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