حفظ مقاومت اسکلت فلزی
فهرست مطالب
اسکلت فلزی و بتنی ساختمان چه تفاوتی دارند؟
روش های مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی
استفاده از مهاربند برای مقاوم کردن اسکلت فلزی ساختمان
استفاده از دیوارهای برشی برای افزایش مقاومت اسکلت فلزی
استفاده از میلگردهای طولی و خاموت
استفاده از FRP یا الیاف پلیمری
استفاده از میراگر یا کنترل کننده ارتعاش
بررسی رفتار سازه‌های فولادی در مقابله با آتش سوزی
اطفای حریق در این سازه ها به چند روش انجام می‌شود؟
راهکارهای حفاظتی از سازه بدون نیاز به سیستم اطفای حریق
سوالات متداول
اسکلت فلزی و بتنی ساختمان چه تفاوتی دارند؟
سازه فلزی در ساختمان به طور عمده از ستون‌ها، تیرها و قاب‌های فلزی تشکیل شده است که به عنوان اسکلت ساختمان عمل می‌کند. این اسکلت فلزی به عنوان سازه اصلی ساختمان عمل می‌کند و سایر مؤلفه‌های ساختمان مانند دیوارها، کف‌ها و پوشش‌ها بر روی این اسکلت نصب می‌شوند. تفاوت اصلی بین ساختمان اسکلت فلزی و ساختمان بتنی در مصالح اصلی و نحوه تحمل بارها است. در ساختمان اسکلت فلزی، از فلزها به عنوان مصالح اصلی برای تحمل بارها و ایجاد اسکلت استفاده می‌شود. این فلزها به عنوان مصالح باربر در ساختمان عمل می‌کنند و توانایی برداشت بارهای نسبتاً سنگین را دارند. از طرف دیگر، در ساختمان بتنی، از بتن به عنوان مصالح اصلی استفاده می‌شود و بتن به عنوان عنصر اصلی برای تحمل بارها و ایجاد ساختمان عمل می‌کند.
تفاوت دیگری که وجود دارد، این است که ساختمان اسکلت فلزی به طور معمول سریع تر احداث می‌شود و به عنوان یک روش ساخت سریع شناخته می‌شود، در حالی که ساختمان‌های بتنی معمولاً زمان بیشتری برای اجرای پروژه می‌طلبند. همچنین، ساختمان‌های اسکلت فلزی معمولاً در پروژه‌هایی با ارتفاع بالا یا بارهای زنده بزرگتر استفاده می‌شوند.در نهایت، انتخاب بین ساختمان اسکلت فلزی و ساختمان بتنی به عوامل متعددی اعم از نیازهای پروژه، بودجه، محیط زیستی و دیگر ملاحظات وابسته به هر پروژه بستگی دارد.
روش های مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی
مقاوم سازی ساختمان‌های اسکلت فلزی به منظور افزایش مقاومت و ایمنی در مقابل زلزله، عوامل جوی و سایر عوامل خطرناک انجام می‌شود. در ادامه، روش‌های مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی را بررسی می‌کنیم:
استفاده از اجزای مقاوم تر: این امر شامل تقویت ستون‌ها از طریق افزایش قطر و ضخامت ستون‌ها یا افزودن پوشش‌های فولادی به ستون‌ها است که می‌توان مقاومت آنها را افزایش داد. تقویت تیره از طریق افزودن پوشش‌های فولادی به تیرها یا افزودن تیرهای جدید به سیستم انجام می‌شود که از این طریق می‌توان مقاومت تیرها را افزایش داد.
استفاده از سیستم‌های تعدیل کننده انرژی: افزودن سیسیتم‌های مهار کننده انرژی به ساختار اسکلت فلزی می‌تواند توانایی ساختمان در جذب و تعدیل انرژی در هنگام زلزله را افزایش دهد. این اجزا شامل تیرها و ستون‌های مهار کننده انرژی، دیافراگم‌های مقاومت زلزله، و سیستم‌های آماده به تخریب می‌شود.
تقویت و افزایش اتصالات: اتصالات بین اجزا باید به گونه‌ای تقویت شوند که در شرایط زلزله توانایی انتقال بار را داشته باشند. این امر شامل افزودن بولت‌ها، پرچ‌ها، و پوشش‌های فولادی به اتصالات می‌شود.
تقویت سازه با استفاده از سیستم‌های میانی: استفاده از سیستم‌های میانی مثل تیرها و پوسته‌های بتنی به عنوان قاب میانی می‌تواند مقاومت ساختمان را افزایش دهد.
تقویت پوشش‌ها و ورق‌های سازه: افزودن پوشش‌های فولادی به سازه و ورق‌های سازه می‌تواند مقاومت و ایمنی سازه را افزایش دهد.
مانیتورینگ و تعمیر و نگهداری منظم: برنامه‌های منظم برای مانیتورینگ و تعمیر و نگهداری سازه به منظور اطمینان از عملکرد صحیح و ایمنی آن در طول زمان ضروری است.
استفاده از مهاربند برای مقاوم کردن اسکلت فلزی ساختمان
استفاده از مهاربند (moment frame) یکی از روش‌های معمول برای مقاوم کردن ساختمان‌های اسکلت فلزی در برابر زلزله است. این روش از تیرها و ستون‌ها با اتصالات قوی و انعطاف‌پذیر بهره می‌برد تا ساختمان بهترین مقاومت ممکن را در برابر نیروهای زلزله ارائه دهد. در ادامه به مزایا و روش اجرای مهاربند در ساختمان‌های اسکلت فلزی اشاره می‌شود:
مزایای استفاده از مهاربند در اسکلت فلزی سازه
- مقاومت به زلزله: مهاربندها به عنوان یک سیستم مقاوم به زلزله شناخته می‌شوند و می‌توانند توانایی سازه در تحمل نیروهای زلزله را بهبود بدهند.
- انعطاف پذیری: مهار بندها از اتصالات انعطاف پذیر برخوردارند که به سازه اجازه می‌دهد تا در طی زلزله به صورت الاستیک جواب دهد و بعد از زلزله به حالت اولیه خود بازگردد.
- افزایش سختی سازه: مهار بندها به عنوان عناصر مقاومتی به تصویر می‌آیند و به افزایش سختی سازه کمک می‌کنند.
- افزایش ایمنی: استفاده از مهار بندها می‌تواند به افزایش ایمنی ساکنین و محیط زندگی ساختمان کمک کند.
روش اجرای مهاربند در سازه فلزی چیست؟
انتخاب مهار بند مناسب: مهار بندها می‌توانند از نوع جاذب انرژی (Energy Dissipation) یا اتصالی (Connection) باشند. نوع مهاربند بستگی به نیازهای سازه و شرایط محیطی دارد.
طراحی اتصالات: اتصالات بین تیرها و ستون‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که توانایی انتقال نیروهای مومنت (گشتاور) و برشی (shear) را داشته باشند.
نصب مهار بندها: مهار بندها باید با دقت بالا و با رعایت استانداردهای مربوط نصب شوند.
اجرای مواد و جزئیات مقاوم به زلزله: باید از مواد و جزئیات مناسب برای اجرای مهاربندها استفاده شود.
تست و اجرای مانیتورینگ: بعد از نصب مهاربندها، تست و مانیتورینگ منظم انجام شود تا اطمینان حاصل شود که سازه به درستی عمل می‌کند.
استفاده از مهاربند برای مقاوم سازی ساختمان اسکلت فلزی نیازمند مهارت‌های مهندسی و اجرایی متخصص است. برای طراحی و اجرای این سیستم‌ها، بهتر است با مهندسان متخصص در زمینه سازه‌های مقاوم به زلزله مشورت کنید تا بهترین راهکارهای مقاومت به زلزله را برای سازه خود انتخاب کنید.
استفاده از دیوارهای برشی برای افزایش مقاومت اسکلت فلزی
استفاده از دیوارهای برشی (Shear Walls) یکی دیگر از روش‌های معمول برای مقاوم سازی ساختمان‌های اسکلت فلزی به منظور افزایش مقاومت در برابر نیروهای جانبی، مانند نیروهای باد و زلزله، است. دیوارهای برشی عمدتاً از بتن مسلح یا سیستم‌های معادل مصالح غیرفلزی ساخته می‌شوند و به عنوان عناصر اصلی سازه عمل می‌کنند. این دیوارها به عنوان دیوارهای عمودی به چارچوب فلزی اضافه می‌شوند.
مزایای استفاده از دیوارهای برشی چیست؟
افزایش مقاومت به نیروهای جانبی: دیوارهای برشی می‌توانند نیروهای جانبی نظیر نیروهای باد و زلزله را به خوبی تحمل کنند و توانایی سازه در مقابل این نیروها را افزایش دهند.
ایجاد سختی و استحکام: دیوارهای برشی به سازه سختی و استحکام می‌بخشند و می‌توانند به افزایش استحکام سازه در برابر نیروهای جانبی کمک کنند.
حفظ فضاهای داخلی: در مقایسه با سیستم‌های مقاوم به زلزله دیگر، دیوارهای برشی کمترین تاثیر بر فضاهای داخلی سازه دارند و معمولاً به فضای مفید بیشتری منتقل می‌کنند.
سازگاری با اغلب طراحی‌ها: دیوارهای برشی به طراحی‌های مختلف و ابعاد متفاوت قابل تطبیق هستند.
افزایش ایمنی: افزودن دیوارهای برشی به سازه می‌تواند ایمنی ساکنین و سازه را در برابر خطرات ناشی از نیروهای جانبی افزایش دهد.
اجرای دیوارهای برشی به عنوان یک روش مقاوم سازی نیازمند طراحی دقیق و مهارت‌های مهندسی است. برای اجرای این سیستم‌ها بهترین روش‌ها و مواد مصرفی را باید انتخاب کرد و از استانداردها و دستورالعمل‌های مربوط به سازه‌های مقاوم به زلزله پیروی کرد. برای مشورت و اجرای بهینه این سیستم‌ها، به مهندسان متخصص در زمینه سازه‌های مقاوم به زلزله مراجعه کنید.
استفاده از میلگردهای طولی و خاموت
استفاده از میلگردهای طولی و خاموت (Bracing) نیز یکی از روش‌های معمول برای مقاوم سازی ساختمان‌های اسکلت فلزی به منظور افزایش مقاومت در برابر نیروهای جانبی، مانند نیروهای باد و زلزله، می‌باشد. این میلگردها به صورت عمودی و افقی در ساختمان نصب می‌شوند تا به سازه ایمنی و استحکام اضافه کنند. نوعی خاموت به عنوان اتصال نقطه‌ای میان میلگردهای طولی به ستون‌ها و تیرها به کار می‌رود.
مزایا استفاده از میلگرد طولی و خاموت
- افزایش مقاومت به نیروهای جانبی: میلگردها و خاموت‌ها توانایی سازه در تحمل نیروهای جانبی را افزایش می‌دهند، به ویژه در برابر نیروهای زلزله.
- ایجاد سختی و استحکام: این اقدام به افزایش استحکام و سختی سازه کمک می‌کند و می‌تواند در جلوگیری از تغییر شکل غیر مطلوب سازه مؤثر باشد.
- سازگاری با فضا: میلگردها و خاموت‌ها به طور نسبی به فضاهای داخلی تأثیر کمتری دارند و معمولاً به فضای مفید بیشتری نسبت به دیوارهای برشی منتقل می‌کنند.
- افزایش ایمنی: افزودن این اقدامات به سازه می‌تواند به افزایش ایمنی ساکنین و سازه در برابر نیروهای جانبی کمک کند.
- امکان اجرای بعدی: در مواردی که نیاز به مقاومت اضافی به نیروهای جانبی وجود ندارد، این اقدامات را می‌توان بعداً نصب کرد.
نکته مهم در استفاده از میلگردهای طولی و خاموت
اجرای میلگردها و خاموت‌ها نیازمند مهندسی دقیق و استفاده از مواد با کیفیت است. برای اجرای این سیستم‌ها، بهترین روش‌ها و مواد مصرفی را باید انتخاب کرد و از استانداردها و دستورالعمل‌های مربوط به سازه‌های مقاوم به زلزله پیروی کرد. استفاده از میلگردهای طولی و خاموت معمولاً بستگی به نیازهای خاص سازه و شرایط محیطی دارد. برای مشورت و اجرای بهینه این سیستم‌ها، به مهندسان متخصص در زمینه سازه‌های مقاوم به زلزله مراجعه کنید.
استفاده از FRP یا الیاف پلیمری
استفاده از پلیمرهای مسلح شده با الیاف (Fiber Reinforced Polymers یا FRP) یکی از روش‌های معمول در مقاوم سازی ساختمان‌های اسکلت فلزی به منظور افزایش مقاومت در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله است. این روش به کارگیری مواد پلیمری مسلح شده با الیاف مانند الیاف کربن، الیاف شیشه، و الیاف بازالتی به سازه‌ها جهت افزایش مقاومت سازه معروف است.
مزایای استفاده از FRP یا الیاف پلیمری
وزن سبک: FRP ها واردات به وزن سبکتر از مواد سنتی مانند فولاد هستند که می‌تواند تاثیر مثبتی بر کاهش وزن و مستحکم‌تر شدن سازه داشته باشد.
مقاومت به زلزله: FRP ها می‌توانند به تقویت تیرها، ستون‌ها و اتصالات ساختمان فلزی کمک کنند و مقاومت آنها در برابر نیروهای زلزله را افزایش دهند.
نفوذ نکردن به آب: FRP ها ضدآب هستند و می‌توانند به حفظ تاکیدی از استحکام سازه کمک کنند.
عمر مفید بالا: به طور عمومی FRP ها مقاومت در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی دارند و ممکن است عمر مفید سازه را افزایش دهند.
نکته مهم در استفاده از FRP یا الیاف پلیمری
طراحی و اجرای FRP ها نیاز به مهندسی دقیق و تخصص دارد. برای انجام این کار، بهترین روش‌ها و مواد مصرفی را باید انتخاب کرد و از استانداردها و دستورالعمل‌های مربوط به سازه‌های مقاوم به زلزله پیروی کرد.
قبل از استفاده از FRP ها، باید مطالعات مهندسی جامعی برای ارزیابی و تایید عملکرد و اثرات آنها در سازه صورت بگیرد. FRP ها باید به درستی نصب و نگهداری شوند تا عملکرد بهینه سازه تضمین شود.
استفاده از FRP ها برای مقاوم سازی ساختمان‌های اسکلت فلزی می‌تواند به بهبود عملکرد و ایمنی سازه در برابر نیروهای جانبی کمک کند، اما نیازمند مهندسی دقیق و مهارت‌های تخصصی است. برای مشورت و اجرای بهینه این سیستم‌ها، به مهندسان متخصص در زمینه سازه‌های مقاوم به زلزله مراجعه کنید.
استفاده از میراگر یا کنترل کننده ارتعاش
استفاده از میراگر (Vibration Dampers) یا کنترل کننده ارتعاش (Vibration Control Devices) نیز یک روش معمول برای مقاوم سازی ساختمان‌ها به منظور کاهش اثر ارتعاشات و افزایش مقاومت در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله است. این دستگاه‌ها به تاخیر انتقال ارتعاشات به سازه و افزایش ایمنی و استحکام سازه کمک می‌کنند.
میراگرها و کنترل کننده‌های ارتعاش معمولاً شامل عناصر متحرک و غیرمتحرک هستند که در سازه نصب می‌شوند. این عناصر می‌توانند به انواع مختلفی باشند، از جمله کمان‌ها، آسیب‌پذیرها، توازن‌کننده‌ها و تنظیم‌کننده‌ها. زمینه‌های کاربرد اصلی این سیستم‌ها شامل میراگرها است که این اقدامات به کاهش ارتعاشات سازه و بهبود عملکرد آنها در برابر نیروهای زلزله کمک می‌کنند.
میراگرها معمولاً به عنوان عناصر انرژی‌پذیر و بلندمدت کاربرد دارند. توازن‌کننده‌ها نیز کمک کننده هستند. این اقدامات به توازن کردن ارتعاشات و تغییر شکل‌های سازه کمک می‌کنند و ممکن است در سیستم‌های معدنی و بزرگ مورد استفاده قرار گیرند. دستگاه‌های کند کننده ارتعاشات نیز در این مرحله دخیل هستند. این دستگاه‌ها به تخلیه انرژی ارتعاشات و جلوگیری از انتقال آن به سازه کمک می‌کنند. تنظیم‌کننده‌ها: این عناصر به تنظیم و کنترل ارتعاشات به شکل دقیق و در طی زمان می‌پردازند.
مزایا استفاده از میراگر یا کنترل کننده ارتعاش
کاهش ارتعاشات: میراگرها و کنترل کننده‌های ارتعاش می‌توانند به تخفیف اثرات ارتعاشات زلزله و ارتعاشات ناشی از نیروهای جانبی مانند باد کمک کنند.
افزایش ایمنی و استحکام: این سیستم‌ها می‌توانند به ایمنی ساکنین و استحکام سازه کمک کنند.
تطابق با سازه‌های مختلف: میراگرها و کنترل کننده‌های ارتعاش به طراحی‌های مختلف و ابعاد متفاوت قابل تطابق هستند
نکته مهم در استفاده از میراگرها
طراحی و اجرای میراگرها و کنترل کننده‌های ارتعاش نیازمند مهندسی دقیق و تخصص دارد. برای انجام این کار، بهترین روش‌ها و مواد مصرفی را باید انتخاب کرد و از استانداردها و دستورالعمل‌های مربوط به سازه‌های مقاوم به زلزله پیروی کرد. پیش از استفاده از میراگرها و کنترل کننده‌های ارتعاش، باید مطالعات مهندسی جامعی برای ارزیابی و تأیید عملکرد و اثرات آنها در سازه صورت بگیرد. انتخاب نوع مناسب و محل نصب این دستگاه‌ها نیز نیازمند تجزیه و تحلیل دقیق سازه و شرایط محیطی است. معمولاً این اقدامات باید توسط مهندسین متخصص در زمینه مقاومت به زلزله و دینامیک سازه طراحی و نصب شوند.
بررسی رفتار سازه‌های فولادی در مقابله با آتش سوزی
باید بدانید که فولاد ماده‌ای با دوام است که معمولا دچار آتش سوزی نمی‌شود. اگر ساختار و نحوه‌ی تولید فولاد مناسب باشد و همینطور طراحی خوبی داشته باشد، می‌تواند به خوبی یکپارچگی خود را در هنگام بروز آتش سوزی حفظ کند. این امر باعث می‌شود که این سازه دماهای بسیار بالا را به خوبی بتواند تحمل کند. مقاومت اسکلت فلزی یکی از اصلی ترین فاکتورها برای انتخاب نوع سازه به شمار می‌آید. این مورد را باید گفت که در اثر دمای بسیار زیاد خواص مکانیکی و مقاومت مصالح ساختمانی دستخوش تغییراتی می‌شود. این امر نشان می‌دهد که در درجه حررات‌های بالاتر از 600 درجه‌ی سلسیوس، ستون‌هایی که از جنس فولاد باشند دچار خمش می‌شوند. این مورد باعث می‌شود که سازه فرو رفتگی زیادی داشته باشد. درمورد سازه‌هایی نظر استادم ورزشی، اماکن سرپوشیده، پاریکینگ‌های طبقاتی باید گفت که سیستم اطفای حریق در آنها فعال است و نیازی به حفاظت در برابر آتش سوزی ندارند. در برخی از شرایط برای این سازه‌ها از سیستم اطفای حریق آبی استفاده می‌شود.
اطفای حریق در این سازه ها به چند روش انجام می‌شود؟
در رابطه با سیستم اطفای حریق باید بدانید که این امر به دو روش فعال و غیر فعال اجرا می‌شود. در روش فعال، از سیستم آب پاش برای خاموش کردن حریق استفاده می‌شود اما در سیستم اطفای حریق غیر فعال، با نصب دستگاه‌های اعلام حریق حساس به گرما، اعلام حریق حساس به شعله و همینطور سیستم‌های حساس به دود در سقف سازه، در برابر آتش محافظت می‌شود. دستگاه‌های اطفای حریق از نوع دیواری و دستی یکی دیگر از راه‌های افزایش مقاومت اسکلت فلزی در برابر آتش است که در هنگام ساخت و ساز بر روی قسمت داخلی ساختمان قرار می‌گیرد.
راهکارهای حفاظتی از سازه بدون نیاز به سیستم اطفای حریق
راهکارهایی که تحت عنوان حفاظت ثانویه از سازه یاد می‌شود شامل، راهکارهایی برای پیش بینی راه خروج و فرار از ساختمان در هنگام بروز حوادث، تعبیه راه فراز از طریق ساخت راهرو و راه پله، بالکن و پله اضطراری تاثیر زیادی در مقابله با بروز حوادث دارد. نصب شیرهای آتش نشانی در سازه، نصب کردن نقشه‌ی سازه در هر طبقه به منظور آگاهی و اطلاع رسانی به افراد ساکن در ساختمان یکی از موثر ترین راه ها برای مقابله با حوادث ناخواسته است.
سوالات متداول
استفاده از میراگر یا کنترل کننده ارتعاشات چه مزیتی دارد؟
کاهش ارتعاشات، افزایش ایمنی و استحکام، تطابق با سازه‌های مختلف از اصلی ترین مزایا استفاده از میراگر یا کنترل کننده ارتعاشات است.
چگونه می‌توان مصالح مورد نیاز برای سازه فولادی را تهیه کرد؟
برای این امر شما می‌توانید با مشاوران همکار آهن تماس حاصل نمایید تا از راهنمایی آنها در جهت خرید و انتخاب بهتر بهره مند شوید.