این روزها با افزایش مصالح فولادی و تولید فولاد شاهد کاربردهای گسترده این محصول در صنایع مختلف هستیم. البته با وجود فناوری های جدید و پیشرفته در تولید محصولات فولاد پیشرفت های زیادی در صنعت سازندگی و عمران به وجود آمده است. البته سازه های فولادی دارای ابعاد و ارتفاع های متفاوت هستند که با توجه به متراژی که دارند نیازهای امروز در ساخت و ساز را به خوبی تامین می کند. البته در پروژه های مسکونی ، آموزشی و اداری از بیشمار سازه های فولادی استفاده می شود.

 علاوه بر این یکی از کاربردهای مورد توجه سازه های فولادی در سازه های با تعداد طبقات زیاد با بیش از 200 طبقه می باشد که  موجب استحکام، شکل پذیری و مقاومت بالای سازه می شود. در دوره های گذشته نظیر دوره معاصر استفاده از اسکلت فلزی در سازه به دلیل مقرون به صرفه بودن، دوام و پایداری آن بسیار رایج بوده است. اجزای تشکیل دهنده سازه های فولادی نقش بسزایی در استحکام و دوام سازه دارد که با توجه به اهمیت این موضوع ما در این مقاله به بررسی اجزای تشکیل دهنده سازهای فولادی خواهیم پرداخت.

عناصر تشکیل دهنده سازه فولادی

سازهای فولادی برای ساخت المان های عمودی و افقی کاربرد دارد در واقع هر گونه طراحی معماری در این سازه قابلیت اجرا دارد. عناصر اصلی به کار رفته در سازه فولادی شامل تیرها، ستون ها و اعضای کششی است که در ادامه به شرح هر کدام به طور جداگانه خواهیم پرداخت.

تیرها

تیرها در سازه فولادی به عنوان متداول‌ترین عضو سازه‌ای است که وظیفه آن تحمل بارهایی است که به دلیل مقاومت آن در برابر خمش و برش به وجود می آید. از طرفی تیرها بیشتر برای حمایت از کف، ورق های سقف مانند پرلین ها، روکش های جانبی و .... در سازه فولادی مورد استفاده قرار می گیرند.

تیرهای فولادی نوع مهمی از عناصر سازه ای هستند که نقش کلیدی در ایجاد یک مسیر بار ایمن برای انتقال وزن و نیروهای وارد بر سازه به پی و داخل زمین دارند. این تیرها عضوی از سازه هستند که عمدتاً تحت بار عرضی و بار محوری ناچیز قرار می گیرند. از طرفی سطح مقطع تیر حمایت باربری برتر را فراهم می کند که در این بین قابلیت پوششی برتر تیر فولادی به معنای ستون های کمتر و فضای قابل استفاده بیشتر است. تیر فولادی نوعی مصالح ساختمانی است که برای ساخت چندین سازه استفاده می شود و می توان از آن در بسیاری از انواع کاربردهای ساختمانی استفاده کرد. تیرهای فولادی نقش محوری در ساخت پل ایفا می کنند و به عنوان تکیه گاه سازه ای برای رمپ ها و روگذرهای بزرگراه عمل می کنند. کاربرد تیرهای فولادی به خواص مقطعی آنها بستگی دارد که شامل جرم در واحد طول، سطح مقطع، عرض فلنج، عمق، ضخامت شبکه، ضخامت فلنج، شعاع ریشه، مدول مقطع، ممان اینرسی، شعاع چرخش و مدول مقطع پلاستیک است.

تیر فولادی یکی از اعضای سازه ای است که اغلب مورد استفاده قرار می گیرد که وظیفه اصلی آن انتقال بار عمدتاً به وسیله عمل خمشی یا خمشی است. در یک چارچوب سازه ای، عضو افقی اصلی را تشکیل می دهد که بین ستون های مجاور یا به عنوان یک عضو ثانویه که بار کف را به تیرهای اصلی منتقل می کند.

ستون

ستون فولادی یکی از اعضای  مهم و ضروری سازه عمودی است که در ساخت و ساز برای استحکام سازه اهمیت بالایی دارد. البته ستون در سازه فولادی  ممکن است بارها را به صورت فشرده حمل کنند یا ممکن است بارها را از چیزهایی مانند تیرها، سقف ها، دال های کف یا دال های سقف به کف یا پایه ها منتقل کنند. در واقع ستون های فولادی همچنین ممکن است دارای لنگرهای خمشی در نزدیکی محورهای مقطع باشند که این مورد در سازه فولادی از اهمیت بالایی برخوردار است و بسیار کارآمد می باشد. انواع متنوعی از ستون در سازهای فولادی مورد استفاده قرار می گیرد که عبارت اند از:

ستون های دایره ای

ستون های دایره ای ستون هایی هستند که بر اساس شکل آنها طبقه بندی می شوند. این ستون ها حاوی بیش از چهار میلگرد فولادی طولی در داخل خود هستند که به عنوان یک میلگرد تقویت کننده عمل می کنند. ستون های دایره ای اغلب مقاومت خمشی بالاتری نسبت به ستون های مستطیلی یا مربعی دارند

ستون های مرکب

ستون های مرکب نوعی ستون تقویتی هستند که از فولاد سازه ای، بتن و آرماتور ساخته شده است. آنها ظرفیت حمل بار بالایی دارند و تقویت طولی را ارائه می دهند و در کارهای ساختمانی اغلب از آنها در ساخت و سازهای چند طبقه استفاده می کنند. ستون های مرکب اغلب عملکرد و مقاومت بالایی دارند و سطح بالایی از استحکام را در یک مقطع کوچک ارائه می دهند.

ستون های کوتاه تقویت شده

ستون‌های تقویت‌شده کوتاه، ستون‌هایی هستند که بر اساس باریکی ساختار طبقه‌بندی می‌شوند. این ستون ها نسبت باریکی کمتر از 12 اینچ هستند و حاوی میله های فولادی نیز می باشند. ستون های تقویت شده کوتاه دارای انعطاف پذیری بالایی هستند و بارهایی که تحمل می کنند متفاوت است و به عواملی مانند استحکام مصالح و ابعاد مقطع بستگی دارد.

ستون های مربع یا مستطیل

ستون های مربع یا مستطیل، ستون هایی هستند که بر اساس شکل آنها طبقه بندی می شوندآنها حاوی حداقل چهار تیر فولادی طولی برای پشتیبانی هستند. ستون های مربع یا مستطیل اغلب امکان کرکره کردن آسان، قرار دادن آرماتور و ریختن بتن را فراهم می کنند.در واقع مقرون به صرفه بودن آنها موجب استفاده زیاد از این مدل ستون ها در پروژه های ساخت و ساز می شود.

ستون های بتن آرمه مارپیچی

ستون‌های بتن آرمه مارپیچی، ستون‌های آرماتور بتنی با شبکه فولادی تعبیه‌شده هستند که به آن میلگرد گفته می‌شود که برای تقویت سازه ستون تقویت بکار می روند. در واقع ستون های استوانه ای هستند که یک نوار مارپیچ پیوسته در اطراف هر ستون پیچیده شده است از طرفی ساختار مارپیچی ستون پشتیبانی عرضی را در عرض سازه فراهم می کند.

ستون های خرد

ستون های خرد ستون هایی هستند که بر اساس مدل ساخت آنها طبقه بندی می شوند. این ستون‌ها به جای پایه، روی دال‌ها قرار می‌گیرند تا تکیه‌گاه اضافی را فراهم کنند. کارگران ساختمانی ممکن است این ستون های کوتاه را به صورت عمودی یا افقی در سازه بکار ببرند.

اجزای کششی

اجزای کششی یکی دیگر از عناصر تشکیل دهند سازه فولادی است که بر عکس ستون ها در سازه بار کششی را در سازه تحمل می کند. در حقیقت این اجزا به عنوان عناصر اصلی در تحمل بار کششی سازه کارآیی بالایی دارد.

اجزای خمشی و فشاری

یکی از اجزای تشکیل دهنده سازه فولادی که حالت دو منظوره دارد همین اجزای خمشی و فشاری است . در واقع این اجزا توانایی تحمل همزمان دو نیرو را در سازه فولادی دارد . اجزای خمشی و فشاری در سازه فولادی امکان تحمل فشارهای مربوطه را در بین سایر اجزا در سازه فراهم می کند.

سخن پایانی

سازه های فولادی با توجه به سبک وزن بودن در سازه های چند طبقه با ارتفاعات زیاد به کار می رود. طی این سالها فولادهای سازه ای به دلیل تولید انبوه فولاد در برخی از صنایع کاربردهای گسترده ای پیدا کردند. فولادهای سازه ای مزایای بسیار زیادی برای ایجاد سازه های بالاتر، بزرگتر و پایدارتر، بادوام، مقاوم در برابر حوادث مختلف طبیعی، سازگار با محیط زیست، خلاقانه معماری و طراحی آزادانه دارند که همین امر موجب استفاده رایج از ن در برخی از صنایع همچون ساخت و ساز شده است. استحکام و ساختار انعطاف پذیر فولاد به معماران و مهندسان آزادی زیادی در طراحی ساخت و ساز می دهد تا پروژه های ساخت و ساز را به بهترین شکل طراحی و اجرا کنند. فولاد یک ماده مقاوم در برابر آتش است که این امر باعث سهولت استفاده از آن در بسیاری از پروزه های معماری در مناطق احتمال آتش سوزی می شود. به علاوه  فولادهای سازه ای برای مکان هایی که بادهای شدید، طوفان های مکرر و شرایط سخت دارند بهترین گزینه  هستندبه دلیل که  قابلیت چرخش بدون شکستگی، حتی در شدیدترین بادها را دارند.