابلیت
تغییر شکل قبل از
گسیختگی ،مقاومت
دربرابر بار های
دینامیکی و ضربه و نیز
جلوگیری از تمرکز
تنش در عضو است.
18
فوالد ساختمانی
19
فوالد ساختمانی
مشخصات فوالد برای تولید
مقاطع مورد استفاده به
منظور کارهای ساختمانی
مطایق با استاندارد های
مختلف صورت می پذیرد.این
استاندارد ها
GOST,BS,DIN,AIS
Cمی باشد.عالوه بر فوالد
معمولی ،فوالد های هوازده ،
فوالد ضد رنگ و فوالد با
مقاومت باال نیز درساختمان
ها کاربرد دارد.
20
محدوده االستیک (: )ELASTIC RANGE
21
.محدوده پالستیک (: )PLASTIC RANGE
22
: )STRAIN AT FAILURE( کرنش در نقطه شکست
23
.کرنش در نقطه شکست (: )STRAIN AT FAILURE
کرنش در نقطه شکست
نمونه تست کشش ی بسیار
بزرگ است ( .معموال نمونه
20درصد افزایش طول می
دهد)
24
در
.تنش های مجاز(:)ALLOWABLE STRESSES
بطور کلی،نقطه تسلیم یعنی
تنش ی که در آن کرنش
پالستیک آغاز میشود به عنوان
یک نقطه حدی برای محدود
کردن تنشهای مجاز فوالد بکار
میرود.در مرحله طراحی یک
ظریب اطمینان نیز برای آن در
نظر گرفته میشود.این مسئله
بیشتر در طراحی االستیک مورد
استفاده قرار می گیرد.
25
:)PLASTIC DESIGN(طراحی پالستیک
26
فوالدهای خاص
27
.فوالدهای ضدزنگ
فوالدهای ضدزنگ که در
مهندس ی ساختمان کاربرد دارند
حداقل دارای
%12کروم%1،سیلیس و %1
منگنز می باشند.در دیگر انواع
فوالدهای ضد زنگ با کیفیت
باال،از ترکیبات مولبیدن و نیکل
استفاده میشود .فوالدهای
ضدزنگ مقاومت بیشتری در برابر
حمالت شیمیایی دارند.
28
.فوالدهای با مقاومت باال:
29
مبانی طراحی ساختمان های فوالدی
30
مبانی طراحی ساختمان های فوالدی
31
.ایجاد دهانه های بزرگ با توجه با شکل هندس ی مقطع تیر
.ستونهایی با مقطع ک.چک(نسبت به بقیه مصالح)
.امکان مرتفع سازی بواسطه مقاومت نسبی مناسب
.کاهش بار مرده ساختمتن
.امکان ایجاد بازشو و سوراخ در اعضای اصلی ساختمان،بدون ایجاد
مشکل سازه ای
.امکان نصب ساده و سریع تاسیسات
طراحی تیر ستون ها:
32
طراحی ورق های کف ستون:
33
چگونگی رفتار ورق کف ستون ها:
34
چگونگی رفتار ورق کف ستون ها:
هدف از طراحی اتصال پای
ستون،تأمین اجزا و وسایل اتصال،به
نحوی است که کلیه بارهای موجود در
ستون،بتوانند با اطمینان کافی به پی
منتقل شوند.
در انتقال نیروی ستون به خاک،ورق
کف ستون و فونداسیون به عنوان دو
عضو رابط ،بارهای ستون به پی،تنش
موجود در ستون راچنان میدهد که در
محل تماس پی با خاک ،مقدار آن از
تنش مجاز خاک فراتر نرود.
35
ساختمان های اسکلت فلزی:
36
انواع پروفیل های فوالدی در ساختمان
مقاطع فوالدهای ساختمانی معموال با یک
حرف که بیانگر مقطع و دو عدد (برای نبش ی
سه عدد) است ،مشخص می شوند .عدد
اول عمق مقطع بر حسب اینچ یا میلیمتر و
عدد دوم وزن مقطع در واحد طول بر حسب
پوند در هر فوت یا کیلوگرم در هر متر است.
برای مثال مقطع W14×87مقطعی بال
پهن با عمق 14اینچ و وزن 87پوند در هر
فوت است .مقطع ½× L8×8نیز نبش ی با دو
ساق مساوی با طول 8اینچ و ضخامت ½
اینچ است که آن را به صورت ½× L×8نیز
مشخص می کنند.
37
انواع پروفیل های فوالدی در ساختمان
تیرآهن مهمترین نوع پروفیل های ساختمانی است و به دو صورت معمولی به فرم Iویا
NPنوشته می شود و بال پهن با عالمت Hو یا IPBکه ارتفاع و بال مساوی می
باشد در ساختمان به کار می رود .نوع اول نسبت به نوع دوم در ساختمان استفاده
بسیار بیشتری دارد .تیرآهن نوع اول معمولی به ارتفاع 80تا 600میلیمتر عرضه می
شود و مورد استفاده آن در ستون ها ،خرپا ها ،نعل درگاه ها ،بیم ها در پوشش
سقف ها و پل های النه زنبوری می باشد.
38
انواع پروفیل های فوالدی در ساختمان
ورق آهن از ضخامت 3تا 30میلیمتر جهت اسکلت ساختمان در بازار
موجود است .ابعاد ورق های آهن معمولی در بازار 1×2متر و 5/1×6متر
می باشد و به طور کلی مصرف ورق برای اتصال تیر آهن ها به یکدیگر،
زیر ستون ها ،خرپاها ،و تقسیم فشار برای کف پل ها ،تقویت پل ها و
اتصاالت دیگر به کار می رود .اگر ضخامت این ورق ها باالتر از 25/0
میلیمتر و کمتر از 35/6میلیمتر باشد شیت ( )Sheetو اگر ضخیم تر از
35/6میلیمتر باشد پلیت ( )Plateنامیده می شوند .دو محصول عمده و
رایج که از ورق به دست می آید یکی ورق های گالوانیزه و دیگری ورق
های موجدار یا کرکره ای هستند.
39
انواع پروفیل های فوالدی در ساختمان
نبش ی یکی از مهمترین پروفیل های ساختمانی می باشد که به صورت
مرکب و منفرد در ساختمان به کار می رود .نبش ی به ابعاد 50تا 150
میلیمتر جهت اتصاالت پل ها به ستون ها و یا تیر آهن ها به بیم های
باربر و اتصاالت ستون ها به صفحات در فنداسیون همچنین برای
ساختن ستون و خرپا به کار می رود.
40
انواع پروفیل های فوالدی در ساختمان
سپری در ساختمان خرپا همچنین در اسکلت گلخانه ها و سقف های شیشه ای و
همچنین در نورگیری زیرزمین ها جهت آجرهای شیشه ای در فضای باال مصرف می
گردد.
Ø ناودانی به عالمت UPیا ] از ارتفاع 30تا 400میلیمتر موجود بوده و بیشتر به
صرف ساختن ستون و همچنین در پل های باربر و موارد دیگر به کار می رود.
41
انواع پروفیل های فوالدی در ساختمان
میلگرد و مفتول نیز در ساختمان به شکل گسترده استفاده می شود .البته در ساختمان هایی که اسکلت آن
فوالدی می باشد میلگرد استفاده بسیار کمتری نسبت به ساختمان هایی که از بتن ساخته می شوند دارد.
میلگرد به قطر 5تا 220میلیمتر ساخته می شود که قطرهای معموال از 5تا 30میلیمتربه مصرف بتون آرمه
و همچنین مهار کردن تیرهای سقف جهت پیشگیری از باز شدن در موقع پوشش طاق ضربی می رسد .توضیح
این بخش را در ساختمان های بتنی کامال شرح خواهیم داد.
پروفیل ها توخالی یا مجوف که به نام پروفیل های سبک نیز معروفند ،برای ساختن ستون ها مصرف زیادی
دارند .این پروفیل ها با مقطع دایره ،مربع و مستطیل در اندازه های مختلف و حالت های سبک ،نیمه سبک
و سنگین در بازار موجود است.
42
راه های جلوگیری از زنگ زدگی:
43
مزایا و معایب ساختمان های فلزی
44
مزایا و معایب ساختمان های 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
45
تاثیر اتصاالت جوشی بر آسیب پذیری لرزه ای سازه های فوالدی
46
عملکرد لرزه ای ساختمانهای فوالدی
47
صنعت جوشکاری ساختمان در ایران
-1 عدم انطباق اجرای معمول سازه
های فوالدی با آیین نامه ها و
دستورالعملها
-2کیفیت پایین جوش به علت عدم
آموزش کالسیک کافی در این زمینه
برای جوشکاران و مهندسان
-3نبود نظارت اصولی و دقیق بر
اجرای جوشکاری در ساختمانهای
شهری در کشور
-4عدم طرح دقیق اتصال جوش ی با
توجه به عملکرد مورد نظرآنها
48
عدم انطباق اجرای معمول سازه های فوالدی با آیین نامه ها و دستورالعملها
در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییات ارایه شده در آیین نامه تطابق
ندارد.این موارد ناش ی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان
اشاره کرد:
الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها و
جزییات غیرقابل اجرا
ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجرا
پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدم
49
نتیجه گیری و پیشنهادات
از بررس ی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی در سطح تهران مشخص است که هنوز مشکالت زیادی
در طرح و اجرای این سازه ها وجود دارد .و عمده مشکالت و نقایص مربوط به اتصاالت جوش ی است.اجرای جوش کارگاهی
و نبود آموزش کافی برای مهندسان عمران و عدم نظارت کافی بر حسن اجرای جوش و ...مشکالتی است که این صنعت را
رنج میدهد.و برای رفع این موارد بهترین راه
-1در صورت امکان استفاده از جوش در کارخانه به جای جوش کارگاهی
-2باالبردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره زلزله بر ساختمانها
-3آموزش جوشکاری به جوشکاران و دادن گواهینامه به جوشکاران ماهر ساختمانی
-4آموزش جوشکاری به عنوان واحد درس ی به مهندسین عمران و یا ایجاد شاخه جدیدی
تحت عنوان بازرس ی جوش اسکلت برای مهندسیت ناظر
-5تقویت سیستم نظارتی موجود و ایجاد سیستم های نظارتی ناظربر کار مهندسین عمران
می باشد.
50
گردآورنده:
مهرداد نجیب زاده
51
منابع:
کتاب مبانی اجرای سازه های فوالدی :نوشته محمد نیلی پور
کتاب طراحی سازه های فوالدی:نوشته دکتر مجتبی ازهری و
دکتر سید رسول میر قادری
Arel.ir
پایان
52