مراحل ساخت ساختمان های اسکلت فلزی

نكات اجرايي زير سازي پي

فرض كنيد يك پروژه اسكلت فلزي را بخواهيم به اجرا در آوريم ، مراحل اوليه اجرايي شامل ساخت پي مناسب است كه در كليه پروژه ها تقريبا يكسان اجرا مي شود ، اما قبل از شرح مختصر مراحل ساخت پي ، بايد توجه داشت كه ابتدا نقسه فنداسيون را روي زمين پياده كرد و براي پياده كردن دقيق آن بايستي جزئيات لازم در نقشه مشخص گرديده باشد. از جمله سازه به شكل يك شيكه متشكل از محورهاي عمود بر هم تقسيم شده باشد و موقعيت محورهاي مزبور نسبت به محورها يا نقاط مشخصي نظير محور جاده ، بر زمين بر ساختمان مجاور و غيره تعيين شده باشد.( معمولا محورهاي يك امتداد با اعداد 3،2،1و... شماره گذاري مي شوند و محورهاي امتداد ديگر با حروف c-b-a و ... مشخص مي گردند. همچنين بايد توجه داشت ستونها و فنداسيونهايي را كه وضعيت مشابهي از نظر بار وارد شده دارند ، با علامت يكسان نشان مي دهند : ستون را با حرف c و فنداسيون را با حرف f نشان ميدهند . ترسيم مقاطع و نوشتن رقوم زير فنداسيون ، رقوم روي فنداسيون ، ارتفاع قسمت هاي محتلف پي ، مشخصات بتن مگر ، مشخصات بتن ، نوع و قطر كلي كه براي بريدن ميلگرد ها مورد نياز است بايد در نقشه مشخص باشد. قبل از پياده كردن نقشه روي زمين اگر زمين ناهموار بود يا داراي گياهان و درختان باشد ، بايد نقاط مرتفع ناترازي كه مورد نظر است برداشته شود و محوطه از كليه گياهان و ريشه ها پاك گردد.سپس شمال جغرافيايي نقشه را با جهت شمال جغرافيايي محلي كه قرار است پروژه در آن اجرا شود منطبق مي كنيم ( به اين كار توجيه نقشه مي گويند) پس از اين كار ، يكي از محورها را (محور طولي يا عرضي ) كه موقيعت آن روي نقشه مشخص شده است ، بر روي زمين ، حداقل با دو ميخ در ابتدا و انتها ، پياده مي كنيم كه به اين امتداد محور مبنا گفته مي شود ؛ حال ساير محورهاي طولي و عرضي را از روي محور مبنا مشخص مي كنيم ( بوسيله ميخ چوبي يا فلزي روي زمين ) كه با دوربين تئودوليت و براي كارهاي كوچك با ريسمان كار و متر و گونيا و شاغول اجرا مي شود. حال اگر بخواهيم محل فنداسيون را خاكبرداري كنيم به ارتفاع خاكبرداري احتياج داريم كه حتي اگر زمين داراي پستي و بلندي جزئي باشد نقطه اي كه بصورت مبنا (b.m) بايد در محوطه كارگاه مشخص شود ( اين نقطه بوسيله بتن و ميلگرد در نقطه اي كه دور از آسيب باشد ساخته مي شود).

نكات فني و اجرايي مربوط به خاكبرداري

داشتن اطلاعات اوليه از زمين و نوع خاك از قبيل : مقاومت فشاري نوع خاك بويژه از نظر ريزشي بودن ، وضعيت آب زير زميني ، عمق يخبندان و ساير ويژگيهاي فيزيكي خاك كه با آزمايش از خاك آن محل مشخص مي شود ، بسيار ضروري است. در خاكبرداري پي هنگام اجرا زير زمين ممكن است جداره ريزش كند يا اينكه زير پي مجاور خالي شود كه با وسايل مختلفي بايد شمع بندي و حفاظت جداره صورت گيرد ؛ به طوري كه مقاومت كافي در برابر بارهاي وارده داشته باشد يكي از راه حلهاي جلوگيري از ريزش خاك و پي ساختمان مجاور، اجراي جز به جز است كه ابتدا محل فنداسيون ستونها اجرا شود و در مرحله بعدي ، پس از حفاري تدريجي ، اجزاي ديگر ديوار سازي انجام گيرد.

نكات فني و اجرايي مربوط به خاكريزي و زير سازي فنداسيون

چاههاي متروكه با شفته مناسب پر مي شوند و در صورت برخورد محل با قنات متروكه ، بايد از پي مركب يا پي تخت استفاده كرد يا روي قنات را با دال بتن محافظ پوشاند. از خاكهاي نباتي براي خاكريزي نبايد استفاده كرد . ضخامت قشرهاي خاكريز براي انجام تراكم 15 تا 20 سانتيمتر است . براي انجام تراكم بايد مقداري آب به خاك اضافه كنيم و با غلتكهاي مناسب آن را متراكم نمايي ، البته خاكريزي و تراكم فقط براي محوطه سازي و كف سازي است و خاكريزي زير فنداسيون مجاز نمي باشد. در برخي موارد ، براي حفظ زير بتن مگر ، ناچار به زير سازي فنداسيون هستيم ، اما ممكن است ضخامت زير سازي كم باشد ( حدود 30 سانتيمتر ) در اين صورت مي توان با افزايش ضخامت بتن مگر زير سازي را انجام داد و در صورت زياد بودن ارتفاع زير سازي ، مي توان با حفظ اصول فني لاشه چيني سنگ با ملات ماسه سيمان انجام داد.

بتن مگر چيست؟

بتن با عيار كم سيمان زير فنداسيون كه بتن نظافت نيز ناميده مي شود معمولا به ضخامت 10 تا 15 سانتيمتر و از هر طرف 10 تا 15 سانتيمتر بزرگتر از خود فنداسيون ريخته ميشود.

قالب بندي فنداسيون چگونه است؟

قالب بندي بايد از تخته سالم بدون گره به ضخامت حداقل 5 . 2 سانتيمتر يا ورقه هاي فلزي صاف يا از قالب آجري (تيغه 11 سانتيمتري آجري يا 22 با اندود ماسه سيمان براي جلوگيري از خروج شيره بتن ) صورت گيرد. لازم به يادآوري است كه پي هاي عادي مي توان با قرار دادن ورقه پلاستيكي ( نايلون) در جداره خاكبرداري از آن به عنوان قالب استفاده كرد.

تذكر: در آرماتور بندي فاصله ميله گردها تا سطح آزاد بتن در مورد فنداسيون نبايد از 4 سانتيمتر كمتر باشد.

توصیه های اجرایی آیین نامه ها در ساختمانهای اسکلت فلزی

1- اگر دهانه خرپا يا شاهتيري بيش از 8 متر باشد ، براي جبران تغيير شكل در اثر بار مرده بايد قبلا به آن كوژ يا خيز منفي (پيش خيز) يا تغيير شكل رو به بالا بدهيم . مقذار تغيير شكل را مهندس محاسب تعيين مي كند.

2- براي جلوگيري از خوردگي قطعات فولادي حداقل ضخامت اجزاي اعضاي سازه اي كه در فضاي خارج و در معرض عوامل جوي يا اثرات خورنده ديگر قرار دارند ، از 6 ميليمتر كمتر نباشد. در محيطهاي خشك و به دور از هر گونه آثار خورندگي ، اين مقدار به 5 ميليمتر كاهش مي يابد.

3- به كار بردن روشهاي گرم كردن موضعي يا تغيير شكل مكانيكي براي ايجاد انحنا و يا از بين بردن ان ( راست كردن خم ) مجاز است. دماي موضعهاي گرم شده نبايد از 565 سانتيگراد براي فولادهاي قوي مخصوص و 650 درجه سانتيگراد براي فولادهاي نرمه بيشتر باشد. صافكاري آهن الات در درجه حرارتهاي بالا به نوعي كه رنگ محل تحت حرارت آبي باشد ، مجاز نيست.

4- لبه هايي كه با شعله بريده مي شوند ، ( و در آينده محل وارد شدن تنشهاي كششي بزرگي خواهد بود ) بايد كاملا يكنواخت و خالي از ناهمواريهاي بيش از 5 ميليمتر باشند. ناهمئاريها و خراشيدگيهاي بيش از 5 ميليمتر را بايد با سنگ زدن و در صورت لزوم با جوش هموار نعمير كاري كرد ؛ همچنين لبه هاي بريده شده با شعله كه مصالح جوش در آن قرار خواهد گرفت ، بايد تا حد امكان عاري از ناهمواري و بريدگي باشد.

5- در درزهاي فشاري كه در آنها انتقال نيرو از طريق فشار تماسي مستقيم قسمتي از ظرفيت اتصال را تشكيل مي دهد ، بايد سطوح قطعات در تماس ، به وسيله تراش دادن ، سوهان زدن ، سنگ زدن و روشهاي مناسب ديگر به خوبي آماده شده باشد.

6- در بلند كردن قطعات بويژه شاهتيرهاي بلند و خرپاها بايد از نقاط مخصوص كه قبلا معين شده است با احتياط كامل به منظور جلوگيري از ايجاد تنش زياد در قطعه استفاده كرد.

7- به منظور تصحيح نقايص جزئي ساخت معمولا مي توان از تراش ، ضربه و يا بزش كم استفاده كرد ، ولي هرگز نبايد از مشعل برش ، مخصوصا براي رفع نقايص قطعات اصلي كه معمولا تحت فشار هستند ، استفاده نمود . استفاده از مشعل ممكن است در رفع نقايص تيرهاي فرعي كه تحت فشار نيستند ، مجاز باشد. در هر صورت ، پس از رفع نقص ،*تميزكاري سطوح ، مخصوصا سطوحي كه روي هم قرار مي گيرند ، الزامي است.

8- در صورتيكه در ابعاد نهايي اسكلت فلزي انحرافاتي مشاهده شود ، اگر مقادير آنها از مقادير انحراف مجاز نصب بيشتر نباشد ، كار انجام شده در رديف كار خوب به شمار مي آيد . به طور كلي ، هر يك از قطعات نصب شده بايد شاغول يا تراز شود و در محور صحيح تشخيص طبق نقشه قرار مي گيرد ، به شرطي كه انحراف آن از 500/1 بيشتر نباشد.

9- در نصب قطعات فلزي همواره خطرات جاني وجود دارد ؛ بنابراين بايد كليه نكات ايمني ، چه از نظر پوشش و چه از نظر كاري رعايت شود . قطعات فلزس در نصب مقدماتي (موقت) بايد ب پيچ و مهره يا هر وسيله ممكن ، به نحوي كه در مقابل تنشهاي نصب و مانور كارگران مقاومت نمايد ، به هم متصل شوند. به جز در مواردي كه در بادبندهاي كافي به طور دائمي در اسكلت تعبيه شده است ، همواره بايد از مهارها و بادبندهاي موقتي و مستحكم تا زماني كه ايمني ايجاب مي كند و اسكلت فلزي پايداري خود را به دست نياورده است ، براي جلوگيري از خطر سقوط قطعات فلزي استفاده كرد

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.

مزایای ساختمان فلزی:

مقاومت زیاد: 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 .

خواص یکنواخت : 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 .

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

خواص ارتجاعی : خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی مینماید . مثلآ 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 .

شکل پذیری : 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 ،عضو خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیری میکند.

پیوستگی مصالح : قطعات فلزی با توجه به مواد متشکله آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد میگردد ، ترکهائی که در پوشش بتن پدید می آید ، قابل کنترل نبوده و احتمالا" ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود .

مقاومت متعادل مصالح،مقاومت : مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان و در برش نیز خوب و نزدیک به کشش و فشار است .در تغییر وضع بارها، نیروی وارده فشاری ، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشی در انها کوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی از ان قرار میگیرند. در ساختمانهای بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب ، ولی در کشش و یا برش کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالا تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی مینماید.

انفجار : در ساختمانهای بارهای وارده توسط اسکلت ساختمان 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 باعث ویرانی ساختمان خواهد شد .

تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی : اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط ، اجراء و .... میتوان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .

شرایط آسان ساخت و نصب : تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تمهيدات لازم قابل اجراء است .

سرعت نصب : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد .

پرت مصالح : با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .

وزن کم : *میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245 تا 390 کیلوگرم بر مترمربع و یا بین 80 تا 128 کیلوگرم بر مترمکعب تخمین زد ، درحالی که در ساختمانهای بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین 480 تا 780 کیلوگرم برمترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم برمترمکعب می باشد .

اشغال فضا :* در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون و تیرهای ساختمانهای فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی میباشد ، سطح اشغال یا فضا مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود .

ضریب نیروی لرزه ای : حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمان میشود ، بعبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاش است ، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند . در قابهای بتن مسلح که وزن بیشتر دارد ، ضریب نیروی لرزه ای بیشتر از قابهای فلزی است . تجربه نشان میدهد که خسارت وارده برساختمانهای کوتاه و صلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند ، زیاد است . درحالیکه در ساختمانهای بلند و انعطاف پذیر ، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شده اند ، صدمات بیشتری از زلزله دیده اند . بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریود ارتعاش زمین نسبتا" بزرگ است ، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند و برعکس در زمینهای سفت با پریود کوچک ، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند.

عکس العمل ساختمانها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت و یا انعطاف پذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله ، پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است.

معایب ساختمانهای فلزی :

ضعف در دمای زیاد : مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما نقصان می یابد . اگر دکای اسکلت فلزی از 500 تا 600 درجه سانتی گراد برسد ، تعادل ساختمان به خطر می افتد .

خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی : قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته میشود و مخارج نگهداری و محافظت زیاد است .

تمایل قطعات فشاری به کمانش : با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولا" کوچک است ، تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه ضعف بحساب می رسد .

جوش نامناسب : در ساختمانهای فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش ، پرچ ، پیچ صورت میگیرد . استفاده از پیچ و مهره وتهیه ، ساخت قطعات در کارخانجات اقتصادی ترین ، فنی ترین کار می باشد که در کشور ما برای ساختمانهای متداول چنین امکاناتی مهیا نیست . اتصال با جوش بعلت عدم مهارت جوشکاران ، استفاده از ماشین آلات قدیمی ، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر ، گران بودن هزینه آزمایش جوش و .... بزرگترين ضعف میباشد.

تجربه ثابت کرده است که سوله های ساخته شده در کارخانجات درصورت رعایت مشخصات فنی و استاندارد ، این عیب را نداشته و دارای مقاومت سازه ای بهتر در برابر بارهای وارده و نیروی زلزله است.

منابع:

1- بتن و بتن فولادی ، دکتر شمس الدین مجابی

2- رفتار و طرح لرزه ای ساختمانهای بتن مسلح و فلزی ، عباس تسنیمی

3- طرح و محاسبات ایستائی – آرگ مگردیچیان

4- آئین نامه 2800 و بتن ایران

5- سازه های فلزی ، شاپور طاحونی

6- سایت های اینترنتی